云南哀牢山-红河断裂带南段新生代富碱斑岩岩石成因和地质意义

在青藏高原东南缘和扬子克拉通西缘,哀牢山-红河断裂带南段,产出了一些新生代富碱斑岩,本文选择绿春-金平一带的三类斑岩进行了年代学、地球化学和岩石成因研究,试图为研究区的壳幔相互作用和哀牢山-红河断裂带的关联提供新证据。研究区出露的三类富碱斑岩及其锆石U-Pb年龄分别是花岗斑岩(34.36±0.39Ma)、石英二长斑岩(35.48±0.39Ma)和正长斑岩(35.36±0.43Ma)。三类岩石的锆石ε_(Hf)(t)值分别是-6.4～+2.6、-1.5～+3.6和-3.1～+1.0。三类岩石具有相似的微量元素、稀土元素和同位素特征,具有富集大离子亲石元素、轻重稀土分馏强烈、亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素的特征,具有弱的Eu负异常,~(87)Sr/~(86)Sr值为0.7067～0.7078,ε_(Nd)(t)为-3.8～-3.7。花岗斑岩和石英二长斑岩都来源于加厚的铁镁质下地壳,但正长斑岩来源于交代富集的岩石圈地幔,源区的富集可能是新元古代和晚古生代大洋俯冲交代导致的,印度与欧亚大陆的持续汇聚导致哀牢山-红河断裂带下部地壳和岩石圈地幔的增厚,在35Ma左右三江地区应力转变引起了岩石圈地幔的拆沉,使得软流圈上涌引起下地壳和岩石圈地幔的部分熔融,然后岩浆沿着地壳裂隙上涌和侵位,形成不同类型的富碱斑岩。     

扬子板块西缘稀散金属超常富集的地球化学背景

稀散矿产资源作为"三稀"矿产(稀散、稀有、稀土)的重要组成部分,对国民经济、国家安全和科技发展具有"四两拨千斤"的重要战略意义,是新一代信息技术、新能源生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等重点培育发展战略性新兴产业的功能材料和结构材料,也是现代工业、国防和尖端科技领域不可缺少的支撑材料。相对其它大宗金属,稀散金属往往分散难以成矿,需在特殊的地球化学背景下,经过更复杂地质过程才能富集成矿。初步研究表明,扬子板块西缘铟、锗、镓等稀散金属均发生了超常富集,构成了全球罕见的稀散金属聚集区,是研究稀散金属矿床的天然实验室和理想基地,扬子板块西缘具有什么样的特殊地球化学背景才能导致众多稀散矿床聚集。为了解决这一科学问题,本文以扬子西缘为研究区,实测了扬子西缘典型代表区(贵州)的元古界-中生界剖面,系统地对不同时代的地层样品进行了测试。结果表明,元古界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 71×10~(-6)、0. 30×10~(-6)、1. 71×10~(-6)、0. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 10×10~(-6)、0. 015×10~(-6)、0. 29×10~(-6);古生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为14. 70×10~(-6)、0. 35×10~(-6)、2. 36×10~(-6)、0. 23×10~(-6)、0. 06×10~(-6)、0. 08×10~(-6)、0. 014×10~(-6)、0. 69×10~(-6);中生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 06×10~(-6)、0. 22×10~(-6)、2. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 04×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 003×10~(-6)、0. 11×10~(-6)。结合稀散元素矿床分布特征,发现扬子板块西缘基底地层(除Ge),稀散元素背景总体不高,早寒武世是重要的稀散元素富集阶段,可能与这一时期发育的黑色岩系成矿系统有关,广泛分布的峨眉山玄武岩层一般有较高的稀散元素背景,可能是重要的矿源,Se或Cd或Ga的赋矿层位与高地球化学背景层位对应关系较好,其它元素虽然对应关系不明显,但赋矿层位下部一般为高背景层,反映了成矿物质浅源或就近的特点。本文只是报道了扬子板块西缘的绝大部分不同时代地层的地球化学背景值,初步探讨了稀散元素地球化学背景与稀散矿床的耦合关系。随着稀散矿床的研究不断深入,更多的地质信息和成矿规律会逐渐被揭示,本研究可为后续以上工作的开展奠定背景基础。     

