东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据

东昆仑造山带在三叠纪不仅是一个重要的构造-岩浆带,也是一个对于国民经济非常重要的多金属成矿带.该区在三叠纪形成了大量与成矿有关的花岗岩,它们之间的联系、与区域构造运动的关系目前尚未明确.在莫河下拉银多金属矿花岗斑岩岩相学、地球化学和锆石年代学的研究基础上,总结了东昆仑地区三叠纪与成矿有关花岗岩的基本特征,并探讨了它们的演化规律.结果表明:(1) 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩年龄为250~200 Ma,具有一个由低K系列-中K钙碱性系列向高K系列-钾玄岩系列过渡的明显趋势,240~200 Ma,A/NK比值由2.00降到1.00;(2)(87Sr/86Sr)_i为0.710~0.715,ε_Nd(t)值为-0.6~0.0,ε_Hf(t)主要集中在-5~1,峰值为-2~-1,表明东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩物质主要来源于古老的地壳物质,同时有少量的幔源物质加入;(3) 东昆仑地区在240 Ma进入后造山阶段,出现大规模的钙碱性花岗岩,220 Ma之后花岗岩大量减少,210~204 Ma出现的花岗岩以碱性A型花岗岩为主,标志着碰撞造山结束进入到板内裂解阶段.      

海拉尔盆地火山岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义

海拉尔盆地位于大兴安岭西侧,盆内存在多套火山-沉积岩组合.通过对海拉尔盆地Chu8井等4处火山岩样品进行的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨了海拉尔盆地火山岩的形成时代和构造背景,为盆内和邻区地层对比以及大兴安岭地区构造演化提供了依据.研究区4个火山岩样品的锆石均呈自形-半自形晶,显示出典型的岩浆生长环带,结合其高的Th/U比值(0.22~1.50),说明其属于岩浆成因.测年结果表明,海拉尔盆地布达特群确实存在时代为晚三叠世-早侏罗世(214.4±4.3 Ma)的火山岩,结合前人研究,可将盆内火山作用划分为4期:分别为中-晚石炭世基底岩浆岩(320~290 Ma);晚三叠世-早侏罗世早期布特达特群火山碎屑岩组(224~197 Ma);晚侏罗世-早白垩世早期塔木兰沟组(152~138 Ma);早白垩世晚期铜钵庙组(128~117 Ma).大兴安岭地区各期岩浆作用的地球化学特征、时空分布特征以及盆地地震剖面特征表明,中-晚石炭世基底岩浆岩(320~290 Ma)是额尔古纳-兴安地块和松嫩地块碰撞造山后的伸展背景下形成的;晚三叠世-早侏罗世早期火山岩(224~197 Ma)是古亚洲洋闭合后的伸展背景下形成的,该期火山岩的发现说明古亚洲洋构造域对大兴安岭地区的影响至少延续到早侏罗世早期(197 Ma),而该区域蒙古-鄂霍茨克洋的俯冲碰撞最早可能开始于早侏罗世以后;晚侏罗世-早白垩世早期(152~138 Ma)和早白垩世晚期(128~117 Ma)火山岩的形成均与蒙古-鄂霍茨克洋碰撞闭合后的伸展作用有关.盆内部分火山岩样品中存在古元古代-新元古代捕获的锆石,这表明额尔古纳地块和兴安地块很可能存在着元古代结晶基底.      

