关于巴罗式变质带的最新研究及其对研究秦岭杂岩的意义

本文对苏格兰高地Grampian造山运动中产生的经典巴罗变质带进行了讨论,重点介绍了近年来关于其变质作用的特征及发生机制认识方面的重大变化。强调巴罗变质作用仅发生在整个造山运动过程中的部分时段,纪录了短暂的加热过程,时空上与区域内大规模的双峰式岩浆活动有关。经典的巴罗变质系列并非形成于地壳增厚及其热弛豫,而是代表了中地壳内大规模的接触变质作用。参考经典地区的变质特征,对发育巴罗式变质作用的秦岭杂岩进行了初步对比分析,指出其中与夕线石有关的变质P-T-t轨迹可能是等压冷却过程,而不是等温降压的顺时针演化模式。秦岭杂岩的变质作用时间仍需要进一步准确厘定。结合其它相关地质特征的分析和对比,得出如下推论:巴罗式变质带发育地区的变质作用、混合岩与花岗岩均属于同一动力系统作用的结果,花岗质岩体不是变质作用的原因;基性岩浆可能提供了巴罗式变质作用发生所需要的热能,但不是必要条件;巴罗式变质作用可以发生在正常地壳厚度情况下,不是碰撞构造的标志;伴随热异常的变形过程中产生了变质带的梯度分布(巴罗式变质带)和一些花岗岩,形成类似于底辟的冲起构造。     

塔里木板块东北缘坡北杂岩体矿物成分和铂族元素特征:对硫化物熔离和构造环境的约束

坡北杂岩体位于塔里木板块东北缘北山裂谷带,主要由橄榄岩相、单辉辉石岩相、二辉岩相、辉长岩相、苏长岩相和辉长苏长岩相组成。坡一岩体中硫化物矿体赋存于超镁铁质岩中,而坡东岩体中硫化物矿体赋存于辉长苏长岩相中。坡一和坡东岩体不同岩相中单斜辉石的MgO和CaO含量、斜长石的An值和SiO_2含量连续变化且呈负相关,说明二者可能是同一原始岩浆分离结晶的产物。根据前人计算的原始岩浆成分,我们利用MELTS软件模拟了坡北杂岩体的分离结晶过程。结果表明矿物结晶顺序为:橄榄石→橄榄石+单斜辉石→橄榄石+单斜辉石+斜长石→单斜辉石+斜长石+斜方辉石,与岩相观察一致。坡北杂岩体原始岩浆经过20%分离结晶达到S饱和而发生早期硫化物熔离,形成坡一岩体中矿体。因此,在利用具有最高Fo值(90.9mol%)的橄榄石成分进行的模拟中,坡一岩体早期结晶的纯橄榄岩中橄榄石成分与分离结晶趋势线一致,而斜长橄榄岩中橄榄石成分低于趋势线,可能形成于早期硫化物熔离之后。随后岩浆中S再一次不饱和,但坡一岩体橄榄单辉辉石岩和辉长岩中橄榄石Fo和Ni含量在分离结晶趋势线之下,同时坡东岩体不含矿岩石中铂族元素总量主要在8.9×10~(-9)～29.0×10~(-9)之间,且相对于Ni和Cu明显亏损,说明在岩浆分离结晶晚期再次发生硫化物熔离,而且可能是地壳混染引起的,并形成了坡东岩体中的硫化物矿体。坡东岩体橄榄二辉岩和橄榄辉长苏长岩中橄榄石Fo值(74.5mol%～81.0mol%)较低,但变化范围较大,且Fo和Ni呈负相关关系,这可能是由于橄榄石和硫化物熔体在不平衡状态下发生成分交换造成的。坡北杂岩体超镁铁质岩石中单斜辉石Ti O2含量为0.21%～0.83%,阳离子中呈四次配位的Al(AlZ)为0.8mol%～7.8mol%,与裂谷环境堆晶岩中单斜辉石成分相似。因此,坡北杂岩体可能形成于和塔里木二叠纪地幔柱活动相关的裂谷环境。然而,超镁铁质岩石全岩Nd同位素指示其来源于亏损地幔,并不是地幔柱物质熔融的直接产物。纯橄榄岩和异剥橄榄岩La/Sm,Sm/Yb和La/Yb比值指示其源区为尖晶石二辉橄榄岩地幔。因此,坡北杂岩体源区应为浅部以尖晶石二辉橄榄岩为主的亏损岩石圈地幔,地幔柱在源区部分熔融过程中提供了大量的热。     

