藏南也拉香波早渐新世富钠过铝质淡色花岗岩的成因机制及其构造动力学意义

藏南也拉香波穹隆位于近东西向展布的北喜马拉雅片麻岩穹隆(NHGD)最东端,主要由石榴角闪岩、石榴石云母片麻岩、二云母花岗岩和淡色花岗岩组成.SHRIMP锆石U/Pb定年结果表明也拉淡色花岗岩的结晶年龄为35.3±1.1Ma,明显老于位于该穹隆以西类似的淡色花岗岩(年龄普遍<25Ma).全岩元素和Sr-Nd同位素测试结果揭示：(1)也拉香波淡色花岗岩为过铝质富钠花岗岩;(2)与片麻岩相似,也拉香波淡色花岗岩富集大离子亲石元素(LILE,如K,Sr,Rb和Ba),但亏损Ti,Y,Yb,Sc和Cr;(3)和片麻岩或角闪岩相比,也拉香波淡色花岗岩同时亏损LREE和HREE,但与HREE相比,LREE相对富集;(4)在Sr-Nd同位素系统特征上.淡色花岗岩初始Sr同位素比值与角闪岩的相当,在0.711949～0.719344之间;但远小于片麻岩.而Nd同位素组成在片麻岩和角闪岩之间,在-8.9～-15.0之间.以石榴角闪岩和片麻岩为端元,简单混合计算表明：由石榴角闪岩为主和片麻岩为辅组成的混合源区发生部分熔融作用,各自产生的熔体进行不同程度的混合,可形成类似于也拉香波淡色花岗岩成分的岩浆,其中角闪岩的部分熔融起主要作用.使用Zr在岩浆中的饱和浓度温度计得出岩浆的平均温度为673℃,在此温度下,变泥质片麻岩在高压(～10kbar)条件下的水致部分熔融和角闪岩部分熔融都可形成也拉过铝质富钠淡色花岗岩,但角闪岩的脱水部分熔融起主导作用.在地壳增厚条件下,下地壳角闪岩的部分熔融可能是导致喜玛拉雅造山带从缩短增厚向伸展垮塌转换的主要因素之一.     

Geochemistry and Ar–Ar muscovite ages of the Daraban Leucogranite,Mawat Ophiolite,northeastern Iraq: Implications for Arabia–Eurasia continental collision

Daraban Leucogranite dykes intruded discordantly into the basal serpentinized harzburgite of the Mawat Ophiolite, Kurdistan region, NE Iraq. These coarse grained muscovite-tourmaline leucogranites are the first leucogranite dykes identified within the Mawat Ophiolite. They are mainly composed of quartz, K-feldspar, plagioclase, tourmaline, muscovite, and secondary phologopite, while zircon, xenotime, corundum, mangano-ilemnite and cassiterite occur as accessories.The A/CNK value of the granite dyke samples varies from 1.10 to 1.22 indicating a strongly peraluminous composition. CaO/Na₂O ranges from 0.11 to 0.15 and Al₂O₃/TiO₂ from 264 to 463, similar to the strongly peraluminous (SP) granites exposed in ‘high-pressure’ collision zones such as the Himalayas.Ar–Ar muscovite step-heating dating yields 37.57 ± 0.25 and 38.02 ± 0.53 Ma plateau ages for two samples which are thought to reflect either their magmatic emplacement or resetting during collision-related metamorphism. Mineral chemistry shows evidence of both primary and secondary types of muscovite, with cores favouring the magmatic interpretation and slight effects of a late syn-serpentinization fluid seen at the rims.Geochemical features of Daraban Leucogranite dykes favour a syn-collisional tectonic setting. They probably formed in response to the continental collision between Eurasia and Arabia during the initial stage of the opening of the Gulf of Aden at 37 Ma. The muscovite ages and geochemical features of Daraban Leucogranite are strong evidence for the timing of the continental collision between northeastern Arabia and Eurasia in Kurdistan region of Iraq.     

