青藏高原拉萨地块中西部超钾质岩Ca-Mg同位素特征及其地质意义

本文通过对青藏高原拉萨地块中西部米巴勒及麦嘎地区的8个超钾质岩样品进行钙、镁同位素测定,在排除了风化作用、地壳混染、分离结晶及部分熔融等后期作用对超钾质岩钙、镁同位素组成的影响后,可能有来自俯冲新特提斯洋壳的碳酸盐沉积物交代超钾质岩的地幔源区。本文研究表明,米巴勒及麦嘎地区超钾质岩的δ~(44)Ca=0.59~0.75(平均值为0.68±0.04),明显低于上地幔(1.05±0.04)、硅酸盐地球值(0.94±0.05)及已发表的岩浆岩值(0.80±0.10),指示出超钾质岩源区含有低δ~(44)Ca组成的物质加入;Mg同位素组成δ~(26)Mg=-0.33~-0.24(平均值为-0.29±0.03),比上地幔值(-0.25±0.07)略低,但在误差范围内一致。超钾质岩的钙、镁同位素之间还存在一定的正相关性,进一步指示其源区有同时具有低钙、低镁同位素组成的物质加入。通过对拉萨地块构造演化过程的识别,笔者认为这些具有低钙、低镁同位素组成的物质极有可能是来自俯冲新特提斯洋壳的碳酸盐沉积物。     

阿拉善地块北大山地区两类辉长岩的锆石U-Pb定年、Hf同位素及地球化学特征——对中亚造山带构造演化的启示

作为中亚造山带的重要组成,阿拉善地块北缘已成为研究古亚洲洋构造演化历史的关键地区。本次工作对阿拉善地块北大山地区两类辉长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得成岩年龄分别为293±2Ma和267±2Ma,为早、中二叠世。早二叠世辉长岩为堆晶岩,呈亚碱性,拉斑玄武质,高Mg#值(64)、Eu显著正异常、极低的REE、富集大离子亲石元素(Ba、K、Sr),亏损高场强元素(Th、Nb、Ta、Hf、Zr),锆石的εHf(t)平均值为0.91,以上特征显示其岩浆源区为受俯冲板片混染或交代的岩石圈地幔,形成于俯冲相关的挤压环境;中二叠世辉长岩呈碱性、富集大离子亲石元素(Ba、K)和稀土元素,但Nb、Ta等高场强元素亏损不明显,锆石的εHf(t)平均值为3.5,显示其岩浆源区为受陆壳混染的亏损地幔,形成于大陆板内拉张环境。综合本文及前人研究成果,认为阿拉善地块北缘存在一条西起龙首山,东到狼山的晚古生代(328~262 Ma)超基性—基性岩浆带,其形成与古亚洲洋的俯冲—闭合—造山后伸展过程相关。在晚石炭世—早二叠世晚期,阿拉善地块北缘为大洋俯冲环境,到早二叠世晚期—中二叠世进入大陆板内拉张环境,限定了古亚洲洋在阿拉善地块北缘的最终闭合时代为早二叠世晚期—中二叠世。     

阿拉善地块性质和归属的再认识

阿拉善地块被认为是一个前寒武纪微陆块,其归属和演化历史长期存在争议。一部分学者认为其为华北克拉通的组成部分,是华北克拉通的西延;一部分学者认为与扬子或塔里木克拉通具有亲缘性;还有一些学者认为具有独立的地质演化历史。本文综合近年来阿拉善地块的研究进展,结合我们新的研究资料,梳理了阿拉善地块自新太古代到显生宙的岩石组成、构造热事件及年代格架,得出以下主要认识:1)阿拉善地块的早前寒武纪变质基底记录了2.7~3.0Ga陆壳生长、~2.5Ga TTG岩浆-变质事件,2.0~2.3Ga岩浆事件,以及1.9~1.95Ga和1.80~1.85Ga两期重要的变质事件,具有与华北克拉通相似的岩石组成和地壳演化历史;2)阿拉善地块发育与华北克拉通相似的中-新元古代沉积岩系,其碎屑锆石具有来源华北克拉通本身的物源区特征,反映出阿拉善地块直到中元古代-新元古代早期仍可能是华北克拉通的一部分;3)阿拉善地块显生宙的多期岩浆-构造-变质事件可能主要是中亚造山带早古生代以来造山作用的响应,而不是阿拉善地块与华北克拉通碰撞的产物。从奥陶纪到早二叠世,阿拉善地块可能处在古亚洲洋向南俯冲的活动大陆边缘环境;4)河西走廊-贺兰山南部早古生代沉积岩系(大黄山群和香山群)不属于阿拉善地块,而是祁连造山带的组成部分,其碎屑锆石组成和代表的物源特征不能作为阿拉善地块与华北克拉通在早古生代彼此分离的证据。     

