是岩浆侵入还是构造侵位?——湖北两郧随枣镁铁岩带野外调查纪实

湖北省武当山—随州—枣阳一线存在一呈北西西走向的镁铁质岩浆岩带,长约390km,宽40～100km。其中超镁铁质岩14处,超镁铁质、镁铁质杂岩21处,镁铁质岩250处,出露面积689km2。自上世纪开展1∶20万区调工作迄今,已出版的成果资料一致认为,这些岩体是镁铁质岩浆沿深大断裂侵入而成。笔者等于2005年随机选择了丹江口和随州境内两条地质调查路线,在实地详细观察了35个大小不一的岩体,证实该岩浆岩带的岩体都不是镁铁质岩浆就地侵入形成,而是众多外来的镁铁质岩块与武当山群和随县群浅变质浊积岩共同构成的混杂岩带。这一论断的具体根据为:邻接岩块的围岩普遍不存在热变质;围岩的纹理、层理及韵律层理均有完好保留;岩块边部并无冷凝边及结晶变细现象;岩块内部的相带及条带状构造与岩块的外形无关,并可常见造岩矿物之结晶条带被接触界面斜截;岩块中穿插有不规则状石英脉体及斜长花岗岩脉,但二者从不侵入围岩,这表明,岩块形成时代早于围岩;一些大、中型岩体都不是单一侵入体,而是许多中、小型岩块的集合体;在岩块内部从来未见到围岩捕虏体。从岩块的岩石化学分析结果看出,调查区内的镁铁质岩均属拉斑玄武岩系列,相当于蛇绿岩套中的堆积杂岩,是古洋脊或边缘海盆扩张脊的产物。据此可以断定,此混杂岩带所在的武当山—大悟山地体,具有增生楔的属性。     

西藏冈底斯带东段尼木地区中二叠世和晚三叠世基性岩浆作用及其对新特提斯洋初始俯冲的约束

野外地质调查和SHRIMP锆石U-Pb年代学研究发现,藏南冈底斯带尼木地区出露有规模较大、原岩形成于中二叠世（~266Ma）和晚三叠世（220~219Ma）的变质基性岩,而晚三叠世变质基性岩中还存在~2.5Ga的捕获锆石。全岩地球化学分析显示,两期基性岩具有相似的地球化学特征,即：（1）相对富集轻稀土元素,亏损重稀土元素和高场强元素;（2）比较一致的Sr和Nd同位素比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（t）=0.703225~0.703664,ε_Nd（t）=6.51~6.81）。结合拉萨地块东南缘已发表的三叠纪中-基性岩地球化学数据,发现尼木中二叠世和晚三叠世基性岩皆形成于陆缘弧环境,岩浆来源于尖晶石橄榄岩地幔2.5%~4%的部分熔融,并经历了一定程度的地壳混染。对比拉萨地块西南缘与东南缘二叠纪-三叠纪俯冲相关的岩浆记录,推断新特提斯洋向拉萨地块下的初始俯冲作用具有穿时性,东段俯冲作用在~266Ma已经开启,西段则发生在255~214Ma之间。

     

