中国蛇绿岩与造山带大地构造研究:前言

<正>肖序常院士是我国著名的构造地质学家,他一生致力于蛇绿岩与中国大地构造的研究工作,为中国西部青藏高原、中亚造山带等地区的区域构造与大地构造,以及有关能源、矿产勘查等的研究做出了重要贡献。在肖先生90华诞暨从事地质事业70年之际,我们出版本专辑,向先生致敬!以此     

合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究

高温下水基钻井液中膨润土颗粒会发生高温分散或高温聚结作用,从而导致钻井液性能发生剧变,针对这一问题,开展了合成锂皂石用作钻井液造浆材料实验研究。采用X射线粉晶衍射、扫描电镜及红外光谱对合成锂皂石H-6样进行了结构表征,对其分散性、抗盐性及抗温性能等进行了评价,并分析了合成锂皂石抗高温增稠机理。试验结果发现:合成锂皂石H-6样层间存在Na+与Li+两种阳离子,其阳离子交换容量(CEC)为149. 1mmol/100g,而且远高于钠膨润土的CEC值;合成锂皂石极易分散在水中,能明显提高水相的黏度,而且不受水化时间及水化温度影响。例如,当H-6加量从0. 5%增加至4%时,其分散体系的表观黏度从1. 5mPa·s增加至63. 5mPa·s;随着温度增加,合成锂皂石分散体系的表观黏度呈先增加后基本不变趋势,未出现高温明显增稠或高温减稠现象。例如,2%H-6分散体系在180～240℃高温老化后,其表观黏度在22～24mPa·s变化;合成锂皂石H-6样与其它处理剂配伍性好,采用其作为造浆材料配制的超高温水基钻井液具有优良的抗高温稳定性及高温流变性能,无需添加抗高温增黏剂及抗高温稀释剂来调整钻井液的流变性能。研究结果表明,合成锂皂石具有优良的抗高温分散性能,适合用作抗高温造浆材料,用于配制超高温水基钻井液。     

西南三江碰撞造山带沉积岩容矿Pb-Zn-Ag-Cu贱金属复合成矿与深部过程

西南三江特提斯造山带中新生代沉积盆地中(沱沱河、玉树、昌都和兰坪-思茅地区)发育包括金顶超大型铅锌矿床在内的一系列以沉积岩容矿的Pb-Zn-Ag-Cu贱金属矿床,构成长达千余千米的青藏高原东缘贱金属成矿带。作为大陆碰撞环境成矿谱系的重要矿床类型,加强这些矿床的理论研究对提高和完善大陆碰撞造山成矿理论和指导找矿勘查等具有重要意义。已有研究表明这些Pb-Zn-Ag-Cu矿床的分布受盆地形成后新生代大型逆冲推覆-走滑构造控制,其容矿岩石和成矿作用特征与SEDEX和MVT矿床存在明显的差异,矿床成矿流体表现出多来源混合的特征,成矿与深部过程密切相关。尽管取得重要进展,但由于缺乏高精度年代学数据制约,成矿动力学背景及其与碰撞造山的时空联系存在较大争议。一些矿床的研究显示复合成矿迹象,但是复合成矿过程与深部驱动等问题仍不清楚。近年来我们以兰坪和昌都盆地的Pb-Zn-Ag多金属矿床和Cu多金属矿床为重点研究对象,系统开展了成矿年代学、成矿流体源-运-储系统和复合成矿机制以及深部过程对成矿制约等方面研究。结果表明,兰坪盆地西缘Cu(Mo)多金属矿床主要形成于48～58Ma,兰坪和昌都盆地Pb-Zn-Ag多金属矿床主要形成于27～33Ma。成矿流体表现出明显的多来源混合的特征,主要存在三种类型:1)变质流体与盆地卤水或大气降水复合成矿,以金满-连城Cu矿床为代表; 2)盆地卤水与大气降水复合成矿,以金顶Pb-Zn矿床为代表; 3)盆地卤水和岩浆流体复合成矿,以拉诺玛Pb-Zn-Sb矿床为代表。兰坪盆地西缘Cu矿床主要形成于新生代印度-欧亚大陆主碰撞挤压阶段,与成矿密切相关的变质流体可能来源于陆-陆碰撞俯冲引起的高压变质。Pb-Zn矿床主要形成于印度-欧亚大陆晚碰撞构造转换环境,构造挤压和造山隆起驱动盆地流体迁移,同期的岩浆活动主要为成矿提供热驱动力或成矿物质。     

