阴山及邻区三叠纪富碱侵入岩的成因意义

富碱侵入岩主要包括碱性岩和碱性花岗岩以及碱长花岗岩,其全碱含量(K2O+Na2O)一般8%。碱性岩主要包括正长岩、霞石正长岩、辉石正长岩、霓霞正长岩、闪石正长岩等,在岩石化学上相对贫硅富铝高碱。碱性花岗岩是指含碱性角闪石、碱性辉石的花岗岩,相对富硅贫铝高碱。在各类侵入岩中,富碱侵入岩所占比例很小,其出露面积约占各类侵入岩出露总面积的2%。但是,富碱侵入岩却有重要的矿产和地质意义。富碱侵入岩的研究不仅对于揭示岩石圈地幔的组成特征、壳幔相互作用及其地球动力学背景具有重要的意义,而且,能为有关岩石圈演化、找矿勘查和资源评价工作提供科学依据。根据对现有资料的总结,燕辽-阴山地区目前已发现很多三叠纪的富碱侵入岩体,它们西起内蒙古包头市,东到吉林省的中部,向东一直延伸到朝鲜的北部,大体分布于北纬40°~42°之间(宽度约100km),构成一条近EW向、长达1500km的碱性岩带。阴山及邻区的三叠纪富碱侵入岩分布在包头、凉城、四子王旗、察哈尔右后旗和察哈尔右中旗地区,东边与之相邻的碱性侵入岩主要分布在天镇、阳原和矾山,它们形成于268~190Ma,其中凉城和包头富碱侵入岩的形成年龄较小(197~190Ma)。这些杂岩体的岩石学和地球化学组成变化较大,其SiO2含量变化可从35%到70%。相比之下,四子王旗和察哈尔地区的正长岩具有较高的SiO2和Al2O3含量,较低的TiO2、Fe2O3和MgO,这可能反映了它们是地幔源区物质较高程度部分熔融的产物,而且经历了相对较大程度的辉石、橄榄岩和角闪石的分离结晶作用。绝大多数正长岩具有很低的MgO含量,落在了板片熔融实验(1~4GPa)所产生的熔体范围之内,部分样品具有相对较高的MgO含量和Mg#,落在了来源于大洋板片熔融所产生的埃达克岩范围内,说明这些岩石的形成可能与再循环的俯冲板片熔融有关。这些侵入岩普遍富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Ba,K和Sr)富集、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)、Th、U和P,其εNd(t)和(87Sr/86Sr)i值的变化范围分别为-17~-3和0.7054~0.7092。多数数据点落在了大洋沉积物的范围内,显示出II型富集地幔参与的特征,即这些正长岩的原始岩浆主要来源于富集的岩石圈地幔。四子王旗正长岩具有最低的εNd(t)值(-17),表明下地壳物质的贡献较大,这与其钾长石的Pb同位素组成特征相一致。现有的Pb同位素数据也表明在研究区富碱侵入岩的岩浆形成过程中有大洋物质的参与。从εNd(t)值与侵入岩形成年龄的相关性变化可以看出,随着形成年龄的减小,下地壳物质的贡献在增加。总之,上述特征表明它们主要来源于富集的岩石圈地幔,并有不同程度的下地壳物质的参与。该富集地幔的形成与古亚洲洋的俯冲作用有关。由于富碱侵入岩通常形成于拉张的构造背景下,因此研究区富碱侵入岩的形成标志着古亚洲洋的闭合以及华北-蒙古陆块碰撞的结束。这些俯冲和碰撞事件造成了华北北缘岩石圈地幔组成和性质的明显改变。该区富碱侵入岩的岩浆活动时空分布规律及其动力学背景尚需精确的年代学和详细的地球化学研究来进一步制约。     

