苏鲁高压—超高压变质地体的陆—陆碰撞深俯冲剥蚀模式

中国苏鲁高压—超高压变质地体由2个不同时代的变质基底组成.南苏鲁(临沭—连云港地区)中不同类型高压—超高压变质岩石的原岩形成于由大陆玄武质岩石、辉长岩、表壳岩和花岗岩组成的被动大陆边缘拉伸构造环境.研究表明南苏鲁高压—超高压变质岩石的原岩所代表的花岗岩浆和基性岩浆作用为罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代(780-700Ma)裂解事件的响应.北苏鲁(青岛—威海)超高压变质地区的花岗质片麻岩锆石SHRIMPU-Pb定年表明,变质基底的年龄是2400Ma(或 & 2400 Ma),并经历了1800-1700Ma和-200Ma的变质事件,研究表明苏鲁高压—超高压变质地体由2个不同时代变质基底组成,北苏鲁的变质基底属于北中国板块胶辽朝地块的一部分,形成时代比南苏鲁基底老得多,其与南苏鲁地块之间的界限位于五莲以北到海阳所以南一线.由于在北苏鲁含柯石英的透辉石石英岩锆石SHRIMPU-Pb定年获得精确超高压峰期变质年龄为(234.1±4.2)Ma,退变质年龄为(218.2±1.5)Ma,表明南、北苏鲁2个不同时代基底地块同时经历了超高压变质作用.根据上述事实,提出苏鲁高压—超高压变质地体的陆—陆碰撞俯冲剥蚀新模式,即扬子板片在240-220Ma的深俯冲作用中拽动上部胶辽朝板片的—部分老变质基底岩石向下俯冲至大于100km的深度,并形成楔形俯冲剥蚀体,之后又与南苏鲁俯冲板片一起快速折返上来。      

中国西部典型盆山结合带:西秦岭-临夏盆地深地震反射剖面沿线岩浆岩岩石地球化学测试数据集

西秦岭造山带位于青藏高原的东北缘,其岩石圈结构与变化记录着高原向东北发展演化的深部过程信息。西秦岭造山带也是中国资源开发的远景区,特别是随着全球石油的紧缺,我国石油地质界加快了新区勘探,西秦岭造山带与其两侧盆地被列为中国油气勘探评价值得重视和重新认识的战略选区之一。在野外观测的基础上,对跨越西秦岭和位于南祁连的临夏盆地的深地震反射剖面沿线的重要地质体进行了系统采样,开展了锆石U-Pb地质年代学、全岩元素和同位素（Sr和Nd）组成的测试工作。西秦岭—临夏盆地深地震反射剖面沿线重要岩浆岩岩石地球化学测试数据集中共包含3个数据表,分别为合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的锆石LC-MC-ICP-MS定年数据（共计7个测试样品、145个测试点,测试精度为（2σ）均为2%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的主量元素和微量元素特征（共计33个测试样品,每个样品有69个测试项,含量大于10×10^-6的元素的测试精度为5%,而小于10×10^-6的元素精度为10%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的Sr和Nd同位素特征（共计27个测试样品,Sr和Nd同位素的测试精度分别为±0.000010（n=18）,和±0.000011（n=18））。这些数据为厘定不同岩浆岩的形成年代和地球化学性质,从而更好地解译地震反射剖面揭示的深部地质构造所代表的构造意义。     

