青藏高原新生代古高度研究：现状与展望

青藏高原新生代古高度研究是地球系统科学研究中的一个热点、难点和重点,它是解决地球深部动力学、地貌地形演化和气候变化等各部分相互关系的一个关键突破口。目前以古生物和氧同位素为代表的各种古高度计被用来重建青藏高原新生代的古高度历史,但是不同的研究方法所得到的结果并不一致,关于青藏高原何时隆升到现在的海拔高度存在晚上新世、晚中新世和始新世等不同认识。因为古高度结果的差异,所以对于青藏高原新生代的构造隆升过程和动力机制也存在大的争议。本文首先详细的阐述了部分古高度计的应用原理及其各自的优缺点,收集总结了78条青藏高原古高度研究的成果,梳理了目前青藏高原新生代古高度研究的历史和现状。然后在此基础上讨论了目前高原古高度研究的特点和存在的问题,即地层年代学、氧同位素和古生物古高度计结果的协调、“以点带面”、区域研究程度差异较大、替代性指标的多解性、古纬度影响、地质时期温度递减率的不确定性、全球气候变化的影响等特点和问题。最后就存在的特点和问题指出在恢复青藏高原新生代古高度时所需要完善和注意的方面,其中最重要的是注重地层年代学的可靠性。     

东喜马拉雅构造结泥质高压麻粒岩的锆石和独居石定年与地质意义

东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩含有广泛分布的高压麻粒岩,但由于以前获得了许多不同的年龄,对这些麻粒岩的变质与深熔时代、持续时间和成因存在不同认识。本文对泥质高压麻粒岩（蓝晶石榴黑云片岩）中的锆石和独居石进行了系统的内部结构、U-（Th）-Pb定年和微量元素分析,以求揭示这些岩石是否具有相同的演化过程。所研究的6个蓝晶石榴黑云片岩由石榴石、蓝晶石、黑云母、石英、钾长石、斜长石、夕线石、白云母、石墨和副矿物金红石、钛铁矿、锆石和独居石组成,峰期矿物组合是石榴石+蓝晶石+斜长石+钾长石+黑云母+石英+金红石。6个样品中的锆石均由继承碎屑核+变质（深熔）幔+变质（深熔）边组成。其中3个样品中的锆石幔和边较宽,均可进行原位定年,幔部给出了类似的较老年龄范围（39.6~31.6Ma、40.8~32.0Ma和38.1~31.3Ma）,而边部给出了类似的较年轻年龄范围（26.8~17.3Ma、28.3~18.6Ma和28.4~18.8Ma）。另外3个样品的锆石幔部较窄,不能进行分析,其边部给出了与前3个样品锆石边部类似的年轻年龄范围（22.0~17.0Ma、20.9~16.9Ma和22.2~16.6Ma）。一个片岩样品中的独居石给出了与其锆石幔部+边部年龄类似的较宽年龄范围（38.1~17.5Ma）,而另外3个样品中的独居石获得了与其锆石边部年龄相似的年轻年龄范围（26.0~18.8Ma、22.3~16.9Ma和26.4~19.4Ma）。随着年龄的减小,锆石和独居石的Th/U比值增大,Eu/Eu^*减小,独居石的HREE和Y含量减小。基于这些分析结果,笔者认为所研究的6个片岩记录了相同的、从~41Ma持续到~17Ma的进变质与深熔过程。但是,由于某些样品中的锆石和独居石在早期变质和深熔过程中形成的结晶域（锆石幔部）很窄,无法定年,导致不同的样品获得了不同的年龄范围。结合现有研究成果,笔者推测南迦巴瓦杂岩中的高压麻粒岩经历了相似的长期进变质与深熔过程。     

