华北克拉通乌拉山地区早前寒武纪岩浆作用和变质作用——锆石SHRIMP U-Pb定年及岩石地球化学研究

乌拉山地区位于大青山地区西侧,变泥砂质岩石大范围出露,并有一定数量变质岩浆侵入岩存在。本文对6个变质岩浆侵入岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年。片麻状闪长岩、片麻状英云闪长岩、片麻状花岗闪长岩和片麻状紫苏花岗岩等4个样品的锆石U-Pb数据点沿谐和线分散分布,n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄从约2.5Ga到约1.8 Ga。变质辉长岩和眼球状石英二长岩锆石U-Pb数据点在谐和线上较集中分布,n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄从约2.0Ga到约1.8 Ga。n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄越小的锆石域通常显示越强烈的重结晶。结合已有研究和地球化学资料,可得出如下结论。(1)乌拉山地区存在新太古代晚期(约2.5 Ga)和古元古代中晚期(约2.0 Ga)岩浆侵入岩,后者形成于伸展构造环境。(2)乌拉山地区遭受新太古代晚期一古元古代早期和古元古代晚期两期构造热事件叠加改造。(3)乌拉山地区部分变泥砂质岩石形成于新太古代晚期,大青山地区原认为形成于古元古代早期的"大青山表壳岩"很可能也形成于新太古代晚期。(4)乌拉山地区和大青山具有类似或相同的早前寒武纪地质演化历史。     

华北克拉通西部鄂尔多斯地块长城系碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义

自1.85 Ga西部陆块与东部陆块沿中部造山带碰撞拼合形成统一的华北克拉通之后,中—新元古代克拉通经历了广泛的陆内拉伸,形成了熊耳裂陷槽、燕辽裂陷槽、渣尔泰—白云鄂博—化德裂陷槽及东缘裂谷系。前人根据钻井资料及区域地层对比认为鄂尔多斯地块变质基底之上沉积了中元古代长城系—蓟县系。其中,长城系下部主要为石英岩夹板岩,上部为粉砂质板岩、硅质板岩及含燧石条带白云质灰岩与石英砂岩;蓟县系以白云岩为主,夹少量砂岩、页岩。本文对采自鄂尔多斯地块6口钻井中的长城系进行了碎屑锆石年代学研究。结果表明,鄂尔多斯地块长城系浅变质沉积岩的碎屑锆石年龄组成了1.60 Ga、1.85 Ga、1.95 Ga、2.35 Ga和2.50 Ga等峰值。与华北克拉通内部中—新元古代沉积岩碎屑锆石年龄峰值对比结果表明,长城系沉积岩的碎屑物质来自华北克拉通内部。结合区域钻井资料及前人研究成果,推断中元古代鄂尔多斯地块北缘及东缘为隆起剥蚀区,西南部为沉积区,其西南缘为被动大陆边缘,与北秦岭地体之间被宽坪洋分隔。     

大兴安岭北段东坡中北部小莫尔可地区 中生代火山岩成因及其地质意义

大兴安岭地区是一个经历了古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋闭合和环太平洋构造体系叠加复合构造区,以其发育规模巨大、结构复杂的陆相火山岩带和花岗岩带以及有色、贵金属矿床备受国内外地质学家广泛关注和研究(Wu, et al.,2006;白令安,2013;Sun J G,2013;Xu,et al.,2013;苟军,2013)。目前,虽然该区在中生代陆相火山岩的成因、形成的构造背景已取得了较大进展;但是,由于大兴安岭地区火山作用复杂,自然地理、交通条件较差,尚有大面积空白区未开展过系统的1：50000区域地质矿产调查和科研工作;近期我们课题组在开展大兴安岭东坡花岗岩带北部1：50000小鄂尔贝尔汗（M51E012016）和小莫尔可（M51E011016）幅区域地质矿产调查过程中,将地质矿产调查与科研相结合,对侵入喷发在花岗岩岩体之间陆相火山岩进行了岩石地层厘定和岩相学、元素地球化学、年代学以及Hf同位素研究,以期为整体揭示大兴安岭火山岩的源区性质及其演化规律提供科学依据,并从成矿元素地球化学角度来约束成矿物质来源,并结合区域成矿作用探讨区域找矿意义。     

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组砂岩物源特征:来自重矿物铬尖晶石和碎屑锆石的限定

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组主要为河流相的紫红色砂岩,物源主要来自于西部和西北部。碎屑重矿物组合表明物源主要来自于岩浆岩,且重矿物中发现大量碎屑铬尖晶石和锆石。本文运用电子探针微区成分分析和碎屑锆石U-Pb测年方法,对上扬子早三叠世飞仙关组砂岩中铬尖晶石和碎屑锆石进行分析。铬尖晶石电子探针化学成分分析显示,其具有高铬、低Fe~(3+)和高TiO_2含量的特征,源岩分析指示这些铬尖晶石来源于与洋岛/板内、岛弧以及大火成岩省相关的火成岩。同时,碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定表明,飞仙关组的物源主要来自于248~272Ma和715~997Ma的岩浆岩。铬尖晶石和碎屑锆石综合分析表明,248~272Ma的物源岩石具有大火成岩省玄武岩特征,主要为峨眉山玄武岩及同期基性侵入岩;715~997M的物源为洋岛/板内玄武岩类,主要为研究区周缘与新元古代苏雄组及其同期的岩浆岩;铬尖晶石指示的岛弧性质物源则可能源自1000~1100Ma的岩浆岩。同时,碎屑锆石还指示古元古代和早寒武世发育岩浆作用,且存在古老的新太古代结晶基底。这些资料为上扬子地区构造演化提供了沉积学的证据。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

