郯庐断裂带中南段的岩石圈精细结构

郯庐断裂带是中国东部规模最大的构造活动带,有着复杂的形成演化历史,对中国东部的区域构造、岩浆活动、矿产资源的形成和分布以及现代地震活动都有重要控制作用.2010年在郯庐断裂带中南段的江苏宿迁市附近,采用深地震反射探测方法对郯庐断裂带及其两侧地块的岩石圈结构进行了解剖.结果表明,该区莫霍面和岩石圈底界均向西倾,其中,地壳厚度约为31~36km,岩石圈厚度约为75~86km,且岩石圈厚度在郯庐断裂带下方出现突变.郯庐断裂带在剖面上表现为由多条主干断裂组成的花状构造,其内部发育有断陷盆地和挤压褶皱,具有伸展、挤压和走滑并存的构造形迹,暗示郯庐断裂带的形成和演化经历了多期复杂的构造活动.这一断裂带错断了近地表沉积层,向下切割莫霍面和岩石圈地幔,属岩石圈尺度的深大断裂构造系统.软流圈高温高压热物质沿断裂带的上涌、岩浆底侵或热侵蚀作用造成岩石圈出现拉张伸展和岩石圈减薄,并可能使岩石圈组构及其物质成分发生改变.本项研究结果不但可进一步加深对郯庐断裂带深、浅部结构的认识,而且还可为分析研究华北克拉通东部的深部过程和浅部构造响应提供资料约束.     

南海北部陆缘张裂—岩石圈折沉的地壳响应

南海北部陆缘在中生代晚期曾形成宏伟的华夏陆缘造山带。火成岩岩石学、岩相古地理学和地球物理学证据显示，该造山带不仅具有巨厚（50－60km)的陆壳，而且还有巨厚（160－180km)的岩石圈根，在地势上曾出现过高3500－4000m的华夏山系。陆缘裂陷盆地的形成发育历史、地壳－岩石圈深部结构、火成岩地球化学特征及理论计算均表明，南海北部陆缘从晚白垩世以来发生的张裂作用起始于华夏陆缘造山带的拉伸塌陷，岩石圈折沉是南海北部陆缘张裂的重要的引发机制。因此，南海北部陆缘张裂既不同于弧后扩张，也不受控于大西洋式的海底扩张，而是该区大陆构造演化和深部壳幔相互作用的结果。     

豫西磨沟正长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及Hf同位素

河南省东秦岭地区印支期岩浆活动产物零星出露,豫西外方山纸房—黄庄地区是其产地之一,本文对纸房—黄庄地区出露面积最大的磨沟正长岩岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及Hf同位素测试.磨沟正长岩的锆石206 Pb/238U谐和年龄为245.5 ±8.0Ma(95%置信度,MSWD=2.6),记录了秦岭造山带印支期内早三叠世碱性岩浆活动事件.磨沟正长岩样品的εHf(t)值介于-31.89～-10.59之间,聚集于-31.89～-27.64和-21.02～-10.59两个区间内,二阶段Hf模式年龄(tDM2)为1937～3267Ma,集中于1937～ 2591 Ma和3003 ～ 3267 Ma两个年龄范围内.锆石Hf同位素特征表明磨沟正长岩是幔源碱性岩浆与壳源花岗质岩浆(片麻岩部分熔融)相混合的产物,与磨沟正长岩岩体中出现暗色微粒包体这一地质特征相吻合.磨沟正长岩形成于秦岭造山带的面接触碰撞时期,长期持续的碰撞效应使纸房—黄庄岩石圈厚度在垂向上显著增厚,其重力不稳定性加强,在印支早期发生局部小规模拆沉,与之伴有大规模的深部流体活动,暗示纸房—黄庄地区具有巨大成矿潜力,尤其是与正长岩岩体自身相关的稀有(Rb、Zr)、轻稀土元素及非水溶性钾矿资源.     

