从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础,从构造演化角度探讨藏南陆-陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同,如何协调起来以深化对藏南陆-陆碰撞条件下成矿作用的认识,这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上,再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是:(1)新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120 Ma,形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带,这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质(如南美安第斯成矿带那样);(2)在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时,在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉,并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内;(3)两大陆岩石圈碰撞对接后,印度岩石圈地幔加深达70~80 km并沿地壳底部向北推进,并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆,洋壳及新生的下地壳,以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来,成为后期再成矿的物质基础;(4)查明了碰撞带深部壳/幔间产生了一层中间速度层(相当于MASH层),在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层;(5)在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造,大型逆冲断裂系与背冲断裂,并引发了含矿岩浆的再活动,并在浮力(下地壳内)和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床;(6)成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用,使矿床出露地表。     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

新疆西准噶尔玛依勒山地区阔依塔斯杂岩体地球化学特征及锆石U-Pb年龄

新疆西准噶尔北部广泛发育中酸性侵入岩,其形成时代为晚石炭世—早二叠世,岩石类型为辉石闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩。阔依塔斯杂岩体的形成年龄为(297±2)Ma,Si O2为52.40%~67.53%;高Al2O3,14.92%~17.85%;里特曼指数(δ)小于3.3,介于1.47~1.98;富钠贫钾,K2O/Na2O为0.15~0.49;铁高而镁低,Fe OT/Mg O为1.01~1.69。其稀土配分模式右倾,轻重稀土分馏明显,具有微弱铕正异常。地球化学和年代学特征表明:岩体形成于后碰撞演化的晚期阶段,这一时间早于东准噶尔后碰撞的时间(二叠纪末)。该杂岩体主体可能为幔源岩浆底侵镁铁质下地壳,导致发生部分熔融的产物。     

东昆仑西部野马泉地区三叠纪花岗岩成因与构造背景

位于青海省东昆仑西部的野马泉地区三叠纪花岗岩分布广泛,本文通过花岗岩岩石学、地球化学、年代学研究,将晚古生代—早中生代造山旋回同碰撞阶段时限厘定为235~224 Ma,后碰撞时限厘定为224~204 Ma。研究表明,同碰撞阶段代表性侵入岩岩石组合为石英二长闪长岩-花岗闪长岩,具有钙碱性-高钾钙碱性系列准铝质-弱过铝质I型花岗岩的特征,岩石形成于下地壳或中下地壳,与幔源物质底侵作用和俯冲大洋物质"滞后"局部熔融有关,花岗闪长岩具有adakitic岩亲和性的特点。后碰撞阶段代表性侵入岩岩石组合为似斑状二长花岗岩-二长花岗岩-花岗斑岩,具有高钾钙碱性-钾玄岩系列准铝质-强过铝质S型花岗岩的特征,岩石形成于上地壳,含闪长质包体二长花岗岩源区具有EMⅡ富集地幔的印记,有别于不含包体的二长花岗岩。三叠纪花岗岩的形成可能经历了地幔底侵-洋壳"滞后"熔融和地壳熔融的深部过程。     

贵州大方侏罗统自流井组地层特征及恐龙足迹化石的发现

本文详细描述了大方县高枧乡黎家湾自流井组剖面,讨论了自流井组的岩性组合特征、接触关系及横向变化,根据双壳及叶肢介化石组合带的时代将自流井组归于下侏罗统,将新田沟组归于中侏罗统。首次在大方响水乡大转弯自流井组马鞍山段地层中发现有恐龙足迹化石。根据岩石组合特征、沉积构造确定自流井组为湖泊相滨湖及浅湖亚相沉积,包括砂坪、泥坪、混合坪、介壳滩微相类型。根据陆相基准面旋回层序将自流井组划分为2个长期旋回层序、5个中期旋回层序。     

透明类岩石内置三维裂纹扩展变形试验研究

采用力学试验手段探究岩石受压情况下内部裂纹扩展贯通机制是了解岩石破坏失稳机制的重要手段。由于无法观察真实岩体内部裂纹扩展过程且CT扫描实时性不足等原因,自行研制了一种各项性质与岩石接近的透明类岩石材料,以观察研究其内部三维裂纹的扩展贯通机制。这一方法克服了真实岩体不透明的特点,可更方便地观察岩体内部裂纹萌生、扩展不同阶段的形状。然后制作了一批内置单裂隙和双裂隙的试件,在RMT-150B多功能全自动刚性岩石伺服试验机上进行单轴压缩试验,详细观察研究了单裂隙和双裂隙试件在不同岩桥角和裂隙间距情况下的裂纹扩展贯通模式以及裂隙数量和间距对试件抗压强度的影响,并从理论方面对翼形裂纹的扩展过程进行了解释。试验表明,在不同的岩桥角和裂隙间距下,次生裂纹将呈现不同的扩展贯通模式,试验中观察到的次生裂纹有张拉翼裂纹、与翼裂纹反向生长的反翼裂纹和拉剪作用下的花瓣状裂纹等,试件最终破坏是各种形式的裂纹汇合贯通的结果。裂隙的存在极大地降低了试件的抗压强度,且随着裂隙数目增加,试件峰值强度呈降低趋势,同时裂隙间距也对试件的峰值强度产生一定的影响。试验成果对分析真实岩体的破坏失稳机制有着重要的参考价值。     

