Isotope Geochronologic and Geochemical Constraints on the Magmatic Associations of the Collisional Orogenic Zone in the West Kunlun Orogen,China

The Jiajiwaxi pluton in the southern portion of the West Kunlun Range can be divided into two collision–related intrusive rock series, i.e., a gabbro–quartz diorite–granodiorite series that formed at 224±2.0 Ma and a monzonitic granite–syenogranite series that formed at 222±2.0 Ma. The systematic analysis of zircon U-Pb geochronology and bulk geochemistry is used to discuss the magmatic origin(material source and thermal source), tectonic setting, genesis and geotectonic implications of these rocks. The results of this analysis indicate that the parent magma of the first series, representing a transition from I-type to S-type granites, formed from thermally triggered partial melting of deep crustal components in an early island–arc–type igneous complex, similar to an I-type granite, during the continental collision orogenic stage. The parent magma of the second series, corresponding to an S-type granite, formed from the partial melting of forearc accretionary wedge sediments in a subduction zone in the late Palaeozoic–Triassic. During continued collision, the second series magma was emplaced into the first series pluton along a central fault zone in the original island arc region, forming an immiscible puncture-type complex. The deep tectonothermal events associated with the continent–continent collision during the orogenic cycle are constrained by the compositions and origins of the two series. The new information provided by this paper will aid in future research into the dynamic mechanisms affecting magmatic evolution in the West Kunlun orogenic belt.     

Ore-forming Fluid and Mineral Source of the Hongshi Copper Deposit in the Kalatage Area, East Tianshan, Xinjiang, NW China

The Hongshi copper deposit is located in the middle of the Kalatage ore district in the northern segment of the Dananhu-Tousuquan island-arc belt in East Tianshan, Xinjiang, NW China. This study analyses the fluid inclusions and H, O, and S stable isotopic compositions of the deposit. The fluid-inclusion data indicate that aqueous fluid inclusions were trapped in chalcopyrite-bearing quartz veins in the gangue minerals. The homogenization temperatures range from 108°C to 299°C, and the salinities range from 0.5% to 11.8%, indicating medium to low temperatures and salinities. The trapping pressures range from 34.5 MPa to 56.8 MPa. The δ18OH2O values and δD values of the fluid range from ?6.94‰ to ?5.33‰ and from ?95.31‰ to ?48.20‰, respectively. The H and O isotopic data indicate that the ore-forming fluid derived from a mix of magmatic water and meteoric water and that meteoric water played a significant role. The S isotopic composition of pyrite ranges from 1.9‰ to 5.2‰, with an average value of 3.1‰, and the S isotopic composition of chalcopyrite ranges from ?0.9‰ to 4‰, with an average value of 1.36‰, implying that the S in the ore-forming materials was derived from the mantle. The introduction of meteoric water decreased the temperature, volatile content, and pressure, resulting in immiscibility. These factors may have been the major causes of the mineralization of the Hongshi copper deposit. Based on all the geologic and fluid characteristics, we conclude that the Hongshi copper deposit is an epithermal deposit.     

中国—吉尔吉斯斯坦天山构造格架与演化

中国—吉尔吉斯斯坦天山地处中亚天山造山带中段,地质构造复杂,矿产资源丰富。在前人资料基础上,基于区域构造-岩石组合的分布发育及时空属性特征,统一将研究区划分为哈萨克斯坦和塔里木两大板块,二者由南天山晚古生代缝合带所焊接。其中,进一步划分为5个二级单元,18个三级单元。研究认为,研究区内北、中、南天山构造格架连续,在800 Ma(相当于南华纪下限)前后都完成了大陆块体的拼合,成为全球新元古代罗迪尼亚超大陆的组成部分。此后经历了大致相同的构造演化史,从中二叠世开始全区转化成陆内盆山构造格局,新生代印度大陆同欧亚大陆碰撞使这一陆内盆山构造格局不断臻于完善。     

