俯冲带形成机制的可检验假说和检验方案

五十年前板块构造理论的诞生是地球科学领域的一场革命,它为理解地球如何运作构建了基本框架。过去五十年对该理论的进一步研究告诉我们地质过程最终都是地球热损失的结果。例如,大洋岩石圈板块在洋中脊形成,其运动和增生以及最终通过俯冲带进入地幔导致地幔冷却降温,从而导致大规模的地幔对流。亦即,板块构造的直接驱动力是俯冲大洋岩石圈板块的下沉力。因此,没有俯冲带就没有板块构造,但是俯冲带如何开始仍然有争议。对俯冲起始的研究从未中断,有数值模拟也有地质推断。2014年在西太平洋用三个IODP航次(350、351和352)来检验“自发”和“诱发”俯冲开始的想法。所有这些努力都值得肯定,但这些是无法检验的想法。无法检验意味着没有结果。本文介绍至今唯一可用地质学方法检验的假说,亦即“岩石圈内横向物质组成差异导致的浮力差是俯冲带形成的起因”。这种浮力差位于海底高原的边部和被动大陆边缘,因此这些部位是未来俯冲带起始的必然轨迹。在远离这些部位的正常洋盆内因缺乏浮力差而俯冲带不可能起始。换句话说,“所有岛弧一定有大陆(或海底高原)基底”,这可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。

玄武岩浆起源和演化的一些基本概念以及对中国东部中 -新生代基性火山岩成因的新思路(英文)

以全球大地构造为背景讨论了玄武岩浆起源和演化的一些基本概念。这些概念的正确理解有助于合理解释各种环境中火成岩的形成机制,也有助于依据野外岩石组合来判别古构造环境。在此基础上结合已有资料和观察,对中国东部中生代岩石圈减薄及中-新生代基性火山岩成因提出了一些新解释。这些解释与地质观察相吻合,且符合基本的物理学原理。虽然中国东部基性火山活动可称为“板内”火山活动,但它实际上是板块构造的特殊产物。中国东部中生代岩石圈减薄是其下部被改造为软流层的缘故。这种改造是加水“软化”所致。水则源于中国东部地幔过渡带(410～6 6 0km)内古太平洋(或其前身)俯冲板块脱水作用。其将岩石圈底部改造为软流层的过程,实际上就是岩石圈减薄的过程。因为软流层是地幔对流的重要部分,而大陆岩石圈则不直接参与地幔对流。中生代玄武岩具有εNd<0的特征,说明其源于新近改造而成的软流层,亦即原古老岩石圈之底部。中国大陆北北东-南南西向的海拔梯度突变界线与东-西部重力异常,陆壳厚度变化,以及地幔地震波速变化梯度吻合。因此可将北北东-南南西向梯度线称为“东-西梯度界”。该界东-西海拔高差(西部高原与东部丘陵平原) ,陆壳厚度差异(西部厚而东部薄)和10 0～15

拉萨地体的起源和古生代构造演化

早期由于资料有限,对拉萨地体古生代时期的裂解、漂移、俯冲和碰撞历史的认知程度还很低。本文利用目前已有地质和地球化学资料,分析了拉萨地体的中生代岩石圈结构,探讨了拉萨地体的起源和古生代演化历史。大量长英质岩石的锆石Hf同位素和全岩Nd同位素表明,南部和北部拉萨地体以新生地壳为主,部分地区可能存在前寒武纪结晶基底,而中部拉萨地体是具有古元古代甚至太古代结晶基底的条带状微陆块。大量古生代沉积岩的碎屑锆石U-Pb年龄数据表明,拉萨地体约1170Ma的碎屑锆石年龄指标,明显不同于以约950Ma为碎屑锆石年龄指标的安多、羌塘和特提斯喜马拉雅。拉萨地体起源于澳大利亚大陆北缘是目前资料情况下的最合理解释。中部拉萨地体约492Ma的双峰式火山岩形成于活动大陆边缘背景,代表了古地理上位于澳大利亚大陆北缘的岩浆弧的一部分,可能与原特提斯洋岩石圈板片的断离有关。拉萨地体南缘和南羌塘的泥盆纪末期—石炭纪早期片麻状花岗岩类为存在明显幔源物质输入的S型花岗岩,可能形成于最终演化为松多特提斯洋的弧后盆地背景。中二叠世末期发生的拉萨地体与澳大利亚大陆北缘的碰撞造山事件可能触发了班公湖—怒江特提斯洋岩石圈的南向俯冲,并随后对拉萨地体的中生代构造岩浆演化发挥关键性作用。

