蚌埠隆起老山片麻状二长花岗岩的成岩与变质特征及其地质意义

蚌埠隆起是华北地块上中生代地质研究的一个十分难得的地质单元,它映现了中国东部最重要的两次构造运动(印支运动和燕山运动)所引起的岩浆作用和变质作用,其中,老山片麻状二长花岗岩就是一个代表性产物。该花岗岩的岩相学、地球化学以及锆石学的系统研究显示,它具有两个不同的岩石学特征:①它的斜长石斑晶的牌号(An_(14～18))、相对低硅高钙的主量元素、富Ba、Sr和贫Rb及无Eu负异常的微量元素等特征,以及它所含的岩浆锆石({211}锥面发育、较强的CL亮度及韵律环带构造、包含残核、正常的Hf含量)的U-Pb年龄(223.1 Ma)和ε_(Hf)(t)值(平均值为-14.2),表明它应该是印支运动的同造山花岗岩;②它的片麻状构造(斑晶矿物压扁拉长、各种交代—熔蚀结构)和变质结晶锆石({101}锥面发育、较弱的CL亮度、较高的Hf含量)的U-Pb年龄(156.2 Ma)和ε_(Hf)(t)值(平均值为-17.8),说明它在燕山运动中遭受了同造山变质作用。因此,老山片麻状二长花岗岩的存在,一方面使得大别造山带作为印支期陆陆碰撞造山带的岩石学记录完整,同时也制约了华南与华北两大板块之间碰撞挤压作用峰期的准确时间;另一方面,对燕山运动的起始时间(约170 Ma左右)和挤压高峰出现的时间(155±3 Ma)作出了合理的推断。这两方面的研究结果对于深入了解中国东部中生代的构造演化、岩石类型、成矿作用的现象及其机制具有深远的意义。     

印支期龙门山断裂带的逆冲-推覆构造和沉积响应

伴随着华南、华北和羌塘地块在中—晚三叠世的俯冲—碰撞,古特提斯洋逐渐消亡,在龙门山及其前陆盆地发生了广泛的构造和沉积事件,统称为印支造山运动。然而,这期重要的造山事件普遍叠加有新生代印度与欧亚板块俯冲碰撞所引起的相似的北西—南东向构造挤压作用,使得印支期的构造活动对奠定龙门山初始构造和地貌特征,乃至对新生代构造活动的深远影响难以区分。对青藏高原其他边界的研究表明,只有通过多种手段从多个角度才能认清造山带形成的真实历史,而近些年来在龙门山地区开展的深地震探测、主断裂和飞来峰定年、前陆盆地沉积序列和沉积作用以及大地热流分布的研究则为我们进一步揭示印支初期龙门山断裂带构造活动本质提供了全新的视角。深地震反射剖面和最新的定年结果揭示龙门山地区在印支期发生了大型逆冲—推覆作用,在此期间,形成了两条主要断裂带,并直至后碰撞造山时期,形成了多期次的山前飞来峰构造。龙门山断裂带在印支期的大型逆冲—推覆构造活动,引发了大量的陆源碎屑沉积物涌入到四川前陆盆地中。强烈的断裂活动还引发了区域大地震的发生,在四川盆地西缘未完全固结沉积地层中形成了软沉积物变形。综合以往的研究结果,我们认为龙门山早期的逆冲—推覆和青藏高原东缘大地热流的升高伴随有区域岩石圈底部的拆沉导致软流圈高温物质的上涌。这种早期的构造格局对龙门山断裂带在新生代构造地貌的最终形成产生了深远的影响。     

克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制

克拉美丽山位于准噶尔盆地东部,晚古生代克拉美丽洋盆向北俯冲消亡,西伯利亚板块与准噶尔地块在该地区发生碰撞造山。目前,就石炭纪之后克拉美丽山的构造活动存在持续挤压、拉分、伸展、挤压-伸展转换多种观点,构造样式也各不相同。本文应用断层相关褶皱理论,从盆山过渡带现今构造样式入手来探讨克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制。研究结果表明,克拉美丽山西段在石炭纪之后经历了中二叠世早期、早三叠世早期、晚三叠世末期、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世早期和古新世末期6 次构造隆升。前4 期相对稳定沉积,晚白垩世早期,晚古生代地层沿着下二叠统底部的泥岩层滑脱面以叠瓦状构造楔样式向南楔入,构造缩短量大于15 km,现今盆山构造样式初步形成。始新世构造楔遭受后期突破断层改造。始新世后,克拉美丽山大规模的构造活动基本停止,地层遭受剥蚀最终形成现今地质结构。     

