扬子板块北缘早-中志留世硅质岩成因及古沉积环境的地球化学研究

本文对四川省若尔盖县北部-甘肃省迭部县中-下志留统[兰多维列统(Llandovery)-温洛克统(Wenlock)]富有机碳硅质岩进行了无机化学研究,目的是探讨其成因及形成环境,并建立研究区硅质岩形成及相关元素富集模式。主要对1个钻孔、2个剖面共28件硅质岩的岩相学、扫描电镜、主量、微量、稀土元素、有机碳及Si、O稳定同位素特征进行了研究。(1)岩相学、扫描电镜分析,Fe/Ti、Al/(Al+Fe+Mn)(0.08~0.79)均值0.31、(Fe+Mn)/Ti,(La/Yb)N(0.12~1.41)均值0.54、δEu(0.81~3.36)均值1.55、∑REE(7.59~253.48)均值82.90,Si同位素(-0.2‰~2.1‰)均值0.66‰、O同位素(13.5‰~21.8‰)均值19.53‰、同位素对成岩温度的反演,显示硅质岩为热水沉积成因,并伴有生物作用(Si、O稳定同位素显示),益哇硅质岩形成时陆源物质供给适量,导致与碳酸盐相关生物繁盛,少量样品受陆源物质影响显著。(2)岩相学、扫描电镜分析,MnO_2/TiO_2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、Al/(Al+Fe)(0.08~0.80)均值0.33、Th/U、V(28.6×10~(-6)~2261×10~(-6))均值454.42×10~(-6)、Ti/V,δCe(0.65~1.58)均值1.01、(La/Ce)N(0.60~1.314)均值0.97、有机碳(TOC)-微量元素二元图解,显示研究区硅质岩形成于大陆边缘的热水喷流导致海底局部水动力较强的缺氧环境[特别是δCe、(La/Ce)N、稀土配分模式],部分硅质岩由于富集热液元素导致其具有洋脊、大洋盆地硅质岩的特征。结合前人研究成果,认为研究区硅质岩形成于扬子板块北缘(古商丹洋南缘)热水喷流系统发育(导致海底水动能较强的)、缺氧状态的陆缘拉张裂陷环境,这种环境有利于U、V、Mo、Cu、Ni等变价元素的富集,扬子板块北缘早古生代(寒武纪-志留纪)黑色页岩系产自扩张的大陆边缘缺氧-还原环境。     

柴北缘欧龙布鲁克地块中元古代晚期麻粒岩相变质作用——来自石榴夕线堇青石片麻岩的岩石学、相平衡模拟和U-Pb年代学的制约

在欧龙布鲁克地块乌兰北部地区察汗河岩群中识别出麻粒岩相石榴夕线堇青石片麻岩,其矿物组合为石榴子石、夕线石、堇青石、黑云母、斜长石、钛铁矿和少量钾长石等。岩相学观察显示,M1阶段矿物组合有斜长石±钾长石+石榴子石+夕线石+石英,M2阶段矿物组合有斜长石±钾长石+石榴子石+夕线石+石英+钛铁矿+黑云母,M3阶段矿物组合有堇青石+黑云母+钛铁矿+石英+石榴子石+斜长石±钾长石。相平衡模拟计算结果显示,该岩石的峰期温压条件为p=0.92～1.08 GPa,峰期温度t>790℃,峰期之后经历升温降压的p-T演化轨迹。锆石和独居石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究获得的变质年龄分别为1 133±14 Ma和1 125±37 Ma, 1 133～1 125 Ma应代表了该期麻粒岩相变质作用的时代。结合区域地质资料和已有的研究成果,我们认为乌兰北部察汗河岩群的石榴夕线堇青石片麻岩可能形成于大洋俯冲作用下的弧或弧后构造环境,乌兰北部的岩浆-变质杂岩带经历了从中元古代晚期-新元古代早期俯冲增生到碰撞造山的演化过程,是全球Rodinia超大陆汇聚过程的响应。     

