太行山北段中生代岩基的成因和意义:主要和微量元素地球化学证据

太行山北段中生代岩基主要由中酸性岩和淡色花岗岩组成, 还出露少量同深成的、来自富集地幔的基性岩. 中酸性岩具有高钾钙碱性、高La/Yb比值和高Sr(和Ba)、Eu异常不明显以及低Y等特点, 这些地球化学特点与来自富集地幔的基性岩的特点一致. 中酸性岩的形成可能与来自富集地幔部分熔融并经历充分演化的基性岩浆与壳源花岗质岩浆相互混合形成混浆、再经历一定程度的分离结晶作用的复杂过程有关. 淡色花岗岩富硅和钾而贫铁镁组分, 可能代表中酸性岩分离结晶晚期的残余岩浆. 因此, 太行山中生代岩基代表相当规模的年轻陆壳增生. 在上涌的软流圈物质的作用下, 富集的岩石圈地幔发生部分熔融并转化成规模巨大的中生代岩浆活动, 这可能是华北克拉通中生代以来岩石圈减薄的重要途径之一. 太行山(以及整个东部)花岗岩虽然在稀土特征方面具有与埃达克岩类似的一面, 但在其他方面仍有本质的不同, 不宜叫做埃达克质岩石.     

华北东部中生代构造体制转折的关键时限

华北东部中生代构造体制发生了以挤压为主到以伸展为主的转变, 形成北北东向的盆岭格局, 岩石圈快速减薄, 岩浆作用活跃, 引发了爆发式成矿. 确定中生代构造体制转折的时限是理解构造转折机制的核心问题之一. 报道了多方面研究的最新成果. 重点对包括华北陆块南北缘、燕山、胶东等典型地区的构造分析确定了由挤压构造到伸展构造的峰期; 东部沉积盆地热史恢复结果判明华北东部中、新生代岩石圈厚度的变化和热体制的变更转换的时代; 盆地分析揭示了中生代-新生代时期华北东部盆地由挤压挠曲型到伸展断陷型的转变期; 通过火山岩喷发、与伸展构造有关的花岗岩类的形成, 克拉通内部和边缘的金矿爆发成矿期, 以及通过火山岩中的下地壳包体研究等限定了岩石圈减薄和壳幔置换的峰期. 以上研究结论一致, 即华北东部构造体制转折的峰期时限起于约150~140 Ma, 结束于约110~100 Ma, 峰值是120 Ma.     

太古宙克拉通型下地壳剖面：华北怀安－丰镇－尚义的麻粒岩－角闪岩系

华北克拉通北缘晋冀内蒙交界地区有变质程度连续变化、从高压基性麻粒岩、麻粒岩到角闪岩相的变质岩系出露。它们的古变质压力由＞１．４ＧＰａ（５０ｋｍ）变化到０．５ＧＰａ（１５ｋｍ）；岩石类型从变辉长岩、中酸性正片麻岩到表壳岩变化；变质矿物组合由不含水的耐火组合变为富含云母和角闪石的组合；地球化学性质表现出从贫Ｓｉ和Ａｌ、轻度亏损生热元素到具有正常的化学成分的连续变化；包裹体流体性质在轻度亏损生热元素的麻粒岩中均为ＣＯ２流体，而在麻粒岩相的表壳岩和角闪岩系中Ｈ２Ｏ流体逐渐增加。上述变质岩系剖面的组成和特点符合大陆下地壳的定义，可能代表了包括最下部地壳在内的华北地块太古宙克拉通型大陆下地壳。据此本文建立了我国第一条克拉通型大陆下地壳剖面，并讨论其地质意义以及相关的问题     

华北中北部高级变质岩区的构造区划及其晚太古代构造演化

通过区域构造编图及重点地段的详细研究，在华北克拉通中北部识别出一条ＮＮＥ向的构造带——龙泉关－桑干带，它以大规模的韧性剪切带网络、重熔钾质花岗岩带、数量众多的高压麻粒岩构造透镜体或岩片为特征。剪切带以低角度逆冲为主，矿物拉伸线理指示运动方向为ＮＷ－ＳＥ向。这些剪切带造成东西两侧基底杂岩与表壳岩系包括孔兹岩系的广泛构造叠置，以及高压麻粒岩的近等温减压上隆。从更大的范围看，龙泉关－桑干带处于鄂尔多斯克拉通和阜平－赞皇克拉通之间，并且被五台－吕梁裂谷型绿岩带截切或不整合覆盖。该带应形成于晚太古代，记录了上述两个克拉通斜向拼合的构造过程     