江南造山带黄金洞金矿床成矿机制:矿物形成环境与金成矿物理化学条件制约

黄金洞超大型金矿床位于江南造山带中段,赋存于新元古界浅变质岩系中,受控于NNE-NE向长平断裂带,金资源储量达100吨。该矿床可由南至北分为金福、金塘、杨山庄和曲溪矿段,主要矿化类型有石英-硫化物脉型、构造角砾岩型和黄铁毒砂绢英岩型。金属矿物主要发育有自然金、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿等;非金属矿物有石英、绢云母、方解石和菱铁矿等,其中金主要以自然金与不可见金形式存在。根据野外与镜下观察,金成矿作用分为Ⅰ石英-金-毒砂-黄铁矿、Ⅱ石英-金-多金属硫化物-白钨矿和Ⅲ石英-辉锑矿-绿泥石3个阶段,前二者为主要成矿阶段。曲溪矿段Ⅱ阶段毒砂相对不发育、而磁黄铁矿和自然金显著发育,绿泥石主要发育于Ⅲ阶段中,与辉锑矿及闪锌矿共生。根据不同矿段各阶段毒砂与Ⅲ阶段绿泥石成分,计算其温度、lgf(S_2)与lgf(O_2),可见Ⅰ阶段成矿温度与硫逸度高于Ⅱ阶段:杨山庄矿段两阶段成矿温度分别为300～378℃、260～300℃,lgf(S_2)分别为-11～-7.2、-11.9～-10.1;金塘两阶段成矿温度为240～311℃、245～298℃;金福Ⅱ阶段成矿温度上限为297℃;曲溪矿段成矿温度为268～368℃,Ⅱ阶段毒砂lgf(S_2)与Ⅲ阶段绿泥石lgf(O_2)分别为-13.2～-8.7、-50.9～-40.1。根据不同阶段矿物之间的相互关系及成矿温度与硫逸度演化特征,推断Ⅰ、Ⅱ成矿阶段伴随强烈的硫化作用,金以类质同象方式进入毒砂和黄铁矿中,形成不可见金;其中Ⅱ阶段由于成矿流体压力骤降,含金流体发生相分离作用,H2S等气体大量逃逸,导致成矿流体中硫含量骤降,加以硫化作用持续消耗流体中的硫,促进了含金络合物分解与自然金的沉淀。     

伊犁盆地尼勒克地区中二叠世陆相地层碎屑物源分析及其对西天山构造演化过程的约束

西天山在二叠纪时期的大地构造环境有岛弧成因和大陆裂谷成因两种不同的观点,伊犁盆地尼勒克地区中二叠统陆相红层的研究是解决上述争议的关键之一。该段地层自下而上是一套由冲洪积扇相、河流相、浅湖相和半深湖相组成的湖侵序列。本文综合该套地层的古水流、砾岩砾石成分与砂岩碎屑组分、重矿物组合、碎屑岩地球化学以及石榴子石化学特征等方面的研究,认为尼勒克盆地中二叠统陆相红层的物源复杂多样,包括超镁铁质-镁铁质岩、安山岩、英安岩、流纹岩、矽卡岩、片麻岩、灰岩和碎屑岩等不同岩石类型,记录了西天山造山带的构造剥蚀与再沉积过程。结合下二叠统乌郎组双峰式火山岩以及区域性角度不整合等资料的综合分析,本研究认为尼勒克地区中二叠世盆地形成于造山后伸展的大地构造背景。     