五台杂岩晚太古代花岗质岩石中斜长角闪岩包体的年代学和地球化学研究

华北克拉通中部造山带被认为是由东西部陆块碰撞而产生的陆陆碰撞带,而恒山-五台-阜平地区位于中部造山带的中部,是该地区最大也是最具代表性的基底岩石剖面。总体上,五台杂岩可以分为变质表壳岩和花岗质岩体两大类,前者又被划分为五台群和滹沱群,而后者可划分为2560~2520Ma侵位的强烈变形的闪长岩-英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩系列、2176~2084Ma侵位的弱变形的斑状正长-钾质花岗岩以及约1810Ma侵位的未变形的A型花岗岩。在晚太古代花岗岩中普遍发育有斜长角闪岩包体,它们在露头上不连续分布,呈绿色到黑色,强烈拉伸成扁条状或透镜状,直径一般在几米到十几米之间。根据地球化学特征恢复它们的原岩为拉斑玄武岩。锆石U-Pb定年结果表明它们的结晶时代为2.7Ga,变质时代为1.85Ga。全岩εNd(t)值为-3.1~+3.5,亏损地幔模式年龄为2.83~3.65Ga。原始地幔均一化蛛网图解上,斜长角闪岩具有明显的Nb、Ta和Ti的负异常,而在球粒陨石均一化稀土元素配分图解中它们具有轻稀土弱富集[(La/Yb)N=1.36~3.52]以及重稀土平坦[(Gd/Yb)N=0.94~1.38]的特征。地球化学以及同位素特征表明它们很可能来自于受到俯冲板片流体改造的轻度富集地幔中尖晶石二辉橄榄岩的部分熔融。更重要地,这些斜长角闪岩包体的锆石U-Pb年龄与全岩Nd亏损地幔模式年龄相似,都为27~28亿年左右,这说明在华北克拉通中部造山带很可能存在过大量的27亿年左右的新生地壳岩石,它们代表了一期重要的地壳生长事件。     

胶北南山口含榴辉石岩岩石学与锆石U-Pb定年的初步研究

胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩主要由含榴辉石岩和含榴基性麻粒岩所组成,且以不规则透镜体的形式赋存于太古宙英云闪长质片麻岩之中。岩相学观察、矿物相转变分析与矿物化学研究结果表明,胶北南山口含榴辉石岩不仅普遍发育近等温减压反应结构,即石榴石+富钙流体→单斜辉石+葡萄石+榍石±钠长石与石榴石+富钙流体+二氧化碳→角闪石+葡萄石±钠长石±方解石±榍石,指示其早期可能经历了高压麻粒岩相变质作用。而且,与南山口含榴基性麻粒岩类似,在晚期降温退变过程中,它们还经历了强烈的钙质交代作用,形成富钙矿物组合:富钙铝榴石的石榴石+次透辉石质单斜辉石+钙质角闪石+葡萄石+钠长石+方解石+榍石。SHRIMP锆石U-Pb定年结果表明,胶北南山口含榴辉石岩中的岩浆锆石记录了2900~2850Ma的207Pb/206Pb年龄,指示胶北地体在中太古代晚期存在一次重要的岩浆事件,而其变质锆石还记录了1950~1800Ma的207Pb/206Pb年龄,说明胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩曾卷入了胶北古元古代晚期地壳造山作用。结合研究区其它地质研究资料,本文推断胶北南山口镁铁-超镁铁质杂岩可能形成于古元古代,是华北克拉通胶-辽-吉带古元古代岩系的重要组成部分,并于1950~1800Ma期间,卷入了胶-辽-吉带古元古代造山作用,先后经历了高压麻粒岩相变质作用和晚期降温与钙质交代的联合退变质作用。     