胶北地体多期变质事件的P-T-t轨迹及其对胶-辽-吉带形成与演化的制约

胶北地体位于华北克拉通东部陆块胶-辽-吉带南端,主要由闪长质-TTG-花岗质片麻岩、变质表壳岩系和变质镁铁-超镁铁质岩所组成。本文通过对胶北早前寒武纪变质岩系的岩石学、矿物化学、变质反应结构和序列、变质温度和压力估算与同位素年代学资料的综合研究和总结,得出以下重要结论:(1)与华北克拉通东部陆块其它地区太古宙变质基底类似,本区也存在~2500Ma区域性新太古代变质事件,且与本区2550~2500Ma岩浆作用在时间上非常接近,其变质作用发生的时间比岩浆作用要晚10~50Myr,指示本区~2500Ma区域性变质事件可能与大规模的幔源岩浆底侵作用存在密切的成因关系。(2)胶北还存在1950~1850Ma区域性古元古代变质事件,并导致了大量高压基性和泥质麻粒岩的形成,高压基性麻粒岩主要以不规则透镜体、变形岩墙群或岩脉群的形式赋存于闪长质-TTG-花岗质片麻岩之中,并集中分布在安丘-平度-莱西-莱阳-栖霞一带,大致沿北东-南西向断续带状分布,构成了一条长约300km的古元古代高压麻粒岩相变质带。(3)本区古元古代高压麻粒岩以记录近等温减压(ITD)及随后近等压降温(IBC)的顺时针P-T-t轨迹为特征,指示本区变质杂岩在古元古代晚期曾强烈地卷入了与俯冲-拼贴-碰撞造山有关的构造过程,并可能经历了如下复杂的构造演化:(I)在古元古代晚期2000~1950Ma,随着有限大洋地壳的持续俯冲作用,本区各类变质岩的原岩开始经历一次构造增厚事件,并导致了它们的原岩经历了早期绿片岩相-角闪岩相进变质作用;(II)1950~1870Ma,大洋地壳俯冲作用结束,本区开始发生弧-陆拼贴和陆-陆碰撞作用,大陆地壳持续缩短和加厚,在加厚下地壳或岛弧根部带约50km的深度,发生了区域性高压麻粒岩相变质作用,并导致了本区变基性岩和变泥质岩分别形成了石榴石+单斜辉石+斜长石±角闪石±石英±铁-钛氧化物和石榴石+蓝晶石+钾长石+斜长石+黑云母+石英+铁-钛氧化物+熔体的高压麻粒岩相矿物组合。(III)1870~1800Ma,在同碰撞峰期变质结束之后,本区造山作用进入了后碰撞构造折返-伸展演化阶段,先后经历了早期快速构造折返和晚期缓慢冷却降温两个构造热演化阶段。其中,在早期快速构造折返阶段,高压麻粒岩经历了峰后近等温或略微增温减压退变质作用的叠加,高压基性麻粒岩表现为沿石榴石边部形成了含斜方辉石的后成合晶。与此同时,早期快速构造折返阶段还伴随着热松弛和伸展作用,出现一系列的幔源基性岩浆活动,不仅导致了本区大量未经历高压麻粒岩相变质的变基性岩群的形成,同时也诱发了区内大规模的地壳深熔作用的发生。自温度高峰期之后,本区地壳岩石还经历了一个近等压冷却降温过程,并发生了区域性角闪岩相退变质作用,高压基性麻粒岩表现为石榴石和斜方辉石边部常出现含角闪石的退变边或后成合晶。最终,在1800Ma左右,本区含电气石花岗伟晶质岩脉的大量出现,则标志着胶北地体古元古代晚期(2000~1800Ma)俯冲-拼贴-碰撞造山作用的最终结束。     

磷灰石中磁黄铁矿出溶结构的发现

中国东部苏鲁地区(江苏赣榆)出露大理岩-榴辉岩块体,其菱镁矿大理岩中保存的白云石分解结构表明地壳物质俯冲深度达到-200公里。在与该大理岩共生的榴辉岩中,我们发现了磷灰石的磁黄铁矿出溶结构。磷灰石是该榴辉岩的主要副矿物,其自形程度较高,与石榴石共生。样品中几乎所有磷灰石均发育出溶结构,至少存在两组相互垂直的出溶棒,它们各自严格沿同一个方向分布。出溶棒形状规则,宽度相近(<1μm),但长度变化大(5-50μm)。利用高分辨能谱仪测定其能谱,结果表明,出溶棒主要由Fe和S两种元素组成,但不能准确地确定其Fe/S比值。我们把这种出溶棒初步确定为磁黄铁矿(Fe1-xS)。磷灰石由于含大量稀土元素和挥发性组分如OH、F、Cl等以及我们所观察到的S,它的深循环因此可能对地球的水、硫以及其它挥发性组分的全球平衡具有重要影响。本文报道的磷灰石中磁黄铁矿出溶结构为深入探讨这个基本科学问题提供了一个新的突破口。     

