西藏羌塘盆地半岛湖地区索瓦组锶同位素组成与演化

西藏羌塘盆地中生代发育广泛的海相碳酸盐地层,前人对该区地层的对比研究多局限于古生物地层学,本文尝试通过锶同位素地层学方法对上侏罗-下白垩统索瓦组地层进行全球对比。根据锶同位素地层学的基本原理,本文在对样品进行显微组构分析、阴极发光分析、Ca、Si、Sr和Mn等元素含量分析及评估其对同期海水代表性和样品溶解过程合理性的基础上,测试了羌塘盆地半岛湖地区上侏罗-下白垩统锶同位素组成,并建立了相应的演化曲线,进行了全球对比研究。结果表明,样品的锶同位素组成与前人已公布的同期海水锶同位素组成数据较为接近,其演化曲线与国际上已公布的锶同位素演化曲线有着较好的可对比性,晚侏罗-早白垩世时期全球海平面的变化和侵蚀作用的强弱是控制锶同位素演化曲线的主要因素。此外,通过对索瓦组海相碳酸盐锶同位素的研究,我们认为索瓦组的顶部可能延伸到早白垩世欧特里夫期,近而说明了羌塘盆地在早白垩世欧特里夫期还存在大规模的海相地层。     

腕足壳体与碳酸盐岩全岩中碳、氧、锶同位素差异

利用碳酸盐岩中的地球化学信息反演是研究地质历史时期古环境、古气候变化的一种常用手段.上世纪八十年代前,学术界一直将碳酸盐岩全岩样品作为研究对象.近年来,腕足化石壳体引起了科学家的注意,认为相比碳酸盐岩全岩样品,腕足壳体能更为完好地保存原始的地球化学信息.研究通过对比四川龙门山泥盆纪腕足化石和碳酸盐岩全岩样品中碳、氧、锶同位素(黄思静、卢长武等人数据),发现腕足化石中氧同位素明显高于碳酸盐岩全岩;但碳、锶同位素基本一致.上述结果表明:相比腕足化石,碳酸盐岩全岩样品蕴含的地球化学信息虽有所差异,但在大多数情况下,尤其是缺乏腕足化石的时期,碳酸盐岩全岩蕴含的地球化学信息照样可以反演地质历史时期的古环境变化,尤其是碳、锶同位素.     

海南石碌铁矿独居石的成因类型、化学定年及地质意义

海南石碌铁矿是我国最大的富赤铁矿矿床,同时伴生有钴、铜等多金属矿产。轴向北西-南东向的复式向斜是石碌铁、钴铜矿体的主要控矿构造,富铁矿和钴铜矿的形成与该褶皱变形及伴随的韧性剪切和高温塑性流动有着密切的关系。为获得该构造变形的年代学信息和证实构造变形对成矿物质的富集影响,本文开展了石碌铁矿近矿围岩—石碌群第六层透辉石透闪石岩中独居石的显微结构观察和电子探针化学Th-U-Pb定年(CHIME法)。显微结构观察发现独居石往往沿岩石面理定向分布,且具典型的球冠结构,表现为围绕独居石核部向外依次出现磷灰石、褐帘石、绿帘石同心环。电子探针分析结果表明这些独居石为Ce-La-Nd磷酸盐[(Ce,La,Nd,Th)PO4],具富钍独居石端元组分。ThO 2含量范围(0.78%~4.61%)、稀土特征以及独居石的产出特征均暗示了其为同构造变质成因。电子探针CHIME化学定年结果表明独居石的年龄变化范围为614~397Ma,并具有两个峰值年龄:即主峰值ca.455Ma和次峰值ca.564Ma。低的ThO 2(0.78%~1.65%),PbO(0.02%~0.04%)和CaO(0.50%~0.97%)含量,以及高的Th/U比值(23.06~53.11)暗示了构成ca.564Ma的独居石是早期剪切变形事件的产物。而在随后剪切变形过程中独居石在低角闪岩相变质条件下以及碱性变质流体诱导下发生了溶解-再沉淀,形成了具ca.455Ma年龄的补丁状成分区。该过程引起了U-Pb体系的局部重置,形成的独居石具有变化较大的ThO 2(0.92%~4.61%)、PbO(0.01%~0.08%)和CaO(0.28%~1.58%)含量范围以及Th/U值(24.83~52.86)。在剪切变形之后,早期变质成因的独居石在绿片岩相退变质作用过程中及富Ca、Fe、Si、Al流体参与的条件下,经不平衡反应形成了磷灰石-褐帘石-绿帘石球冠物,反应机制以独居石和球冠矿物间的元素扩散动力学为主。该反应暗示了REE、Y、Th等元素发生了迁移,并可能引起边部独居石的部分Pb丢失。结合华南的构造演化,年龄谱主峰值455Ma代表了与华南加里东造山运动有关的区域变质和动力变质作用事件年龄,是加里东运动在海南岛的响应;次峰值年龄564Ma对应着冈瓦纳泛非事件,暗示了华南在晚新元古代-早古生代与冈瓦纳大陆具有亲缘性,华南加里东运动引起陆内造山过程可能与冈瓦纳大陆的聚合碰撞事件有关。因此,晚新元古代-早古生代造山事件对海南岛构造演化历史具重要影响。此外,该构造运动使石碌群发生褶皱变形,伴随产生的变质流体使铁、钴铜成矿元素进一步活化和富集,对石碌铁、钴铜矿的富集有着重要影响。     

