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%。     

A 352-year record of summer temperature reconstruction in the western Tianshan Mountains,China, as deduced from tree-ring density

Three robust tree-ring density chronologies were developed for the western Tianshan Mountains of northwestern China. The chronologies were significantly correlated and form a regional chronology (GLD). The GLD had significant and positive correlations with temperature of warm seasons. Based on this relationship, the mean minimum temperatures of May to August were reconstructed using the GLD chronology for the period AD 1657 to 2008. The temperature reconstruction exhibited temperature patterns on interannual to centennial timescales, and showed that the end of the 20th century is the warmest period in the past 352 years. The reconstructed temperature variation has a teleconnection with large-scale atmospheric–oceanic variability and captures long- and broad-scale regional climatic variations.     

Arc Gis在西天山阿吾拉勒东段铁矿资源预测的应用

本文以西天山阿吾拉勒东段海相火山岩型铁矿为例,从研究区的地质背景和已查明的6个海相火山岩型铁矿(点)出发,基于ArcGIS平台,建立空间数据库,结合已知矿(点)地质资料和野外验证分析,建立找矿模型与预测区提取模型,总结本区铁矿的主要控矿因素:①沉积地层;②侵入体;③布格重力异常;次要影响因素:①断层距离;②断层密度,将5个方面的证据图层与铁矿(化)点空间关系合成,采用证据权模型和加权Logistic回归模型进行成矿有利度评价,将研究区划分为6个靶区,结合研究区中主要矿(化)点对各靶区的地质成矿条件进行了探讨,分析了该地区的找矿潜力。     

东天山二叠纪镁铁-超镁铁质成矿岩体造岩矿物特征及其成因意义

东天山造山带与镁铁-超镁铁质岩体有关的铜镍硫化物矿床数量多,分布集中,是我国重要的铜镍成矿带之一。成矿岩体多以小岩体群形式产出,由西向东分布有白鑫滩、黄山和图拉尔根3个岩体群,大型矿床主要赋存在黄山岩体群内。本文对3个岩体群内成矿岩体的主要造岩矿物进行了系统的对比研究。成矿岩体的主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、单斜辉石、斜长石和角闪石以及少量的铬尖晶石和金云母。橄榄石Al温度计计算结果表明,黄山岩体群内成矿岩体的母岩浆结晶温度介于1 143~1 257℃之间,略低于白鑫滩和图拉尔根岩体群(1 283~1 301℃)。单斜辉石压力计算表明成矿岩体的结晶压力相似,介于0.31~0.33 GPa之间。成矿岩体中均富含含水矿物,且单斜辉石结晶早于斜长石,指示成矿岩体的原始岩浆形成于富水环境。成矿岩体的单斜辉石具有较高的Al/Ti值,铬尖晶石和橄榄石具有与岛弧火山岩相似的矿物学特征,结合区域构造演化,认为东天山镁铁-超镁铁质成矿岩体的原始岩浆是被消减板片交代过的地幔部分熔融的产物。矿物学特征对比显示了黄山岩体群内成矿岩体更富斜方辉石和中性斜长石,且具有较低的铬尖晶石Cr~#值和橄榄石Ca含量。结合前人研究成果和相关地球化学数据,认为相对高的混染程度导致了黄山岩体群的母岩浆富SiO_2和Al_2O_3,同时降低了岩浆的结晶温度。     

南天山南缘下二叠统玄武质岩浆的地球化学特征及其构造意义

南天山造山带南缘发育大量的下二叠统火山岩。地球化学指标显示南天山南缘西段拜城县宿相厄肯沟出露的下二叠统小提坎立克组玄武岩为拉斑玄武岩(里特曼指数δ=2.93)。 该套岩石低FeO^T、MgO和全碱(Na₂O+K₂O),高CaO和Al₂O₃,相对高钠,低钾; Rb、K、U和Ba 等大离子亲石元素富集; 稀土配分曲线整体协调一致,为向右缓倾的曲线,轻稀土元素(LREE)相对富集; 微量元素配分型式呈"驼峰状"; 玄武岩的母岩浆经历了以单斜辉石为主的分离结晶作用和强烈的陆壳混染作用。同位素组成 ¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd =0.512 849±0.000 005, ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr =0.706 845±0.000 014; -10<ε_Nd(t)<0,且ε_Sr(t)>0,模式年龄T_DM 为1.463 279 765 Ga。 结合区域地质资料表明,小提坎立克组玄武岩形成于板内伸展环境,具有主动裂谷作用性质,说明南天山造山带南缘当时处于碰撞后伸展背景。     