扬子地台西南缘朱家坝辉绿岩地球化学特征及其地质意义

近年来在扬子西缘大量的早—中元古代岩浆岩证据显示扬子地台内形成的断陷盆地及早中元古代岩浆岩与全球性的Columbia超大陆裂解事件有着密不可分的联系。这种联系主要表现在区内早中元古代的岩浆岩地球化学特征上。为了探讨武定裂陷槽朱家坝辉绿岩的地球化学特征及其意义,以12块朱家坝辉绿岩的地球化学分析数据为基础,在分析了其主微量和稀土元素的特征之后发现朱家坝辉绿岩w(SiO_2)为44.16%～48.08%,w(K_2O+Na_2O)为3.54%～4.26%,在化学成分上属于钙碱性岩石;其稀土元素的总量为183.1×10^-6～206.91×10^-6,LREE/HREE=1.44～1.96,表明在其形成过程中发生了明显的地壳混然或者是岩浆分异作用,其化学成分基本可以反映出岩浆源区的化学组成特征。基于此,对朱家坝辉绿岩进行了源区性质、构造环境和可能的成因机制探讨,认为朱家坝辉绿岩形成于拉张环境之中,很有可能是在昆阳裂谷形成初期形成,其岩浆来源于较富集的地幔源区,形成过程中几乎没有地壳物质参与。     

扬子地块北缘新元古代望江山层状岩体矿物成分和铂族元素特征:对岩浆演化过程和构造环境的制约

望江山层状岩体位于扬子地块北缘新元古代汉南杂岩带中,岩体从底部到顶部由超镁铁质岩过渡为中性岩:底部主要由辉石岩和橄长岩组成;中部为辉长苏长岩和辉长岩;上部为辉长岩和闪长岩。研究以中部岩相带橄榄辉长苏长岩、辉长苏长岩和辉长岩为对象,通过主要矿物的主微量元素和全岩主微量元素的分析,查明望江山岩体来源于尖晶石二辉橄榄岩组成的大陆下岩石圈地幔,并且地幔源区受到了来自俯冲板片流体的交代,岩体中部带的母岩浆为拉斑玄武质岩浆。钛铁矿—磁铁矿矿物对成分计算表明,母岩浆在形成时具有较高氧逸度。通过单斜辉石压力计得到岩体的侵位深度约为12.9~18 km。对岩体母岩浆橄榄石分离结晶过程的模拟计算表明,中部带橄榄石为母岩浆经过~28%分离结晶的产物。此外,铂族元素（PGE）组成暗示岩体并未经历过大规模的硫化物熔离,可能与缺乏地壳物质混染有关。岩体中单斜辉石与岛弧环境堆晶岩中单斜辉石成分相似,不同于裂谷环境中堆晶单斜辉石的成分;同时,全岩Th/Yb和Nb/Yb比值也与岛弧玄武岩比值相似,因此矿物和全岩成分均说明望江山层状岩体应形成于岛弧环境。研究认为扬子北缘在新元古代长期的俯冲过程中,大洋板片断离导致软流圈上涌,提供热源使交代大陆下岩石圈地幔部分熔融形成具有岛弧特征的镁铁质岩浆,在局部伸展环境中上升侵位形成汉南杂岩带中镁铁—超镁铁质层状岩体。      

扬子西缘小相岭地区苏雄组古火山机构的发现及意义

通过详细的野外地质调查,发现扬子西缘小相岭地区苏雄组火山岩由巨厚的酸性-中酸性熔岩、火山碎屑岩和少量基性熔岩组成,在小相岭山脊两侧首次厘定4处古火山机构。其中,阳糯雪山古火山机构最壮观,是由火山颈相、溢流相、爆发相和火山沉积相构成的完整古火山机构。通过系统的地质剖面研究,发现该古火山机构存在2次喷发亚旋回和15个火山韵律,2次喷发亚旋回之间出现了1次明显的火山间歇期。小相岭地区古火山机构的发现,进一步厘定了苏雄组火山岩的喷发方式和构建特征,对进一步研究苏雄组酸性火山碎屑岩的起源及新元古代陆内裂谷作用具有重要意义。     

华北-扬子板块碰撞结构的识别:来自南黄海海域的证据

华北-扬子板块碰撞是中国东部中生代最重要的地质事件之一,碰撞形成了世界最大的超高压变质带秦岭-大别-苏鲁造山带。在苏鲁造山带向海域延伸部分,一直缺乏相关地球物理资料来约束碰撞造山带的深部特征。本文总结了华北-扬子板块碰撞的经典模型,根据南黄海海域最新二维地震反射资料和前人的研究成果,认为在造山带南缘南黄海盆地中,扬子板块上、下地壳发生拆离,形成类似"鳄鱼嘴式"形态,华北板块向南楔入到扬子板块之中。在区域重磁异常图中,千里岩隆起带与苏鲁造山带具有相似的重磁异常分布,认为千里岩隆起带为华北-扬子碰撞造山带在海域上的延伸;在南黄海盆地北缘二维地震剖面中,千里岩隆起与南黄海盆地具有完全不同的地震反射特征,南黄海盆地发育完整地层层序,而千里岩隆起内部反射杂乱,变形强烈。在南黄海盆地自西向东三条南北向地震剖面中,南黄海盆地与千里岩隆起带边界反射均具有南倾特征,表明扬子板块物质置于造山带之上;南黄海盆地北部烟台坳陷发育中侏罗统,约束华北-扬子碰撞所导致的挤压活动主要发生于晚三叠世。在千里岩隆起内部反射特征整体上具有背形形态,具有向北逆冲挤压特征,千里岩隆起内反射断续自南黄海盆地基底之下延伸至造山带近地表位置,形态类似于变质核杂岩从深部拆离到地表;千里岩隆起深部,在10 s深度附近可识别一系列近水平反射,具有莫霍面反射特征,莫霍面反射延伸至南黄海盆地北缘消失,推测千里岩隆起之下为华北板块地壳,而华北-扬子板块碰撞过程导致南黄海盆地之下莫霍面反射缺失。多方面的证据支持南黄海海域内扬子板块的"鳄鱼嘴式"地壳形态,以及华北板块地壳向南楔入到扬子板块地壳中。     

