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。     

Petrogenesis of a late-Variscan rhyodacite at the Ossa Morena-Central Iberian zones boundary,Iberian Massif,Central Portugal: Evidence for the involvement of lithospheric mantle and meta-igneous lower crust

A late-Variscan rhyodacite is exposed at the contact between the Ossa Morena Zone and the Central Iberian Zone of the Iberian Massif, Central Portugal. Dykes of rhyodacite intruded the Série Negra Unit and the Sardoal Complex that are part of the Cadomian basement. The igneous crystallization age of the rhyodacite (308 ± 1 Ma) was obtained on igneous monazite by the ID-TIMS U-Pb method. It is broadly coeval with the emplacement of late-Variscan granitoids during the last deformation phase of the Variscan Orogeny (ca. 304–314 Ma) and with the development of the large late-Variscan strike-slip shear zones (ca. 307 Ma). The rhyodacite samples are calc-alkaline, show identical composition and belong to the same magmatic sequence. The rhyodacite isotopic signatures (Sm-Nd and δ¹⁸O) are consistent with depleted-mantle juvenile sources and the contribution of the meta-igneous lower crust. The input of mantle juvenile sources is related to Variscan reactivation of lithospheric fractures. The inherited Neoproterozoic (ca. 619 Ma) and Mesoproterozoic (ca. 1054 Ma) zircon ages, are similar to those of the Central Iberian Zone. This suggests that lower crust of the Central Iberian Zone was involved in the magma generation of the rhyodacite. Coeval late-Variscan magmatic rocks display a larger contribution from ancient crustal components, which may be attributed to the smaller volume and faster cooling rate of the rhyodacite and consequent lower melting of the crust. Mixing of juvenile mantle-derived melts with melts from the lower continental crust was followed by fractional crystallization of garnet and amphibole that remained in the source. Fractional crystallization of plagioclase, biotite, quartz and zircon occurred in shallower magma chambers. Fractional crystallization of zircon was not significant.     

郯庐断裂带张八岭隆起段晚中生代岩浆岩继承锆石U-Pb年代学:源区属性及构造意义

大别与苏鲁造山带之间的郯庐断裂带张八岭隆起段,构成了华北与扬子板块之间的断裂边界。该边界带的深部结构状态长期以来存在着不同的认识。本文利用张八岭隆起带沿线出露的晚中生代岩浆岩中继承锆石U-Pb年代学信息,结合地球物理资料及Nd、Pb、Hf同位素资料,分析了其深部的岩浆源区属性及结构状态。张八岭隆起带北段晚中生代岩浆岩继承锆石年龄以1.9~2.7Ga为主,最大峰值年龄为2.5Ga;南段继承锆石年龄以2.2~2.6Ga为主,峰值年龄也为2.5Ga;郯庐断裂带庐江段则以含大量新元古代锆石为特征,在0.7Ga形成显著的分布峰值,并有早元古和少量太古代年龄信息。分析结果表明,张八岭隆起带北段的晚中生代岩浆岩源区为华北下地壳,南段的源区兼有华北和扬子陆壳的信息,而更南部庐江段则以扬子地壳源区为特征。电法剖面揭示,郯庐断裂主边界在张八岭隆起带下向南东倾斜,从而深部存在华北地壳;而南部庐江段转变为向北西陡倾,从而深部皆为扬子地壳。郯庐断裂深部产状特征支持其印支期应为斜向汇聚边界。而其中三叠纪继承锆石的缺失指示隆起带上变质岩应为原地岩石,而非来自大别造山带。     

Geochemical and Geochronological Constraints on the Origin of the Meta-basic Volcanic Rocks in the Tengtiaohe Zone,Southeast Yunnan