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。     

陕西凤太矿集区多金属成矿作用的构造控制

陕西凤县-太白(简称凤太)矿集区铅、锌、金、银、铜多金属资源丰富,已发现二十余个大中小型矿床。在大地构造位置上,凤太矿集区位于南秦岭造山带北缘,紧邻商丹缝合带。以往的工作缺乏对矿集区整体的构造研究,本次工作通过比较系统的构造测量和解析,提出在南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中,凤太矿集区南北两条边界断裂带的左行走滑运动导致在区内衍生了NNE向主压应力场,从而形成了NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理(纵向破裂)、B型线理,以及NNE向断裂和节理(横向破裂)、劈理、张裂隙等一系列构造组合,所有构造形迹都是在统一构造应力场下随着构造层次不断抬升,脆韧性和脆性递进变形叠加的产物,共同构成了一个大型压扭性走滑双重构造变形系统。在构造几何学上,凤太矿集区整体上表现为一个隔档式复式褶皱,由一组NWW向紧闭复背斜和一组相对宽缓复向斜组成。区内的多金属成矿作用、岩浆活动、动力变质变形作用的同位素年龄数据集中于230~190Ma。综合地质演化和成矿作用的研究成果,提出在南秦岭碰撞造山过程中引发的动力变质变形作用和岩浆活动提供了成矿元素和成矿流体,在温压梯度以及浮力效应的驱动下向上运移至走滑双重构造变形系统中的有利扩容空间中发生充填型和交代型矿化,即凤太矿集区多金属矿床是区域大规模变形变质-岩浆活动-流体作用的产物,是在构造作用这一主导因素控制下形成的一个多金属后生热液成矿系统。     

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。     

东天山黄山南镁铁-超镁铁岩体的岩浆演化过程:矿物学、Sr-Nd同位素特征的指示

黄山南镁铁-超镁铁质岩体位于东天山造山带觉罗塔格构造带内,属于土墩-黄山-图拉尔根镁铁-超镁铁质岩带。本文在前人研究的基础上,从橄榄石、辉石矿物学组成和全岩Sr、Nd同位素等方面对黄山南岩体进行了分析研究,并与黄山、黄山东、香山等典型含矿岩体作了对比,旨在进一步查明黄山南岩体的岩浆源区和母岩浆性质及其岩浆演化过程。Sr-Nd同位素特征表明黄山南岩体来自一个弱亏损的地幔源区,相较黄山、黄山东、香山等岩体的源区具有更加富集的特征。黄山南岩体中的橄榄石属于贵橄榄石,斜方辉石主要为古铜辉石,少数为紫苏辉石,单斜辉石主要为顽透辉石、普通辉石和少数的透辉石。单斜辉石和橄榄石的成分特征表明形成黄山南岩体的母岩浆为演化程度较低的拉斑玄武质岩浆,且母岩浆成分具有高Mg、高Ni的特点。计算得到黄山南岩体母岩浆的Fe O~T=13.20%、MgO=16.96%、Ni=377.2×10~(-6),且母岩浆在结晶分异过程中没有经历充分的硫化物熔离作用,这也是造成母岩浆中Ni含量较高以及岩体含矿性较差的主要因素。     

新疆西南天山阿万达金矿区赋矿围岩物源及形成时代:碎屑锆石U-Pb年代学制约

阿万达金矿位于西南天山造山带内。此次研究在简要总结其矿床地质特征基础上,对与阿万达金矿成矿密切相关的阿克苏群中硅质片岩围岩分别进行了岩石地球化学分析和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年研究,以期对围岩的沉积环境、物源及形成时代进行讨论。岩石地球化学分析结果显示,阿万达金矿赋矿围岩中硅质片岩的原岩可能为一套成熟度较低的泥岩或砂岩,物源主要为石英岩质沉积物,沉积环境可能处于活动大陆弧内的沉积盆地内。U-Pb定年结果显示,其碎屑锆石定年数据主要形成了加权平均年龄值为405 Ma或406 Ma的年龄峰,其谐和年龄最小峰值即405 Ma可以作为其最大沉积年龄。因此笔者认为阿克苏群中硅质片岩的沉积时代并不是前人所定的长城纪,而是不老于早泥盆世。另外,这一地层的物源组成具有多样性,～405 Ma碎屑锆石占主体,可能与哈尔克山北缘火山弧内的早泥盆世岩浆活动有关;～745Ma的碎屑锆石的出现,表明其物源有少部分来自新元古代岩石;极少数～2.50 Ga的碎屑锆石的出现,反映了华北地台对本地层有物源上的贡献。     