陈蔡早古生代俯冲增生杂岩对华夏与扬子地块拼合过程的指示意义

华夏地块与扬子地块的拼合时限与方式长期存在争议。本文对出露于浙江诸暨一带的原"陈蔡岩群"进行了详细的露头尺度解剖。野外地质调查表明,原"陈蔡岩群"主要由不同性质的外来岩块与基质组成。其中：代表外来岩块的大理岩及斜长角闪岩的变质年龄分别为（424.7±2.9）和（420.6±1.8）Ma,成岩年龄分别为（479.2±9.5）~（424.7±2.9）Ma和（507.7±7.8）~（420.6±1.8）Ma,斜长角闪岩原岩为具OIB（洋岛玄武岩）特征的碱性玄武岩,大理岩的原岩为海相碳酸盐岩,二者共同构成了洋岛海山组合。代表原地岩块的变长石石英砂岩主要物源区为3 620~1 530 Ma形成于活动大陆边缘和大陆岛弧环境下的古老地壳物质;与之构造混杂接触的斜长角闪岩变质年龄为（438.0±2.5）Ma,其原岩分别为形成于消减带岛弧环境的岛弧拉斑玄武岩、形成于俯冲环境下的富Nb玄武岩和洋岛海山环境下的具OIB特征的碱性玄武岩类。代表基质的含榴黑云斜长片麻岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试结果表明,其变质年龄为（441.0±3.0）Ma,碎屑²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄多数为840~780 Ma,反映其物源主要来自于新元古代,且最年轻的沉积年龄限定在598 Ma,说明片麻岩原岩可能为早古生代沉积地层。陈蔡地区该套岩石组合的发现表明,原"陈蔡岩群"的构造属性应为早古生代俯冲增生杂岩。结合测区及龙游地区新发现的加里东期麻粒岩和退变榴闪岩,提出扬子与华夏两大地块碰撞于445~420 Ma。     

黑龙江省羊鼻山铁钨矿床中钨矿成因及物质来源

黑龙江省双鸭山市羊鼻山铁钨矿床处于中亚造山带东段的佳木斯地块中部。兴东群大盘道组变质岩系为矿区主要赋矿地层,铁矿矿体呈层状、似层状赋存于大盘道组第一岩段,白钨矿矿体呈透镜状和脉状产于铁矿矿体底板围岩中,受片麻状花岗岩与大盘道组大理岩的接触带控制;主要含矿岩石为石榴石矽卡岩和透辉石矽卡岩,钨矿石中主要金属矿物为磁黄铁矿和白钨矿,并含少量磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、锡石、毒砂和辉钼矿。含钨石英脉中δ¹⁸O_水值为3.6‰~7.5‰,δD值为-120.9‰~-66.2‰,表明其成矿流体以岩浆水为主。矽卡岩中与白钨矿共生的金属硫化物δ³⁴S值为16.1‰~18.1‰,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值为17.879~18.863,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb值为15.537~15.603,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值为38.202~38.544,表明金属硫化物中的硫和铅主要来源于地层与地壳重熔型岩浆。结合钨矿成矿地质特征,认为羊鼻山铁钨矿床中钨矿的成因类型应属矽卡岩型。     

内蒙古大青山地区同盛茂晚石炭世火山岩的年代学、地球化学和Hf同位素研究及其地质意义

华北北缘作为古亚洲洋闭合和演化的重要研究地区,一直受到学者们广泛关注。已有研究表明其晚古生代岩浆作用 强烈,但以侵入岩为主,缺乏同期火山岩的报道。文章对华北北缘内蒙古大青山地区同盛茂拴马桩组上部的火山岩进行详 细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素研究。结果表明,同盛茂火山岩形成于晚石炭世末期（305 Ma）, 火山岩岩性为流纹质弱熔结凝灰岩,岩石发生强的高岭石化,具有相对低的REE总量、弱的Eu负异常以及低的重稀土 （Y、Yb） 含量,样品中原位锆石的εHf(t)值为-8.3~-4.0。综合资料表明,火山岩可能是由华北克拉通加厚的基底经部分熔融 形成,并有幔源物质参与。结合最近报道的区域晚古生代火山岩研究资料,推测华北北缘晚古生代至少发生过两期火山活 动：分别为305~290 Ma和278~261 Ma,且峰期在272 Ma。     