华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型的研究进展、远景和存在的科学问题

本文在查阅前人大量资料的基础上,对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿的研究历史进行了回顾和总结,将研究历史分为1949年以前,1950~1965年期间,1978~1986年期间,1987~1994年期间和2009年以来5个阶段。重点介绍了鞍本地区、冀东-吕梁地区和河南舞阳地区富铁矿的基本地质特征以及典型富铁矿的研究概况,针对鞍本地区弓长岭二矿区磁铁富矿成因的复杂性,对不同成因观点以及目前已取得的共识进行了详细阐述。目前大多数学者不支持接触交代假说和菱铁矿经变质转化为富铁矿成矿假说,近半数学者支持变质热液成矿假说,半数学者支持混合岩化热液成矿假说。作者在综合分析前人大量资料后,认为变质热液成矿说依据不足,理由有四点:(1)磁铁富矿中往往见有磁铁贫矿的残体;(2)磁铁富矿与蚀变岩紧密伴生,蚀变矿物石榴子石、部分角闪石(透闪石)和部分绿泥石均属非变质热液成因;(3)研究区遭受区域高绿片岩相至低角闪岩相变质作用的时间为2500~2450Ma,而与蚀变矿物石榴石紧密伴生的热液锆石SHRIMP U-Pb定年结果为1840±7Ma,明显小于区域变质作用年龄,据此可将热液作用时间限定于古元古代晚期,相当于大陆地壳伸展阶段;(4)部分热液成因富铁矿利用Re-Os方法定年,除一种属原生沉积成矿外,年龄范围也在古元古代晚期,可作为参考。此种热液是否为混合岩化热液尚缺乏足够证据,故本文暂将其作为古元古代晚期热液。此外,本文对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型及其远景进行了初步总结,认为古元古代晚期形成的磁铁富矿规模属大型矿床,有较好远景;原生较富贫铁矿因褶皱构造产生磁铁矿流变而形成的富铁矿(可能尚有热液叠加)规模较大,具有一定远景;其他类型均为小型规模,不具工业意义。最后,本文指出富铁矿成因研究中尚存在的主要问题,包括早元古代晚期热液的来源;热液的形成是一期还是多期;铁建造遭受区域变质达高绿片岩相时,贫铁矿的围岩变质演化机理等,尚需进一步探讨。     

