三论花岗岩按照Sr-Yb的分类:应用

在"再论"中我们提出了花岗岩按照Sr-Yb分类的新标志(张旗等,2010a),本文进一步讨论该分类的应用。文中举了国内外许多实例(包括柴达木、北祁连、内蒙古、松潘-甘孜、大别、太行、华北古元古代和华南新元古代以及土耳其、俄罗斯、巴西、刚果、波西米亚、意大利等),着重讨论了花岗岩Sr和Yb含量与其形成压力和深度的关系,指出本分类最重要的地球动力学意义在于与其形成的深度有关,并在一定条件下与其产出地区的地壳厚度有关。例如应用本方法分析华北克拉通古元古代花岗岩,很难得出该带在古元古代发生过碰撞的结论,华北克拉通是否分为东西两块也需要重新认识。又如对华南新元古代花岗岩的分析表明,华南地块内部在新元古代时地壳较薄,但是,与Rodinia大陆的裂解似乎无关。文中还对花岗岩与成矿的关系进行了讨论,提出成矿与压力有关的概念。如金铜与地壳厚度大的埃达克型和喜马拉雅型花岗岩有关,钨锡与地壳厚度薄的南岭型花岗岩有关,而不论矿床是什么类型的,只要它们与花岗岩有关,必定受矿液源区深度的控制,要么是在加厚地壳的地球动力学背景下,要么是在地壳减薄的地球动力学背景下。花岗岩无比复杂,我们用Sr和Yb两个元素对花岗岩重新进行了分类,只是一个探索性的尝试,问题肯定不少,需要广泛的实践的检验,需要深入的实验研究的检验,需要理论的探讨,需要经过一系列否定-肯定-否定的过程,才能逐渐臻于完善。     

花岗岩混合问题:与玄武岩对比的启示——关于花岗岩研究的思考之一

最近,花岗岩混合成了花岗岩研究的热点,国内外许多学者探讨了花岗岩混合问题,并尝试用不同端元组分不同比例的混合来解释花岗岩的地球化学变化.本文从花岗岩与玄武岩的对比出发,探讨了花岗岩混合的可能性和局限性.作者认为,花岗岩混合的现象是普遍存在的,但是次要的和局部的.岩浆混合的能力或能干性(competence of mixing)主要取决于岩浆的黏性和温度,而黏性又与硅氧四面体有关.相对于玄武岩,花岗岩的SiO2含量高,温度低,因此,花岗质岩浆的混合能干性很低.玄武质岩浆的混合是mixing(以化学混合为主),而花岗质岩浆的混合通常只是mingling(以机械混合为主),只有在少数情况下才能达到mixing的程度,例如,埃达克岩与地幔混合形成的高镁安山岩或高镁埃达克岩.许多人认为,花岗岩中的暗色微粒包体是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据.研究表明,花岗岩中的暗色微粒包体大多是闪长质成分的,其初始成分大多是玄武质的.因此,暗色微粒包体不是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据,而是玄武质岩浆混合能力强过花岗质岩浆的证据.与玄武质岩浆的起源比较,花岗质岩浆从一开始熔融就是不均一的,这源于源区的不均一及熔融过程的复杂性.花岗质岩浆原始均一性的假定是不可能的.花岗岩成分的变化以及在哈克图解中成分点的"连续谱系",主要是由源区不均一性引起的,混合和分异可能有一定的作用,但毕竟是次要的.花岗质岩浆从源区生成、迁移、直至在地表喷出或在浅部定位的全过程,是一个不断均一化和不均一化的过程.但是,由于花岗质岩浆的黏性大,上述过程及岩浆演化的程度和规模都受到限制,也限制了岩浆混合的程度和规模.许多人仅从花岗岩地球化学成分的变化来研究花岗岩的成因,而很少考虑花岗岩物理性质对岩浆演化的制约.对比玄武岩与花岗岩,我们认为,地球化学方法在花岗岩中应用的范围和程度可能远远不及玄武岩,我们应当重新考虑花岗岩的地球化学应用问题.     

内蒙古锡林郭勒杂岩中泥盆纪地层的发现及地质意义

分布在锡林浩特—达青牧场一带的锡林郭勒杂岩主要由变质表壳岩、变质基性-超基性岩、花岗质片麻岩等组成,其中部分为前寒武纪地层和岩石,构成前寒武纪微陆块。本文对锡林浩特西部呼热木台敖包和白音陶勒盖一带锡林郭勒杂岩中副变质岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学进行了研究,原岩碎屑锆石年龄介于403~3077 Ma,其中~(206)Pb/~(238)U最年轻一组的年龄在403~420 Ma,代表了该变质岩原岩的沉积下限。结合其变质时代(337 Ma)及被早石炭世—晚石炭世早期岛弧侵入岩侵入的事实,该套地层主要形成在早泥盆世中期—早石炭世早期,不是前寒武纪地层。其原岩主要为一套正常沉积碎屑岩,缺少火山岩,不具弧前沉积建造特征。它是沉积在前寒武纪锡林浩特微陆块之上的一套地层,为早古生代造山后伸展背景下晚古生代贺根山洋盆南缘初始的沉积记录。     