华北克拉通西部基底早前寒武纪地质事件、性质及其地质意义

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古代陆壳物质,自新太古代以来先后发生了新太古代~2.7Ga、2.55~2.45Ga以及古元古代2.2~2.0Ga和1.95~1.85Ga等多期构造热事件。由基底和盖层中各类岩石中获得的~2.5Ga锆石的εHf(t)多为正值,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)介于2.9～2.6Ga之间(峰值～2.75Ga),阴山地块存在～2.7Ga的岩石,鄂尔多斯地块基底有～2.7Ga继承锆石记录,证明新太古代存在一期重要的陆壳生长。2.55～2.45Ga的岩浆活动在西部陆块不同地质单元基底岩石中均有记录,出现大量壳源花岗岩和幔源岩浆侵入及麻粒岩相变质作用,它们的锆石εHf(t)值由负到正变化大,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)除少数接近岩浆活动年龄外,多数明显高于它们的形成年龄,指示了强烈的陆壳再造和一定陆壳生长,岩石组合及地球化学特征反映了汇聚挤压转为伸展环境,类似于华北陆块～2.5Ga广泛的岩浆变质事件及构造背景,揭示了不同陆块碰撞拼合而后转为伸展的构造演化过程。古元古代2.2～2.0Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部及东部边缘出现大洋俯冲消减有关的陆缘弧花岗岩类,它们的锆石εHf(t)和t_(DM)~C值变化范围很大,表明在古元古代中晚期鄂尔多斯地块基底仍发生有陆壳增生和再造。此后在1.95～1.85Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部的孔兹岩带和东部的中部构造带均发生顺时针P-T演化轨迹的变质作用,证明～1.95Ga鄂尔多斯地块相继与北部阴山地块和东部陆块碰撞拼合为一体,至～1.85Ga发生陆壳抬升与伸展、发生陆壳物质减压熔融的强烈混合岩化和大量S型花岗岩形成,其后发生镁铁质岩墙侵入,标志着华北陆块最终克拉通化完成。     

8.1亿年千里山基性岩墙群的厘定及其对华北克拉通西部地质演化的启示

千里山-贺兰山地区分布着两组岩墙:一组北东走向,侵入古元古代变质基底岩系,见被晚前寒武系黄旗口组不整合截切,称为千里山岩墙群;一组北西走向,侵入基底岩系,见侵入黄旗口组,被石炭系不整合截切,称为贺兰山岩墙群。一条千里山岩墙分选出斜锆石,二次离子探针Pb-Pb定年获得813±7Ma的年龄(207Pb/206Pb平均年龄;MSWD=0.63,n=6),代表岩墙侵位时代。一条贺兰山岩墙分选出锆石,二次离子探针U-Pb定年获得最小一组年龄～370Ma(206Pb/238U年龄),近似代表岩墙侵位时代或者略大于侵位时代。千里山岩墙为拉斑玄武岩系列,以高TiO_2(2.7%～3.7%)和Fe_2OT_3(13.4%～17.0%)为特征;贺兰山岩墙为(弱)碱性系列,低TiO_2(1.0%～1.5%)和Fe_2OT_3(5.5%～12.4%)为特征。两者均显示轻稀土和大离子亲石元素富集,高场强元素相对亏损的特征;贺兰山岩墙群的富集和亏损特征均更为明显((La/Yb)N:贺兰山岩墙群2.0～5.5;千里山岩墙群1.9～2.4)。这些特征说明岩浆可能起源于交代的岩石圈地幔或者岩浆受到过地壳物质的混染。黄旗口组-王全口组-正目关组与上覆寒武系地层以及下伏千里山岩墙群的地质关系说明这些地层应该形成于新元古代晚期(810～541Ma)。千里山-贺兰山地区基底属于西华北克拉通的一部分,其以西是阿拉善地块;后者的构造归属长期存在争议。鉴于阿拉善地块发育同时期、岩浆性质基本相似的岩浆岩(狼山地区双峰式火山岩系;龙首山地区镁铁-超镁铁岩),考虑到两地的晚太古代-古元古代基底特征的相似性,我们认为阿拉善地块和千里山-贺兰山地块可能属于同一克拉通,同时经历新元古代中期伸展-裂谷事件。     