单斜辉石中石英出溶体的显微结构和成因机制

矿物出溶结构保存有早期母体矿物的物理化学条件信息,对其开展研究不仅有助于了解寄主岩石的来源深度,而且有助于研究减压折返的动力学演化过程.在世界许多高压-超高压带的榴辉岩和石榴辉石岩中,人们普遍发现单斜辉石中有定向排列的针状或棒状SiO₂析出物,其矿物相主要为α石英,有时会伴生钙质角闪石等含水矿物.这些定向针状或棒状体通常平行于单斜辉石c[001]轴方向延伸,石英长轴可以为其c[0001]轴或a[1120]轴.电子背散射衍射(EBSD)测试结果表明,多数石英(96%)析出物与寄主单斜辉石具有结晶学取向关系:(1) 50%的石英c轴平行,并且[0001]_Qz//[001]_Cpx;(2)35%的石英至少有一个a轴平行,并且[1120]_Qz//[001]_Cpx;(3)11%的石英至少有一个s{1121}面平行,并且(1121)_Qz//(100)_Cpx.钙质角闪石析出物与寄主单斜辉石也具有密切结晶学取向关系:(100)_Amp//(100)_Cpx、[010]_Amp//[010]_Cpx、[001]_Amp//[001]_Cpx、[100]_Amp∧[100]_Cpx≈32°.上述定量显微构造证据表明,单斜辉石中定向石英析出物是由出溶作用所形成,并且多数石英出溶体形成于α石英稳定域.已有高温高压实验研究数据表明,单斜辉石中空位的形成和钙埃斯科拉组分(CaEs)的含量均受化学组成、压力、温度等多种因素综合影响:单斜辉石中CaEs含量对化学组成非常敏感,并受到共生矿物体系中自由SiO₂相和蓝晶石的共同缓冲;相同化学组成和等压条件下,CaEs含量总体上随温度升高缓慢降低;相同化学组成和等温条件下,CaEs含量在＜6 GPa区间随压力升高而增加,在＞6 GPa区间随压力升高而降低.单斜辉石定向SiO₂析出物的形成可能涉及多种因素,高压只是其中必要条件之一.榴辉岩质单斜辉石中“石英±角闪石”析出物很可能形成于开放体系,与熔流体活动密切相关,涉及多阶段物质扩散、晶体成核生长、重结晶、退变质反应等复杂作用过程.单斜辉石中定向SiO₂析出物的显微结构特征并非超高压岩石的必要条件,这种特殊显微结构也不能作为证明超高压的充分条件.      

涉及埃达克岩实验的若干基本概念与问题辨析

根据热力学原理,部分熔融是相变的一种表现形式。当岩石沿p-T轨迹穿过固相线时即可发生熔融。自然界岩石常见的不一致熔融行为可以导致残留相具有不同于源岩的整体成分与矿物组合。残留相与源岩可以属于不同的变质相,岩性也可以不同。"C型埃达克岩"含有含水矿物,它们不是干体系熔融的产物。实验岩石学研究表明,基性成分(SiO_250%)体系较中性、酸性体系在1.0~2.0 GPa压力条件下失水熔融时更易于形成"榴辉岩质"的残留相。源岩除SiO_2以外的其它主要氧化物会影响残留相中各矿物的比例,进而影响熔体的Sr、Y及HREE含量。因此,"C型埃达克岩"高Sr低HREE特征的形成取决于熔融温压条件以及源岩的主量元素、微量元素组成等多重因素。高钾含量(K_2O≈1.0%)的基性、中基性源岩形成的熔体成分与"C型埃达克岩"相比过于富Al或富Na。中等富钾的基性源岩的低程度熔融可以形成高硅的"C型埃达克岩",但无法形成中性的"C型埃达克岩"。     