The meta-basic volcanic rocks in the Tengtiaohe Zone yield zircon U–Pb ages of 258.8±2.5 Ma and 259.2±1.8 Ma, respectively which agree with the ages of flood basalts of ELIP and are similar to the basaltic rocks and komatiites from the Song Da Zone in northern Vietnam. The results suggest that the age of meta-basic volcanic rocks is Late Permian, rather than the Early Permian or Early Carboniferous ages as previously inferred. Most meta-basic volcanic rocks are strongly enriched in LREEs relative to HREEs and display trace element patterns similar to the ELIP high-Ti basalts, and are enriched in LILEs with negative Sr anomalies. Their initial ~(87)Sr/~(86) Sr ratios range from 0.705974 to 0.706188 and εNd(t) from-0.82 to-2.11. Their magmas were derived from an enriched and deep mantle source without significant crustal contamination. These meta-basic volcanic rocks formed in ELIP. Therefore, the Tengtiaohe Zone is not an ophiolite zone and can link to the Song Da Zone in northern Vietnam.     

赣北大湖塘地区昆山W-Mo-Cu矿床侵入岩锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os年代学及地质意义

昆山W-Mo-Cu矿床地处赣北九岭矿集区南部,距大湖塘超大型钨矿床狮尾洞矿区仅3 km。矿床目前处于详查阶段,已探明钨达中型规模,同时伴生中型钼矿及小型铜矿,具有良好的找矿潜力。昆山矿床矿化样式较为单一,W-Mo-Cu矿体以石英脉形式产出,主要赋存在燕山期侵入岩顶部与新元古界双桥山群浅变质岩的外接触带,具有"上钨中钼下铜"的特点,明显区别于大湖塘矿床矿体主要产在燕山期侵入岩与晋宁期黑云母花岗闪长岩的内外接触带,具细脉浸染型白钨矿、热液爆破角砾岩型钨铜矿及石英脉型黑钨矿"三位一体"的矿化特征。本文在详细的野外地质调查基础上,对昆山W-Mo-Cu矿床的成岩成矿时代进行了详细研究,并探讨了其地质意义。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb法获得矿区内呈岩株状产出的似斑状花岗岩的年龄为151.7±1.3 Ma,晚期花岗斑岩脉的年龄为136.6±2.5 Ma;利用辉钼矿Re-Os法,获得辉钼矿Re-Os等时线年龄和加权平均年龄分别为151.0±1.3 Ma和150.0±1.0 Ma,厘定矿床成矿时代为晚侏罗世,且与似斑状花岗岩有关。结合前人所得高精度成岩成矿年龄数据,认为赣北地区燕山期成岩成矿具多期性,可分为160~150 Ma(塔前、朱溪钨多金属矿床)、140 Ma(大湖塘钨多金属矿床)和125 Ma(香炉山钨矿),主要集中于150~140 Ma。晚侏罗世,华南地区全面进入岩石圈"伸展-减薄"的地球动力学背景,赣北地区燕山期成岩成矿可能与这一构造背景有关。昆山矿床具"上钨中钼下铜"的分带模式,其成因值得进一步研究。     

莺歌海盆地黄流组二段碎屑锆石年龄与储层物源分析

莺歌海盆地位于昆嵩隆起和海南隆起之间的南海西北部海域,是发育在南海北部大陆架西区的新生代含油气盆地。黄流组二段作为优质的天然气储层,其物源特征一直是当前研究的重要课题。本文利用LA-ICP-MS定年技术对莺歌海盆地四个不同局部构造区的上中新统黄流组二段沉积岩中碎屑锆石进行了U-Pb同位素分析。结果显示,东方构造区(DF13)和海口构造区(HK29)年龄频谱相似,有40~34 Ma、154~139 Ma、245~241 Ma、416~394 Ma和2191~1772 Ma几个主要年龄峰或年龄区间,与区域上的几次构造事件密切相关。结合盆地周边区域地质特征,应用地震沉积学、重矿物和Sr-Nd同位素等资料,发现这两个构造区均以红河物源为主,但后者受盆地东侧海南隆起的物源影响较大。莲花构造区(L1X)年龄频谱相对简单,有247 Ma一个主要年龄峰,431 Ma、935 Ma和1851 Ma三个次要峰,缺少喜山期和燕山期锆石年龄,物源可能主要来自盆地西侧的昆嵩隆起;岭头构造区(LT11)有99 Ma和234 Ma两个主要年龄峰,157 Ma和939 Ma两个次要峰,其物源以海南隆起为主,同时有部分红河物源的加入。通过碎屑锆石年代学分析,对莺歌海盆地黄流组二段储层物源特征有了更清楚的认识,为今后莺歌海盆地天然气勘探提供重要的理论依据。     