中新生代南北天山差异性抬升历史的磷灰石裂变径迹证据

堆积于天山山前坳陷内部的巨厚新生代地层不仅记录所在沉积区的热历史信息,还记录了物源区的信息。本文选择天山南北两侧山前坳陷中3条地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试和部分样品的热历史模拟分析,来揭示上新世以来天山在南北方向上隆升过程的差异性。采样剖面的选取较前人更加靠近前陆盆地方向,样品所在地层年代更新。结果显示,东秋里塔格背斜剖面中的样品记录了中天山、南天山和背斜区分别在55~65Ma、20~25Ma和5Ma经历了构造隆升。玛纳斯背斜剖面中的样品记录了北天山的三次构造隆升事件分别发生于55~65Ma、20~25Ma和5Ma,其中距今5Ma为玛纳斯背斜带起始隆升的时代。结合前人在相同区域的研究成果,分析得出天山的不同部分经历了不同的构造演化历史,自150Ma以来经历了三期差异性隆升。中生代时期(150~125Ma)表现为山体整体抬升,中生代晚期-新生代早期(100~50Ma)北天山明显早于南天山开始构造隆升,新生代以来(~50Ma)的构造运动以向前陆盆地方向扩展为特征,而隆升起始时间南北差异变小。虽然在南北方向上天山山体隆起时间上存在明显的差异,但是中新生代以来山体物源区的剥蚀速率大体相同。因此,隆升起始时间与隆升量之间并不存在必然的定量关系。天山的不同块体具有不同的构造演化历史的事实提示在研究大范围构造隆升作用时,应将构造作用作为一个过程来对待。变形在传递的过程中,在时间和空间上存在一定的滞后现象。     

我国卫星总云量与地面总云量分布的对比分析

根据国际卫星云气候学计划（ISCCP）的总云量和地面总云量资料,分析并讨论了两者在我国的空间分布和单站年变化中的相关性和差异性,对比了两种总云量的全国分布形势。结果指出,在总趋势大致相似的前提下,卫星总云量图能更好地揭示青藏高原、塔克拉玛干沙漠以及沿海地区的云气候特征。最后还就青藏高原总云量分布特点作了分析。     

新疆北天山巴音沟蛇绿岩的地质特征

巴音沟蛇绿岩虽受强热构造作用肢解,但仍保存有较完整的蛇纹石化超基性岩、状层辉长岩、基性熔岩(下部块状、上部枕状)和放射虫硅质岩的层序组合。岩石化学、地球化学、放射虫等古生物资料表明,它代表一个中石炭世陆缘海盆迅速扩张形成的洋壳和上地幔的残片。其侵位发生在中石炭世未海盆的封闭期间。     

南天山萨恨托亥—大山口—带穆龙套型金矿地质及地球化学特征

南天山中段萨恨托亥大山口成矿带内的金矿赋存在浅变质浊积岩系碎屑岩内。本文以该带内2个典型金矿———大山口金矿和萨恨托亥金矿为例,对其成矿特征进行了初步研究。研究表明,金矿体受韧脆性剪切带控制,产状稳定,矿石类型简单,硫化物种类单一且含量较低。成矿可分为糜棱岩阶段和石英脉阶段,与控矿的韧脆性剪切带的发展演化各阶段相对应。成矿发生于中低温条件下弱酸性向中性环境过渡阶段,成矿流体是以深源流体(含岩浆热液)为主的多源混合热液(构造热液)。成矿作用为构造成岩成矿(韧性剪切带成矿),矿床成因类型为(构造)热液型金矿,     

Detrital zircon ages and Hf isotopic compositions of metasedimentary rocks in the Wuqia area of Southwest Tianshan,NW China: implications for the early Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan orogenic belt

ABSTRACT

The Chinese Southwest Tianshan Orogenic Belt is located along the boundary between the Central Asian Orogenic Belt (CAOB) and the Tarim Block (TB), NW China. It records the convergence of the Tarim Block and the Middle Tianshan, and is, therefore, a crucial region for understanding the Eurasia continental growth and evolution. The Wulagen (geographical name) metasedimentary rocks of the Wuqia area (mainly metamorphic sandstones and mica schists) form one of the metamorphic terranes in the Southwestern Tianshan Orogenic Belt. The geochronology of these rocks is poorly known, which hampers our understanding of the tectonic evolution of the belt. We analyzed 517 zircon grains for detrital zircon U–Pb dating and 93 zircon grains for in situ Lu–Hf isotopic compositions from the Wulagen metasedimentary rocks. The analyzed zircon grains yield Neoarchean to late Paleozoic U–Pb ages with major age peaks at ~2543 Ma, 1814 Ma, 830 Ma, 460 Ma, and the youngest cluster of zircon (magmatogene) ages is 395 Ma. The zircon U–Pb data show that the late Paleozoic (Early Devonian) is the maximum depositional age of the Wulagen metasedimentary rocks, rather than the previously considered Precambrian period. The zircons with Paleozoic ages yield εHf(t) values of ?22.0 to +11.3 and two-stage model ages (TDM₂) of 3.95 to 1.30 Ga, suggesting that the parental magmas were formed from partial melting of pre-existing crustal rocks. Our zircon U–Pb geochronology and Hf isotopic data indicate the major source regions for the Wulagen metasedimentary rocks was the Kyrgyzstan North Tianshan. The zircon age population of 600–400 Ma (peak at ~460 Ma) has negative εHf(t) values (?15.0 to ?0.6) and Mesoproterozoic two-stage model ages, suggesting that the early Paleozoic magmatism resulted mainly from the melting of ancient crust, which played an important role in crustal evolution in the southern CAOB.