东昆仑古特提斯构造带中的原特提斯记录:来自苦海镁铁质岩块的证据

研究苦海地区是否发育原特提斯洋盆有助于揭示阿尼玛卿构造带和秦岭勉略构造带是否具有相似的演化过程,确定"秦-祁-昆"原特提斯洋的南界.产出于苦海地区的镁铁质岩构造就位于上古生界强片理化浊积岩中,显示出混杂特征.LA-ICP-MS锆石年代学研究显示该地区雪穷辉长岩块结晶年龄为610~630 Ma,雅日玄武安山岩结晶年龄约为504 Ma.微量元素和同位素地球化学分析表明,雪穷镁铁质岩浆起源于大陆岩石圈地幔,未受到地壳混染,形成于板内环境,雅日镁铁质岩浆起源于受俯冲沉积物产生的流体交代的地幔楔,源区受到一定地壳混染,形成于俯冲环境,反映秦昆结合地区存在早古生代大洋的俯冲-增生作用.结合区域资料,阿尼玛卿构造带和勉略构造带都有新元古代晚期至早古生代的大洋物质记录,表明这一时期阿尼玛卿和勉略构造带有可对比性,原特提斯洋的南界达到阿尼玛卿和勉略构造带.      

燕山造山带后石湖山碱性环状杂岩体的成因与形成过程

后石湖山杂岩体是与垮塌破火山口有关的碱性环状杂岩体, 主要由呈环形分布的碱性火山岩、环状岩墙(斑状石英正长岩)、嵌套的中心复式岩株(晶洞碱长花岗岩和斑状碱长花岗岩)和锥状岩席(石英正长斑岩和花岗斑岩)组成.LA-ICPMS锆石U-Pb年代学分析表明, 斑状石英正长岩环状岩墙、石英正长斑岩和花岗斑岩锥状岩席的侵位年龄分别为119±3Ma、121±2Ma和121±2Ma.该环状杂岩体火山岩与侵入岩的形成年龄相近, 体现了它作为火山-侵入杂岩体的特征.斑状石英正长岩富碱(Na₂O+K₂O=10.0%~10.5%), K₂O含量较高(5.21%~5.42%), 具正的Eu异常(Eu/Eu*=1.05~1.40).碱长花岗岩和斑岩均具有富碱、高FeOtot/MgO、Ga/Al、Zr、Nb和REE值(Eu除外), 以及低Al₂O₃、CaO、MgO、Ba、Sr和Eu含量的特征, 都属于A型花岗岩质岩石.其中斑岩为铝质A型花岗岩, 具有高的初始岩浆温度(880~901℃).所有A型花岗质岩石均具有较富集的Nd同位素组成, ε_Nd(t)值变化于-13.9~-12.2之间.斑状石英正长岩是下地壳中-基性麻粒岩和片麻岩部分熔融产生的熔体与幔源玄武质岩浆混合, 后又发生单斜辉石分离结晶的产物; 碱长花岗岩源于上地壳长英质岩石部分熔融产生的熔体与幔源玄武质岩浆混合, 随后经历长石的分离结晶作用而成; 斑岩是受幔源岩浆底侵加热的上地壳长英质岩石的部分熔融产生的熔体, 并经历了长石的分离结晶作用而产生.该环状杂岩体的形成过程可以概括为: (1)火山爆炸性喷发形成大量的碱性火山熔岩和火山碎屑岩; (2)地下岩浆房空虚导致压力下降, 其顶板围岩失稳而沿火山口周围近直立的环状断裂垮塌, 形成塌陷的破火山口.与此同时, 下覆岩浆房的岩浆被动挤入环状断裂而形成斑状石英正长岩环状岩墙; (3)浅部地壳的长英质岩浆房过压, 促使其高温过碱质A型花岗质岩浆上升侵位形成了中心的斑状碱长花岗岩岩株, 这些岩浆的上涌导致上覆围岩产生倾角中-陡的、内倾的锥状裂隙, 为石英正长斑岩锥状岩席侵位提供了空间; (4)浅部岩浆房复活, 高温过碱质A型花岗质岩浆再度上升侵位形成被嵌套的晶洞碱长花岗岩岩株.同样, 这种岩浆的再度上侵导致上覆围岩产生了倾角较陡而内倾的锥状裂隙, 为花岗斑岩锥状岩席提供了侵位空间.后石湖山碱性环状杂岩体的形成是华北东部早白垩世与克拉通破坏相关的伸展构造体制下的产物, 这种构造体制可能与古太平洋板块的俯冲作用有关.      