扬子克拉通北缘新元古代A型花岗岩的发现及大地构造意义

对大磊山片麻状花岗岩的研究可以为新元古代罗迪尼亚超大陆在扬子克拉通北缘裂解提供约束.在详细野外地质调查和岩相学工作基础上,对该片麻状花岗岩进行了系统的锆石U-Pb定年、全岩地球化学和锆石原位Lu-Hf同位素分析,研究发现,这些片麻状花岗岩富硅(SiO₂=73.18%~77.40%)、碱(Na₂O+K₂O=8.07%~8.70%)、贫铝(Al₂O₃=12.11%~13.92%)和镁(MgO=0.10%~0.34%),富集LILE、Ga、Rb、Th,Zr和Hf元素具明显正异常,Nb、Sr、P、Ti等元素具明显负异常,表现出后造山A型花岗岩(A₂型)的特征.这些花岗岩中,锆石均具典型的震荡环带,Th/U比值均大于0.5,为岩浆成因;两个样品的LA-ICP-MS(laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry)锆石的谐和分别是:801.3±3.0 Ma(MSWD=0.62,n=21) 和796.1±6.3 Ma(MSWD=1.70,n=15),其中一个样品继承锆石谐和年龄为845.0±12.0 Ma(MSWD=1.30,n=6),表示他们是新元古代岩浆结晶产物.锆石ε_Hf(t)值变化于-7.5~+8.0,正ε_Hf(t)值对应的亏损地幔单阶段模式年龄(t_DM1)为1 242~1 059 Ma,负ε_Hf(t)值对应的地壳两阶段模式年龄(t_DM2)为1 636~1 981 Ma,显示该地区存在的最古老物质是古元古代(老至1 981 Ma).这些数据结果表明形成大磊山A型花岗岩的初始物质主要为元古代古老地壳物质,暗示该岩浆源自于壳幔混合作用,幔源端元可能源自于伸展拉张背景下地幔岩浆上涌.结合区域研究成果认为,该A型花岗岩的形成与罗迪尼亚超大陆聚合后-裂解中的陆缘弧后拉张环境所引起的深部古元古代地壳拉张垮塌有关.      

柴北缘HP-UHP变质带多期构造热事件的再厘定:鱼卡地区高压变泥质岩锆石和独居石U-Pb定年

柴北缘高压-超高压变质带西段鱼卡地区变泥质岩中夹有榴辉岩透镜体,已有的研究显示变泥质岩的变质程度也达到了榴辉岩相,并与榴辉岩一起经历了高压-超高压变质作用,是柴北缘曾经历早古生代大陆深俯冲作用的直接证据,也是研究柴北缘大陆深俯冲过程重要的岩石"探针"。本文选择柴北缘西段鱼卡超高压变质单元中的3件蓝晶石榴白云母石英片岩HP变泥质岩样品分别进行了SHRIMP、LA-ICP-MS锆石和原位独居石U-Pb定年。样品Q06-1-2的锆石给出了920±18Ma(MSWD=1.3)的加权平均年龄,其CL图像特征和极低的Th/U比显示其为变质年龄,代表了与罗迪尼亚超大陆碰撞拼合相关的变质事件。样品A03-11-2.2的锆石给出了450±7Ma(MSWD=0.2)的年龄,认为其代表变泥质岩的榴辉岩相变质年龄。样品A03-14-11的薄片原位独居石定年给出了439±8Ma(MSWD=0.072)的加权平均年龄,结合岩相学观察,认为其可能为榴辉岩相峰期之后的早期退变质年龄。这些资料显示柴北缘鱼卡地区早古生代大陆深俯冲的时限为440~450Ma。结合已有研究资料,鱼卡高压变泥质岩记录了新元古代早期和早古生代两期变质事件,进一步证明了柴北缘地区经历了格林威尔期和早古生代两期造山事件     

延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生:来自岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素证据