新疆北部晚古生代大规模岩浆成矿的地球动力学背景和战略找矿远景

新疆北部石炭—二叠纪存在大规模岩浆成矿作用,但对成矿地球动力学机制缺乏系统认识。在前人工作和我们近年来工作的基础上,文中扼要总结了我们新的初步认识,旨在为深化研究奠定思想基础。文中指出新疆北部泥盆—石炭纪岩浆活动和成矿作用是板块构造的直接产物。石炭纪的板块消减及有关的岩浆作用可能一直持续到三叠纪。地幔柱岩浆作用的起始时间不详,可能在晚石炭世,但集中表现在二叠纪。两种岩浆构造体系在时间上的叠加和空间上的并存造就了成矿作用的集中爆发以及成矿类型上的时空变化。与之有关的成矿作用和相应的成矿类型主要有:赋存于晚泥盆世—早石炭世海相火山岩中的磁铁矿床(有火山岩浆喷溢成因的可能,但更具有夕卡岩型铁矿的特征)、泥盆纪末到早三叠世与中酸性侵入岩有关的斑岩型(夕卡岩型)铜(钼)矿床以及早二叠世与镁铁-超镁铁质侵入岩有关的岩浆铜镍硫化物矿床。后者与南疆塔里木盆地已知溢流玄武岩在时代上((280±5)Ma)的一致性意味着包括该溢流玄武岩的基性大火成岩省可能分布很广泛,波及北疆的相当地域。如这一推论能够证实,那么与之有成因联系的钒钛磁铁矿和铜镍硫化物矿化点/矿床的分布就不应只局限于已知造山带,应该分布更广。这里造山带的"成矿专属性"很有可能只是构造暴露而已。这一思路有助于我们研究新疆北部晚古生代岩浆成矿作用以及与岩浆作用有关的成矿作用,并对寻找同类矿床有战略指导意义。

青藏高原南部地幔包体的发现及其意义

尽管青藏高原碰撞后超钾质岩石代表了上地幔低度部分熔融的产物，增加了对地幔的了解，但是对青藏高原陆下岩石圈地幔的性质依然缺乏清楚认识，其中一个最主要的问题是高原腹地的超钾质岩石中一直缺少幔源包体和巨晶。本文报导了青藏高原南部赛利普粗面安山岩（具有典型的超钾质岩石特征，年龄约为17Ma）中产出的地幔包体的矿物主量元素成分。包体大小为0．5cm—1．5cm，主要为两类，一类是辉石岩（Opx＋Cpx），另一类为二辉橄榄岩（01＋Opx＋Cpx±Phl±Sp）。包体中橄榄石（Mg^#=89—90，CaO=0．05％-0．12％，TiO2〈0．03％，NiO=0．29％-0．80％），单斜辉石（Mg^#=88—91，Al2O3=5．5％-7％），斜方辉石（TiO2=0．05％-0．15％，Al2O3=2％-5％）和尖晶石（Mg^#=58—76，Cr^#=10—44，Cr2O3=9％-35％，MnO=0．09％-0．24％，FeO=11％-18％，Al2O3=29％-57％，MgO=16％-21％）的成分与中国东部新生代玄武岩中的地幔包体特征一致。包体的温度为990—1140℃、压力为16—20kb，显示的地温曲线与中国东部、东非肯尼亚等世界典型裂谷区的上地幔特征一致，表明青藏高原南部在中新世尽管处于印度与亚洲大陆的挤压汇聚状态，但是仍具有区域性伸展作用存在，这与藏南广泛发育的南北向裂谷和地表高热流是吻合的。包体中含水金云母与石英的出现以及尖晶石成分不均一性等揭示了包体中多期交代作用过程。与金云母共生的尖晶石后期改造作用表明导致藏南上地幔改造的交代流体应是与寄主火山岩成分接近的富K，Si和H2O的流体。藏南地幔包体的深入研究将对揭示青藏高原地幔的成分、状态与深部作用过程以及为更好解释超钾质岩石的成因提供更多的证据。