喜马拉雅淡色花岗岩

在青藏高原南部的喜马拉雅地区,分布有两条世界瞩目的淡色花岗岩带。南带主要沿高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅之间的藏南拆离系(STDS)分布,俗称高喜马拉雅淡色花岗岩带,构成喜马拉雅山的主体。北带淡色花岗岩位于特提斯喜马拉雅单元内,又被称之为特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带。这些花岗岩多以规模不等的岩席形式侵入到周边沉积-变质岩系之中,或者呈岩株状产出于变质穹窿的核部。岩体本身大多岩性均匀,变形程度不等,但岩体边缘可见较多的围岩捕虏体,并在部分情况下见及围岩的接触变质作用,反映它们的异地侵位特征。上述两带中的淡色花岗岩在矿物组成和岩石类型上表现为惊人的相似性,主要由不同比例的石英、钾长石、斜长石、黑云母(5%)、白云母、电气石和石榴石等构成二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴石花岗岩三大主要岩石类型。从不同地区的野外观察来看,二云母花岗岩为喜马拉雅淡色花岗岩的主体岩石类型,而电气石花岗岩和石榴石花岗岩主要以规模不等的脉体形式赋存于二云母花岗岩之中,反映前两者晚期侵位的特征。地球化学特征上,这些花岗岩具有高Si、Al、K,低Ca、Mg、Fe、Ti的特点,接近花岗岩的低共熔点组分。绝大多数淡色花岗岩具有较高的含铝指数,属于过铝花岗岩。微量元素表现为较大的变化范围,但总体上表现为富集大离子亲石元素K、Rb和放射性元素U,而不同程度亏损Ba、Th、Nb、Sr、Ti等元素。稀土元素总量总体上明显低于世界上酸性岩的平均丰度,且绝大部分表现为轻-中等程度的稀土元素分馏和不同程度的Eu负异常。传统认为,喜马拉雅淡色花岗岩是原地-近原地侵位的纯地壳来源的低熔花岗岩。但本文通过分析提出,该花岗岩可能是从一种高温的花岗岩浆演化而来,其岩浆源区的性质或成因类型目前还难以确定。该岩浆在上升侵位的过程中曾经历过大规模地壳物质的混染,并发生了高度分离结晶作用。因此,喜马拉雅淡色花岗岩首先是一种高分异型的花岗岩,是真正意义上的异地深成侵入体,而并不是原地或半原地的部分熔融体。这种以大规模地壳混染和结晶分异作用为特征的花岗岩系,在花岗岩的研究内容中还未被充分地讨论。以前根据相关信息认为这些岩石来自于沉积岩部分熔融的结论,只是较多地注意到了后期地壳混染和结晶分异作用的特征。即使这些岩石的原始岩浆将来被证明真的来源于沉积岩系的部分熔融,那以前的结论也只能说是"歪打正着"。根据形成年龄和地质-地球化学特征,本文将这些花岗岩划分为原喜马拉雅(44~26Ma)、新喜马拉雅(26~13Ma)和后喜马拉雅(13~7Ma)三大阶段。其中第一阶段对应印度-亚洲汇聚而导致的大陆碰撞造山作用,而后两个阶段同加厚的喜马拉雅-青藏高原碰撞造山带拆沉作用有关,对应青藏高原的全面隆升。根据这些淡色花岗岩的岩石与地球化学特征,我们还不能支持青藏高原存在广泛的中地壳流动的模型。相反,俯冲的高喜马拉雅岩系在深部的部分熔融及随该岩系折返而发生的分离结晶作用可很好地解释淡色花岗岩所具有的系列特征。     

高喜马拉雅淡色花岗岩形成的热模拟

地壳物质重熔形成高喜马拉雅淡色花岗岩需要在中地壳深度20多百万年前达到650℃以上的温度,但如何解释冷的印度板块向欧亚大陆俯冲时会产生这样的高温是一个难题,单一因素的解释往往不能解释全部地质观测事实．本文通过有限单元法定量化计算,提出多种因素的综合作用的假说,认为较合理的估计包括逆掩断层的幕式活动和间歇、摩擦剪切生热、高放射性元素含量和低热导率岩石的存在、高抬升剥蚀速度等因素．这些因素的组合才造成高喜马拉雅淡色花岗岩既能成带,但又只是断续的出现．     