新疆西天山铁木里克铁矿床火山岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征及地质意义

铁木里克铁矿位于西天山阿吾拉勒铁铜成矿带中段,矿床围岩为一套以粗面安山岩、安山岩和流纹岩为主的连续变化的中酸性火山岩。本文通过对铁木里克铁矿床火山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,并且结合Hf同位素和岩石地球化学研究,对火山岩的形成时代以及大地构造背景进行探讨。锆石LA-ICP-MS测年结果显示,粗面安山岩、安山岩以及流纹岩的测年结果分别是318.8±2.3Ma、320.8±2.5Ma和319.1±3.5Ma。地球化学分析表明该套火山岩属于高钾钙碱性-钾玄岩系列,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE;如Rb、Th、K),重稀土元素(HREE)配分平坦,同时具有Nb、Ta的强烈亏损,具有明显的岛弧火山岩地球化学特征。在火山岩的大地构造判别图解上,样品点都落在了大陆弧部分。锆石的Hf同位素显示εHf(t)具有一致的变化范围(+6.2~+12.0),指示火山岩具有相同的岩浆来源,都是来源于早古生代新生陆壳的重熔,形成于相同的构造岩浆背景下。结合区域地质资料,本文认为铁木里克铁矿床出露的这套高钾钙碱性-钾玄岩系列火山岩可能是南天山洋闭合末期到陆陆碰撞早期大陆弧岩浆作用的产物。     

西藏盐湖地区闪长玢岩锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄及岩石成因

西藏盐湖地区的闪长玢岩体位于班公湖-怒江缝合带西段,其岩石的矿物组合为斜长石(45%~55%)、钾长石(20%~25%)、角闪石(10%~15%)、石英(5%~10%)和黑云母(5%)。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年显示,该岩体的形成年龄介于117.6~121.3Ma,即早白垩世。岩石化学研究表明,盐湖地区的闪长玢岩具有I型花岗岩类的地球化学特征,其形成的构造背景为岛弧大陆挤压碰撞造山环境(IAG)。该闪长玢岩体的成因可能与向南俯冲的班公湖-怒江洋壳俯冲板片的断离导致的软流圈物质上涌和地壳重熔有关,即由下地壳基性岩类的部分熔融所形成。     

医巫闾山地区早白垩世同伸展花岗岩就位机制

石山岩体形成的时间约为124Ma,是医巫闾山地区早白垩世NWW向伸展变形的同构造花岗岩体。花岗岩的主量、微量元素含量表现出埃达克质岩浆的特点,SiO 2、Al2O3及碱性组分含量较高,而Fe2OT3和MgO含量较低,岩浆锆石εHf(t)值=-26.7~-20.3、tDM2=2.0~2.3Ga,表明岩浆来源于华北陆块加厚下地壳的部分熔融。通过对围岩变形组构与岩体中岩浆组构的分析,可将石山岩体的就位过程划分为三个阶段。在岩浆底劈、膨胀作用和围岩伸展滑移的共同影响下,石山岩体最终形成了主体呈近圆形、西部发育两个岩墙的形态。岩浆就位过程与围岩变形组构的相互关系,表明中、浅部地壳的伸展变形可以控制岩浆的就位过程和最终形态,但与下地壳部分熔融的关系不大,岩石圈减薄及区域伸展应力场是下地壳发生部分熔融的诱因。     

右江盆地晚侏罗世钾玄质高镁安山岩的厘定及其构造意义

右江盆地在大地构造上处于特提斯和滨太平洋构造域的结合部位。本文报道了该盆地东部杨屯安山岩的岩相学、年代学和地球化学特征。杨屯安山岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶主要为辉石,基质以针状斜长石微晶为主,含少量辉石。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明杨屯安山岩的喷发时代为159.3±2.8Ma,即晚侏罗世。样品的Si O2含量为53.13%~55.71%,具高MgO(6.74%~8.85%)、Mg#值(63~72)、Cr(416×10~(-6)~565×10~(-6))和Ni(207×10~(-6)~246×10~(-6)),低Fe OT/MgO(0.83~1.23)等特征,与典型高镁安山岩的特征相似。所有样品具高K2O(3.39%~4.77%)和K2O/Na2O(1.31~2.33),同时也具钾玄质岩石的地球化学特征。样品强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素,具较高的Rb/Sr(0.20~0.46)和较低的Ba/Rb(7.17~9.30),富集的Sr-Nd同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.70738~0.70739,εNd(t)=-3.6~-3.4)。元素和同位素特征表明杨屯钾玄质高镁安山岩是含金云母的富集岩石圈地幔部分熔融的产物,形成于板内伸展环境而不是岛弧环境。晚侏罗世杨屯钾玄质高镁安山岩的厘定,反映了该时期右江地区处于岩石圈伸展-减薄阶段。