华南板块西缘和腾冲-保山地块晚白垩世岩浆活动及Sn成矿作用对比:年代学、地球化学和动力学背景

华南板块西缘和西南三江腾冲-保山地块发育我国两个重要的Sn成矿带。两个带大规模岩浆活动和Sn成矿作用在年代学和地球化学特征等方面具有相似性。它们的成岩-成矿年龄时限均在晚白垩世,分别为78.9~60.0Ma和108.0~74.1Ma,分别集中在76.0~62.0Ma和98.0~82.0Ma,自西向东总体显示逐渐变老的趋势。晚白垩世成矿相关的岩浆岩均属于花岗质岩类,表现出高硅、富铝、富钾,富集轻稀土而亏损重稀土,相对富集Rb、Th、U而相对亏损Ba、Nb、Sr、Ti,具明显的Eu负异常,初始锶值(~(87)Sr/~(86)Sr)_i集中在0.7038~0.7283,同时具有低的ε_(Nd)(t)值(-11.6~-6.9)和ε_(Hf)(t)值(-18.1~1.2),反映岩浆岩主要起源于地壳。本文分析结果联合区域地质证据表明,腾冲-保山地块晚白垩世处于新特提斯洋俯冲环境;华南板块西缘岩石圈伸展可能受控于东侧太平洋俯冲回撤的远程效应,也可能系西侧新特提斯洋俯冲回撤的响应,抑或二者联合作用的结果。基于华南板块西缘和腾冲-保山地块的成岩-成矿年龄和岩体地球化学特征的类似性和空间差异变化,本文提出新特提斯洋俯冲联合作用模型:即华南板块西缘晚白垩世成岩-成矿活动也可能受控于特提斯构造域,为新特提斯洋俯冲后在板块逐渐回撤的过程中自东向西逐渐诱发晚白垩世广西西缘、云南东南部软流圈上涌和腾冲、保山地壳减压熔融,进而导致岩浆活动和大规模Sn成矿作用。该模型对于丰富晚白垩世西南三江-华南西缘跨区域成岩成矿构造环境提供了新认识。     

云南保山地块香山组和丁家寨组沉积序列与碳同位素研究

通过对保山地块北部西邑地区下石炭统香山组和下二叠统丁家寨组详细的野外剖面实测与钻孔编录,并结合层序地层学、沉积相以及碳氧同位素分析结果认为,下石炭统香山组自下向上可分为三个岩性段,分别对应台前斜坡下部、台前斜坡上部、碳酸盐岩台地三种沉积环境。下二叠统丁家寨组为滨岸冰水沉积,下部为冰碛含砾钙质杂砂岩,发育落石构造。下石炭统香山组δ13C_PDB值自下而上逐渐升高,环境可能较稳定,有机质埋藏增加。综合前人古地磁、生物区系对比、大地构造学等研究成果认为早石炭世保山地块较稳定,仍属冈瓦纳大陆北缘。丁家寨组冰碛含砾钙质杂砂岩结束后δ13C_PDB值出现强烈负偏,与研究区冰期结束、早二叠世初次温度上升、大量玄武岩喷发等时限高度一致,共同说明了保山地块在早二叠世开始从冈瓦纳大陆北缘裂解出来,并开始向北漂移。该项研究的开展为探讨Submasu地块晚古生代的古海洋、古地理和气候演化具有重要意义,为全球同时期碳氧同位素数据库提供了新资料。     

云开地块印支期变质-深熔作用:混合岩、片麻岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

云开地块中生代构造演化是华南地区的研究热点之一.通过对云开地块变质基底中的混合岩、片麻岩（5个样品）和花岗岩（1个样品）开展锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,获得440.3±3.3 Ma、230.2±2.9 Ma、230.7±1.3 Ma、459.5±2.7 Ma、431.5±4.3 Ma、229.2±5.4 Ma、229.7±2.7 Ma 7组变质（深熔）或岩浆年龄和2组（样品1432-1和ID7-3）碎屑锆石年龄,碎屑锆石年龄范围均为太古代-新元古代,且具有~1.0 Ga年龄主峰,与天堂山岩群和云开群碎屑锆石年龄谱相似.区域资料表明云开地块天堂山岩群和云开群具有相似的物质组成,均形成于早古生代-新元古代,存在变质程度和物质面貌的差异;在加里东期构造-热事件的基础上,广泛叠加了印支期区域变质（深熔）-构造-流体作用影响.4个样品中（1431-1、1432-1、D116-3和ID7-3）锆石原位Lu-Hf同位素组成显示,加里东期变质和深熔锆石Lu/Hf同位素组成基本一致,应继承了原岩的同位素组成特征.印支期变质和深熔锆石Lu/Hf同位素组成不同,可能主要由变质作用和深熔作用的差异所致.以古-中元古代为主的地壳物质参与了加里东期和印支期变质-深熔作用,在加里东期和印支期深熔作用过程中,均有少量幔源物质的加入,印支期幔源物质的贡献相对显著.      