青河后造山岩体成因及其对阿尔泰造山带晚古生代构造演化的启示

阿尔泰造山带位于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间,是中亚造山带重要组成部分。长期以来,阿尔泰何时结束造山一直存在争议,阻碍了对中亚造山带晚古生代构造演化的认识。中国阿尔泰造山带南缘发育早二叠世花岗岩,具有碱性或A型花岗岩特征,能够反映碰撞后伸展的构造环境。青河岩体位于阿尔泰造山带东南部,主要由二长花岗岩和少量闪长岩组成,具有研究阿尔泰造山带晚期构造演化的条件。本文以此为切入点,对青河岩体开展年代学和地球化学工作。新的测年数据表明似斑状二长花岗岩(283±3Ma)、中细粒二长花岗岩(280±2Ma)、糜棱岩化二长花岗岩(286±2Ma)和辉长闪长玢岩(269±1)均形成于早二叠世。岩体高硅(SiO_2=61. 98%～73. 35%),富碱(K_2O+Na_2O=5. 84%～8. 72%,碱度率AR=2. 12～3. 65),低钙(CaO=1. 29～3. 76%),里特曼指数σ=2. 38～2. 54,K_2O/Na_2O=0. 78～1. 06,属于高钾钙碱性岩石系列。微量元素显示Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta亏损,Eu明显负异常(δ_(Eu)=0. 46～0. 78),10000×Ga/Al=2. 85～2. 47,反映具有A型花岗岩特征,可作为阿尔泰碰撞造山作用结束的标志。另外,这些岩体ε_(Hf)(t)值介于+4. 04～+11. 78之间,二阶段模式年龄(t_(DM2))分别变化于880～694Ma、923～633Ma、875～555Ma、1030～635Ma,揭示其源区主要由新元古代幔源物质或新生地壳组成。结合区域上同时代、同构造位置富碱性(A型)花岗岩研究结果,认为青河中酸性岩体成因与地幔岩浆底侵早期下地壳有关,是新元古代玄武质物质再熔,并发生结晶分异的结果。因此,阿尔泰造山带于早二叠世(286～280Ma)已经结束了碰撞造山作用,处于伸展的构造背景。     

华北克拉通怀安杂岩中“MORB”型高压基性麻粒岩的成因及其构造意义

古元古代是华北克拉通重要的构造演化阶段,现已识别出多条碰撞造山带,但这些造山带的构造边界、演化时限以及地球动力学过程仍存在争议。本文报道了在怀安杂岩中新发现的一套高压基性麻粒岩-大理岩-富铝片麻岩表壳岩组合,原岩为一套基性火山岩-碳酸盐岩-砂/泥岩建造。高压基性麻粒岩记录了峰期高压麻粒岩相变质和麻粒岩相-角闪岩相退变质过程;地球化学研究表明其原岩为亚碱性拉斑玄武岩,具有平坦的稀土元素配分模式((La/Yb)_N=1. 35～1. 79),轻稀土相对亏损((La/Sm)_N=0. 83～1. 13),弱的正铕异常(δEu=1. 0～1. 22),无Nb、Ta负异常,与洋中脊玄武岩(MORB)地球化学特征类似;岩石组合和产状特征与晋冀蒙交界地区广泛分布的具有岛弧拉斑玄武岩性质的岩墙型高压基性麻粒岩明显不同。高压基性麻粒岩锆石εHf(t)为正值(+2. 6～+11. 5),单阶段模式年龄(t_(DM))介于2065～2250Ma之间,可能来源于尖晶石稳定域的浅层地幔源区。综合来看,这套含高压基性麻粒岩组合可能是古洋壳残片。SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素研究表明,高压基性麻粒岩的原岩可能形成于2. 15～2. 2Ga,峰期高压麻粒岩相变质年龄为～1. 95Ga,1. 83～1. 82Ga代表麻粒岩相退变质作用和减压熔融时限。本文研究表明,该套表壳岩组合记录了古元古代俯冲-碰撞-折返等一系列造山构造演化过程,可为恢复古元古代造山带早期构造环境提供证据。     

中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带早二叠世洋内弧岩浆作用及构造背景

洋陆转换岩石学证据（洋内弧）的发现使识别、重建、研究洋盆转化为大陆成为可能.对中亚造山带东缘迪彦庙俯冲增生杂岩带内蛇绿岩开展岩石地球化学、Sr-Nd同位素以及锆石U-Pb年代学研究,识别出一套洋内弧火成岩组合.MORB-Like玄武岩锆石U-Pb谐和年龄为286.1±6.1 Ma,代表洋内初始俯冲时代;HMA锆石U-Pb谐和年龄为283.7±4.7 Ma,代表首次岩浆作用后、俯冲程度加深的岩浆作用时代;岛弧拉斑玄武岩（IAT）锆石U-Pb谐和年龄为241±5 Ma,指示古亚洲洋早三叠世逐渐向着正常岛弧岩浆作用转换的大陆化方向发展.从MORB-Like玄武岩到HMA再到IAT的岩石组合序列代表了洋内俯冲作用由浅到深的递进演变以及洋盆向大陆边缘岛弧逐步演化的洋陆转换过程.      