东昆仑中泥盆世A型花岗岩的确定及其构造意义

东昆仑中泥盆世冰沟正长花岗岩具有高硅(SiO₂含量为71.85%~72.77%)和高碱(K₂O+Na₂O值为8.39~8.58)、相对富铝(A/CNK为0.93~1.03)、高FeO_t/MgO(6.24~7.86)和104 Ga/Al值(3.04~3.60)、富集轻稀土、明显的Eu负异常、相对原始地幔明显富集Zr、Ga、Y和Hf等高场强元素并强烈亏损Ba、Sr、P和Ti元素的特征, 这些特征与A型花岗岩类的地球化学特征一致.采用锆石LA-ICP-MS U-Pb法获得206Pb/238U值加权平均年龄为391±3 Ma(MSWD值为2.36), 表明该岩体为中泥盆世岩浆活动的产物.综合全岩Sr-Nd同位素、地球化学及实验岩石学等资料, 可以判断该岩石为造山后伸展阶段长英质地壳物质(变杂砂岩)在低压高温氧化条件下发生部分熔融的产物.冰沟正长花岗岩是目前东昆仑地区报道的时代最晚的古生代A型花岗岩, 它的出现可能标志着中泥盆世时期东昆仑始特提斯构造演化的彻底终结和古特提斯构造演化的崭新开始.      

扬子西缘小相岭地区苏雄组古火山机构的发现及意义

通过详细的野外地质调查,发现扬子西缘小相岭地区苏雄组火山岩由巨厚的酸性-中酸性熔岩、火山碎屑岩和少量基性熔岩组成,在小相岭山脊两侧首次厘定4处古火山机构。其中,阳糯雪山古火山机构最壮观,是由火山颈相、溢流相、爆发相和火山沉积相构成的完整古火山机构。通过系统的地质剖面研究,发现该古火山机构存在2次喷发亚旋回和15个火山韵律,2次喷发亚旋回之间出现了1次明显的火山间歇期。小相岭地区古火山机构的发现,进一步厘定了苏雄组火山岩的喷发方式和构建特征,对进一步研究苏雄组酸性火山碎屑岩的起源及新元古代陆内裂谷作用具有重要意义。     

北羌塘北缘玉树三叠纪火山岩的成因机制及其构造意义

位于北羌塘地体北缘玉树隆宝地区三叠纪火山岩主要以英安岩为主。LA_ICP_MS锆石U_Pb定年结果显示这些火山岩的形成年龄约为230±2 Ma(MSWD=0.5)。岩石样品在成分上富硅和铝,并且相对于原始地幔富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba、Th和U等)和轻稀土元素,亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta和Ti等),其总体分布样式与典型弧火山岩的化学特征类似。样品均具有相对高的εNd(t)值(-0.91~-0.53)、低的ISr值(0.707)以及正的εHf(t)值(+3.81~+7.61),表明其源区应以新生地壳组分为主。与现已报道的其他三叠纪火山岩资料进行系统对比,发现中晚三叠世火山岩具有明显的分带性,分别集中出露在北羌塘地体的北缘和南缘。另外,与北缘火山岩相比,南缘火山岩在岩石组合上具有双峰式的特点,并且其中的长英质组分具有更低的εNd(t)值(-8.79~-1.77)、相对高的ISr值(0.706~0.714)以及与南缘三叠纪S型花岗岩基本一致Hf同位素组成[εHf(t)=-15.3~-10.1],反映了其源区应以古老陆壳物质为主。综合区域最新研究资料可以判断,北羌塘地体南缘中晚三叠世火山岩的形成应与南、北羌塘地体碰撞阶段的板片断离有关,而北缘中晚三叠世火山岩的形成则与甘孜-理塘古特提斯洋盆向南俯冲有关。     

