Calculation of the Model of Coesite Inclusions and Analysis of Their Retrometamorphic Paths

The process and path of retrometamorphism of coesite have great significance to our understanding of the P-T tracks of the exhumation of ultrahigh-pressure metamorphic rocks. Most of the coesites in the eclogite from Shima, Anhui Province, the Dabie Mountains, China, are found degraded to quartz partly or wholly, with ruptures occurring in the shells, outside which include the coesite and quartz. According to the microscopic observation, the sample of coesite inclusion is composed of garnet, quartz and coesite, based on which we have built a three-shelled composite sphere model to compute the transition of coesite. Based on the crystal growth formulas and pressure conditions of the ruptures in the garnet, we have calculated the radius of the quartz sphere, which depends on temperature, and eventually drawn the different retrometamorphic paths for different retrometamorphism rates.     

北大别造山后伸展期中-下地壳流动形式数值模拟研究

造山后伸展过程中,深部地壳的变形形式反映深部岩石圈的构造活动方式,是造山后伸展深部动力学研究的主要内容。本次工作以大别造山带造山后伸展变形构造为研究对象,在详细的构造观察和组构分析基础上,以实际变形组构为约束开展数值模拟,系统地研究伸展变形构造在垂向剖面上岩石变形机制的空间分布,进而揭示大别造山带造山后伸展过程中深部地壳的变形形式。野外观察表明,北大别穹隆边缘区域拉伸线理优选方位显著,而到穹隆中部拉伸线理定向性减弱,再到穹隆核部线理定向性有所增强。运动学上,北大别穹隆内呈现了一致的上盘向NW的剪切指向。以此为约束的数值模拟研究表明,大别造山带造山后伸展期中-下地壳流动方式总体上是介于透入性简单剪切形式与纯剪切形式之间的组合形式;垂直剖面上呈现为由上、下边界向中心简单剪切分量显著降低,中-下地壳流变带中部以纯剪切变形为主。我们用造山带加厚地壳的韧性垮塌和深俯冲的太平洋板块"后撤"来解释其动力学来源。     

江南造山带九岭南缘宜丰岩组火山岩锆石SHRIMP年代学及Hf同位素特征

赣西北九岭南缘宜丰岩组是江南造山带的一个重要地层单元,但其沉积时限和区域地层对比关系尚不确定。本次1∶5万区调工作中,在万载—宜丰一带宜丰岩组地层中发现有呈夹层产出的变英安岩、变凝灰岩。SHRIMP锆石定年表明,变英安岩、变凝灰岩分别形成于835.0±7.8Ma和830.3±9.5Ma。结合宜丰岩组底部凝灰质砂岩最年轻的一组碎屑锆石U-Pb年龄852.9±2.6Ma,认为宜丰岩组沉积时限为～853 Ma至～830Ma,表明宜丰岩组主体形成于新元古代早期。锆石Hf同位素显示,ε_Hf(t)变化范围较大,为-16.02～+12.04,总体以正值为主。最为接近亏损地幔成分的5个锆石颗粒的ε_Hf(t)变化范围为+9.65～+12.04,具有最年轻的Hf二阶段模式年龄0.95～1.09Ga,与成岩年龄差距不大,表明源区中可能有新生地壳物质的加入。野外沉积学研究表明,宜丰岩组浊流沉积构造发育,主体属于半深海大陆斜坡沉积。区域上,宜丰岩组与溪口岩群、双桥山群、冷家溪群、西村岩组、南桥岩组、苍溪岩组沉积时限基本相当,沉积环境相似,应明确为华南"晋宁运动"不整合面之下的一套弧后盆地环境产物。     

西秦岭西成矿集区郭家沟超大型铅锌矿床成矿地质特征与控矿因素

郭家沟铅锌矿床位于甘肃省西成矿集区东端,是近年来在西秦岭新发现的超大型矿床,也是寻找厂坝式矿床的重大突破。该矿床的矿体主要赋存于中泥盆统安家岔组生物灰岩、硅化-铁白云石化灰岩以及千枚岩中,明显受层间断裂带的控制。由于其新发现不久,该矿床控矿因素和成因认识尚不清楚。文章在系统成矿地质特征观察的基础上,将成矿期次划分为沉积成矿期和热液成矿期,其中,热液成矿期包括:石英-闪锌矿-方铅矿-铁白云石(菱铁矿)阶段(Ⅰ)、石英-方铅矿-闪锌矿-碳酸盐阶段(Ⅱ)和方解石-硫化物阶段(Ⅲ)。在综合分析该矿床成矿过程与控矿因素的基础上,认为成矿受压扭性逆冲断层相关的断裂构造系统和褶皱构造变形带控制,硅化和铁镁碳酸盐化与铅锌矿化密切伴生,表现出热液交代蚀变矿化为主的特征,矿脉穿切矿区内的花岗岩墙,推测成矿作用发生在三叠纪或者更晚,后生热液成矿作用造成了铅锌的巨量富集。     