内蒙古哈珠地区晚古生代花岗岩类成因及其构造意义

系统研究了北山造山带北部哈珠地区花岗岩类的年代学、地球化学和锆石Hf同位素特征,并据此探讨了岩体的成因及其对晚古生代构造岩浆演化的制约.锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年结果显示花岗闪长岩（298.6±1.7 Ma）和二长花岗岩（306.0±1.3 Ma）、碱长花岗岩（289.3±1.3 Ma）分别为晚石炭世晚期、早二叠世岩浆活动的产物.花岗闪长岩、二长花岗岩化学组成上表现为中钾钙碱性、Mg#值较低,分异程度中等（D.I.=79.2~86.9）,属准铝质、镁质岩石;碱长花岗岩则表现高硅、富碱、准铝,贫钙、镁、铁,分异程度高（D.I.=94.4~96.5）.三者均富集Rb、Ba、Th、U、La、Ce等,不同程度亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti、Sr、Eu.花岗闪长岩、碱长花岗岩样品的ε_Hf（t）均为正值,T_DMC主要集中于450~800 Ma.本文和最近获得的数据表明,俯冲板块脱水交代新生下地壳,并诱发新生地壳的部分熔融,形成晚石炭世花岗岩类;早二叠世由于后碰撞伸展作用导致岩石圈拉伸减薄,促使新生地壳部分熔融,再经高程度的分异演化形成本文碱长花岗岩.      

大别造山带在大陆裂解、地壳的俯冲-折返及山根垮塌期间的多期部分熔融作用

大别造山带发育了与大陆俯冲-折返和碰撞造山等相关的不同构造岩石单位.针对存在的问题,本项研究开展了宿松变质带、中大别超高压带和北大别杂岩带等不同俯冲岩片花岗质岩石的野外地质调查以及岩石学、元素-同位素地球化学和锆石年代学等方面系统研究.研究结果表明:（1）宿松变质带花岗片麻岩的原岩时代包括晚太古代（2.5~2.7 Ga）和新元古代（770~830 Ma）两大类,其中新元古代花岗片麻岩的原岩是由经历了~2.0 Ga变质作用的晚太古代岩石在新元古代大陆裂解过程中发生重熔作用形成的;（2）首次揭示中大别花岗片麻岩至少包含两种不同的原岩时代（~750 Ma和780~800 Ma）与岩石成因,并在三叠纪俯冲-折返期间经历了~230 Ma和~220 Ma两期部分熔融作用;（3）北大别混合岩中发育折返早期（209±2 Ma）因高温减压而引起的黑云母脱水熔融以及山根垮塌期间（110~145 Ma）有水加入的加热熔融（水致熔融）形成的多种浅色体;（4）发现并限定了北大别变质闪长岩是在燕山期山根垮塌期间,由三叠纪深俯冲的新元古代镁铁质下地壳岩石发生部分熔融作用而形成的.因此,这为大别造山带在新元古代大陆裂解、印支期地壳的俯冲-折返及燕山期山根垮塌期间发生的多种部分熔融作用提供了新的制约.      

新和地1井复杂地层水泥封孔护壁造斜技术

新和地1井在钻进1314.00～1419.98 m孔段时钻遇巨厚破碎带,地层高度破碎、大倾角、富含水系,孔壁掉块、水敏坍塌现象严重。钻进时孔内阻力大,钻具放不到底,孔内事故多发,破碎带难以钻穿。为处理孔内事故并钻穿巨厚破碎带,采用水泥封孔护壁造斜技术。受孔内复杂因素影响,特别是1358.76～1396.46 m破碎带内水系对水泥浆的稀释和冲蚀破坏作用,前期多次水泥封孔失败,浪费了大量物资及工期。现场通过试验,总结出了一套有针对性的、实用的技术方案,解决了现场的水泥封孔技术难题,提高了水泥封孔护壁造斜的成功率。新和地1井深孔复杂地层水泥封孔护壁造斜技术对今后施工类似工程具有一定的参考意义。     

川西地区热达门石英闪长岩锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征:岩石成因与构造意义

川西地区热达门石英闪长岩体位于松潘-甘孜造山带北东侧。岩体的LA-ICP MS锆石U-Pb年龄为(206.4±1.4)Ma,侵位于晚三叠世。岩石Si O2含量为50.62%~56.66%,K2O/Na2O为0.32~1.20。铝饱和指数介于0.59~0.86之间,里特曼指数(σ)介于0.40~1.20之间,属于亚碱性准铝质系列岩石。岩体稀土总量∑REE介于81.45×10-6~222.39×10-6,LREE/HREE介于5.38~10.45之间,(La/Yb)N范围为5.98~12.99,δEu为0.66~1.01,δCe为0.81~0.93。岩石地球化学特征显示热达门岩石英闪长岩是在碰撞造山环境下,由岩浆上涌诱发下地壳物质部分熔融而形成的I型花岗岩。