介绍一种寻找隐伏岩体的好方法:岩浆热场法

隐伏岩体对于热液矿床找矿是非常重要的。寻找隐伏岩体的方法很多,其中以物探(磁法、电法、重力、地震等)方法应用得最广泛、效果最好。本文介绍的岩浆热场法,是专门寻找隐伏岩体的方法。岩浆热场法是地球物理方法的一种,它以感知温度场的差别为目的,没有多解性是它最大的优点。它以岩浆热场理论为基础,以各种能够恢复古温度场的方法为手段。能够感知岩浆热场温度的方法很多,本文介绍了其中的五种:接触变质带法、煤质和煤级法、伊利石结晶度法、牙形石色变度法和镜质体反射率法等。接触变质带是岩浆热场直接的具体的体现,传统的接触变质带范围有限(一般不超过1km)。但是,如果考虑到极低级变质作用,将大大扩展接触变质带的范围(达6~8km)。煤质和煤级是煤田地质部门应用得非常娴熟的方法,中国无烟煤分布区大多与岩浆热场有关,是隐伏岩体的良好指示剂。伊利石结晶度、牙形石色变度和镜质体反射率法是极低级变质作用研究中非常重要的三个指标。在上述各种方法中,笔者推荐镜质体反射率方法。该方法具有简单、精确、适用、经济、快速的特点。与物探方法比较,该方法有很多优点,但也有其局限性。如果能够将该方法从煤田和石油部门移植到岩石学和矿床学部门,与磁法、电法、重力法配合使用,可以提高寻找隐伏岩体的效果。     

内蒙古东乌珠穆沁旗早古生代辉长闪长岩年代学和地球化学特征及地质意义

东乌旗乌拉盖地区出露一套早古生代辉长闪长岩,为兴蒙造山带北缘二连-东乌旗早古生代岩浆岩带的组成部分。对该岩体进行了锆石U-Pb年龄、全岩地球化学及Sr-Nd-Hf同位素分析,探讨了岩石成因及其对兴蒙造山带北缘早古生代构造演化的启示。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年显示岩体年龄为499.6±1.2 Ma,为二连-东乌旗地区出露的最古老侵入体。岩体具有中等的Si O2含量(51.60%~54.28%),富铝,贫铁、镁,全碱及钾含量较低,属钙碱性岩浆系列;富大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有弱的Eu正异常(δEu=1.03~1.34),稀土元素配分型式呈平缓的右倾型。辉长闪长岩同位素组成比较亏损,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.704 5~0.704 7,εNd(t)=+2.71~+4.17,εHf(t)相对εNd(t)明显偏高,为+10.8~+18.7,存在Nd-Hf同位素解耦现象。年代学、岩石地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素综合分析表明,乌拉盖辉长闪长岩是早古生代古亚洲洋沿苏左旗-锡林浩特一线向北俯冲的产物,岩体形成于俯冲作用的初始阶段,源区为受到俯冲物质交代的地幔楔,交代物质以板片熔体为主,流体交代为辅,无明显沉积物加入,后期由于弧后拉张、贺根山洋盆打开与主体岛弧带脱离,最终形成了与俯冲带彼此分隔的格局。     

温都尔庙群锆石的LA-MC-ICPMS U-Pb年龄及构造意义

温都尔庙群分布在内蒙古中部地区,分下部桑达来呼都格组和上部哈尔哈达组,通常被认为属于蛇绿岩套组合,形成时代也一直存在争论。详细的野外调查表明,温都尔庙群不完全是蛇绿岩组合,还发育洋内弧的玄武岩-玄武安山岩-安山岩组合。所以,温都尔庙群为一套包含大洋洋壳、洋内弧等不同时代和成因的增生杂岩。对温都尔庙群洋内弧变质安山岩及变质碎屑岩进行锆石LA-MC-ICPMS法U-Pb同位素测年表明:桑达来呼都格组上部洋内弧变质安山岩年龄为470±2Ma。哈尔哈达组两个样品(10NM142、10NM143)的碎屑锆石年龄主要集中在445~480Ma范围内,其中10NM143样品中最年轻谐和年龄多在424~438Ma之间,表明至少有一部分地层形成于中志留世。考虑温都尔庙群蛇绿岩形成时代(497~477Ma)、高压变质时代(446±15Ma~453±1.8Ma)及晚志留世西别河组不整合覆盖其上的事实,桑达来呼都格组可能形成于寒武纪-晚奥陶世,哈尔哈达组形成于晚奥陶世-中志留世。因此,温都尔庙群是形成于寒武纪-中志留世的变质增生杂岩。     