四川盆地：周缘活动主控下形成的叠合盆地

四川盆地位于扬子板块西缘和青藏高原东缘,地震勘探资料等揭示盆地前寒武纪基底保存完整的古俯冲带和地堑-地垒结构,说明盆地基底后期构造活动非常稳定;显生宙以来经历晚震旦世-石炭纪、二叠纪-中三叠世两幕克拉通边缘强拉张-强挤压,而克拉通内弱拉张-弱挤压的构造演化过程,体现出盆地内部稳定性结构沉积演化特征。克拉通内弱拉张初期以海相碳酸盐岩大面积稳定沉积（即震旦系灯影组和二叠系栖霞-茅口组）和随后的风化壳岩溶作用（即桐湾期、东吴期等不整合面）为特征,弱拉张期以拉张槽（如：绵阳-长宁拉张槽和开江-梁平拉张槽等）的形成为典型特征;弱挤压则以古隆起（如：加里东期乐山-龙女寺古隆起、印支期泸州古隆起等）的发育为典型特征。四川盆地晚三叠世后的前陆盆地演化阶段受控于其周缘造山带逆冲推覆构造活动,是现今地貌和构造盆地的主要建造期,形成了四川盆地周缘突变（线型）和渐变（弥散型）两种盆山结构。盆地西边界（龙门山）和北边界（米仓山-大巴山）即是线型突变边界,也是扬子地块（板块）的边界,边界几何形状和扬子板块刚性特征对盆山系统结构-构造特征等有较大的控制作用;四川盆地的东边界（齐岳山-大娄山）和西南边界（大凉山）即是渐变弥散型边界,同时也是板（陆）块内部的边界,它们受控于邻区（盆外）的构造变形和盆内沉积盖层中滑脱层的分布特征。受控于盆地（克拉通）周缘活动,四川盆地垂向上前寒武纪基底与盖层、盖层内早期和晚期构造具解耦特征。基底与盖层构造的解耦有利于盆地内部前寒武纪基底结构构造的保存和盖层内大型隆-坳结构的形成演化;盖层内早期和晚期构造的解耦有利于早期构造免遭后期破环,对深层油气藏的保存意义重大。总之,四川盆地可能是具独特形成过程和特征的叠合盆地新类型,其突出特征表现为周缘活动、内部稳定及早期和晚期构造解耦。     

塔里木盆地顺南501井鹰山组白云岩储层特征与成因

塔里木盆地顺南地区多口钻井揭示在白云岩储层中天然气富集成藏,但白云岩储层的成因存在争议。顺南501井鹰山组取芯段发育白云岩储层,为研究该地区白云岩储层成因提供了条件。通过岩芯观察与描述、显微岩石学、成岩作用与序列研究、基于铸体薄片的孔隙图像分析、计算机断层扫描、电子探针背散射成像与微量元素Fe、Mn定量、流体包裹体等技术手段,研究了白云岩储层特征与成因。结果表明,白云岩储层类型为裂缝-孔隙型,主要储集空间为裂缝-扩溶缝、晶间孔-晶间溶孔,孔隙发育与裂缝具有明显相关关系。热液矿物萤石与方解石呈共生关系充填于裂缝与孔隙空间。裂缝与孔隙附近的白云石、白云石环边以及与萤石共生的方解石均具有较高的FeO、MnO含量。萤石发育成群无色透明盐水包裹体,均一温度为165℃~175℃、盐度为15.5~17.5 wt.% NaCl equiv.。热液流体活动对围岩的改造导致局部方解石、白云石富Fe2+、Mn2+,同时提供了萤石结晶所需要的F-。一方面热液流体改造白云岩形成储集空间,另一方面以萤石与方解石为代表的热液矿物则充填裂缝与孔隙。因此,构造-热液流体活动在一定程度上影响了白云岩储集空间的形成。     

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。     

藏南喜马拉雅造山带造山型马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床流体包裹体He-Ar同位素组成:对成矿流体来源的制约