喜马拉雅造山带新生代花岗岩中两类石榴石的地球化学特征及其在地壳深熔作用中的意义

在喜马拉雅碰撞造山带中,石榴石是变泥质岩的主要造岩矿物,也是花岗岩或淡色体的重要副矿物,保存了有关地壳深熔作用的关键信息,是揭示大型碰撞造山带中-下地壳物质的物理和化学行为的重要载体。在喜马拉雅造山带内,新生代花岗质岩石(淡色花岗岩和混合岩中的淡色体)含两类石榴石,大多数为岩浆型石榴石,自形-半自形,不含包裹体,但淡色体中含有港湾状的混合型石榴石。岩浆型石榴石具有以下地球化学特征:(1)从核部到边部,显示了典型的"振荡型"生长环带;(2)富集HREE,亏损LREE,从核部到边部,Hf、Y和HREE含量降低;(3)显著的Eu负异常;(4)相对于源岩中变质石榴石,Mn和Zn的含量显著增高。岩相学和地球化学特征都表明:变泥质岩熔融形成的熔体(淡色体)捕获了源岩的变质石榴石,熔体与石榴石反应导致大部分元素的特征被改变,只在核部保留了源岩的部分信息。同时,在花岗质熔体结晶过程中,形成少量的岩浆型石榴石。这些石榴石摄取了熔体中大量的Zn,浓度显著升高,在斜长石和锆石同步分离结晶作用的共同影响下,石榴石中Eu为明显负异常,Hf、Y和HREE浓度从核部到边部逐渐降低。上述数据和结果表明,花岗岩中石榴石的矿物化学特征记录了精细的有关花岗岩岩浆演化的重要信息。     

西藏东喜马拉雅错那地区亚马荣淡色花岗岩的年代学、地球化学与岩石成因

本文通过对东喜马拉雅错那地区亚马荣岩体的地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究,试图探索亚马荣岩体的形成机制,解释地壳深熔作用过程。锆石U-Pb定年获得两期年龄,分别为14.4Ma和17Ma,结合前人已有结果,本文认为错那地区的深熔作用至少持续5Myr时间。亚马荣岩体具有较高Si O2(71.85%~72.91%)、Al2O3(15.30%~15.67%)含量,较低的Fe2O3T(0.58%~0.90%)、Ca O(0.72%~1.05%)含量,铝饱和指数(A/CNK)为1.08~1.22;锆石Ti温度计、εHf(t)的变化以及大离子亲石元素Rb/Sr比值和Ba含量之间的协变关系都说明,错那淡色花岗岩形成过程中存在多种熔融方式,经历了脱水熔融和水致熔融的转变,发生熔融反应的转变可能与藏南东-西向伸展构造的启动有关。     

中天山白石头泉岩体年代学、岩石成因及构造意义

白石头泉岩体位于中天山北缘边界断裂(沙泉子断裂)南侧。该岩体从下至上可分为五个连续过渡的岩相带,即淡色花岗岩(a带),含天河石花岗岩(b带),天河石花岗岩(c带),含黄玉天河石花岗岩(d带)以及黄玉钠长花岗岩(e带),其中,b、c、d和e带均为a带分异的产物。白石头泉岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,该岩体侵位于早二叠世早期(295.6±1.3Ma),并于印支期(~214Ma)经历了一次热事件的改造。淡色花岗岩在主量元素上富硅(SiO₂= 74.93%~76.18%)、富碱(K₂O + Na₂O=8.07%~8.80%)、富钠(K₂O / Na₂O=0.82~0.89),贫钙、镁,而在微量元素上富Rb、F和Ga(Al/Ga比值为2217~3134),贫Ba、Sr和Eu并具强烈的铕负异常(δEu=0.0020~0.0091),反映出其源区为富含白云母的片岩(或片麻岩),成岩压力较低,温度大于860℃。结合区域地质特征,作者等认为白石头泉岩体形成于相对拉张的构造背景,是中-上地壳源岩经历高温贫水熔融的产物,其形成与幔源岩浆内侵作用有关。     

深熔过程中熔体成分与锆石行为模拟计算

发生深熔作用是高级变质作用的一个重要特征。深熔过程中产生的熔体可为淡色花岗岩提供潜在的源区;深熔过程中锆石的行为直接影响对变质锆石记年地质意义的理解。在含Zr体系下的相平衡模拟显示泥质成分深熔过程中产生熔体的成分在P-T空间中规律变化。温度升高时熔体Zr/Si值、Zr、FeO、MgO以及CaO等含量明显增加,压力较高时K2O含量也随温度升高而明显增加。Na2O含量随温度升高而降低,但随压力升高而增加。压力升高时Al/Si值显著升高。温度较高时Na/(Na+K)等值线较陡,减压熔融过程不会显著改变熔体Na/(Na+K)值,而升温减压过程以及近等压升温过程都会明显降低熔体Na/(Na+K)值。中压时随温度升高熔体Fe/(Fe+Mg)值缓慢升高,而石榴石的生长发育会迅速降低熔体Fe/(Fe+Mg)值。不同温压条件下对应的固相线熔融、白云母脱水熔融以及黑云母脱水熔融形成的熔体成分具有明显差异。对比模拟熔体成分在P-T空间的演化,喜马拉雅地区电气石淡色花岗岩对应熔体的形成温压条件应低于二云母淡色花岗岩,同类型淡色花岗岩之间在形成条件上也可能存在一定差异,并经历了差异性演化过程。含Zr体系下的相平衡关系显示进变过程是消耗锆石的过程,因而在进变过程中变质锆石难以生长,发生深熔作用的岩石中的变质锆石主要在退变过程中形成并记录退变质年龄。熔体丢失相关模拟显示不同温度阶段发生熔体丢失对锆石稳定性的影响不同。温度较低时Zr含量较少的熔体丢失会扩大持续进变过程中锆石的稳定范围,而温度较高时富Zr熔体的丢失会降低持续进变过程中锆石的稳定温度。类似于分离熔融作用的过程最利于残留相中剩余锆石在持续进变过程中的保存。     