南祁连拉脊山口增生楔的结构与组成特征

造山带内增生楔/增生杂岩结构与组成的精细研究可为古洋盆演化和古板块构造格局重建提供最直接证据。北祁连构造带发育多条增生杂岩带,记录了阿拉善和中祁连地块之间原特提斯洋的俯冲和闭合过程,然而南祁连构造带大地构造演化长期存在争议。地质填图结果表明,南祁连构造带拉脊山口地区存在一套强烈片理化的玄武岩、灰黑色和红色硅质岩、砂岩和泥岩组合,它们与一套呈现"块体裹夹于基质"结构特征的混杂岩共同构成了增生杂岩,发育双重逆冲构造、逆冲断层、无根褶皱、紧闭褶皱和透入性面理。该增生杂岩与蛇绿岩之间为断层接触,并位于断层下盘。混杂岩是由斜长花岗岩(561Ma)、斜长岩(507Ma)、辉绿岩、玄武岩、硅质岩和砂岩等外来或原地岩块与浊流成因的细碎屑岩基质共同组成;基质和砂岩块体均发育同沉积构造,呈现出滑塌堆积典型特征。空间上,拉脊山口增生杂岩与上覆蛇绿岩被断层所分割且共同仰冲于中祁连南缘青石坡组浊积岩之上,具有与东侧昂思多地区增生杂岩和蛇绿岩相似的岩石组成、构造变形和时空结构特征。它们与南侧的岛弧带共同构成了南祁连构造带寒武纪-早奥陶世沟-弧体系,指示了寒武纪-早奥陶世时期南祁连洋盆向南俯冲。     

新特提斯洋俯冲起始的地质记录:土耳其南部蛇绿岩和变质底板

在现行板块构造理论的框架下,板块的初始俯冲是岩浆活动和构造运动发生转变的重要过程,亦是理解板块运动的关键节点。在俯冲起始过程中,主要存在四个方面的地质记录,分别为一系列地球化学成分多样的岩浆活动、SSZ型蛇绿岩、变质底板和玻安岩及其对应的铬铁矿床。特提斯造山带作为公认的研究板块构造理论尤其是初始俯冲的关键场所,一直备受地学界的重视。而土耳其南部构造带作为特提斯造山带的重要组成部分,亦是确定亚欧板块和阿拉伯板块之间缝合线存在的重要标志。该南部构造带是研究新特提斯洋俯冲起始的理想场所,上述关于俯冲初始的四个地质记录均保存良好,且有如下方面的重要特点:1)不同地区的镁铁质岩石甚至同一地区的镁铁质岩石具有不同的地球化学特征,从似洋中脊玄武岩,到过渡型岩石类型和玻安质岩石均有发育; 2)大部分蛇绿岩具有完整的序列,各单元及变质底板岩石中普遍发育侵入的基性岩脉,产状多变,是多期岩浆事件的产物; 3)蛇绿岩下部通常发育一套角闪岩相变质底板,且其年龄与蛇绿岩的形成年龄基本一致; 4)蛇绿岩中普遍发育铬铁矿床,以高Cr型为主,部分蛇绿岩中还赋存高Al-高Cr的过渡型铬铁矿,均被认为是幔源岩浆与地幔橄榄岩反应的产物。因而,这些地质体完整记录了新特提斯洋形成-俯冲-消减的演化过程。     

剪切带型金矿中金沉淀的力化学过程与成矿机理探讨

剪切带型金矿是一种重要的金矿床类型,有关该类型金矿的成因问题已开展了大量研究,但对于剪切带中金的沉淀析出机制和成矿过程仍存在较大争议,对于赋矿部位的构造属性与矿床关系的研究尚显薄弱。对此笔者整理分析了近年来国内外有关剪切带型金矿的研究进展,并结合我国胶东金矿的研究实例,运用断层阀和力化学理论分析发现,无论是脆性还是韧性剪切带,无论是脉型还是蚀变岩型金矿,其成矿的关键部位均与构造应力集中而导致的脆性破裂(特别是R、T、R’破裂的产生)和碎裂作用以及(多期)岩体侵位密切相关,并且脆性破裂所导致的压力骤降从而引发流体闪蒸的力化学过程可能是造成金沉淀析出成矿的有效机制,其中多期岩体侵位所提供的流体是成矿的物质基础。此外,从国内外实例可以看出,剪切带中的脆性破裂不仅发生于脆性或脆韧性构造域,也可以发生在较深层次的韧性构造域中,尽管韧性域中产生脆性破裂的原因还不十分清楚,但这可能是韧性剪切带成矿的关键机制之一。最后,综合岩体、流体、剪切带三者对成矿的耦合作用,文中提出剪切带型金矿的成矿机理为:(多期)岩体侵位-热液活动-构造剪切-应力集中-脆性破裂(碎裂)产生-压力骤降-流体闪蒸-元素(金)析出,如此循环往复方可形成大型剪切带型金矿。     