北淮阳构造带的属性及其对板块缝合线位置的启示

北淮阳构造带为一条沿大别造山带北麓展布的狭长构造带,是华北板块与扬子板块碰撞造山的产物,其物源组成、构造属性等研究内容是揭示南北板块在中国东部的大地构造单元格局以及时空演化的关键信息。结合构造变形、岩石学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学等方法对北淮阳前中生代岩石地层单元苏家河群/卢镇关群和信阳群/佛子岭群进行对比分析,就其构造属性形成这样的基本认识:北淮阳构造带是杨子板块向华北板块俯冲-碰撞的结合带,其物质组成具有双源性-主体部分来源于杨子板块,由代表了杨子板块北缘基底的晚元古代苏家河群(784±19Ma)/卢镇关群(756±12Ma)和杨子板块被动陆缘复理石沉积建造-中泥盆世至晚泥盆世早期的信阳群南湾组组成,后者相当于商丹缝合带以南的刘岭群;信阳群龟山组亲缘于华北板块并构成华北板块南缘的弧前楔形沉积体,是沿商丹缝合带分布的桃花铺弧前楔形沉积体的东延。佛子岭群总体可与信阳群相连,全岩成分显示,佛子岭群沉积构造环境既有活动大陆边缘,又有被动大陆边缘。由于中生代以来多期构造变形叠加(至少三期),佛子岭群岩石地层单元的叠置关系被改造或重置,使其缺少"构造解体"的证据,而无法在构造单元上细分。对于两大板块之间的缝合带位置,笔者认为:商丹缝合带进入北淮阳构造带后,应沿着北淮阳的北界,与龟山-梅山-六安-磨墩水库一线延伸的断裂带相连。     

贵州西北部基性侵入岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征 及其与铅锌成矿关系初探

贵州西北部发育多处基性侵入岩,总体规模较小(约0.25 Km2),多沿深大断裂侵位,出露于铅锌矿点外围,本文对猫猫厂、凉山两处矿点附近的儿马冲和白岩庆两地小型基性侵入岩进行了重点研究。侵入岩主要岩性为细粒辉长岩,造岩矿物主要为拉长石、普通辉石。SiO2范围为49.60-51.09 wt%,MgO从3.88-4.27 wt %,TiO2为3.69-3.85 wt %。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为268.3±7.4 Ma,显示岩浆侵位于二叠纪。基性侵入岩的微量元素蛛网图呈OIB型特征,富集大离子亲石元素（LILE）、轻稀土元素（LREE）,亏损重稀土元素（HFEE）,相对亏损高场强元素（Nb,Ta）,有Sr、Y亏损,Pb富集。(87Sr/86Sr)i范围0.706749～0.707069,(143Nd/144Nd)i范围0.512313～0.512363,εNd(t)范围0.2～1.2;源区熔融深度处于石榴石橄榄岩相深度,可能经历了1-3 %的部分熔融,处于亏损石榴石二辉橄榄岩相向原始石榴石二辉橄榄岩相的过渡区。成岩过程中发生了单斜辉石、斜长石等矿物分离结晶,受到了有限的地壳混染作用,未经历明显的AFC过程。地壳物质在地幔源区中的加入可能是造成地幔富集的主要原因。侵入岩与成矿作用之间的关系,主要通过两方面所表现。一方面是二者间构造活动上的耦合性。另一方面是基性岩在成矿过程中可能发挥了重要的化学屏障层作用。     

河南嵩县店房金矿区花岗斑岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及岩石地球化学

华北陆块南缘外方山店房金矿区内出露后沟、水漉塘和店房钾长花岗斑岩体(脉),其与隐爆角砾岩筒及金矿化有密切的空间关系。为查明钾长花岗斑岩体的侵位时代、岩石成因和源区性质,本次开展了锆石U-Pb定年、锆石Hf同位素及岩石地球化学分析等研究。结果表明岩体具有高硅、高钾、富铝、低镁的特征,属钾玄岩系列Ⅰ型花岗岩,轻重稀土元素分馏明显,具有弱的Eu负异常,岩石富集Rb、K、Ba等,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素。锆石具有核—边结构,其中锆石边SHRIMP U-Pb年龄142.6±2.1Ma(MSWD=1.4),_(εHf)(t)=-23.0~-13.8,两阶段模式年龄主要集中于2075~2652 Ma;锆石核LA-ICPMS U-Pb年龄可分为两组,即2169~2336Ma和1732~1881Ma,Hf同位素组成可分为两组,_(εHf)(t)分别集中于-13.1~-4.8和-4.5~3.7,模式年龄主要集中于2376~2805Ma。表明钾长花岗斑岩体形成于142.6±2.1Ma的早白垩世早期,岩浆可能由2169~2336Ma的古老下地壳新太古代太华群部分熔融而成,并有地幔组分参与,岩浆在上升或定位过程中捕获了1732~1881Ma熊耳群火山岩的锆石。结合区域构造背景认为,该岩体是早白垩世古太平洋板块向欧亚大陆俯冲致使华北陆块岩石圈减薄伸展而引起的岩浆活动的产物。     