安徽金寨银水寺铅锌矿床流体包裹体和同位素地球化学特征

银水寺铅锌矿床位于大别造山带北缘,是该区最大的矽卡岩型矿床。矿体主要发育在中元古界庐镇关岩群仙人冲组大理岩与郑堂子组千枚岩之间的层间破碎带以及正长花岗斑岩与大理岩的接触带中。矿床先后经历了四个成矿阶段,矽卡岩阶段(Ⅰ)、石英.白钨矿阶段(Ⅱ)、石英.硫化物阶段(Ⅲ)、碳酸盐阶段(Ⅳ)。矽卡岩阶段(Ⅰ)主要发育绿帘石、阳起石、石英、绿泥石、磁铁矿及少量金属硫化物等;石英.白钨矿阶段(Ⅱ)主要发育石英、方解石、萤石及少量白钨矿和金属硫化物;石英.硫化物阶段(Ⅲ)广泛发育闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等金属硫化物及石英、方解石、萤石、绿泥石等;碳酸盐阶段(Ⅳ)主要发育方解石、石英及少量黄铁矿。矿床中发育三种类型流体包裹体,包括富CO2水溶液包裹体(AC类)、气液两相水溶液包裹体(L类)和含子晶多相包裹体(S型)。根据流体包裹体岩相学、显微测温、激光拉曼研究结果,矽卡岩阶段主要有富CO2包裹体和气液两相水溶液包裹体,均一温度为314~400℃、盐度变化范围较大(1.1%~19.3%NaCleqv);石英.白钨矿阶段发育气液两相水溶液包裹体、含子晶多相包裹体和富CO2包裹体,后两者均一温度相近(263~349℃)、盐度差异较大(32.8%~41%NaCleqv和0.8%~6.1%NaCleqv),表明流体发生了沸腾作用;石英.硫化物阶段主要发育气液两相水溶液包裹体,均一温度为230~332℃,盐度为0.2%~8.9%NaCleqv;碳酸盐阶段只发育气液两相水溶液包裹体,显示低温(162~245℃)、低盐度(0.2%~5.6%NaCleqv)的特征。矿床不同成矿阶段石英、绿帘石中流体包裹体中水H-O同位素研究结果表明,δ18Ofluid值从早到晚逐渐减小,其中矽卡岩阶段为–1.3‰~4.7‰、石英.硫化物阶段为–5.1‰~–3.1‰,表明银水寺矿床早期成矿流体主要为岩浆来源,并在成矿过程中不断有大气降水的加入。石英流体包裹体中CO2的C同位素测试结果表明,矽卡岩阶段δ13CV-PDB值为–9.2‰,石英.硫化物阶段为–25.8‰~–15.4‰,表明早期成矿流体中碳质主要来自岩浆,石英-硫化物阶段有大量有机碳加入,其可能与流体和富含有机质的地层反应有关。矿石中主要金属硫化物的δ34S值(1.7‰~4.4‰)显示了深源硫的特征。Pb同位素变化范围集中(206Pb/204Pb=16.55~16.705,207Pb/204Pb=15.369~15.459,208Pb/204Pb=37.463~37.767),显示壳幔混源的特点。随着成矿作用的进行,岩浆流体与碳酸盐围岩地层发生水岩交代反应形成矽卡岩,该过程造成了成矿矽卡岩阶段磁铁矿和少量闪锌矿的沉淀;断裂活动造成热液体系压力下降,流体发生沸腾,CO2、HF进入气相并逃逸促使矿床中钨的沉淀;同时大气降水沿裂隙灌入,混合作用导致流体的温度、盐度降低,Cl–浓度下降,造成矿床中铅锌的大面积沉淀。     

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。     

Granulites record the tectonic evolution from collisional thickening to extensional thinning of the Tongbai orogen in central China