赣西北麦斜岩体的成因:地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素制约

对麦斜岩体2个代表性样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得206Pb/238 U加权平均年龄分别为(434±2)Ma和(437±2)Ma,说明该岩体形成于加里东期。麦斜花岗闪长岩为高钾钙碱性、准铝Ⅰ型花岗岩,具有高Ba-Sr花岗岩的地球化学特征,其w(Ba)(838～1 171μg/g)、w(Sr)(346～485μg/g)高,w(Y)(<19μg/g)、w(Yb)(<1.8μg/g)及w(Rb)/w(Sr)比值(平均为0.37)低,具有弱的Eu负异常,亏损Nb、P、Ti等高场强元素。锆石的εHf(t)值变化范围在-35.32～-1.50之间,二阶段模式年龄(T2DM)在3.63～1.51Ga之间,指示花岗岩主要来自中元古-古元古代古老地壳,并有年青幔源组分的参与。结合岩体的化学组成、锆石Hf同位素的不均匀性及微粒闪长质包体发育状况,推测麦斜岩体主要由基性下地壳部分熔融形成,岩浆形成过程中有幔源基性岩浆和表壳物质的加入。     

东昆仑造山带东段早泥盆世侵入岩的成因及其对早古生代造山作用的指示

研究发现,早泥盆世东昆仑造山带东段和西段均发育较大规模的岩浆活动。然而对于其成因、深部动力学机制以及与始特提斯构造演化的关联等问题一直缺乏系统的研究。本文以东昆仑东段地区跃进山岩体为例,探讨早泥盆世岩浆活动机理及其构造意义。该岩体主体由二长花岗岩和花岗闪长岩组成,含少量的辉长岩和含堇青石花岗岩,前三种岩性是本文的重点。其中,二长花岗岩和花岗闪长岩无角闪石和堇青石,具有高硅和钾,低铁、镁和钙,铝饱和指数(A/CNK)多数在1.0～1.1之间,富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Th和K)和轻稀土(LREE),明显亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、P和Eu等元素,属过铝质I-S过渡型花岗岩;辉长岩具有显著高的Fe和Ti(FeOT为8.17%～12.70%,TiO2为4.50%～6.54%)含量,高Cu(11.5×10-6～30.6×10-6)和Cu/Ni值(1.41～6.41),相对富集的LREE((La/Yb)N为1.94～3.15,LREE/HREE为2.65～3.48),相对低的Mg#(48～50)、Cr(3.8×10-6～60.4×10-6)、Ni(1.8×10-6～12.5×10-6)值,相对于原始地幔具有明显的Nb-Ta-Ti正异常。二长花岗岩和花岗闪长岩均具有相对高的ISr值(分别为0.710～0.740和0.710)、相对低的εNd(t)值(分别为-4.05～-5.80和-3.54～-3.71)和偏古老的t2DM(分别为1.47～1.62Ga和1.43～1.45Ga),但花岗闪长岩具有相对高的εHf(t),其变化在-3.00～0.86。跃进山辉长岩具有相对高的ISr(0.711～0.714)、相对低的εNd(t)值(-3.44～-6.82)和较为集中的εHf(t)值(-2.19～1.05),显示富集地幔的特征。本次利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得花岗闪长岩的形成年龄为407±3Ma,辉长岩的形成年龄为406±3Ma。综合岩石学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素等多方面的指标,可以判断该岩体的形成为:幔源岩浆上侵至地壳,供热诱发古老的地壳物质部分熔融产生S型岩浆最终形成含堇青石花岗岩,同时与壳源熔体发生混合产生I-S过渡型岩浆并经历较高程度的分异最终形成二长花岗岩和花岗闪长岩。跃进山与东昆仑造山带其他地区早泥盆世岩浆活动均具有与典型后碰撞岩浆作用类似的岩石组合,并且显示很强的幔源岩浆作用的印记。这表明,至少从早泥盆世开始,东昆仑地区已经进入后碰撞的伸展阶段。综合区域上的研究成果,本文认为早泥盆世应为中央造山带(特别是东昆仑、北秦岭和柴北缘)始特斯构造体制转换的关键时期,这一时期相关地体的碰撞拼合已基本完成,区域构造体制由挤压开始转向伸展。     

东昆仑造山带早中生代镁铁质岩墙群LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、元素和Sr-Nd-Hf同位素地球化学