兴蒙造山带晚古生代伸展过程:来自二连浩特东北部石炭-二叠系沉积地层的证据

本文选取内蒙古二连浩特东北部本巴图地区,通过对石炭-二叠纪沉积典型地层的剖面测制、锆石U-Pb年代学及Hf同位素分析,查明其充填层序、沉积环境及物质来源,并进一步探讨了兴蒙造山带晚古生代伸展构造的演化过程。来自石炭-二叠纪地层的3个凝灰岩样品中最年轻峰值年龄分别为298Ma、302Ma、303Ma,表明其形成时代为303～298Ma,即晚石炭世-早二叠世,应归属格根敖包组。沉积环境研究揭示石炭-二叠纪沉积地层发育两个从前三角洲相到三角洲前缘相的旋回,其沉积速率估算结果与伸展构造背景下的裂谷盆地沉积速率相似。锆石Hf同位素特征分析表明,从约400Ma到约300Ma,其演化趋势具有新生地壳明显增多的特点,揭示从早中古生代年轻造山带形成到晚古生代伸展作用发生过程中的变化。结合区域地质研究,晚古生代北造山带的沉积演化和伸展作用过程可分为四个阶段:第一阶段为磨拉斯盆地形成,以盆地南缘泥鳅河组为代表;第二阶段为贺根山伸展带发育阶段,形成超基性-基性-酸性的岩浆组合;第三阶段为稳定的陆表海环境,以晚石炭世本巴图和阿木山组的碎屑岩-碳酸盐岩组合为代表;第四阶段是晚石炭世-早二叠世的第二次伸展,发育格根敖包组火山-沉积岩系组成的三角洲沉积,具有陆内裂谷盆地性质。     

张广才岭南段两个侏罗纪花岗岩体的地球化学特征及其地质意义

通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石化学分析,研究了张广才岭南段上营北岩体和帽儿山岩体的形成年代,地球化学特征和形成环境。上营北岩体为中粗粒钾长花岗岩,帽儿山岩体为中细粒黑云母钾长花岗岩。上营北岩体的加权平均年龄为178.9±2.7 Ma,帽儿山岩体为183.7±2.4 Ma,均为早侏罗世侵入岩。上营北岩体和帽儿山岩体主量元素都具有Si O_2和K_2O含量较高,Ti O_2、Mg O、Ca O含量较低,TFe O/Mg O值较高的特点;上营北岩体A/CNK=0.98~1.08,里特曼指数σ=1.51~2.66;帽儿山岩体含铝指数A/CNK=1.00~1.01,里特曼指数σ=2.12~2.36。上营北岩体稀土元素配分模式为海鸥型,轻重稀土分馏不明显;帽儿山岩体稀土元素配分模式为右倾型,轻稀土较重稀土富集;两个岩体均富集Rb、K,Ba、Nb、Ta、Sr、Ti、P、Ho、Er、U、Eu等元素出现不同程度的亏损。地球化学特征分析显示上营北岩体和帽儿山岩体均为A_2型花岗岩,为后造山型花岗岩,形成于兴蒙造山带后造山的伸展环境。     

辽东半岛盖州市梁屯地区古元古代大理岩的碎屑锆石U--Pb定年及地质意义

通过地层对比、锆石LA--ICP--MS U--Pb定年及岩石地球化学研究限定胶—辽—吉活动带北东段辽东半岛盖州市梁屯地区一套碳酸盐岩建造的原岩形成时代、物质来源和地层归属等。其炭质方解大理岩锆石阴极发光(CL)图像显示碎屑锆石核部大都具有振荡环带,且其Th/U比值较高(Th/U=0. 15～2. 04),表明其为岩浆来源成因。锆石U--Pb年代学定年结果显示存在两个主要的年龄峰值,主要年龄峰值为新太古代晚期(2 560～2 500 Ma),次要峰值为古元古代中晚期(2 040～2 000 Ma),其沉积时限应晚于2. 0 Ga,与古元古代辽河岩群沉积时代一致。此外,该年龄与区域上的太古代基底和大量出露的辽吉花岗岩的年龄相一致,表明炭质方解大理岩物质来源于太古代基底和辽吉花岗岩。并通过岩相学、岩石地球化学、年代学和区域对比等研究,确认梁屯地区分布的这套富含炭质的大理岩建造(原岩为沉积石灰岩)可与辽河群高家峪岩组对比,而非前人认为的大石桥岩组。