胶东地区控矿剪切带脆性变形时代的Ar-Ar年代学及其对成矿的制约

胶东地区是典型的剪切带型金矿集中区,精确厘定该地区控矿剪切带的活动时代,可为探讨剪切带与金矿成因关系提供关键的时限约束,并且对矿床成矿模式的建立具有至关重要的意义。大量矿床地质证据显示胶东地区控矿剪切带中脆性变形活动对金矿体的形成具有直接影响,但其脆性变形时代尚不十分清楚。据此,本文在详细研究金矿体赋存特征的基础上,系统选取胶东焦家、玲珑、邓格庄、乳山这四个金矿区控矿剪切带断层泥中白云母进行⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学研究。定年结果显示,胶东地区焦家剪切带、招平剪切带以及牟乳剪切带的脆性变形时代分别为110.3±1.5Ma、122.8±1.7Ma、119.6±1.2Ma~115.8±1.4Ma。其中焦家剪切带的脆性变形时代明显晚于招平和牟乳剪切带,可能代表了焦家蚀变岩型矿化形成后易遭受后期的构造叠加。综合胶东各金矿区控矿剪切带变形时代、岩体侵位时代、成矿时代及剪切带活动特征和矿体产出特征,本文认为在多期岩体侵位以及控矿剪切带递进变形过程中,剪切带韧性变形区中由高压流体作用产生的同期脆性破裂可形成脉型矿化,如乳山金矿;而在脆-韧性和脆性变形区中发生的大规模脆性变形可导致脉型和蚀变岩型矿化的形成,如玲珑、邓格庄和焦家金矿。但随着剪切带的递进变形和隆升剥蚀,后期多期次的脆性构造变形叠加,可导致多种矿化类型出现在同一构造部位,如焦家金矿中石英脉型和蚀变岩型矿化。     

埃塞俄比亚西部布雷地区A型花岗岩成因及地质意义

为进一步约束埃塞俄比亚西部地区区域地质构造演化,选取埃塞俄比亚西部布雷地区岩浆岩开展岩石地球化学、年代学等分析.结果显示:布雷岩体具有相对较高的SiO₂(66.4%~68.5%)、K₂O(4.56%~4.87%)及铁值[TFeO/(TFeO+MgO]为0.75~0.79,相对较低的MgO(0.80%~1.3%)、CaO(2.01%~2.36%)和A/CNK(0.89~0.96),富集Zr、Hf、Y、Ga等元素,亏损Sr、P、Ti和Eu元素,显示了A型花岗岩的特征.锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为631±4 Ma,代表了东非造山运动后伸展阶段.锆石ε_Hf(t)值为3.2~9.1,具有一定的不均一特征.布雷A型花岗岩形成于碰撞造山的后伸展环境.岩石地球化学及Hf同位素特征表明布雷岩体主体可能来源于减薄的岩石圈地幔玄武质岩浆,其后经历了广泛的结晶分异作用而形成.      

扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析

扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系（即Cryogenian）研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块东南缘莲沱组沉积古环境分析和锆石U-Pb精确定年,认为莲沱组沉积时限为790~720 Ma,相当于板溪群中上部,是华南新元古代裂谷盆地沉积充填序列的第Ⅱ旋回.莲沱组顶部U-Pb最小年龄约720 Ma,制约了扬子地块Sturtian冰期的启动年龄≤720 Ma.通过对中扬子地块从北向南展布的莲沱组陆相-海陆过渡相-海相不同的沉积单元岩相组合的沉积特征观察研究,分析沉积环境并建立了沉积模式;莲沱组及休宁组碎屑锆石记录了莲沱组沉积时该盆地在780~760 Ma经历了持续热隆升与地层剥蚀,揭示了中国南方扬子和华夏地块聚合与裂解事件的重要信息.      

雅鲁藏布江墨脱段隆升速率:来自黑云母Ar/Ar年代学证据

为揭示东喜马拉雅构造结及其周边区域完整地质演化过程,对采集自雅鲁藏布江墨脱段10块基岩样品进行黑云母40Ar/39Ar测年,并利用“Pecube”软件对年龄代表隆升剥露速率进行定量计算.样品黑云母40Ar/39Ar年龄范围为11.25~24.04 Ma,对应隆升剥露速率范围为0.25~0.51 km/Ma.雅鲁藏布江墨脱段地壳隆升剥露速率存在明显南北差异,北段隆升剥露速率高出约0.2 km/Ma.年代学数据及计算结果表明,与东喜马拉雅构造结内部相比,雅鲁藏布江下游墨脱段为地壳隆升剥露活动相对较弱区域.与喜马拉雅地体向拉萨地体俯冲过程相关北西、北西西走向逆断层活动,不仅在东喜马拉雅构造结内部区域发育,在其东侧雅鲁藏布江墨脱段也可能发育.      