北秦岭孤山坪地区辉长岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及Lu-Hf同位素组成

北秦岭孤山坪地区辉长岩的研究程度较低,而辉长岩通常是下地壳或上地幔玄武质岩浆结晶的产物,可以在一定程度上反映特定地质时代壳幔演化格局。为了研究其成因和形成机制,对其锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素进行了研究。结果表明:辉长岩的侵位结晶年龄为（457.4±1.4）Ma,即形成于晚奥陶世;总体上富集轻稀土元素和大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr,相对亏损高场强元素Nb、P、Ti、Zr,指示其可能形成于活动陆缘弧环境;锆石ε_Hf（t）=6.4~9.1,一阶段模式年龄（t_DM1=822~708 Ma）和二阶段模式年龄（t_DM2=1 268~1 025 Ma）均大于锆石结晶年龄。综合研究认为,孤山坪地区辉长岩原始岩浆应来源于受俯冲流体交代作用改造的富集型地幔,可能形成于二郎坪群早期岛弧与秦岭地块之间的弧陆碰撞所导致的增生造山作用过程,代表了晚奥陶世二郎坪群由岛弧向弧后盆地转化的初始岩浆记录。本研究可以为北秦岭早古生代构造演化的厘定提供进一步的约束资料。      

北秦岭寨根地区富铌辉长岩地球化学特征及其构造意义

富铌辉长岩往往与高镁闪长岩、埃达克岩共生,被认为是具有指相意义的岩石构造组合,但豫西地区北秦岭造山带南侧该类岩浆活动却很少被发现.对寨根地区秦岭岩群中的斜长角闪岩类进行岩石学、地球化学、同位素地球化学和年代学研究,在该深成杂岩中发现了富铌辉长岩,并且测得富铌辉长岩的变质锆石U-Pb年龄为484.3±1.8 Ma,与区内超高压榴辉岩变质峰值年龄相近.富铌辉长岩地球化学特征表现为富集Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P等高场强元素,ε_Nd（t）介于-1.61~+0.49,相应的（87Sr/86Sr）_i范围为0.714 273~0.723 936.推测其成因与秦岭古陆壳深俯冲过程中部分熔融的板片熔体交代地幔楔橄榄岩再熔融有关,经受深俯冲时有大量陆壳物质的加入,该发现为秦岭造山带早古生代早期存在多个微陆块提供了证据.      

早中生代的华北北部山脉：来自花岗岩的证据

地质历史上何时何地曾经存在过高原或山脉是人们感兴趣的话题,根据花岗岩的地球化学特征（如Sr和Yb）与其形成压力的关系探讨了这种可能性。花岗岩按照Sr和Yb的含量可以分为5类：①埃达克岩（Sr>400×10-6, Yb<2×10-6）、②喜马拉雅型花岗岩（Sr<400×10-6, Yb<2×10-6）、③广西型花岗岩（Sr>400×10-6,Yb>2×10-6）、④浙闽型花岗岩（Sr<400×10-6, Yb>2×10-6）和⑤南岭型花岗岩（Sr<100×10-6, Yb>2×10-6）。其中除了广西型的含义不清楚以外,其他4类花岗岩的差别可能与其形成的深度有关。埃达克岩与残留相榴辉岩平衡,压力通常大于1.5 GPa,相应的地壳厚度超过50 km。喜马拉雅型花岗岩与高压麻粒岩平衡,石榴子石和斜长石是主要的残留相,压力通常在0.8～1.5 GPa之间,相应的地壳厚度在40～50 km之间。浙闽型花岗岩与角闪岩相（斜长石＋角闪石）平衡,压力小于0.8 GPa,相当于正常地壳厚度（30～40 km）。南岭型花岗岩形成于伸展环境,相当于正常或更薄的地壳厚度（30 km或更小）。按照上述标志,根据现有的同位素定年和地球化学资料,在华北北部识别出一个东西向延伸的早中生代的山脉（三叠纪—早侏罗世）,称为华北北部山脉。推测该山脉东西长约3000 km,南北宽200～500 km,高度3000～5000 m。山脉大约在早、中三叠世时开始抬升,至晚三叠世达到顶峰,于早侏罗世后垮塌消失,指示西伯利亚板块和华北地块碰撞导致的一次强烈的挤压构造和快速的抬升事件。     

内蒙古白乃庙铜矿区含矿中酸性侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成矿时代

为了限定白乃庙铜矿的成矿时代和成矿环境,对含矿中酸性岩类进行同位素年龄和岩石地球化学研究。获得的3个含矿花岗闪长岩样品的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为421.5±1.8Ma、438.6±3.4Ma和459.3±3.6Ma。含矿中酸性岩类属于过铝质钙碱性系列岩石,稀土元素曲线显示为轻稀土元素富集型,具有弱正Eu异常,微量元素曲线表现为明显的Ta、Nb亏损。综合含矿中酸性岩类时代、地球化学特征及区域构造背景,认为白乃庙铜矿总体形成于早古生代,具有多期成矿的特点,成矿作用与古蒙古洋早古生代俯冲消减事件有关。