延边地区官地铁矿床地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带东段接合带附近的和龙地块北部,是东北地区发现和开发较早的典型BIF型铁矿床之一.该矿床的主矿体呈层状、似层状、透镜状赋存于鞍山群甲山组上段.为确定该矿床的形成与变质时代以及构造背景,重点对含矿岩系中的斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩进行岩石地球化学、锆石U-Pb年代学以及Hf同位素研究.原岩恢复表明,斜长片麻岩的原岩为流纹英安质-英安质火山碎屑岩,角闪斜长片麻岩的原岩为安山岩,斜长角闪岩的原岩为玄武岩.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究发现,官地地区在新太古代末-古元古代初期发生了岩浆作用（2 508~2 483 Ma）和变质事件（2 472~2 459 Ma）,且该期岩浆-变质事件与铁矿的形成有着密切的联系.斜长角闪岩的原岩-玄武岩形成于弧后盆地环境,反映了官地铁矿形成时的构造环境;角闪斜长片麻岩中锆石的ε_Hf（t）值介于-5.0~+4.2,二阶段Hf模式年龄（t_DM2）为3 182~2 889 Ma,表明岩浆源区以中太古代古老地壳物质的熔融为主.通过与国内外典型BIF型铁矿床的对比研究认为,官地铁矿属Algoma型BIF,与新太古代晚期华北克拉通大规模BIF成矿事件密切相关;官地地区在新太古代初期（2.8~2.7 Ga）可能存在地壳增生事件;和龙地块亲华北克拉通的构造属性,为索伦-西拉木伦-长春缝合带的东延问题研究提供了新的证据.      

吉林中部红旗岭北沟花岗岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义

对华北板块北缘碰撞造山带东段吉林中部红旗岭北沟花岗岩岩体进行了岩相学、地球化学和LA-ICP-MS U-Pb定年研究。锆石测年结果显示红旗岭北沟花岗岩的结晶年龄为263 Ma,形成于中二叠世晚期。北沟花岗岩为准铝质高钾钙碱性I型花岗岩类,富集轻稀土(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs,Cs、Ba、K和Sr),亏损重稀土(HREEs)和高场强元素(HFSEs,Nb、Ta和Ti),同时显示埃达克岩的地球化学特征,为加厚镁铁质下地壳部分熔融的产物。花岗岩的侵位暗示了中二叠世晚期在吉林中部可能已经发生了华北板块北缘东段与松嫩地块的初始碰撞。     

西藏班公湖—怒江结合带南缘革吉地区晚侏罗世流纹斑岩的成因——锆石U-Pb定年、地球化学和Hf同位素约束

西藏阿里地区革吉县乃不扎康巴流纹斑岩是班公湖—怒江成矿带南缘新发现的一套次火山岩,本文在地质调查和资料收集的基础上,开展了流纹斑岩锆石U-Pb定年和岩石地球化学和锆石Hf同位素特征研究。流纹斑岩具有高硅(SiO_2=73.93%~74.71%)、高Na_2O+K_2O含量(6.73%~7.30%),低TFe和Mg O含量等特征,属于弱过铝质高钾钙碱性系列且具有I型花岗岩地球化学特征;轻重稀土元素分馏明显,富集轻稀土元素,具有明显的负Eu异常,其LREE/HREE值为9.71~12.38,(La/Yb)N值为10.64~14.42,δEu=0.65~0.73;流纹斑岩相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,与典型活动陆源火山岩的微量元素特征类似;LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明乃不扎康巴流纹斑岩的形成时间为(151.6±1.2)Ma(MSWD=0.9),锆石εHf(t)值整体为负值(–9.4~2.6,平均为–3.1)且变化范围较大(可达11个ε单位)呈现出混合源区特征。Hf同位素数据和全岩锆石饱和温度(750~791℃)表明幔源物质在流纹斑岩形成过程中起到了重要作用。结合区域构造演化特征,认为该套流纹斑岩主要产于Slainajap洋的南向俯冲的背景之下,由幔源岩浆提供热量诱发古老拉萨下地壳发生部分熔融并与幔源岩浆发生混合形成初始母岩浆,之后经历一定程度的分离结晶作用形成。