赣东北蛇绿混杂岩岩石地球化学特征及构造意义

赣东北蛇绿混杂岩是中国为数不多的新元古代蛇绿岩,对该蛇绿混杂岩带中的方辉橄榄岩和玄武岩类岩石进行元素地球化学研究,以探讨新元古代赣东北地区的构造动力学背景.研究表明,方辉橄榄岩具有低TiO₂(0.02%~0.37%)、低K₂O(0~0.02%)、低Na₂O(0.02%~0.10%)和富MgO(40.81%~44.58%)特征,烧失量普遍较高(10.09%~13.47%),表明样品普遍遭受蚀变;稀土元素配分模式图和微量元素蛛网图显示,橄榄岩样品具有亏损地幔源区特征,同时兼有俯冲带流体交代的特征.玄武岩类SiO₂含量主要为52.63%~56.19%,平均为55.00%,属安山玄武岩范围.岩石具低MgO(3.66%~6.46%),中等TiO₂(1.14%~2.66%),高Al₂O₃(13.07%~15.27%)、Na₂O(3.42%~5.03%)的特征.安山玄武岩轻稀土富集((La/Yb)_N=1.84~2.61),无明显Eu异常,稀土配分曲线呈右倾型;微量元素蛛网图中显示大离子亲石元素Th、Ba、U、Pb富集、高场强元素Nb、Ti亏损,可能系俯冲板片脱水产生的流体交代地幔楔所形成,TNT(Ta、Nb和Ti)的负异常指示赣东北蛇绿混杂岩的形成过程中可能遭受了陆源物质的混染,反映了消减作用的影响.方辉橄榄岩和安山玄武岩的地球化学特征表明赣东北蛇绿混杂岩的形成可能经历了多期演化,早期可能系古华南洋发生洋内俯冲作用,俯冲过程中释放的流体交代了俯冲带上的地幔楔,使地幔橄榄岩富集轻稀土.随后的弧后盆地扩张阶段,形成具有岛弧性质和MORB特征的玄武岩类,但由于弧后盆地发育不成熟,玄武岩类在地球化学上显示有大陆物质的特征,表现出高Pb、低Ti和轻稀土强烈富集.      

火山灰全岩与原位分析差异:以四海龙湾记录的1 600年前金龙顶子火山喷发为例

火山灰地层学主要依靠火山玻璃的成分进行源区的识别,然而,当火山玻璃成分不均一时就会对源区识别造成影响.四海龙湾玛珥湖位于东北新生代龙岗火山区内,其湖泊沉积物可以记录周边的火山喷发,电子探针等方法得到的火山玻璃成分可以揭示其喷发来源.同时,玛珥湖的纹层年龄可以限定其喷发年龄.在四海龙湾沉积物(钻孔2008) 的78~79 cm岩芯处出现一层火山灰层,其纹层年龄为AD 308 a,电子探针结果显示火山玻璃具有不均一的主量元素组成,为玄武质粗安岩到碱玄质响岩.FeO、TiO₂及Al₂O₃等与MgO协变图解更清楚地显示了此次火山喷发的火山玻璃成分的不均一性.火山玻璃与火山灰全岩对比分析显示,全岩分析在火山灰地层学应用中容易造成对比偏差.      

扬子克拉通北缘神农架地区矿石山组Pb-Pb等时线年龄及其地质意义

扬子克拉通北缘神农架地区出露了大量中元古代碳酸盐岩地层,但已有的同位素年代学资料有限,故对神农架群矿石山组白云岩开展了全岩Pb-Pb等时线测年.研究结果表明,矿石山组白云岩206Pb/204Pb变化范围相对较大,为18.753~23.106,而207Pb/204Pb和208Pb/204Pb则变化范围相对较小,分别为15.606~16.046和37.793~38.599.八件白云岩样品206Pb/204Pb和207Pb/204Pb之间呈良好的线性关系,构成Pb-Pb等时线年龄为1632±75Ma(MSWD=8.7),代表了矿石山组地层主体沉积时代,与已有的年代学结果可对应,表明Pb-Pb同位素体系可对古老的碳酸盐岩地层进行较为精确地定年.结合前人对于神农架群的年代学资料,确定神农架群的沉积时限应为1600~1100Ma的中元古代.      

