Ar / Ar dating of high-pressure rocks from the Ligurian Alps: Evidence for a continuous subduction–exhumation cycle

We present ³⁹Ar–⁴⁰Ar dating of phengite, muscovite and paragonite from a set of mafic and metasedimentary rocks sampled from the high-pressure (HP) metaophiolites of the Voltri Group (Western Alps) and from clasts in the basal layer conglomerates from the Tertiary molasse which overlie the high-pressure basement. The white mica-bearing rocks display peak eclogitic and blueschist-facies parageneses, locally showing complex greenschist-facies replacement textures. The internal discordance of age spectra is proportional to the chemical complexity of the micas. High-Si phengites from eclogite clasts record a ³⁹Ar–⁴⁰Ar age of ca. 49 Ma for the eclogite stage and ca. 43 Ma for the blueschist retrogression; phengites from a blueschist basement sample yield an age of ca. 40 Ma; low-Si muscovite from a metasediment dates the formation of the greenschist paragenesis at ca. 33 Ma. Our data indicate that the analyzed samples reached high-pressure conditions at different times over a time-span of c.a. 10 Ma. Subduction was continuing during exhumation and blueschist retrograde re-equilibration of higher-pressure, eclogite-facies rocks. This process kept the isotherms depressed, allowing the older HP-rocks to escape thermal re-equilibration. Our results, added to literature data, fit a tectonic model of a subduction–exhumation cycle, with different tectonic slices subducted at different times from Early Eocene until the Eocene–Oligocene boundary.     

中国东部橄榄岩包体和榴辉岩中CO_2流体包裹体的碳同位素组成

应用阶段加热技术 ,对中国东部新生代玄武岩中的橄榄岩包体和大别造山带超高压榴辉岩进行了包裹体 CO2 的碳同位素组成测定。结果表明 ,橄榄岩的δ1 3C值变化较大 ,从 - 2 2 .8‰到 0 .7‰ ,明显不同于前人报道的低δ1 3C值 (- 2 8‰～- 2 0‰ )特征 ,指示中国东部地幔流体中 CO2 的碳同位素组成是不均一的 ,反映了地壳有机碳与原生地幔碳的混合特征。大别造山带榴辉岩的 δ1 3C变化从 - 18.5‰到 4 .6‰ ,同样明显不同于前人报道的低 δ1 3C值 (- 30‰～ - 2 0‰ )特征。榴辉岩的低δ1 3C值指示了板块俯冲前其玄武岩原岩受到地表含有机碳流体蚀变后的碳同位素特点 ,而较高的δ1 3C值反映了板块折返过程中榴辉岩受淋滤大理岩的富 CO2 流体叠加的退变质效应。橄榄岩包体和超高压榴辉岩的轻碳同位素共同特点反映了板块俯冲引起的壳—幔物质相互作用和碳同位素地球化学再循环 ,指示中国东部岩石圈地幔含有丰富的地壳有机碳组分     

扬子板块俯冲加积杂岩的初步研究

根据大别—苏鲁造山带浅变质岩系的地质产状,本文将其与高压—超高压岩石一起作为大陆板块俯冲的加积杂岩来考虑,发现它们在岩石类型、变质时代和原岩性质等方面具有一定的可比性,因此可看作为扬子板块大陆俯冲的加积杂岩。由此根据板块俯冲的加积楔模型,对浅变质岩系的形成和演化过程进行了地球动力学解释,结果对扬子板块俯冲及其与华北板块碰撞的俯冲带和缝合带位置提供了制约。     

大兴安岭—燕山晚中生代岩浆活动与俯冲作用关系

本文通过对华北的大兴安岭－燕山地区晚中生代火山－深成岩岩石化学、同位素地质学的分析，认为该地区岩浆的形成和演化与板内伸展环境下的底侵作用有关，而与太平洋板块俯冲无直接的成因联系。本文展示了较高分辨率的日本海沟－长白山－蒙古额尔德尼查干的地震层析图像，揭示了太平洋俯冲板片的形态特征；再结合对俯冲时间及俯冲作用与岩浆作用时差的研究，进一步证明板块俯冲与研究区的岩浆活动无直接关系。最后通过底侵作用年代学的研究，将大兴安岭－燕山中生代岩浆活动与层析图象显示的大陆板内软流圈上涌体联系起来。     