东昆仑高Nb-Ta流纹岩的年代学、地球化学及成因

东昆仑高Nb-Ta流纹岩位于东昆仑造山带东段,其锆石U-Pb年龄为213Ma,该时期东昆仑造山带正处于俯冲-碰撞造山阶段的晚期。与同时期东昆仑地区的其它酸性火山岩及世界其它处于俯冲-碰撞造山阶段的流纹岩相比较,这一套流纹岩显示高硅、高钾,低铝、低钙,高Nb、Ta及强烈亏损Sr、Eu的独特地球化学特征。东昆仑高Nb-Ta流纹岩的Sr、Nd同位素组成显示该流纹岩可能具有分别来源于地幔和上地壳的两个端元组分。通过讨论,本文认为这套高Nb-Ta流纹岩可能由以下机制形成:地幔碱性玄武岩浆(具有高Nb-Ta的特征)侵入花岗闪长质地壳,并在上地壳某处停留,大量斜长石发生分离结晶,导致岩浆Eu-Sr的极度亏损;同时,幔源岩浆的侵入引起上地壳围岩部分熔融,从而受到上地壳混染。新生壳源岩浆与幔源岩浆混合,并进一步结晶分异演化,最终导致东昆仑高Nb-Ta流纹岩的形成。

西藏拉萨地块过铝质花岗岩中继承锆石的物源区示踪及其古地理意义

富含继承锆石的过铝质花岗岩一般来源于富铝质岩石（如变泥质岩）的部分熔融,因而分析这些继承锆石的U-Pb年龄可以像分析沉积岩碎屑锆石的U-Pb年龄一样,提供过铝质花岗岩源区物质中碎屑沉积物物源区的丰富信息。本文报道了中部拉萨地块早侏罗世过铝质花岗岩的全岩地球化学和锆石U-Pb年代学数据,结合拉萨地块已有二叠纪和晚三叠世过铝质花岗岩的继承锆石年代学数据,总结了目前已有的拉萨地块过铝质花岗岩的继承锆石U-Pb年龄特征（共199个谐和测点）。这些过铝质花岗岩属强过铝质S型花岗岩,其中的继承锆石定义了1250~1100Ma（峰值1181±14Ma）和550~450Ma（峰值494±7Ma）2个最突出的年龄群,分别可比于拉萨地块古生代沉积岩的碎屑锆石年龄峰值（约1170Ma）和寒武纪火山岩的侵位时代,明显不同于西羌塘、安多和特提斯喜马拉雅新元古代-古生代沉积岩中的碎屑锆石年龄频谱。拉萨地块过铝质花岗岩中约1181Ma的继承锆石,可能与拉萨地块古生代沉积岩中的同期碎屑锆石一样,都来自澳大利亚南西部Albany-Fraser造山带和东南极Wilkes等地,而约494的继承锆石,既可能来自澳大利亚西部,也可能来自拉萨地块本地。本文提供了拉萨地块与澳大利亚大陆北缘具有古地理联系的过铝质花岗岩继承锆石U-Pb年龄证据。拉萨地块的研究实践表明,采用过铝质花岗岩继承锆石和古生代沉积岩碎屑锆石相结合的锆石U-Pb年代学方法,可为重建冈瓦纳大陆北缘其它微陆块的古地理和构造岩浆演化提供重要约束。

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。

中国蛇绿岩型铬铁矿的研究进展及思考

中国广泛分布有不同时期的蛇绿岩。相对于全球一些大型蛇绿岩铬铁矿床(如Kempirsai,Bulquiza,Guleman等),我国同期蛇绿岩中赋存的铬铁矿床规模都较小(如萨尔托海,东巧,罗布莎等)。近年来的研究认识到绝大多数成矿的蛇绿岩都形成于俯冲带上覆岩石圈。熔-岩反应是目前用来解释豆荚状铬铁矿成因的流行假说,但仍然不能解释铬元素的有效富集过程——即铬铁矿矿床的形成过程。高铬含量是岛弧玄武岩原始岩浆的特征,但与成矿要求的铬含量相差甚远;岛弧原始玄武岩浆结晶出富铬尖晶石,有利于成矿,但这个岩浆演化和相平衡过程仍然难以造就具有工业意义的矿体、矿床。那么存在形成富铬熔体的机制吗?又如何运移这些富铬熔体并集中结晶成矿?这些仍然是豆荚状铬铁矿成因的关键问题,有待于进一步思考研究。