辽南金州隆起区构造变形及流体作用

详细的野外和室内宏观及微观构造分析和有限应变测量结果表明,自中生代以来,本区至少经历了两期变形,即早期的收缩为及后期的伸展反应,收缩应变主要表现为滑脱－－逆冲推覆作用,具有显著的构造层次性,自中、下构造怪次至上支次依次表现为：基底与盖层之间以角闪石及长石碎斑为主的糜棱岩为特征的韧性滑脱剪切罗系之上的逆冲推覆构造;在该构造２剪切主上部盖层中的寒武系,石炭系等逆冲于侏罗系之上的逆冲推覆构造;在该构造变形过程中伴随有强烈的岩浆活动,表明当时的区域热流值较高。伸展应变及同时发生的基底隆升作用,主要表现为基底和盖层中的韧性正剪切带及大量的正断层,基底中大量的NNE向张性白垩纪花岗斑岩脉及区域性的NNE向白垩纪盆地的形成都和本期构造活动相关。辽南地壳基底中大量的沿糜棱面理发育的长英质岩脉表明剪切变形过程中具有局部熔融作用的发生。对长英质岩脉经流体包裹体成分测试表明主要成分为分子水。在野外对长英质脉体的研究表明至少有两期：形成与滑脱作用有关的长英质脉体为含钾长石少、斜长石多、白色;而和伸展应变有关的长英质脉体钾长石含量明显增大,呈红色。两种长英质脉的褶皱变形反映了各自的变形机制。剪切作用过程中发生的动态局部熔融作用,具有自反馈的自组织特征,从而使长英质脉体在糜棱岩中呈现出韵律分布特征。辽南地壳在较短的时间内发生从收缩应变向伸展应变的转化。原因可能为收缩应变导致地壳显著缩短和增厚,并且同期的花岗岩浆的活动表明滑脱作用过程中莫霍面的初始温度较高并且区域热流值亦较高。这种地壳及其热状态的不均衡,导致地壳在较短的时间内发生基底的隆升及相伴随的伸展作用。     

花岗质熔体结构的改变与稀有金属W-Sn-Nb-Ta的富集:以夏如早古生代花岗岩为例SCIEI北大核心CSCD

藏南喜马拉雅造山带新生代高硅淡色花岗岩富集稀有金属元素(Nb、Ta、W、Sn、Be、Li等),成矿潜力大,是未来矿产勘探的重要靶区。除了新生代花岗岩,早古生代花岗岩分布广泛,具有和新生代花岗岩相似的地球化学特征,是否也具有成矿潜力,是有待深入研究的一个重要课题。夏如穹窿主体由早古生代花岗片麻岩以及侵入其中的新生代淡色花岗岩和伟晶岩组成,这些花岗岩具有与新生代高硅淡色花岗岩相似的地球化学特征,在Sn-W和Nb-Ta系统关系上,可以分成两组:一组富集W和Sn(W=5×10^(-6)~42×10^(-6),Sn=12×10^(-6)~35×10^(-6)),另一组富集Nb和Ta(Nb=23×10^(-6)~108×10^(-6),个别高达217×10^(-6),Ta=8×10^(-6)~38×10^(-6),个别高达143×10^(-6))。与富集W-Sn的花岗片麻岩相比,富集Nb-Ta的花岗片麻岩具有:(1)较高的Na_(2)O,为富Na花岗岩,(2)较低的K_(2)O、FeO^(T)、TiO_(2)、P_(2)O_(5)、Sr、Zr;(3)略微富集MREE,亏损LREE和HREE,显著的负Eu异常;(4)较高的Nb、Ta,但较低的W、Sn。元素的系统关系表明,这两类花岗片麻岩都是较原始岩浆经历了不同程度斜长石、锆石、云母等矿物分离结晶作用的产物,富集Nb-Ta的花岗片麻岩分异程度最高。夏如早古生代两类花岗岩的Nb/Ta比值都小于5,但富集W-Sn花岗岩中Zr/Hf>20,富集Nb-Ta花岗岩中Zr/Hf<20。随着花岗质岩浆的分异逐步增强,当Zr/Hf=20时,熔体结构发生实质性变化,花岗质熔体从富钾质变成富钠质,从富集W-Sn变成富集Nb-Ta。本研究表明,在喜马拉雅造山带,不仅新生代花岗岩,而且古生代花岗岩都富集稀有金属元素,熔体结构的改变是控制花岗岩富集稀有金属的主要因素。     