湘东南中泥盆统石英砂砾岩物源分析及其大地构造意义

早古生代江南隆起的形成与剥蚀作用可以用来制约华南广西期造山作用及其动力学机制.通过对江南隆起南侧湘东南南湾地区中泥盆统跳马涧组石英砂砾岩的碎屑锆石U-Pb年代学、锆石微量元素地球化学以及全岩地球化学的分析,讨论了其物源及其大地构造意义.4件样品的270颗有效碎屑锆石U-Pb年龄谱由430~440 Ma主峰与800~1 100 Ma、1 700~2 000 Ma和2 400~2 600 Ma次峰组成.锆石CL图像、Th/U比值以及稀土元素配分图指示碎屑锆石以岩浆锆石为主,仅有少量变质锆石和热液锆石.矿物形态、组成以及成熟度指示其源区为近源,沉积于滨海环境.综合源区分析表明,湘东南中泥盆统跳马涧组石英砂砾岩的物源来自其北侧的江南隆起.江南隆起形成于广西期陆内造山作用.早古生代岩浆锆石的微量元素地球化学特征表明其为大陆型锆石,形成于大陆弧构造环境.结合区域地质特征,华南广西期造山作用是其南侧大洋俯冲作用的产物,与冈瓦纳大陆的聚合有关.      

西大别地区显著的新元古代岩浆热事件:变花岗岩U-Pb年代学、地球化学及Nd-Hf同位素约束

扬子陆块北缘西大别山地区变质岩系中广泛保留有新元古代岩浆岩,为厘清其原岩成因,对扬子陆块北缘大别区基底性质及新元古代构造-岩浆热事件提供约束,对其中的3处变花岗岩体(五岳山、熊店和方店)的岩石进行了年代学和地球化学分析.结果 显示,3处岩体的原岩均为变质程度较低的二长花岗岩,它们的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(742±2)Ma、(739±3) Ma和(766±4) Ma,与区域红安岩群和定远组双峰式火山沉积建造在时限上具有可对比性.在地球化学组成上,3处花岗岩均具有较高的SiO2(11.72％～15.26％)和总碱(6.40％～8.70％)含量,K2O/Na2O＞1;富集轻稀土(LaN/YbN为22.98～28.64),负Eu异常不明显,亏损Ba、Nb、Ta、P、Ti和Y元素;Nd同位素初始比值εNd(t)为-15.2～-10.6,tDM2为2.68～2.28 Ga;锆石的Hf同位素初始比值εHf(t)为-13.9～-5.1,tDM2为2.32～1.83 Ga.结合岩石矿物组成、地球化学和Nd-Hf同位素分析认为,3处变花岗岩的原岩均可能为(钙碱性)分异的Ⅰ型花岗岩,系起源于中等深度(压力)条件下的古老地壳物质的重熔.东、西大别地区广泛出露的新元古代中期(780～720 Ma)岩浆岩指示为主动大陆裂谷-拉张伸展背景下构造热事件,可能与Rodinia地幔柱活动有关.     

中国钙华沉积与气候变化关系研究

钙华是第四纪研究中的重要标志物,它记录了地质构造活动和气候变化信息.钙华沉积和气候变化之间可能存在联系,但它们之间的确切关系还不清楚.本文收集了中国的50处钙华地理坐标及98个已发表的钙华年龄数据,并使用钙华数量出现峰值的年龄与第四纪典型气候事件发生的时间进行比较分析,以检验钙华沉积受气候变化调节的假设.数据分析表明,中国钙华在空间上主要分布在水量充足气候温暖且地势起伏大、水动力强的西南地区;在时间上钙华数量出现峰值的频率大致对应于气候的10万年(100 ka)冰期旋回,每100 ka的最大峰值均出现在间冰期或过渡期(冰川期向间冰期过渡时期)这两个较温暖时期.并得出中国钙华在气候温暖且降水或地下水丰富的时期沉积速率更高,而在气温降低水量减少时期沉积速率较低.     

四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组物源分析及构造背景判断*

为厘清四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组地层发育的构造背景,重塑其原型沉积盆地,为重建古地理及油气进一步勘探部署工作提供科学依据,利用岩石学、岩石地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学手段对该井陡山沱组物源进行了分析。岩石地化结果表明WT1井陡山沱组沉积物源岩为中基性火山岩类且经历了中等程度化学风化作用;碎屑锆石U-Pb年龄主要记录了915~850Ma、794~714.5Ma以及622~700Ma 3个阶段的构造岩浆活动,与扬子克拉通北缘及邻区Rodinia超大陆的裂解演化过程有关,该构造活动背景下的中基性火山岩是WT1井陡山沱组沉积的主要物质来源。结果表明四川盆地开江地区的陡山沱组发育于拉张伸展构造背景,属克拉通内裂陷盆地沉积,有利于烃源岩层的发育;同时为Rodinia超大陆的裂解演化过程提供了重要的年代学演化证据。该成果对深入认识四川盆地的地质结构、沉积-构造演化以及油气勘探的战略部署等具有极为重要的科学意义。