青藏高原南部拉萨地块中新世超钾质岩石中的锆石记录

幔源岩浆上升的过程中捕获的锆石为揭示深部地壳"隐藏"的岩浆作用事件提供了宝贵机会。本文对采自南部拉萨地块学那地区的超钾质脉岩中的锆石进行了U-Pb年代学、微量元素和Hf同位素研究。研究结果表明,学那超钾质岩石中的锆石主要展示出4个主要的年龄峰值,分别是:<100Ma、300~400Ma、450~500Ma以及700~850 Ma。这些锆石高U/Yb比值、低Y含量的特征暗示起源于大陆地壳。而新生代-中生代(<100 Ma)和晚古生代(300~400Ma)的岩浆活动在南部拉萨地块上广泛发育,这表明南部拉萨地块新生地壳物质对学那超钾质岩浆活动的贡献。但是超钾质脉岩中早古生代和元古代(450~500Ma和700~850Ma)锆石捕掳晶的存在则证实印度大陆地壳物质的加入。此外,从大约55Ma左右开始,锆石颗粒的(Dy/Yb)N比值开始逐渐增高,εHf(t)值则从+10^+5迅速下降至-10^-25。考虑到南部拉萨地块新生地壳的同位素组成特征,超钾质脉岩中的这些锆石颗粒可能记录了印度-亚洲陆陆汇聚过程中地壳的显著加厚以及俯冲的印度大陆地壳物质对南部拉萨地块后碰撞岩浆作用的贡献。

祁连山玉石沟橄榄岩岩浆作用的记录和铬铁矿的成因

祁连山玉石沟蛇绿岩型铬铁矿是典型的高铬型铬铁矿床。通过对玉石沟铬铁矿和橄榄岩围岩进行原位定距离采样研究表明：全岩高的MgO和低的SiO2含量指示这些蛇纹石化橄榄岩不是简单的部分熔融残余,而是经历了后期的熔体再富集作用。玉石沟近矿橄榄岩尖晶石（Cr#〉65）和铬铁矿尖晶石的矿物包裹体化学特征反映矿体和围岩形成于俯冲带上覆岩石圈地幔。距离矿体由近及远,赋矿围岩尖晶石化学成分（Cr#=43.9～77.2,TiO2=0.06%～0.34%）无规律变化。这说明高铬型铬铁矿体成矿所需铬并非来源于围岩,而是与玻安质熔体渗滤有关。尖晶石含水矿物包裹体仅赋存在玉石沟铬铁矿尖晶石与硅酸盐矿物接触部位附近可能揭示了玉石沟铬铁矿体的成因：成矿铬尖晶石在上侵的含水熔体与周围方辉橄榄岩的反应过程中形成聚集。

新疆富蕴县乔夏哈拉铁(铜)矿床成因初探

乔夏哈拉铁铜矿位于新疆准噶尔北缘,距富蕴县南东25 km,与大型铜镍矿床喀拉通克毗邻。矿体赋存于中泥盆统北塔山组第三岩性段中,该段岩石主要为凝灰质砂岩、粉砂岩、大理岩、凝灰岩、玄武岩及安山岩。铁矿体呈似层状、扁豆状或透镜状,铜矿体产于铁矿体内及铁矿体下盘的绿帘石蚀变岩中。

中国蛇绿岩型铬铁矿的研究总结及思考

中国铬铁矿储量少,产量低,分布不均衡。中国主要的蛇绿岩型铬铁矿区分布在典型的造山带蛇绿岩中:如中亚带(新疆萨尔托海,内蒙古贺根山,内蒙古索伦山等)、祁连-秦岭带(甘肃大道尔吉,青海玉石沟,陕西松树沟)、班公-怒江带(西藏东巧)和雅鲁藏布带(西藏罗布莎)。中国蛇绿岩型铬铁矿虽在全球重要的成矿时期均有分布。

山西繁峙新生代玄武岩地幔源区及成因探讨:元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学证据

山西省繁峙玄武岩位于华北克拉通重力梯度带附近，是华北克拉通中部新生代玄武岩重要组成部分。前人全岩K-Ar测年结果为26．3-24．3Ma。对繁峙地区苏孟庄和应县两地玄武岩的地球化学特征研究表明，其微量元素和同位素均具有类OIB特征，即富集不相容元素，轻、重稀土元素分馏明显（（La／Yb）N=8．42～21．60），不存在Sr、Eu负异常，Sr同位素比值（^87Sr／^86Sr=0．703848-0．704870）较低，Nd（^143Nd／^144Nd=0．512617—0．513057）和Hf（^176Hf/^177Hf=0．282873～0．283001）同位素比值较高，Pb同位素比值分别^206Pb／^2014Pb=17．2—17．9，^207Pb／^204Pb=15．3～15．4和^208Pb／^204Pb=37．5—37．9。结合岩相学特征和主量元素特征，我们推断繁峙新生代玄武岩是软流圈低程度部分熔融结果，并存在岩石圈物质的加入，岩浆上升时在岩石圈地幔条件下的岩浆房内经历了以橄榄石、单斜辉石为主的分离结晶作用，岩浆因快速上升而地壳混染程度甚低。苏孟庄碱性玄武岩具有较深的熔融深度和较低的熔融程度，而应县亚碱性玄武岩熔融深度较浅，熔融程度较高。结合重力梯度带附近其他地区的新生代玄武岩的研究，我们推测重力梯度带附近新生代的火山活动可能起源于西部软流圈地幔向东流动越过重力梯度带时的减压部分熔融，该地区广泛分布的断裂带为岩浆上涌提供了通道。本文为中国东部新生代玄武质火山活动的岩石成因学研究提供了新的视角。