中国西北部成矿地质特征及找矿新发现

西北地区地处中亚构造域和特提斯构造域的交汇处,中间夹有塔里木克拉通和华北克拉通的西段。地质历史上,两个克拉通及其裂解的微陆块的形成和运动史,基本约束了中国西北部的构造发展历程。围绕克拉通及微陆块的显生宙造山带基本是其周缘增生的结果,由于大陆运移,其他大陆边缘增生的产物,在早三叠世(210 Ma)大陆汇聚中也添加了进来,这些造山带及其陆块边缘的增生是西北各种内生金属矿床的重要形成背景。同时,新元古代、晚古生代陆内与地幔柱有关的大火成岩省的发育,为铜镍等重要矿床的形成提供了条件。此外,在克拉通及其微陆块形成和后期的叠生盆地中,形成了重要的沉积和沉积变质矿床。西北地区近年来重要找矿发现,不断印证了西北克拉通边缘板块构造增生和板内幔源构造岩浆作用成矿的特点,并对传统的地质背景构造认识提出了挑战。这其中,最具经济价值和地质意义的是3个超大型金属矿床的发现:西天山早石炭世阿吾拉勒火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床、东昆仑早泥盆世夏日哈木岩浆深部熔离-贯入型铜镍矿床和西昆仑侏罗—白垩纪火烧云构造热液型铅锌矿床。阿吾拉勒磁铁矿矿床是中国首例火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床,可与智利的拉科超大型典型磁铁矿矿床对比,且更具有经济价值,该矿床的勘查和研究为深入理解中亚造山带天山及其邻区石炭纪裂谷型火山岩浆作用与成矿提供了研究的范例;夏日哈木铜镍矿是中国近年来最重要的铜镍矿发现,探明镍资源量已达百万吨以上,该矿床的发现为查明中国早古生代末期新的岩浆铜镍成矿事件及其找矿潜力提供了研究新区;火烧云铅锌矿床是新近发现的具有超大型资源潜力的铅锌矿床,也是喀喇昆仑—三江造山带中蕴藏的中新生代巨型铅锌成矿带上最重要的成矿发现,为深化研究青藏高原东北缘巨型铅锌成矿带的成矿物质来源和构造控矿机制提供了新的基地。     

南祁连化隆地区鲁满山花岗岩的岩石成因:地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素约束

位于南祁连化隆地区的鲁满山花岗岩体,岩石类型主体为黑云二长花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得其成岩年龄为(452.9±1.8)Ma,属于加里东期岩浆活动的产物。化学组成上,岩体具有高硅、富碱的特征,属于弱过铝质高钾钙碱性系列。微量和稀土元素组成上,岩体富集大离子亲石元素Rb、U、Th、K和Pb,亏损Ba、Sr、Ta、Nb、P、Ti,具明显轻稀土富集,重稀土亏损特征,显示较强烈的负Eu异常(δEu=0.06~0.55,平均0.31),综合地质地球化学资料指示该岩体应属于高分异的Ⅰ型花岗岩。锆石Hf同位素分析结果显示,岩体的εHf(t)为-7.4~0.1,二阶段模式年龄介于1425~1930 Ma,指示成岩过程中应有亏损地幔组分参与,其壳源源区很可能包括化隆岩群。结合区域构造演化,认为鲁满山花岗岩体形成于柴北缘洋壳与中南祁连陆壳俯冲碰撞的地球动力学背景下,由幔源岩浆与其诱发的地壳物质熔融产生的长英质岩浆在地壳深部混合后再经历分异演化形成。     

北京地区地热水氘过量参数特征分析

文章通过80组不同地热田的样品,分析总结了北京地区地热水资源氘过量参数的特征:(1)地热水的平均δ值为5.4,常温地下水的平均d值为6.04,热水的d值与氚值都较低,水岩作用所导致的氧同位素交换比冷水更容易进行;(2)地下热水的氢和氧同位素组成具有明显的热交换趋势,d值随地下水年龄增大而递增,当地热水年龄为(12.76±0.13)ka时,d值为11.2,而当地热水年龄为(38.96±0.63)ka,d值为14.6;(3)在同一地区,d值随着地下水埋深加大而减小,埋深为125.13 m时d值为5.72,埋深为3221 m时,d值为3.03;(4)从补给源到排泄区,地下水的d值应逐渐降低,其中北部补给区平均d值为7.31,北京断陷盆地平均d值为5.68,南部凤河营地区仅为-9.20;补给源区与排泄区水的d的差值越大,地下水的运动速度越慢;(5)当Eh小于200 m V时,北京地区地下热水的d值随着Eh值的降低而减少,如在桐热-7中,氧化还原电位为-326 m V,d值为-9.20,而在TR-43中氧化还原电位为158 m V,d值为7.48;当Eh大于200 m V时,地下热水的d值随着Eh值的降低而增加,但增幅较小。     