马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床是藏南金锑成矿带中典型的造山型矿床。马扎拉Au-Sb矿床中矿体以含金辉锑矿石英脉的形式产于下中侏罗统陆热组地层中,主要组成矿物有自然金、辉锑矿、石英和碳酸盐矿物;沙拉岗Sb矿床中矿体主要以辉锑矿石英脉的形式产于下白垩统多久组地层和辉长岩体中,主要组成矿物为辉锑矿、辰砂、锑华、石英和少量碳酸盐矿物。在两个矿床的矿脉石英和辉锑矿中均发现有三类原生和假次生包裹体:水溶液包裹体、CO2-水溶液包裹体和有机包裹体。流体包裹体显微测温结果显示:马扎拉Au-Sb矿床的成矿温度为160～280℃,沙拉岗Sb矿床的成矿温度为140～240℃。He-Ar同位素分析显示马扎拉Au-Sb矿辉锑矿石英脉矿石中辉锑矿和石英以及赋矿地层中沉积层状硫化物中黄铁矿的流体包裹体均具有低的3He/4He比值,分别为0. 01382～0. 05642Ra和0. 03353～0. 08744Ra,40Ar/36Ar比值具有比较大的变化范围,分别为346. 8～4770. 1和349. 4～2689. 1;沙拉岗Sb矿床中辉锑矿样品的3He/4He比值为0. 02385～0. 11488Ra,40Ar/36Ar比值变化小,为300. 6～537. 5。与藏南Au-Sb成矿带中造山型Au矿床成矿流体中含一定量的幔源挥发份相对比,马扎拉AuSb矿床和沙拉岗Sb矿床成矿流体中均无幔源流体的参与,马扎拉Au-Sb矿床成矿流体为壳源变质流体与改造型饱和大气水形成的混合流体;沙拉岗Sb矿床成矿流体以改造型饱和大气水为主,并有壳源变质流体的加入。     

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。     

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。     

南阿尔金泥盆纪中基性杂岩体的成因及其地质意义研究

出露于南阿尔金西段的塔什萨依辉长岩和闪长岩及其内花岗质细脉是古生代多期岩浆活动的产物,它们构成了南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的一部分,是深入探讨该地区构造演化过程的良好材料。本文通过对这些地质体野外地质特征、岩石学、地球化学特征、锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征的系统研究,以期确定其形成时代、源区性质和岩石成因,为深入探讨南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的演化过程提供进一步约束。本文研究表明:辉长岩和闪长岩具相对较高的SiO_2含量(50.4%~53.5%)和Mg#(57~80),低的K_2O/Na_2O比值(0.17~0.67),为钙碱性系列岩石;辉长岩的∑REE偏低(36.9×10~(-6)~83.1×10~(-6)),Eu正异常(δEu=1.17~1.85);闪长岩∑REE稍高(182×10~(-6)~190×10~(-6)),Eu负异常(δEu=0.85~0.86);二者相对富集LREE和LILE,亏损HFSE。其主量元素特征、微量元素(高Nb、Zr含量,低Zr/Y比值)、锆石Hf同位素和Sr-Nd同位素组成表明二者应为大陆板内伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔部分熔融的产物,并在其岩浆演化过程中经历了地壳混染和分离结晶作用。花岗质细脉具高的Si O2含量(72.4%～75.5%)和K_2O/Na_2O比值(2.33～2.56),属于钾玄岩系列岩石;与闪长岩相比,两者微量元素蛛网图相似,但花岗质细脉轻重稀土分馏程度较大,Eu负异常(δEu=0.55～0.61)和P、Ti的亏损更加显著。锆石U-Pb定年结果显示,辉长岩形成时代约为400～420Ma;闪长岩和其内花岗质细脉的形成时代基本一致,约为400Ma,并具有相似的锆石Hf同位素组成和Sr-Nd同位素组成,结合地球化学特征及野外产状,推测花岗质细脉为闪长岩分异的产物。结合南阿尔金区域地质背景综合分析,塔什萨依辉长岩和闪长岩起源于造山后伸展背景下软流圈交代的岩石圈地幔的部分熔融,并经历了地壳混染和分离结晶作用;而闪长岩进一步分异形成花岗质细脉,并在其形成过程中可能伴随少量壳源熔融物质的加入。