内蒙古哈达门沟金矿床地质特征及成矿作用探讨

哈达门沟金矿床地处华北克拉通北缘阴山隆起带南缘乌拉山复背斜南翼,金矿体主要产于新太古界乌拉山群变质岩中,主要矿石类型包括含金石英脉、含金石英-钾长石脉、含金钾化蚀变岩等。成矿流体主要为中低温(160~300℃)、中低盐度(5%~15%NaCleq),气相成分以H2O和CO2为主,液相组分阴离子以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+、K+和Ca2+为主。矿石δ34S变化于-21.7‰~5.4‰,极差为27.1‰,说明成矿物质来源的复杂性,平均值为-10.6‰,表现出亏损重硫的特点,硫继承了太古代地层中硫的同位素特点,并混有深部含矿流体的硫。矿石铅同位素组成、单阶段模式年龄、Th/U比值、μ值变化范围较大,表现出多源特点,在铅构造模式图上,投点比较分散,表明哈达门沟矿石铅来源的复杂性。氢-氧同位素表明,成矿流体来源于岩浆水和部分变质热液,后期有天水的混入。矿石辉钼矿Re-Os同位素加权平均年龄为386.4±2.7Ma,等时线年龄为386.6±6.1Ma,金钼矿床主要成矿时代为早泥盆世,后期有多期热液活动叠加。矿床形成于弧-陆碰撞后的伸展构造背景。     

塔里木板块与哥伦比亚超大陆的联系

塔里木拼贴时代和方式以及塔里木板块与哥伦比亚超大陆联系是塔里木板块形成演化中的关键问题,也是前寒武纪超大陆重建的重要问题,对塔里木盆地基底性质研究和油气勘探具有重要的理论意义和应用价值。本文首先通过南、北塔里木差异性对比分析和拼合时间的地质年代统计分析,探讨了形成统一的塔里木板块的时间问题。进一步基于大地构造比较学分析,将塔里木板块和扬子板块与世界其他板块的地质亲缘性开展综合对比分析,并结合古地磁数据分析和造山带及俯冲带对比分析,探讨了塔里木板块与哥伦比亚超大陆的关系。本文认为19～20亿年北塔里木向南塔里木俯冲并发生陆陆碰撞,形成了统一的塔里木板块。9～19亿年前塔里木板块、扬子板块与印度板块有较强的地质亲缘性,都处于哥伦比亚超大陆的西部边缘,并在地块周缘存在俯冲带,与北美板块东南缘的俯冲带具一定的可对比性;而华北板块与西伯利亚板块、波罗的板块亲缘性较强,位于古赤道附近,处于哥伦比亚超大陆的东部边缘。构造热事件的地质亲缘性表明塔里木、扬子和华北克拉通都是哥伦比亚超大陆周缘的小型克拉通,共同参与了哥伦比亚超大陆的汇聚过程。     

地幔柱活动对克拉通岩石圈地幔的影响：西伯利亚克拉通地幔橄榄岩包体Sr-Nd-Hf同位素制约

利用单矿物溶液法分析了Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成,并且与Udachnaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成进行了对比。结果显示,Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单斜辉石具有亏损的Sr同位素组成和富集的Nd、Hf同位素组成。橄榄岩包体石榴子石的Sr-Nd-Hf同位素组成表现出原始的特征,没有受到交代作用的影响。通过对比Udachnaya和Obnazhennaya金伯利岩中地幔包体的特征和单斜辉石的二元混合模拟发现,Udachnaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成更偏向于金伯利岩的特征,而与之相反,Obnazhennaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成则位于金伯利岩和地幔柱溢流玄武岩之间,且更加偏向于溢流玄武岩的同位素特征。因此,地幔柱活动对西伯利亚克拉通岩石圈产生了影响,改变了其岩石圈地幔的同位素组成。     