东昆仑山南缘大型转换挤压构造带和斜向俯冲作用

东昆仑地体和巴颜喀拉－－松潘甘孜地体之间的会聚边界是一条位于东昆仑南缘的大型转换挤压构造带。研究表明该带的东段（阿尼玛卿段）和西段（东－西大滩段）构造特征不同,阿尼玛卿段的构造以印支期具往南西造山极性的逆冲叠覆岩片和新生代脆性左行走滑构造为特征,东－西大滩段是由220Ma形成的EW向韧性左行走滑剪切带及两则伴生的挤压褶皱断裂带组成,韧性变形持续至20Ma,之后表现为脆性左行走滑构造再活动。因此,东昆仑南缘大型会聚带是一条由东段的“收缩挤压”为主向西段的“转换挤压”逐渐过度的特殊复杂的构造带,它的形成与巴颜喀拉－－松潘甘孜地体往NE方向斜向俯冲于东昆仑地体之下有关。     

Deep subduction of mantle-derived garnet peridotites from the Su-Lu UHP metamorphic terrane in China

Garnet peridotites from the southern Su‐Lu ultra‐high‐pressure metamorphic (UHPM) terrane, eastern China, contain porphyroblastic garnet with aligned inclusions comprising a low‐P–T mineral assemblage (chlorite, hornblende, Na‐gedrite, Na‐phlogopite, talc, spinel and pyrite). Orthopyroxene porphyroblasts show fine exsolution lamellae of clinopyroxene and minor chromite. A clinopyroxene inclusion in garnet shows some orthopyroxene exsolution lamellae. Both the rims of porphyroblastic pyroxene and garnet and the matrix pyroxene and garnet crystallized at the expense of olivine. This is interpreted as a result of metasomatism of the peridotites by an SiO₂‐rich melt at UHP conditions. A chromian garnet further overgrew on the rims of the garnet. The X_Mg values (Mg/(Mg+Fe)) of porphyroblastic garnet decrease from core to rim and vary in different peridotite samples, while the compositions of both the porphyroblastic and the matrix pyroxene are similar in terms of Ca–Mg–Fe. The Mg‐rich cores of porphyroblastic garnet and orthopyroxene record high temperatures and pressures (c. 1000 °C, ≥5.1 GPa), whereas the matrix minerals, including the rims of porphyroblasts, record much lower P–T (c. 4.2 GPa, c. 760 °C). Sm–Nd data give apparent isochron ages of c. 380 Ma and negative ε_Nd(0) values (c.?9). These dates are considered meaningless due to isotopic disequilibrium between garnet cores and the rest of the rocks. The isotopic disequilibrium was probably caused by metasomatism of the peridotites by melt/fluids derived from the coevally subducted crustal materials. On the other hand, the Rb–Sr isotopic systems of phlogopite and clinopyroxene appear to have reached equilibrium and record a cooling age of c. 205 Ma. It is suggested that the garnet peridotites were originally emplaced into a low‐P–T environment prior to the c. 220 Ma continental collision, during which they were subducted together with crustal rocks to mantle depth and subjected to UHP metamorphism. An important corollary is that at least some of the coevally subducted crustal rocks in the Su‐Lu terrane have been subjected to peak metamorphism at P–T conditions much higher than presently estimated (≥2.7 GPa, ≤800 °C).     

西藏班公湖-怒江缝合带中段侏罗纪高镁安山质岩石对中特提斯洋演化的制约

班公湖-怒江缝合带中段地区南北向分布了三条分支蛇绿岩亚带,它们记录了该地区中特提斯洋复杂的构造演化过程。目前对于该地区洋盆俯冲消减动力学过程一直缺乏有效制约。为探讨这一问题,本文对班公湖-怒江缝合带中段新近厘定的安山岩和闪长岩开展了系统的野外、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。安山岩主要呈不整合覆盖于晚三叠世沉积地层之上,或与侏罗纪俯冲增生杂岩和橄榄岩以断层接触,闪长岩主要呈岩脉体侵入于橄榄岩中。锆石U-Pb定年表明,安山岩和闪长岩均形成于中晚侏罗世(165～161Ma)。安山岩和闪长岩地球化学组成类似,它们大都具有高的MgO含量和Mg#值,这与高镁安山岩相类似。稀土和微量元素组成显示出典型的岛弧岩浆岩特征,富集轻稀土(LREE)和Rb、Th、U、Pb等元素,亏损Ba和高场强元素(HFSE; Nb,Ta和Ti)。同时,样品还显示出较低的Ba/Th和较高的(La/Sm)N比值,以及负的锆石εHf(t)值和古老的锆石Hf模式年龄。这些特征表明这些高镁安山岩和闪长岩是大洋板片俯冲沉积物部分熔融的熔体交代地幔楔的产物。结合区域地质和前人研究,认为这些岩石可能形成于靠近海沟的大陆边缘环境,是班公湖-怒江中特提斯洋中段北拉-拉弄分支洋盆初始俯冲消减的产物,该初始俯冲作用可能与安多微陆块和南羌塘地块碰撞导致的俯冲南向跃迁有关。     