羌塘北缘上新世恒梁湖火山岩内含石榴子石长英质捕虏体岩石学与矿物化学特征

本文以羌塘地体北缘出露面积最大的上新世恒梁湖火山岩为研究对象，对火山岩内含石榴子石长英质捕掳体的岩相学、显微结构及矿物化学综合研究，揭示出此类捕掳体系深部地壳超高温部分熔融残余，其中石榴子石以高Mg#值(41~46)为特征。传统地质压力计估算其发生部分熔融的压力为1. 18~1. 53 GPa，对应深度约39~50 km，火山岩与捕掳体相互作用的温压条件为950~1050 ℃，1. 30~1. 66 GPa，对应深度约43~55 km。火山岩熔体快速上升冷却过程中，熔体沿捕掳体裂隙或边缘与石榴子石发生反应形成斜方辉石和斜长石，而火山岩基质内辉石及长石表现出强烈的成分环带。此研究结果首次揭示了北羌塘北缘中 深地壳岩石部分熔融所产生的熔体及其岩相学和矿物化学特征，亦为此区域地壳深部面波低速异常及强各向异性提供了深部岩石学方面的限定。     

苏鲁超高压变质带东北端多种成因类型变基性岩:来自岩石学、同位素年代学及地球化学属性的制约

苏鲁超高压变质带是扬子板块与华北板块在三叠纪俯冲-碰撞的产物。变基性岩是苏鲁超高压变质带内出露最广泛的岩石类型之一,研究其岩石学、年代学、地球化学属性及成因机制,对于揭示扬子板块与华北板块之间的俯冲-碰撞-折返的动力学过程具有重要的科学意义。以(退变)榴辉岩为代表的超高压变质岩石广泛出露在威海-荣成一带,少量出露在乳山地区。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,(退变)榴辉岩的原岩时代为792~760Ma,峰期榴辉岩相变质时代为243~226Ma,后期角闪岩相退变质时代为221~207Ma。非榴辉岩相变质的基性岩(麻粒岩和斜长角闪岩)主要出露在乳山地区,其原岩形成时代应不晚于古元古代(1939Ma),峰期麻粒岩相变质时代为1895~1870Ma,后期角闪岩相退变质时代为1848~1806Ma,与胶北地体变基性岩的原岩时代和变质时代十分相似。全岩地球化学研究结果表明,(退变)榴辉岩的原岩显示高Fe拉斑玄武岩的特点,根据其稀土和微量元素特征,可将(退变)榴辉岩进一步划分为A、B和C三组。在球粒陨石标准化稀土配分模式和原始地幔均一化蛛网图解上,A、B和C三组样品分别具有轻稀土弱亏损、轻稀土弱富集和轻稀土富集的特点。轻稀土富集或弱富集型(退变)榴辉岩的原岩地球化学性质与岛弧或大陆玄武岩相似,它们的源区可能与深部富集地幔或受流体交代的地幔楔存在密切的成因关系;而轻稀土亏损型(退变)榴辉岩的原岩可能来自于亏损地幔的部分熔融。由此可见,(退变)榴辉岩的原岩具有成因多样性的特点。乳山地区的基性麻粒岩和斜长角闪岩的原岩也具有高Fe拉斑玄武岩的地球化学属性,Al2O3与Mg O呈正相关变化,TiO_2、P_2O_5与MgO表现出一定程度的负相关性。绝大多数非榴辉岩相变质基性岩的球粒陨石标准化稀土配分模式和原始地幔均一化蛛网配分曲线具有微右倾或明显右倾的特点。上述特征表明,研究区绝大多数非榴辉岩相变质的基性岩原岩来自于富集地幔,少数来自于原始地幔或亏损地幔,并经历了斜长石和辉石的分离结晶以及不同程度的部分熔融过程。由此可见,乳山地区出露的非超高压变质基性岩的原岩具有与胶北地体(高压)基性麻粒岩相近的成因特点。岩石学、同位素年代学和地球化学特征的综合对比研究结果表明,在苏鲁超高压变质带东北端的威海-荣成-乳山地区,既存在与华北板块古老变质基底相关的变基性岩,也存在与华南板块北缘新元古代变质基底相关的超高压榴辉岩,表明三叠纪时期华北板块东南缘胶北地体的部分古老变质基底曾卷入到扬子板块与华北板块之间的俯冲-碰撞造山过程,随后与超高压岩石一起抬升折返,形成当今的构造混杂岩带。     