华北克拉通南缘大庄铌-稀土矿床地质、地球化学和Sr、Nd、Pb同位素特征

碱性岩型铌-稀土矿床是重要的铌-稀土矿资源类型。河南省方城县大庄铌-稀土矿位于华北克拉通南缘,是近年来新发现的一例赋存于霞石正长岩中的,具有中型规模的碱性岩型矿床。大庄矿区内共圈定17个NW—SE向带状展布的,呈囊状、不规则状、透镜状产出的铌-稀土矿体。铌-稀土矿石主要赋存于角闪霞石正长岩和黑云母正长岩中。矿石矿物主要为烧绿石、氟碳铈镧矿、褐钇铌矿和富铌榍石等。矿石的结构主要有斑状结构、他形粒状结构、半自形粒状结构、包含结构、交代结构、共生结构、伟晶结构等。矿石构造分为块状、脉状和片麻状构造等。热液蚀变包括萤石化、绢云母化、绿帘石化和绿泥石化等。碱性岩样品具有低SiO₂、富碱、高铝的特征,稀土元素总量较高,轻重稀土分异明显,具有明显的负Eu异常,富集Nb、Ta、Th、U、Zr、Hf等高场强元素,明显亏损Ba、Sr、P、Ti等元素。碱性岩全岩(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.68158～0.71090,ε_Nd(t)=―1.11～―0.37,两阶段模式年龄(t_DM2     

华北克拉通奥陶纪岩浆活动——来自河南安阳岭头地区白垩纪闪长岩中继承锆石U- Pb年龄的证据

通过高精度的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,在太行山南段河南安阳县岭头一带白垩纪闪长质侵入岩中获得一批443.6±6.1 Ma(MSWD=6.3)的年龄数据,相当于晚奥陶世晚期,这是在华北克拉通内部发现的首例反映加里东期岩浆侵入活动的高精度锆石U-Pb定年数据,为揭示华北克拉通早古生代构造岩浆演化提供了依据。结合区域上同期构造岩浆事件的特点,认为443.6±6.1Ma的锆石可能为华北克拉通板内裂解拉张作用的产物,它是奥陶纪晚期(440 Ma前后)古劳亚大陆分裂,华北克拉通漂离加拿大地盾和北美内陆地台,同时形成北太平洋——这一影响全球的构造地质事件在华北克拉通内部的响应。鉴于稳定克拉通地区奥陶纪岩浆侵入活动与金刚石原生矿存在极高的关联度,本次发现也为在鹤壁地区寻找金刚石原生矿提供了重要参考。     

洛南任家滩-荞麦山正长斑岩成因及其对古元古代晚期裂解的指示--岩石化学及锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素特征

华北克拉通南缘的陕西洛南-河南豫西地区出露一系列形成于1.8~1.6Ga的碱性岩,对这些碱性岩的研究有助于提高对华北克拉通南缘古元古代构造环境的认识。本文选取陕西省洛南县任家滩-荞麦山一带碱性侵入体进行系统的岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素分析和岩石地球化学研究,讨论了其成因机制和构造背景。研究表明,任家滩-荞麦山岩体的主体岩性为正长斑岩,加权平均年龄为1689±20Ma（MSWD=0.12）,表明其侵位时代为古元古代。该岩体富碱（Na2O+K2O=7.95% ~ 9.5%）,高钾（K2O=4.67% ~ 8.51%）;稀土元素总量较高（496.15×10-6 ~ 650.16×10-6,平均543.06×10-6）,轻、重稀土元素分馏比较明显,轻稀土元素相对富集（LREE=454×10-6 ~ 605×10-6）,重稀土元素亏损（HREE=39.3×10-6 ~ 45.6×10-6）,具有弱负铕异常;K、Rb、Ba、Th富集,Nb、Ta、P、Ti亏损,并且具有明显的Sr负异常。εHf（t）值<0,TDM1值为2038 ~ 2218Ma,TDM2值为2250 ~ 2516Ma,说明岩浆源区物质与富集地幔有关或受到过地壳物质的混染。因此,任家滩-荞麦山岩体是由地幔玄武质岩浆与地壳基底太华杂岩形成的中酸性花岗质岩浆混合后形成的熔体,经强烈的结晶分异作用形成的,其形成于陆内裂谷的构造环境,是华北克拉通南缘对哥伦比亚超大陆裂解事件的响应。     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带？为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。