松辽盆地西缘早白垩世伸展事件：流纹岩锆石U Pb年龄、地球化学研究

为研究松辽盆地西缘大兴安岭早白垩世火山岩的构造属性,对研究区内流纹岩开展锆石U-Pb测年和地球化学测定。锆石U-Pb定年结果显示,流纹岩形成于131.6±0.6~123.9±1.7Ma,属早白垩世。主量元素分析表明,流纹岩具高硅(SiO_2=69.08%~79.58%)、富碱(K_2O+Na_2O=5.93%~9.76%,平均为8.14),富钾(K_2O/Na_2O大于1.0,平均为2.14)、贫钙镁(平均CaO为0.60、MgO为0.27)和高FeOT/MgO(平均为6.77)比值的特征,属过铝质(A/CNK=1.35~1.78)高钾钙碱性—钾玄武岩系列岩石。据微量元素地球化学特征将其划分为两组:Ⅰ组流纹岩稀土元素总量较高(∑REE介于149.04×10~(-6)~213.18×10~(-6)之间,平均为172.35×10~(-6)),轻稀土元素(LREE)富集、轻重稀土元素分馏较强[(La/Yb)_N=4.89~11.87,平均为7.75)],中等—弱负铕异常(δEu=0.54~0.88,平均为0.70),配分曲线右倾模式,强烈富集大离子亲石元素(LILE)Rb,Ba,Th,K和亏损高场强元素(HFSE)_Nb,Ta,P和Ti;Ⅱ组流纹岩以稀土总量(∑REE平均为142.60×10~(-6))相对较低,具相对较强的负铕异常(δEu=0.05~0.46,平均为0.27),配分曲线相对较平缓以及Ba,Sr,P,Ti元素的强烈亏损与Ⅰ组流纹岩相区别,两组流纹岩地球化学成分相关性较好,二者均有低的Sr(206×10~(-6))和高Yb(大于2)含量,具壳源和造山后花岗岩的特征。结合最新资料及本文研究成果,初步认为研究区流纹岩为地壳部分熔融的产物,之后经历强烈的矿物分离结晶作用,与蒙古—鄂霍次克造山后伸展作用有关。     

北祁连的形成与演化历史：来自河流沉积物地球化学及其碎屑锆石U Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于北祁连造山带北段、中段、南段河流沉积物地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成的系统研究,确定河流沙、泥沙质微量元素平均组成与大陆上地壳平均值基本一致。一般沙质成分由于石英的稀释作用使其微量元素含量稍低于大陆上地壳平均值,泥沙质成分的微量元素含量一般稍高于大陆上地壳均值。北祁连造山带河流碎屑沉积物As、Sb、Cu、Zn等元素的平均含量明显高于大陆上地壳的平均含量,可能指示北祁连硫化物矿床成矿具有良好的前景。河流碎屑沉积物Sm-Nd同位素组成得到的Nd亏损地幔模式年龄为1.89~1.12Ga,平均为1.68Ga;北段、中段河流沙质部分的Nd同位素亏损地幔模式年龄比相对较细的泥沙质部分的老,说明河流近源古老地壳基底组分更多;而南段的部分河流则相反,说明近源有更多的新生地壳组分。锆石U-Pb年龄结果表明,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期(650~400Ma),此期间形成的锆石占全部锆石的31%,它们主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。太古宙古老基底组分在北祁连造山带存在,但所占比例极低,它们可能以碎屑组分存在于古元古代的北大河岩群等变质基底中。新太古代到古元古代(2700~1700Ma)期间形成的锆石占全部锆石的~34%,此期间是北祁连基底的主要形成阶段。古元古代末到新元古代(1700~650Ma)期间形成的锆石占全部锆石的17%,它们可能代表着古祁连洋盆的主要形成阶段。锆石Hf同位素组成确定的北祁连由亏损地幔增生物质到地壳主要发生于3.2~2.0Ga、2.0~1.0Ga这两个时间段,650Ma以后基本没有增生地壳组分的加入。不同地段河流碎屑锆石U-Pb年龄有些差别,北段的北大河中最老基底组分所占比例最高,而南段河流中的古老基底组分比例相对较低,印证了古祁连洋是从东南向西北拉开的过程,西北段在俯冲消减及碰撞过程中有较多古老地壳基底组分的参与。晚古生代晚期—三叠纪期间北祁连仍存在较弱的岩浆作用。由Nd同位素比值与Nd含量、Na_2O/K_2O比值之间的关系进一步证明北祁连河流沉积物是最古老的基底长英质组分、较老的基底镁铁质组分或其熔融产物、古祁连洋壳镁铁质组分或其熔融产物三者混合的产物。