金川铜镍矿床中新生代抬升冷却过程：来自裂变径迹的证据

本文基于热年代学理论,利用锆石和磷灰石裂变径迹测年数据及对磷灰石热史的模拟,分析探讨金川铜镍矿床在中新生代的抬升冷却过程,认为金川超基性岩体自中生代以来一直处于持续的冷却抬升阶段,且在中侏罗世和晚白垩世早期经历了两期快速的抬升冷却事件,推断此事件与青藏高原后期活动时间相对应,证明金川岩体受到该事件的远程效应波及,致使该矿床遭受了一定的改造。     

大兴安岭中段塔尔气地区早白垩世花岗岩成因及形成构造环境

通过大兴安岭中段塔尔气地区三道桥和桑多尔岩体全岩地球化学、年代学和锆石Lu-Hf同位素资料,探讨了其形成时代、岩石成因、源区性质等方面问题。三道桥和桑多尔岩体分别由正长花岗岩和二长花岗岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明三道桥和桑多尔岩体均形成于早白垩世,其年龄分别为143 Ma和141 Ma。岩石地球化学分析结果显示,三道桥和桑多尔岩体均为高钾钙碱性的I型花岗岩,具有相似的岩浆源区。上述两岩体的锆石ε_(Hf)(t)值为正值(分别为4.9~9.3和2.1~8.1),具较年轻的二阶段Hf模式年龄(t_(DM2)=598~882 Ma,676~1 062 Ma),暗示其源于新元古代—显生宙期间新增生地壳物质的部分熔融。结合区域研究资料,认为三道桥和桑多尔岩体的形成与蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展密切相关。     

黑河新生地区中侏罗世花岗质岩石锆石U-Pb年龄、地球化学特征及岩石成因

黑河新生地区西古兰河以北二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试结果表明,其形成时代为中侏罗世((163.8±1)Ma)。这些中侏罗世二长花岗岩属于弱过铝质高钾钙碱性系列的Ⅰ型花岗岩,明显富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th)和亏损高场强元素(Zr、Hf、Nb、Ta),元素Sr具有明显的负异常,表明其原始岩浆起源于地壳火成岩的部分熔融。结合区域资料同时代火成岩的组合特征和古太平洋板块的构造演化,认为该二长花岗岩形成于活动大陆边缘,而其形成的地球动力学背景可能为古太平洋板块向欧亚板块俯冲造山后的伸展环境。     

大兴安岭北部新林石英二长岩-花岗岩的地球化学特征及其成因

对额尔古纳地块东南部新林镇附近的侵入岩进行了锆石U-Pb年龄测定、Lu-Hf同位素和岩石地球化学研究。结果表明,岩体形成于141.1~123.8 Ma,是早白垩世岩浆活动的产物。新林石英二长岩-花岗岩高硅较富铝贫镁,属于准铝质、高钾钙碱性系列;具有中等-弱负Eu异常(δEu=0.53~0.72),轻重稀土分异比较明显[(La/Yb)_N=12.42~25.38];相对富集大离子亲石元素Rb、Th、U和LREE,高场强元素Ti、Nb、Ta、P和HREE表现出亏损。新林石英二长岩-花岗岩具有高Sr、低Yb及低Y的特征,且相对富K,属于C型埃达克岩,形成于加厚下地壳的部分熔融。Lu-Hf同位素研究显示其ε_(Hf)(t)为2.1~6.2,二阶段模式年龄(T_(DM2))为1025~786 Ma,认为其岩浆源区为新元古代增生的地壳物质。