An experimental study of dissolution kinetics of Calcite, Dolomite, Leucogranite and Gneiss in buffered solutions at temperature 25 and 5°C

Laboratory experiments were carried out continuously for 30–35 days at 25 and 5°C in three different buffer solutions of pH 4.0, 2.2 and 8.4 to calculate dissolution rates of two minerals, calcite (CC) and dolomite (DM) and two rocks, leucogranite (LG) and gneiss (GN) from the Himalayan range. Calculated rates in terms of release of targeted elements versus time (Ca for CC; Mg for DM; Si for LG and GN) demonstrate direct correlation with temperature. Dissolution rates are higher at 25°C compared to 5°C. CC and DM were experimented only at pH 8.4 and results show that both undergo congruent dissolution with CC dissolving ∼5 times faster than DM. Ca and Mg exhibit average apparent activation energies (E _a) of 13.98 and 9.98 kcal mol⁻¹ respectively at pH 8.4 which reflects greater sensitivity of CC dissolution than DM dissolution towards an increase in temperature. Scanning Electron Microscope attached with Energy Dispersive X-Ray Analyser (SEM-EDX) data indicates that dissolution is controlled primarily by surface-reaction processes, with dislocation sites contributing maximum to the dissolution. As compared to CC and DM dissolution, LG and GN undergo relatively slower incongruent dissolution with precipitation of some secondary minerals as revealed from X-ray diffractometer (XRD) results. Rates of dissolution of LG is maximum at pH 2.2, moderate at pH 8.4 and least at pH 4.0, whereas GN shows maximum dissolution at pH 2.2, moderate at pH 4.0 and least at pH 8.4. A comparison in dissolution behavior of LG and GN at experimental conditions reveals that increase in Si-release rate in the temperature range between 5 and 25°C is maximum at pH 8.4 (∼3.4–4.5 times), moderate at pH 4.0 (∼3–1.8 times) and least at pH 2.2 (∼1.0–1.5 times). Within the experimental temperature range, calculated values of E _a for Si release during LG and GN dissolution advocates positive correlation with pH. A substantial decrease in initial values of Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area of DM, LG, and GN has been encountered at the end of the experiment, except for CC for which an increase is observed. The study clearly demonstrates the dissolution behavior of pure minerals and rocks under controlled conditions. The dissolution rates assume enormous significance for the release of trace elements from rocks/minerals to the reacting water.     

青藏高原东西向伸展及其地质意义

东西和南北向伸展是青藏高原最显著的地质特征之一。南北向伸展形成的东西走向伸展构造,主要包括藏南拆离系(STDS),和沿喀喇昆仑—嘉黎断裂带(KJFZ)发育的正断层体系。东西向伸展形成数目众多的南北走向伸展构造,它们切割青藏高原几乎所有的东西走向构造单元,包括羌塘地块、KJFZ和STDS等,说明东西向伸展以整体形式发生并同时波及整个青藏高原,而不是由以KJFZ和STDS为边界的不同地块的不均匀挤出所致。南北走向伸展构造在地表呈之字形,为南北向挤压形成的追踪张断裂;剖面上表现为被后期高角度正断层叠加的拆离断层,拆离断层形成于中-晚中新世而高角度正断层形成于上新世及以后。导致拆离断层的东西向伸展可能是南北向挤压的变形分解,后期高角度正断层作用可能是高原隆升后的垮塌所致。东西向伸展是控制青藏高原新生代浅色花岗岩和盆地形成的主要因素。