峡东埃迪卡拉系陡山沱组稳定碳同位素记录及其年代地层意义

基于峡东秭归青林口、泗溪和宜昌晓峰河埃迪卡拉系下部陡山沱组剖面岩石、层序和精细的碳同位素地层研究,在埃迪卡拉系下部陡山沱组底部、下部、中部、上部和顶部分别识别出5次以灰岩出现或黑色页岩增厚为标志的海侵事件,划分出5个可以进行区域对比的三级层序,自下而上分别命名为BDSS,LDSS,MDSS,UDSS和TDSS。以层序界面为对比标志,峡东埃迪卡拉纪不同古地理部位碳同位素组成变化的对比显示峡东埃迪卡拉系陡山沱组中内部发育5次可以进行区域乃至全球对比的碳同位素负异常,分别是分布在BDSS下部的SN1,LDSS上部的SN2,MDSS上部和顶部的SN3和SN4,以及分布在UDSS上部的SN5。其中SN1和SN4碳同位素负偏离最为明显,最小δ13C分别达到-4‰~-5‰和-9‰~-10‰,分别与Marinoan冰期上覆盖帽白云岩以及Gaskier冰碛沉积上、下地层中的碳同位素组成特点接近。SN4是埃迪卡拉系最晚冰期的产物。与SN1是埃迪卡拉系底界划分对比的标志相对比,SN4的出现应该是埃迪卡拉系内部再划分中另一个不可忽视的界线标志。     

Zircon U-Pb Geochronology and Hf Isotopic ConstraintsOn Petrogenesis of Plagiogranite from the Cuomuqu Ophiolite, Bangong Lake Area, North Tibet

Field observation,geochemical signatures and zircon Hf isotope data indicate that Cuomuqu ophiolite in the Bangonghu area was formed in a back-arc basin(BAB) above a suprasubduction zone(SSZ). Zircon U-Pb dating of the diabase from the Cuomuqu massif yielded an age of 164.3±1.9 Ma,thus indicating that the ophiolite complex was formed in the Middle Jurassic during back-arc extension of the mature Bangonghu-Nujiang Ocean. The zircon εHf(t) and TDMC values of the plagiogranite are similar to the εHf(t) and TDM of the diabase,respectively. The mode of occurrence of plagiogranites and their bulk-rock and Hf isotope characteristics indicate that they were derived from the mantle,associated with the surrounding gabbro and diabase,and were formed by partial melting of altered and hydrated mafic rocks under shear conditions during lateral drifting of the oceanic crust. The zircon U-Pb age of the plagiogranite is 156.4±1.4 Ma,and it is 7.9 Ma younger than the hosting diabase. In this study,zircon chronological and Hf isotopic data were tentatively analyzed to determine the genesis of plagiogranites in the Cuomuqu ophiolite complex.     

In Situ Analyses of Trace Elements,U–Pb and Lu–Hf Isotopes in Zircons from the Tongshankou Granodiorite Porphyry in Southeast Hubei Province,Middle-Lower Yangtze River Metallogenic Belt,China

The Tongshankou Cu-Mo deposit, located in southeast Hubei province, is a typical skarn–porphyry type ore deposit closely related to the Tongshankou granodiorite porphyry, characterized by a high Sr/Y ratio.Detailed in situ analyses of the trace elements and U–Pb and Lu–Hf isotopes in zircons from the Tongshankou granodiorite porphyry were performed.Scarcely any inherited zircons were observed, and the analyzed zircons yielded highly concordant results with a weighted mean 206Pb/238 U age of 143.5 ± 0.45 Ma(n=20, mean square weighted deviation was 0.75), which was interpreted to represent the crystallization age of the Tongshankou granodiorite porphyry.The chondrite-normalized rare-earth element pattern was characterized by a slope that steeply rises from the light-group rare-earth elements(LREE) to the heavy-group rare-earth elements(HREE) with a positive Ce-anomaly and inconspicuous Eu-anomaly, which was coincident with the pattern of the zircons from the Chuquicamata West porphyry, Chile.The analyzed zircons also had relatively low 176Hf/177 Hf ratios of 0.282526–0.282604.Assuming t=143 Ma, the corresponding calculated initial Hf isotope compositions(εHf(t)) ranged from-5.6 to-2.9.The results of the in situ analysis of trace elements and U–Pb and Lu–Hf isotopes in zircons from the Tongshankou granodiorite porphyry suggest that a deep-seated process involving a thickened-crust/enriched-mantle interaction may play an important role in the generation of high Sr/Y-ratio magma and potentially in the generation of porphyry Cu-Mo systems.