浙西南八都杂岩早中生代泥质麻粒岩变质作用及构造意义

遂昌-大柘泥质麻粒岩出露于华夏地块东北部的浙西南八都杂岩中,该岩石保留了典型的减压反应结构.但其变质演化特点、变质作用时代及构造意义目前尚不明确.通过系统的岩相学、矿物化学和同位素年代学分析,结果表明遂昌-大柘泥质麻粒岩记录了4个阶段的变质矿物组合,其中早期进变质阶段M₁的矿物组合为石榴石+黑云母+石英;压力峰期变质阶段M₂的矿物组合为石榴石+铝绿泥石+金红石+蓝晶石+刚玉+黑云母+石英±十字石,该矿物组合可能预示着岩石曾经历了超高压变质作用过程;峰期变质阶段M₃的矿物组合为石榴石+黑云母+夕线石+石英±钾长石±斜长石±钛铁矿;峰后近等温降压M_4-1阶段的矿物组合为石榴石+黑云母+夕线石+堇青石+石英+钛铁矿±尖晶石±斜长石±钾长石;M_4-2阶段的矿物组合为石榴石+堇青石+夕线石+斜长石+黑云母+石英±钾长石.相平衡模拟结合传统地质温压计限定其峰期变质阶段的温压条件为T=780~810 ℃、P=8.0~9.2 kbar;峰期后近等温降压的M_4-1阶段的温压条件为T=780~860 ℃和P=5.7~6.0 kbar,M_4-2阶段的温压条件为T=~700 ℃和P=~4.4 kbar,具有典型的顺时针近等温减压型P-T轨迹特征.LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明其麻粒岩相变质作用时代为233.5~238.9 Ma.变质作用历史说明浙西南地体可能卷入了古特提斯洋域内印支-华南-华北板块之间的俯冲-碰撞过程,并经历了早中生代的麻粒岩相变质作用后快速折返至地表.      

西南天山超高压变质带的两类石榴角闪岩

角闪岩是西南天山超高压变质带变基性岩的常见岩石类型之一.野外关系和矿物反应结构表明,大多数角闪岩是由榴辉岩或蓝片岩受到不同程度的钠长绿帘角闪岩相退变质叠加形成的.但对于一些平衡结构发育良好且孤立产出的角闪岩类型（如石榴角闪岩）仍缺乏系统的岩石学研究.本次从岩相学、矿物成分以及热力学模拟几个方面对哈布腾苏河下游地区超高压带内不含钠长石的石榴角闪岩开展了详细的工作.这些石榴角闪岩的主要矿物为绿色角闪石（钙质-钠钙质闪石）、帘石（黝帘石-绿帘石）和石榴石,三者总体积占80%~90%,明显有别于大多数由榴辉岩退变而成的含有钠长石变斑晶的石榴角闪岩.虽然这些角闪岩化学成分十分相近,都具有富钙贫钠和高的Mg/（Mg+Fe）比值,但在结构、构造和矿物组成等方面存在显著差异,据此将它们划分为两类.第一类角闪岩基质中不含石英,保存在变斑晶中的少量残余矿物组合为石榴石+绿辉石+硬柱石+蓝闪石+金红石,指示峰期硬柱石榴辉岩相变质条件,富钛矿物全部为金红石.第二类角闪岩强烈面理化,面理由绿色角闪石、绿帘石和绿泥石以及条带状石英集合体构成.石榴石粒度呈双峰式分布,粗粒比细粒低钙低锰.基质和包体中均未发现高压变质特征矿物绿辉石和蓝闪石.富钛矿物以榍石为主,金红石和钛铁矿仅存在于个别石榴石中.两类角闪岩的石榴石成分具有较大区分度,前者的钙含量较高而镁含量较低.P-T视剖面计算显示它们的峰期条件为480~520 ℃,30~33 kbar,均达到超高压范围,与哈布腾苏河下游及以西地区的榴辉岩相似,表明西南天山超高压变基性岩构成沿中天山南缘断裂延伸数十千米的独立地质单元,不存在所谓的俯冲隧道混杂现象.      

多龙矿集区色那东岩体年龄、成因与动力学背景

多龙矿集区是我国首个铜金属资源量达到2 000万t以上的世界级铜金矿集区,外围找矿潜力依然十分巨大.首次报道矿集区东部色那东地区花岗斑岩体和闪长玢岩体的地质年代学及地球化学测试结果,为总结区域成矿规律提供基础数据.通过精确的锆石测年,全岩主、微量元素和锆石Hf同位素测试发现,上述岩体的成岩年龄均为123±2 Ma,岩石的形成与俯冲洋壳板片部分熔融有关,源区有明显幔源组分加入.色那东地区侵入岩与矿集区含矿斑岩空间上集中侵入,且同属早白垩世岩浆活动产物,暗示其具有相同动力学背景,是班公湖-怒江洋俯冲末期-碰撞初期弧-弧"软"碰撞的产物,其侵入过程为成矿提供了热量和流体来源,显示该地区仍有较好的成矿潜力.