未定名矿物(Bi38CrO60)的矿物学研究

人工合成立方晶体Bi38CrO60在自然界首次发现于中国陕西省洛南县驾鹿金矿床中,暂称之为未定名矿物.其共生和伴生矿物有黄铁矿、自然金、碲金矿、含氧金矿物等.常呈不规则粒状集合体,偶见立方体微晶(粒径小于0.05 mm),棕黑色,金属光泽;HV=232.78 kg/mm2 ,HM=4.15;D=14.10(3)g/cm3,Dx=14.08(2)g/cm3,n=3.14(3).EPM8100探针分析Bi2O3为98.854%、CrO3为1.111%,合计99.965%,化学式为Bi38.009Cr0.995O60;CAMEBAX-SX51探针分析Bi2O3为98.862%,CrO3为1.112%,合计99.974%,化学式为Bi38.008Cr0.996O60.均可写为Bi38CrO60.X射线粉晶分析主要强度线d(I)(hkl)分别为0.321 5(100),(310);0.272 11(72),(321);0.171 45(40),(530);0.169 6(30),(600);0.165 1(30),(611);0.160 8(30),(620);0.294 11(25),(222);0.359 6(22),(220);0.217 1(20),(332);0.150 3(20),(631),等轴晶系,可能的空间群为Im3m;a=1.018 1(1)nm,c/a=1,晶胞体积v=1.055 29(1)nm3,z=1.1-Kp/Kc=0.019.Cr6 ,Bi3 ,O2-.未定名矿物和人工晶体的化学成分与X射线粉晶数据基本一致.     

晚太古代Sanukite（赞岐岩）与地球早期演化

Shirey and Hanson(1984)将某些太古代的高镁闪长岩套称为sanukite(赞岐岩),类似于日本中新世(11～15Ma)Setouchi火山岩带的高镁安山岩。Sanukitoids由闪长岩-二长闪长岩-花岗闪长岩组成,不同于TTC岩套(奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩)。Sanukitoids具有下列地球化学特征:富Mg,Mg~#>0.60,Ni和Cr>100μg/g,Sr和Ba>500μg/g,LREE富集(大于球粒陨石100倍),无Eu异常。高镁安山岩在太古代很少见,而其相应的侵入岩高镁闪长岩或sanukitoids,虽然数量也很少,但却是各地晚太古代地体中随处可见的。Sanukitoids的原始岩浆是交代的地幔楔部分熔融形成的,随后可能经历了广泛的分离结晶作用。TTC和sanukitoids岩套可以相伴产出,二者均与板片熔融有关,TTG与其直接有关,sanukitoids可能与其间接有关。全球Sanukitoids主要集中在晚太古代时期,可能暗示板块的消减作用在～3.0Ga以后才起了重要的作用。     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

冀北中低级变质表壳岩的年代学特征及其对华北克拉通构造演化的约束

华北克拉通在新太古代末期发生克拉通化,形成了现今规模的古陆,大量的太古宙岩石均经历了~2500Ma左右的区域高级变质作用(高角闪岩相-麻粒岩相)。而华北克拉通北部冀北地区出露一套中低级变质(绿片岩相-角闪岩相)的火山-沉积岩系,主要包括胡麻营地区红旗营子表壳岩和大阴山地区单塔子表壳岩中变质程度较低的部分。胡麻营地区红旗营子表壳岩系主要岩石组合为变基性火山岩、绿帘角闪岩、斜长角闪岩、含石榴石斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、石英片岩、磁铁石英岩等,SIMS锆石U-Pb定年结果表明斜长角闪岩形成于2486±18Ma(MSWD=1.4),而黑云斜长片麻岩形成于2507±37Ma(MSWD=2.0)。大阴山地区单塔子中低级变质表壳岩系主要由浅变质火山岩、云母石英片岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩和大理岩等组成,SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示,浅变质火山岩中的变玄武岩形成于2490±19Ma(MSWD=2.0),而变英安岩形成于2502±8Ma(MSWD=0.83)。因此,冀北中低级变质的表壳岩系主要形成于新太古代末期,形成年龄为2507~2486Ma;结合冀东青龙地区新太古代末期(2511~2503Ma)的浅变质火山-沉积岩系(青龙表壳岩),我们认为新太古代末期,中低级变质表壳岩系广泛分布于华北克拉通的核部和边缘地区,此套岩系覆盖在太古宙高级变质杂岩之上,代表华北克拉通化之后的稳定盖层,是克拉通化的主要标志之一。     

华北克拉通东部鲁西早白垩纪基性岩墙成因:来自锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据

中生代基性辉绿岩墙广泛分布于华北克拉通东部山东地区。本研究给出代表性岩墙的U-Pb锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据,4个代表性锆石的LA-ICP-MS年龄范围处于121.9±0.6Ma和124.3±0.5Ma之间(早白垩纪)。岩石的主量元素组成变化较小,岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如,Rb、Ba、U、K和Pb),以及亏损高场强元素(如,Nb、Ta和Ti)。另外,基性岩墙具有相对一致的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值(~0.7098),负的ε_Nd(t)值(-14.7~-14.5)、ε_Hf(t)值(-31.4~-26.7)和高的Hf模式年龄(t_DM1=1817~2024Ma)。研究显示基性岩墙来自富集岩石圈地幔的部分熔融作用,并在上升侵位过程中经历了一定程度的地壳混染作用影响。总体研究表明,基性岩墙的成因机制与扬子克拉通与华北克拉通的碰撞有关,岩浆源区为晚中生代前受俯冲扬子地壳沉积物交代后的富集岩石圈地幔。