扬子地台西北缘前陆逆冲带及煤田构造特征

扬子地台西北缘前陆逆冲带(即龙门山逆冲带)的形成和演化控制着扬子地台内部及其西北缘煤炭资源的聚积和赋存。它可分为根带、中带、锋带三部分。根带无煤聚积,工业煤炭资源赋存在中带,锋带的煤系埋藏过深。前陆逆冲带内的煤田构造变形是适应前陆逆冲挤压应力作用的结果,以发育有冲断叠瓦扇、双冲构造、平行褶皱、斜歪褶皱、飞来峰、逆冲岩席、断夹块等构造样式为特征。前陆逆冲带的形成是特提斯构造域长期演化、沿三条缝合带发生三次碰撞的结果。      

下扬子区孤峰组放射虫化石带划分及环境分析

下扬子区中二叠统孤峰组线硅质岩中的放射虫化石极其丰富,这些化石主要阿尔拜虫类（ａｌｂａｉｌｌｅｌｌｉｄｓ）球形多囊虫类（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｏｌｙｃｙｓｔｉｎｅ）十字多囊虫类（ｓｔａｕｒａｘｏｎｐｏｌｙｃｙｓｔｉｎｅ）组成,其中以Ｐｓｅｕｄｏａｌｂａｉｌｌｅｌｌａｃａｌｐｒａｔａ．Ｐ．ｌｏｎｇｔａｎｅｎｓｉ,Ｐ．ｃｆ．ｌｏｎｇｉｃｏｒｎｉｓ,ＨｅｇｌｅｒｉａＭａｍｍｉｌｌａ,Ｆｏｌｌｉｃｕｃｕｌｌ     

晚古生代—早中生代扬子板块西缘的构造-岩浆活动

根据晚古生代—早中生代扬子板块西缘基性岩浆活动的时空分布特点,尤其是峨眉山玄武岩的时空分布特点和古地磁研究资料,结合板块构造及地幔柱学说笔者认为形成于早二叠世的盐源—丽江陆缘海裂谷、晚二叠世的攀西裂谷以及二叠纪末至早中三叠世的甘孜—理塘洋均为峨眉地幔热柱与扬子板块在这一时期顺时针旋转的共同作用所致,同时峨眉地幔热柱的活动构成了完整的威尔逊旋回。     

扬子地块西南缘晚古生代基性岩浆岩的性质与古特提斯洋的演化

扬子地块西南缘晚泥盆世至晚二叠世的基性岩浆岩具有大体类似的地球化学性质, 它们均富集Ｔｉ（ＴｉＯ２＞ ２％ ）、ＬＩＬＥ和ＬＲＥＥ（Ｌａ／Ｙｂ）Ｎ＝ ４．８～１４．６）,Ｔｉ／Ｖ（３２～６７）、Ｔｉ／Ｙ（４００～６９３）和Ｚｒ／Ｙ（３．２～７．６）比值高,具洋岛玄武岩的特征,推测它们均与地幔柱岩浆的活动有关。该地幔柱岩浆活动的时期与古特提斯洋盆演化的时期大体吻合, 但地幔柱岩浆开始喷发的中心与古特提斯初始扩张的中心相距甚远,看来,金沙江－哀牢山洋盆的张开与地幔柱岩浆活动无关。从晚泥盆世至晚二叠世,地幔柱岩浆活动的规模和强度逐渐增加,玄武岩分布中心从广西的南宁－百色之间逐渐向北西３１０°方向迁移了约６００ ｋｍ ,推测这一迁移轨迹可能受金沙江－哀牢山洋盆扩张的影响。据此估计, 金沙江－哀牢山洋盆宽度可达约１ ０００ ｋｍ 。据地幔柱岩浆轨迹与金沙江－哀牢山缝合带所夹的角度推测, 扬子地块可能经历了顺时针旋转, 与古地磁资料一致。