东昆仑造山带白日其利镁铁质岩墙群以苏长辉长岩为主,含少量含斑辉绿岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学指示该套岩墙群结晶侵位年龄为251±2Ma.岩石具有中等的Mg#(31～50)和高铝(16.25％～19.49％)的特征,整体属于钙碱性玄武岩系列岩石(Na2O+ K2O =2.75％～3.51％;FeOT/MgO=1.02～2.22);微量和稀土元素方面,岩石具有较低的稀土总量、轻稀土轻微富集和Eu正异常特征(ΣREE =52.16×10-6～99.81×10-6,(La/Yb)N =2.08～5.49,δEu=1.0～1.3),所有岩石富集LILE(如Rb、Ba和Pb等)而亏损HFSE(如Nb、Ta、P和Ti等),且具有显著不同于地壳的不相容元素组成(如Nb/Ta比值).岩墙具有富集的Sr-Nd同位素组成((87Sr/86 Sr)i=0.71103～0.71502,εNd(t)=-7.4～-3.6),具有相对集中且显著不同于地壳岩浆的Hf同位素组成(εHf(t)=-2.37～1.07).元素地球化学和同位素研究指示镁轶质岩浆起源于流体交代的富集地幔Ⅱ,并未受到显著的地壳混染.构造环境分析表明,岩石具有岛弧和洋中脊玄武岩双重特征.结合区域构造演化分析,我们认为,在晚二叠世-早三叠世时期,在俯冲环境下,板片流体交代使上覆地幔楔发生富集,形成富集地幔Ⅱ,随着该区伸展作用的加强,在早三叠世,进一步诱发了富集地幔的部分熔融并产生镁铁质岩浆,最终侵位结晶就形成了白日其利镁铁质岩墙群.     

珠江口盆地晚侏罗世中基性火山岩的岩石成因与构造意义：来自年代学和地球化学的约束

位于南海北部陆缘的珠江口盆地发育中生代岩浆岩,记录了古太平洋板片俯冲消亡的动力学过程。本项研究以钻井揭露的晚侏罗世火山岩为研究对象,开展系统的岩石学、岩相学、年代学和地球化学研究,探讨其成因机制和动力学背景。岩石学及地球化学分析显示,这套火山岩由玄武岩、玄武安山岩、安山岩和粗面安山岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,玄武安山岩的结晶年龄为154.0±3.2 Ma。岩石的SiO₂含量为49.54%～58.22%,K₂O含量为0.71%～3.00%,MgO含量为5.29%～11.05%,Mg^#值介于52～66之间,属于高钾钙碱性系列中基性火山岩。岩石的轻重稀土元素分馏明显,(La/Yb)_N比值为5.00～6.93,且具有轻微的铕负异常,δEu值为0.73～1.04。样品显著富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th和U等,相对亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P等。岩石成因分析表明,晚侏罗世中基性火山岩主要起源于受俯冲板片流体交代的富集岩石圈地幔熔融,且岩浆经历了辉石、角闪石等矿物的分离结晶。综...     

大别造山带白鸭山A型花岗岩中镁铁质微粒包体成因及其地质意义

大别造山带早白垩世白鸭山A型花岗岩体中广泛分布着暗色微粒包体。对该包体及其寄主岩进行岩相学、矿物学和地球化学研究发现:镁铁质微粒包体(MME)与其寄主岩具有相同的矿物组合,相似的主量元素、微量元素和稀土元素特征,指示MME与寄主岩具有明显的亲缘关系;包体中岩浆成因褐帘石的发现,否定了富云包体的残余体成因,包体中含有碱性长石捕虏晶及大量针状磷灰石,指示岩浆混合作用的影响。结合共分母和不共分母图解判别,揭示MME与寄主岩明显具有岩浆混合作用特征,FeO*-MgO判别图解也指示包体为岩浆混合成因。Nd,Sr同位素组成指示MME的主体成分来源于富集岩石圈地幔,寄主岩体的物质来源为北大别杂岩。综合研究表明,大别地区在早白垩世存在一次壳幔混合作用,可能与岩石圈的伸展减薄有关,岩石圈的伸展导致富集地幔上涌,底侵并诱发古老下地壳熔融,同时发生岩浆混合作用。