新疆四顶黑山花岗岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及地质意义

新疆东天山位于中亚造山带南缘,天山—兴安造山系北天山造山带东段,发育大量泥盆纪—石炭纪花岗岩,其形成过程多与觉罗塔格洋的俯冲作用有关。四顶黑山花岗岩体位于东天山觉罗塔格构造岩浆带的东端,岩体在地表呈不规则状产出,侵位于元古界片岩-变火山岩、奥陶系变玄武岩和泥盆系雀儿山群火山岩;主要岩石类型为花岗岩和花岗闪长岩。花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为380.4 Ma±3.7 Ma,表明岩体形成于晚泥盆世。岩石表现出高硅(w(SiO_2)=64.87%~74.71%)、高碱(w(K_2O)=3.35%~4.68%,w(Na_2O)=2.26%~3.85%)、富铝(w(Al_2O_3)=11.82%~14.13%)和低MgO(w(MgO)=0.56%~2.12%)、CaO(w(CaO)=1.68%~3.74%)、TiO_2(w(TiO_2)=0.26%~0.57%)、P_2O_5(w(P_2O5)=0.01%~0.19%)特征,A/CNK=0.83~1.00;富集Ba、K、La、Ce、Nd,亏损Th、Nb、Ta、Sr、Ti,铕负异常较明显(δEu=0.70~0.73);具有岛弧型花岗岩特征。四顶黑山花岗岩体形成于岛弧环境,属于觉罗塔格洋向南俯冲过程中的产物。四顶黑山花岗岩体两侧的镁铁-超镁铁质岩体的形成时代应晚于晚泥盆世。     

青岛连三岛地区“荆山岩群”高压变质岩的变质时代和变质演化特征

青岛连三岛地区原划为古元古界荆山岩群中出露各类片岩、片麻岩。本文在前人研究的基础上,对连三岛地区出露的含榴黑云母斜长片麻岩、含榴云母片岩和含榴黑云母钾长片麻岩,进行详细的岩相学和矿物化学研究,确定其变质温压条件及其P-T演化轨迹,并采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了3个样品的原岩时代和变质时代,为全面深入认识其变质属性提供了进一步的重要依据。根据岩相学和矿物化学成分可以识别出两期矿物组合:第一期(峰期变质阶段)为Grt1+Kfs+Aln+Ph+Qtz;第二期(退变质阶段)为Grt2+Pl+Ep+Bt+Qtz;依据多硅白云母Si压力计、锆石Ti温度计以及GB-GBPQ矿物温压计,确定其峰期变质和退变质的温压条件分别为T=600～817℃、P=2.4～2.6GPa和T=431～456℃、P=0.48～0.82GPa。结合白云母部分熔融现象,上述两个变质阶段构成了一个折返早期升温降压,后穿过多硅白云母熔融反应线,最后降温降压的顺时针型演化的P-T轨迹。CL图像显示3个样品的锆石均具有典型的岩浆核-变质边结构;结合LA-ICP-MS锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析,3个样品分别获得了769～756Ma、～223Ma和213～216Ma三组年龄,分别与苏鲁造山带其他高压-超高压变质岩的新元古代原岩时代(700～800Ma)、峰期变质时代(240～225Ma)和角闪岩相退变质时代(215～205Ma)一致。对样品含榴黑云母斜长片麻岩(17LSD-1)和含榴云母片岩(18LSD-2)进行锆石Hf同位素分析,获得样品17LSD-1的ε_(Hf)(t)=-23.2～2.8、t_(DM2)~C(Hf)=1712～2845Ma,表明其原岩主要来源于古元古代陆壳重熔;样品18LSD-2的ε_(Hf)(t)=-13.9～8.6、t_(DM2)~C(Hf)=1113～2358Ma,表明样品形成时壳源物质成分占主导地位,同时部分幔源或新生地壳物质的加入,导致少部分ε_(Hf)(t)偏正值。Hf同位素结果表明连三岛变质岩原岩的形成与扬子板块新太古代-早古元古代的陆壳重熔有关。对比前人的相关数据,无论是原岩时代、变质年龄还是变质演化特征,本文研究的连三岛地区片岩/片麻岩与苏鲁造山带的部分变质岩均具有相似的原岩属性和变质属性,因此推断其应归属为苏鲁超高压变质带的一部分,是三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞引发的高压-超高压变质事件的产物,不应再作为岩石地层单元划归为"荆山岩群"。