Genesis of post-collisional granitoids and basement nature of the Junggar Terrane, NW China: Nd–Sr isotope and trace element evidence

The post-collisional magmatism of the Junggar Terrane is characterized by intrusion of large amounts of granitoids and minor basic/ultrabasic rocks. The granitoids comprise two magmatic suites: calc-alkaline and alkaline, which were emplaced contemporaneously at about 294 Ma. The calc-alkaline rocks are typically sodium-rich (Na₂O/K₂O=1.1–3.5) and metaluminous (A/NK >1.0, A/CNK=0.78–1.04). They show mildly fractionated REE patterns ((La/Yb)_N<15) and spidergrams with strong depletion of Nb, Ti and, to a lesser extent, Sr. The alkaline granites have high contents of SiO₂ (75–78%), alkalis, Nb, HREE, Y, Sn, F and high FeO/MgO ratios and huge Sr and Eu depletion in the spidergrams. Moreover, they display characteristic tetrad REE patterns and non-CHARAC trace element behaviour. The two rock suites have similar initial Nd and Sr isotopic compositions, with _Nd(T) in the range +5.2 to +7.1 and I_Sr mostly in the range 0.7031–0.7041. This points to a predominance of juvenile components in their sources. The calc-alkaline rocks are most probably derived by dehydration-melting of a basic lower crust leaving behind a granulite residue. The process was probably triggered by underplating of mantle-derived basic magmas in an extensional regime. The alkaline granites are considered to have formed by differentiation of the calc-alkaline granitoids. Our study argues for a juvenile continental crust for the basement of the Junggar terrane, which is likely dominated by early Paleozoic oceanic crust and arc complex that were deeply buried during the late Paleozoic subduction and accretion.     

大别超高压变质地体的岩石组合及其演化--以皖西南碧溪岭和双河地区为例

碧溪岭和双河地区是大别超高压地体内2个典型的露头区,通过野外露头观察、岩相学和岩石化学研究发现,岩石组合主要为榴辉岩、斜长角闪岩、片麻岩和面理化花岗岩。榴辉岩具有壳源的特点,是地壳岩石在地幔深处发生超高压变质作用形成的;斜长角闪岩为板块折返期间榴辉岩的退变质产物;片麻岩为斜长角闪岩在折返过程中在合适的环境下深熔递进演变的产物;而面理化花岗岩是片麻岩部分熔融的结果。榴辉岩与片麻岩和面理化花岗岩之间为经过改造的原地关系。     

P-T path of metamorphism and U-Pb monazite and zircon age of the Kitoy terrane: Implication for Neoarchean collision in SW Siberian Craton

The first data on P-T metamorphic conditions coupled with U-Pb monazite and zircon age obtained for the Neoarchean Kitoy granulite-gneiss terrane (SW Siberian Craton). Alumina gneisses of the Kitoy terrane indicate two-staged metamorphic evolution. The first stage of regional metamorphism (M1) occurred at high-amphibolite facies conditions at T ​= ​780–800 ​°C and P ​= ​8–9 ​kbar. The second stage (M2) belongs to MT-HT/LP type of metamorphism with the wide temperature interval 600–750 ​°C and pressure 2–4 ​kbar. Two age peaks were established on the basis of U-Pb monazite and zircon dating in garnet-anthophyllite gneisses. Both of them correspond to the Neoarchean age: the age of M1 falls into the interval of ca. 2489–2496 ​Ma, the age of M2 – ca. 2446–2456 ​Ma. The high-temperature metamorphism of the Kitoy block and nearly coeval granitoid magmatism can be an evidence for the Neoarchean collision in SW Siberian craton.