钾稳定同位素研究综述

钾稳定同位素是重要的非传统稳定同位素体系,也是近年来迅速发展的热门研究课题。对钾同位素研究历史和现状进行综述,具体包括以下内容:(1)总结了钾元素的地球化学和宇宙化学性质,包括钾在主要地质储库(地幔、地壳、海洋)中的丰度及其分配,钾在岩浆演化中的不相容大离子亲石性,常见含钾火成岩/沉积岩矿物以及钾在表生过程中的循环,也包括主要行星物质(球粒陨石、非球粒陨石、火星和灶神星陨石以及月球样品)中钾的含量、赋存状态、主要矿物,钾在太阳星云冷凝、行星积聚以及岩浆海过程中的中等挥发性质;(2)介绍了钾同位素的研究历史,从1922年Dempster利用最早的质谱仪测量钾同位素在自然界的丰度,到Taylor和Urey在1938发表的经典的钾同位素分馏实验,再到Humayun和Clayton在1995年发表的钾同位素领域的经典研究,最后到近几年的进展;(3)介绍了对钾的前处理(离子交换柱法)以及钾同位素的主要测量方法,包括早期热电离质谱仪法(TIMS),二次离子质谱仪法(SIMS)和近十几年以来高速发展的多接收电感耦合等离子体质谱仪法(MC-ICP-MS)及其不同的技术路线;(4)介绍了高精度钾同位素比值在低温地球化学和生物地球化学中的应用,包括钾同位素在地表的风化过程中、海水洋壳的反向风化作用中的分馏及其在示踪全球钾元素循环和洋壳俯冲等过程中的应用;(5)介绍了高精度钾同位素比值在高温地球化学中的应用,包括钾同位素在岩浆分异和矿物结晶过程中的分馏;(6)介绍了高精度钾同位素比值在宇宙化学中的应用,包括在太阳星云冷凝、行星凝聚、月球形成大碰撞、岩浆海、火山喷发去气过程中的分馏作用。     

大洋地幔橄榄岩-铬铁矿中的金刚石和深地幔再循环

全球多地蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现微粒金刚石,并在中国西藏南部和俄罗斯乌拉尔北部的蛇绿岩铬铁矿中发现原位产出的金刚石,认为是地球上金刚石的一种新的产出类型,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。它们与呈斯石英假象的柯石英、高压相的铬铁矿和青松矿等高压矿物以及碳硅石和单质矿物等强还原矿物伴生,指示蛇绿岩中的这些矿物组合形成于深度150~300 km或者更深的地幔。金刚石具有很轻的C同位素组成（δ13C-18‰~-28‰）,并出现多种含Mn矿物和壳源成分包裹体。研究认为它们曾是早期深俯冲的地壳物质,达到>300 km深部地幔或地幔过渡带后,经历了熔融并产生新的流体,后者在上升过程中结晶成新的超高压、强还原矿物组合,通过地幔对流或地幔柱作用被带回到浅部地幔,由此建立了一个俯冲物质深地幔再循环的新模式。蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石等深部矿物,质疑了蛇绿岩铬铁矿形成于浅部地幔的已有认识,引发了一系列新的科学问题,提出了新的研究方向。     

西藏努林晚白垩世花岗闪长岩地球化学特征及成因

南冈底斯晚白垩世岩浆岩的成因及地球动力学机制一直存在争议。本文对冈底斯南缘努林花岗闪长岩开展地球化学、锆石U-Pb年代学及同位素示踪研究。结果显示,该岩体具有富SiO₂（66.62%～67.81%）、高Al₂O₃（15.11%～15.66%）、高Sr（>481×10^-6）,低Y（≤8.13×10^-6）和低Yb（≤0.73×10^-6）特征,Sr/Y比值达59～111,显示埃达克岩的特征;岩石轻稀土富集,重稀土亏损,具有显著的Eu正异常;富集大离子亲石元素,亏损高场强元素。（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.704011～0.704244,ε_Nd（t）=＋3.61～＋5.75,总体反映地幔源区的Sr、Nd同位素特征。锆石U-Pb LA-ICP-MS测年显示存在83Ma和89Ma两组年龄。结合地质及地球化学分析,认为努林花岗闪长岩是新特提斯洋洋脊俯冲引起的镁铁质新生下地壳部分熔融的产物。