苏鲁仰口超高压岩石SHRIMP锆石U/Pb定年与部分熔融时限

在大型碰撞造山带中,在陆壳物质深俯冲或快速折返早期,在超高压-高压条件下,易熔组分可能发生水致或脱水部分熔融,形成花岗质熔体。在超高压-高压条件下,苏鲁超高压岩石发生过部分熔融作用,形成长英质多晶体包裹体和不同尺度的花岗质岩石, 导致可观的地球化学效应。为确定苏鲁超高压岩石部分熔融的时限,对山东仰口超高压副片麻岩和其中平行片麻理的同构造钾质花岗岩脉进行了SHRIMP锆石U/Pb地质年代学、全岩地球化学和锆石内矿物包裹体的研究。副片麻岩的锆石具有典型的核-幔-边结构。核部锆石为碎屑锆石,²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄大于282Ma,可能反映了副片麻岩的原岩包含不同成因的物质;幔部和边部的Th/U比都小于0.1,分别给出233±3Ma和214±4Ma的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄,分别对应于超高压变质和角闪岩相退变质年龄。同构造花岗岩脉是富钾过铝质花岗岩(A/CNK=1.2),锆石也具有核-幔-边结构;核部锆石年龄与副片麻岩的核部锆石年龄相当,反映了该花岗岩脉的源区可能是变沉积岩;除幔部锆石的一个点具有²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为234.6±3.9Ma之外,其它幔部锆石位于谐和线附近,给出²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为220.8±2.9Ma, 该年龄代表着该花岗岩脉的形成年龄。上述数据表明,在仰口地区,超高压岩石的部分熔融作用早于角闪岩相退变质作用。     

西藏多龙矿集区铁格隆南铜(金)矿床黄铁矿特征及意义

铁格隆南斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿床是班公湖—怒江成矿带上最重要的矿床之一。本文以矿床内发育的黄铁矿为主要研究对象, 对其开展微量元素、稀土元素和硫同位素分析。依据产出状态, 黄铁矿可以分为黄铁矿-1, 黄铁矿-2和黄铁矿-3, 其中黄铁矿-2与浅成低温热液型矿化相关, 黄铁矿-3与斑岩型矿化相关。黄铁矿-1的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi的含量最低, 黄铁矿-2的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi的含量最高。Cu和Ni、Ag和Cu、Cu和Pb、Ag和Pb、Pb和Zn的相关性可作为黄铁矿-2和黄铁矿-3的辨别标志。黄铁矿-1的δ34S值(1.9‰)最大; 黄铁矿-2和黄铁矿-3的δ34S值在–4.5‰～0.3‰之间。黄铁矿富集轻稀土, 亏损重稀土, 具有“右倾”式稀土配分模式, 浅部(200—450 m)黄铁矿的轻重稀土分异程度较大, 以正铕异常为主, 而深部(700—1000 m)黄铁矿轻重稀土分异相对较小, 以负铕异常为主。铁格隆南矿床含硫热液运移方向为横向上从ZK1604向东运移, 纵向以ZK1604的230—250 m为中心向深部和侧向运移。黄铁矿中高含量的Cu、Au、Ag以及Ag和Cu、Pb和Zn、Cu和Pb、Ag和Pb的正相关性是指示浅成低温热液型矿化的重要标志, 而黄铁矿内Cu和Ni的负相关性是指示斑岩型矿化的标志。     

石榴辉石岩的电导率及对岩浆底侵的约束

河北汉诺坝新生代玄武岩携带的石榴辉石岩为岩浆底侵于上地幔顶部40～45 km形成的堆晶岩,是壳-幔过渡带的典型样品。本文使用Solartron 1260阻抗分析仪,测量1.2 GPa和380～900 ℃下石榴辉石岩WD958的电阻率。样品电导率(σ)与温度的关系遵守Arrhenius方程: σ=σ₀exp(-ΔH/kT),其中T是样品的绝对温度,k是Boltzmann常数,指前因子σ₀为97.5 S/m,活化焓ΔH为1.27 eV。使用傅立叶红外光谱仪测定样品中单斜辉石的平均含水量为117×10^-6 H₂O,橄榄石无水,石榴子石的含水量因蚀变无法测定。使用Hashin-Shtrikman平均方法计算样品WD958的电导率,发现样品可看作由含水单斜辉石、无水石榴子石和无水橄榄石组成的高阻集合体,电导率同时受小极化子导电和质子导电的影响。如果原位的石榴辉石岩的矿物含水量保持平衡,其电导率将提高1个数量级,质子导电成为主控导电机制。石榴辉石岩在高温的壳-幔过渡带(～1 000℃)表现为高导层,而在正常地温梯度下,与尖晶石二辉橄榄岩的电导率近似,为高阻层。因此,在岩浆底侵作用下,电性上的壳-幔边界将随着温度和含水量的变化而改变。     