赣南横市辉长岩的成因及其地质意义:年代学、地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素证据

华南早古生代基性岩浆岩出露少而小,对其岩石成因的研究仍存在较大争议,较大地制约了对华南早古生代造山作用的深入理解.横市辉长岩位于赣南地区,有数个小的侵入体组成,SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示其形成时代为423.3±4.9Ma.辉长岩具有均一的硅含量(SiO2 = 49.14％～52.05％),相对高的镁含量(Mg...     

托云盆地新生代幔源岩浆源区起止深度的限定

在详细介绍了地幔熔融柱模型原理(Langmuir et al., 1992)的基础上,基于平衡熔融和分离熔融模型分别计算获得了上地幔橄榄岩源区在不同初始压力条件下发生绝热减压部分熔融时熔体相中FeO-MgO和FeO-Na₂O成分的演化轨迹。依据深源岩石包体与托云玄武岩之间的寄主关系将本次研究的16件托云火山岩样品划分成Group-1(深源岩石包体寄主岩)和Group-2(非寄主岩)两群,将收集前人的40件样品依据是否测试获得FeO的质量百分含量划分成Group-3群(具有实测的FeO质量百分含量)和Group-4群(无实测FeO质量百分含量数据)。分别对以上四群样品运用地幔熔融柱模型进行反演获得上地幔部分熔融源区的起止深度范围：Group-1和Group-3样品具有相同的初始熔融深度113.2km (34.1kbar),但它们的部分熔融作用终止深度分别为110.1km (33.1kbar) 和88.4km (26.2kbar);Group-2样品数据所反演的岩浆起源的初始深度和终止深度分别为111.6km (33.6kbar)和84.3.1km(24.9kbar);Group-4样品反演所获得的岩浆源区的起止深度分别为121.7km(36.8kbar)和106.0km(31.8kbar)。依据实测FeO百分含量的样品群反演的结果,将托云火山岩部分熔融源区的深度限定在113.2 km至84.3km,即48.1Ma前托云盆地所处的岩石圈厚度为84.3km,对梁涛(2005)运用熔融柱模型反演的托云盆地岩石圈深度进行了修正。此外,由地幔熔融柱模型反演获得的托云火山岩部分熔融源区熔体的温度压力条件与基于玄武岩中高压巨晶所反演的岩浆演化温压轨迹具有十分吻合的继承演化关系。地球物理探测表明现今西南天山岩石圈的厚度为71km,区域岩石圈演化历程中深度上13.3km的差异足以证明岩石圈拆沉这一地球动力学过程的存在,为由宽SHRIMP年龄谱识别出的岩石圈拆沉作用提供了另一个有力的证据。     

鲁西中生代闪长岩中两类幔源捕虏体的岩石学和地球化学

鲁西铁铜沟岩体辉石闪长岩中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄为132.79±0.27Ma.产于辉石闪长岩中深源捕虏体的岩相学、矿物化学、岩石地球化学和野外资料表明,它们可划分成两组.组Ⅰ为具有变质-变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩类.该类捕虏体耗损易熔元素(如Ca、Al)、橄榄石具有较高的Mg#值和较高的含量表明它们可能为古老岩石圈地幔高度部分熔融的残留体.然而,相对富集轻稀土元素的配分形式、较高的87Sr/86Sr比值以及交代型金云母的存在暗示着该类捕虏体遭受了晚期交代作用的改造;组Ⅱ为具有残留的嵌晶结构、再平衡结构,并叠加有变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩、橄辉岩和二辉石岩类.该类捕虏体具有较低的Mg#值和87Sr/86Sr比值以及较高的稀土元素丰度表明可能代表了新增生的岩石圈地幔物质.两类幔源捕虏体的共存对认识华北地块东部中生代岩石圈地幔的性质以及揭示中国东部陆下岩石圈地幔的演化历史具有重要意义.     

华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论

华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论.本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等.文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献.     