西藏那曲中酸性火山岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征及岩石成因

西藏拉萨地块北部广泛分布着中生代岩浆岩,然其岩浆源区和岩石成因仍存在多种争议。本文对那曲地区中酸性火山岩进行了全岩地球化学、LA-ICPMS锆石U-Pb年龄和Hf同位素的研究。结果显示:1)那曲地区粗面安山岩的时代为111.9±1.2Ma,英安岩为109.2±3.5Ma,二者在误差范围内一致,均为早白垩世;2)火山岩Si O2为51.88%~74.62%,具有低MgO含量(0.37%~3.65%),并且样品大多显示较低的Mg#(16~40)值。岩石为过铝质特征,在原始地幔标准化蛛网图上显示Th-U正异常,而Nb、Ta、P、Ti等负异常。稀土元素整体表现为轻稀土富集、重稀土亏损的趋势,且轻重稀土分异程度强,(La/Yb)N=8.79~14.85,具负Eu异常(δEu=0.46);3)那曲中酸性火山岩体的锆石Ti温度计为720℃左右。锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)300,普遍在2~250之间,指示岩浆具有低的氧逸度;4)那曲中酸性火山岩锆石εHf(t)值大多集中在-7.7~0.5之间,对应的Hf模式年龄(tCDM)为918~1336Ma。综合以上岩石学和地球化学数据,认为那曲中酸性火山岩为壳幔混合成因,可能是在班公湖-怒江洋壳南向俯冲引起板片断离背景下,羌塘与拉萨地块碰撞引起地壳加厚继而发生部分熔融,并加入了少量的受早期流体交代的安多微陆块古老岩石圈地幔物质,且其熔融产物经历了不同程度的分离结晶作用。     

青海治多地区晚三叠世石英闪长岩地球化学特征及成岩动力学背景

对羌塘地块东北缘甘孜-理塘缝合带南侧日啊日曲石英闪长岩进行了系统的锆石U-Pb年龄、主量-微量元素及Sr-Nd同位素分析, 以探讨其岩石成因及地球动力学意义.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明, 石英闪长岩侵位年龄为218±1 Ma, 为晚三叠世岩浆活动的产物.岩石SiO₂含量介于53.02%~62.06%之间, 富Al₂O₃(15.84%~17.00%)和CaO(6.71%~8.94%), 贫TiO₂(0.49%~1.01%)和P₂O₅(0.04%~0.12%), 具有较高的MgO(3.31%~5.66%)和Mg#(50~62), 属准铝质钙碱性系列; 岩体稀土元素总量较低(38.05×10-6~61.58×10-6), 轻重稀土分馏不明显, LILE富集, HFSE亏损, 具有含量较高的Cr(33.45×10-6~176.64×10-6)和Ni(13.34×10-6~43.62×10-6).全岩(87Sr/86Sr)_i比值较为一致(0.706 8~0.707 9), ε_Nd(t)变化于-5.5~-1.6.主微量元素及同位素结果表明日啊日曲石英闪长岩具有高镁闪长岩的特征, 与赞岐岩地球化学特征类似, 为俯冲沉积物来源的熔体交代岩石圈地幔形成的尖晶石相金云母二辉橄榄岩低度(10%~15%)部分熔融的产物, 岩浆演化过程中经历了辉石、角闪石等矿物的分离结晶.微量元素构造判别图解表明岩石为俯冲环境下的弧岩浆岩, 结合区内蛇绿岩、研究区南部陆缘弧火山岩和义敦岛弧埃达克岩的发现, 认为古特提斯洋在晚三叠世时期可能仍处于消减状态, 日啊日曲高镁石英闪长岩形成于甘孜-理塘洋南西向俯冲过程中.