特提斯喜马拉雅打拉花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

打拉花岗岩侵位于也拉香波穹隆边部早古生代浅变质岩中,其锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,锆石新生边的年龄为44.31±0.36Ma(MSWD=0.69),代表了岩浆侵位时代,锆石内部继承性核的年龄值变化在1943～526Ma之间,代表了碎屑锆石的年龄,反映出这些继承性锆石核的多种来源.花岗岩中白云母等过铝质矿物的出现、刚玉(C)标准矿物含量>2%、A/CNK>1.1,稀土和微量元素配分模式与上地壳和也拉香波穹隆核部的高级变质岩相似,Th强烈富集和Nb明显亏损等表明该岩体强烈过铝,具S型花岗岩的地球化学属性,其源区可能为喜马拉雅中下地壳岩石.Yb-Ta、(Y Nb)-Rb、CaO-(TFeO MgO)和SiO2-(TFeO/(TFeO UgO))构造环境判别图解表明,该岩体形成于陆陆碰撞环境.结合岩体的锆石SHRIMP定年结果及岩体产出的区域地质背景,我们认为打拉花岗岩体侵位于印度与欧亚大陆主碰撞阶段,岩浆的形成与两大陆的碰撞导致地壳缩短加压升温引起喜马拉雅中下地壳部分熔融有关,是俯冲碰撞带下盘对陆-陆主碰撞作用的响应.     

藏南冈底斯南缘程巴岩体高Sr/Y花岗闪长岩和包体形成机制及Sr-Nd-Hf同位素制约

程巴岩体位于藏南冈底斯岩基东段南缘,由花岗闪长岩、细粒闪长质包体等组成。测得的锆石U-Pb年龄可以代表岩石的形成年龄,即花岗闪长岩形成年龄为29.40±0.18Ma与29.42±0.25Ma,细粒闪长质捕虏体形成年龄为30.02±0.15Ma。花岗闪长岩具有较高的Si O2(65.2%~66.2%)、K2O(3.2%~4.0%),较低的铁(TFe O=3.2%~4.0%)和Mg O(约2%),同时具有高Sr(774×10-6~813×10-6)、低Y(9.9×10-6~11.2×10-6)、高Sr/Y值(63.4~82.2)等特征;闪长质包体表现出较低的Si O2(53%~56.1%)和K2O(1.5%~3.2%),较高的铁(TFe O=6.1%~8.1%)、Mg O(4.0%~6.2%)和Na2O/K2O≥2,同时具有负Eu异常(Eu/Eu*=0.432~0.804)。2种岩性都富集LREE及LILE,亏损HREE及HFSE,具有较高且一致的εHf(t)值(+1.1~+6.2)和全岩εNd(t)值(-2.9~-5.9)。以上数据表明,花岗闪长岩与细粒闪长质包体由同一岩浆分离结晶形成,花岗闪长岩经历磷灰石和角闪石的分离结晶,其高Sr/Y值为岩浆分离结晶的结果,并不代表原始岩浆组分。     

地球的层圈结构与穿越层圈构造

从1906年发现地核到20世纪60年代,地球物理学、地质学和矿物物理学的研究揭示了地球具有物理化学性质截然不同的层圈结构,并根据全球地震波速度和密度的变化建立了初始参考地球模型。1967年提出的板块构造理论假定刚性的岩石圈板块在塑性的软流圈之上发生运动,在洋中脊不断形成的洋壳逐渐在海沟俯冲,由于板块是刚性的,变形将主要集中在板块边界。板块构造理论成功地解释了大洋岩石圈的形成和消亡、火山和地震活动带的分布以及全球构造格局,给地球科学带来了一场革命。但是,经典的板块构造理论尚未解决板块运动的起源和驱动力、大陆岩石圈的弥散性变形、大陆深俯冲等问题,因此大陆动力学成为对板块构造理论的重要补充。近年来的研究表明:在板块汇聚边界,大洋岩石圈可以俯冲至地幔过渡带、下地幔,乃至核幔边界;而大陆岩石圈可以俯冲至150~300 km深度,然后相对低密度的陆壳物质快速折返形成含柯石英和微粒金刚石的超高压变质带。地幔柱活动是是俯冲板块再循环的产物,不仅可以形成大火成岩省和洋岛玄武岩,还可以把俯冲到地幔过渡带的物质带回浅部,导致蛇绿岩中保留金刚石和深地幔矿物。因此,俯冲带和地幔柱不仅提供了穿越层圈的物质和能量交换的通道,也驱动了对地球宜居性至关重要的水循环和碳循环,是研究地球物质组成和动力学演化的重要窗口。