A combined study of petrology and geochemistry was carried out for granulites from the Tongbai orogen in central China. The results reveal the tectonic evolution from collisional thickening to extensional thinning of the lithosphere at the convergent plate boundary. Petrographic observations, zircon U–Pb dating, and pseudosection calculations indicate that the granulites underwent four metamorphic stages, which are categorized into two cycles. The first cycle occurred at 490–450 Ma and involves high-P (HP) metamorphism (M1) at 785–815°C and 10–14 kbar followed by decompressional heating to 840–880°C and 8–9 kbar for medium-pressure granulite facies metamorphism (M2), defining a clockwise P–T path. The high pressure is indicated by the occurrence of inclusions of rutile+kyanite+K-feldspar in the garnet mantle. The second cycle occurred at c. 440 Ma and shows an anticlockwise P–T path with continuous heating to ultrahigh-temperature (UHT) metamorphism (M3) at 890–980°C and 9–11 kbar, followed by decompressional cooling to 740–880°C and 7–9 kbar (M4) till 405 Ma. The HP metamorphism is synchronous with the ultrahigh-pressure eclogite facies metamorphism in the Qinling orogen, indicating its relevance to the continental collision in the Cambrian. The UHT metamorphism took place at reduced pressures, indicating thinning of the collision-thickened orogenic lithosphere. Therefore, the Tongbai orogen was initially thickened by the collisional orogeny and then thinned, possibly as a result of foundering of the orogenic root. Such tectonic evolution may be common in collisional orogens where compression during continental collision switched to extension during continental rifting.     

中国东南极地质考察20年进展与展望

在1998—2017年期间,我国组织了14次东南极地质考察,将考察的范围从中山站所在的拉斯曼丘陵向外扩展了约400 km,主要包括格罗夫山、埃默里冰架东缘-西南普里兹湾、北查尔斯王子山、布朗山、赖于尔群岛和西福尔丘陵等露岩区。通过大、中比例尺的地质编图和多学科综合研究,取得如下重要进展:(1)确定格罗夫山冰下高地为泛非期(~570—500 Ma)单相变质地体,发现镁铁质和泥质高压麻粒岩并刻画了泛非期造山的精细过程,为普里兹造山带的碰撞造山成因以及冈瓦纳超大陆的多陆块汇聚模型提供了岩石学支撑;(2)论证在印度克拉通与东南极陆块之间存在一个延长2 000 km的中元古代长寿命大陆岛弧,岛弧岩浆作用从~1 500 Ma一直持续到~1 000 Ma,提出雷纳造山带格林维尔期(~1 000—900 Ma)的构造演化可能经历了从弧陆碰撞到陆陆碰撞的过程;(3)在赖于尔群岛超高温变泥质岩中识别出早期蓝晶石的残留,确定了超高温变质作用顺时针演化的精细P-T轨迹;(4)在西福尔丘陵西南部基性岩墙群中发现了格林维尔期(~960—940 Ma)不均匀麻粒岩化,变质条件达820—870℃、0.84—0.97 GPa,认为西福尔陆块也卷入到印度克拉通与东南极陆块的碰撞造山过程;(5)在西福尔丘陵东南部浅变质冰川漂砾和松散砂中获得~3.5—3.3 Ga的古老锆石U-Pb年龄,推测在西福尔丘陵东南方向存在一个从前未知的古太古代冰下陆块。建议今后在东南极面向印度洋构造域的地质考察要进一步扩展到南查尔斯王子山、内皮尔杂岩和登曼冰川,研究工作的重点仍聚焦在南极大陆如何响应地质历史时期里超级大陆的聚散过程这一关键科学问题上,并可在以下几个方面展开:(1)太古宙古老地壳及陆核的识别与全球对比;(2)格林维尔期造山记录与罗迪尼亚超大陆汇聚;(3)泛非期造山记录与冈瓦纳超大陆汇聚;(4)显生宙冈瓦纳超大陆裂解及陆块分离。通过这些考察和研究工作,可以促使我国对南极地质科学的研究达到国际先进水平。     

豫皖交界“梅山群”的古构造环境研究及其意义

摘要：“梅山群”是豫皖交界地段变质程度与佛子岭群、石炭系不同的变质岩系。它主要由斜长角闪岩、变粒岩、浅粒岩、云英片岩、角闪片岩、黑云片岩、大理岩和辉石岩等组成,在区域上可以和商城群歪庙组对比,形成时代为早古生代．对“梅山群”的岩石化学研究表明,其形成的古构造环境可能为弧后盆地。笔者认为早古生代,南北大陆板块构造的碰撞以华北板块仰冲、扬子板块俯冲为特征,大别造山带古缝合带的位置应在“梅山群”分布区域的南侧。     

大别造山带核部典型燕山期花岗岩岩浆演化的p—T轨迹

本文根据相图和多种地质温压计确定了大别造山带核部典型花岗岩岩浆的源区,岩浆房和固结成岩阶段的温度和压力,并建立了区内岩浆演化的ｐ－Ｔ轨迹。该轨迹表明：（１）石鼓尖侵入岩浆上升能力最强,上升的最小距离为２５ｋｍ;（２）天堂寨侵入岩岩浆上升能力也较强,上升的最小距离为５ｋｍ,（３）九资河侵入岩的上升能力最弱,上升距离小于３ｋｍ。（４）石鼓尖和天堂寨岩体为异地侵入体,九资河岩体是一个原地－半原地花岗岩体