中国东部岩石圈减薄时间的制约及构造控制因素探讨

华北地块中生代含幔源包体玄武岩同位素年龄、岩石化学、地球化学及Sr-Nd同位素研究成果表明:119 Ma~110 Ma之间华北地块岩石圈地幔性质由富集型岩石圈地幔转化为亏损的软流圈地幔,岩石圈地幔性质的显著变化,说明中国东部岩石圈减薄的主要时间发生在早白垩世晚期119~100 Ma之间。中生代古太平洋伊泽奈崎大洋板块(Izanagi Plate)向欧亚板块俯冲所导致的拆沉,应是岩石圈减薄的重要控制因素。     

A-type granite and adakitic magmatism association in Songpan–Garze fold belt, eastern Tibetan Plateau: Implication for lithospheric delamination

The Songpan–Garze fold belt covers a huge triangular area (> 200,000 km²), confined by the South China (Yangtze), North China and Tibetan Plateau continental blocks. In the Songpan–Garze fold belt, Triassic adakitic granitoids have been identified. However, whether there are Triassic A-type granites is unclear. Here, we report our first finding of an A-type granite (Nianbaoyeche), which occurs in the central part of the Songpan–Garze fold belt. The Nianbaoyeche granite ( 820 km²) is characterized by arfvedsonite in its mineral assemblage. Using both LA-ICPMS and TIMS U–Pb zircon dating methods, we obtain a magma crystallization age of 211 ± 1 Ma, which is slightly younger than Triassic adakitic granitoids (216–221 Ma) in the Songpan–Garze fold belt. The Nianbaoyeche granite is enriched in Si, K, Na, Rb, REE, HFSE (Nb, Ta, Zr, Hf), with elevated FeO^tot/(FeO^tot + MgO) and Ga/Al ratios, but is depleted in Al, Mg, Ca, Ba and Sr. The REE compositions show moderately fractionated patterns with (La/Yb)_N = 2.67–7.54 and Eu/Eu = 0.09–0.34. These geochemical characteristics indicate that the Nianbaoyeche granite has an A-type affinity. Geochemical data and U–Pb zircon age, combined with regional studies, show that the Nianbaoyeche granite formed in a post-collisional tectonic setting. Sr–Nd isotopic data for the granite exhibit I_Sr = 0.7090–0.7123 and ε_Nd(t) = − 2.72 to − 4.26 with T_DM = 1.15–1.51 Ga, suggesting that the magma has a dominantly crustal source, though a minor contribution from the mantle cannot be ruled out. Melting to produce an A-type granite may have resulted from Triassic lithospheric delamination after Triassic crustal thickening of the Songpan–Garze fold belt due to convergence between the Yangtze, North China and North Tibet continental blocks. The lithospheric delamination model also helps to explain the Triassic adakitic magma generation in the Songpan–Garze belt. We conclude that association of A-type granite and adakitic granitoids in post-collisional environment could be a useful indicator of lithospheric delamination.     

云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中矿物混晶包体特征及其地质意义

在云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中发现了一类特殊包体,呈红色与黑色两种。经X射线粉晶衍射鉴定,红色者为以锰铝榴石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶,黑色者为以绿辉石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶。两种矿物混晶包体在一定程度上类似于熔浆玻璃或熔体囊,它们具有同源演化的相似地球化学特征。文中通过对两种矿物混晶包体的显微特征与地球化学分析研究表明,它们是亏损地幔部分熔融的产物,并作为一种不混溶熔体成分被碱性玄武岩浆携带、运移上升。它们代表了石榴石相(榴辉岩相)地幔源区组分,暗示新生代时期软流圈上涌除释放小体积交代熔体交代上地幔使其富集之外,还造成岩石圈地幔拆沉,尖晶石相地幔组分向石榴石相地幔组分转变。另外,据两种混晶包体与其他类型包体和寄主岩岩浆的不同来源,推测马关地区深部岩石圈地幔经交代作用发生过两次转换。首先是由原始地幔向亏损地幔转化,并发生部分熔融,其后是由亏损地幔转化为富集地幔,形成富碱岩浆和与其互不混溶的进一步富集成矿元素的地幔流体。由此暗示滇西地区与富碱斑岩有关的多金属成矿作用即受制于这一深部地质过程与壳幔混染机制。