华北克拉通重力梯度带两侧晚中生代火山岩地球化学特征对比研究及其对岩石圈减薄的时空制约

对华北克拉通重力梯度带东西两侧的河北承德袁家庄和内蒙古四子王旗白脑包出露的晚中生代火山岩进行了地球化学对比研究。全岩主量元素、微量元素和Sr-Nd-Hf同位素数据表明,袁家庄火山岩和白脑包火山岩具有相似的地球化学特征。这些火山岩轻、重稀土强烈分异,富集大离子亲石元素(如Rb,Ba,Th,U,K等),亏损高场强元素(如Nb,Ta,Zr,Hf,Ti等);其同位素具有高(87Sr/86Sr)i,低εNd(t)和低εHf(t)的特征,因此认为袁家庄和白脑包火山岩具有相似的源区,即均来源于被交代的古老岩石圈地幔的部分熔融。结合文献资料,作者认为,这些晚中生代火山岩是华北克拉通岩石圈减薄的直接产物,中生代时期华北克拉通岩石圈的减薄不仅仅局限于重力梯度带以东地区,以西的部分地区也有发生。

鲁西泰山地区新太古代闪长岩及角闪石岩岩石成因及其对地壳演化的制约

泰山地区的闪长岩及角闪石岩与TTG片麻岩在空间上密切共生,是太古宙地体的重要组成部分,探究其母岩浆性质和岩石成因,对认识华北克拉通鲁西早期大陆地壳形成与演化具有重要意义。以泰山闪长岩和角闪石岩为研究对象,开展了详细的锆石U-Pb年龄、矿物化学和全岩-矿物Sr-Nd-Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,1件闪长岩和2件角闪石岩样品的^(207)Pb/^(206)Pb年龄加权平均值分别为2615±8 Ma、2627±14 Ma和2616±10 Ma,与全岩-矿物(角闪石和斜长石)Rb-Sr等时线定年得到的年龄结果(2621±7 Ma)一致,表明二者均属于新太古代约2.6 Ga岩浆作用的产物。2个岩体形成时代及矿物地球化学特征的相似性,表明它们应为同源岩浆不同演化阶段的产物,其母岩浆在后期上升侵位过程中受到分离结晶作用的影响,而率先形成的角闪石岩受分离结晶作用影响较小。利用角闪石的成分和已知的角闪石-熔体的分配系数计算得到的与闪长岩和角闪石岩中角闪石平衡的熔体表现为低Mg^(#)值(平均值分别为31.9和43.4),富集Ba、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素,以及具有平坦的重稀土元素配分型式。此外,岩石具有低的^(87)Sr/^(86)Sr初始值和接近亏损地幔的ε_(Nd)(t)(-0.01~2.87)、ε_(Hf)(t)(-0.76~4.89),且两阶段Nd模式年龄T_(DM2)为2.97~2.73 Ga。综合来看,研究区闪长岩和角闪石岩的母岩浆可能来自于幔源岩浆底侵引起新生基性下地壳在角闪岩相条件下熔融形成的安山质母岩浆;该母岩浆经历了以斜长石、角闪石等矿物为主的结晶分异。鲁西地区在2.9~2.7 Ga经历了大规模的大陆地壳生长,新太古代晚期2.6~2.5 Ga经历了广泛的大陆地壳重熔再造,幔源岩浆的幕式底侵作用可能是华北克拉通新太古代早期(2.8~2.6 Ga)大陆地壳生长和分异的主要动力学原因之一。

大洋岩石圈俯冲过程中流体活动的岩石地球化学记录:以中国西南天山(超)高压变质带为例

大洋岩石圈俯冲变质作用直接影响俯冲带岩浆作用和地幔组成的不均一性。近年的研究发现,大洋岩石圈俯冲变质作用非常复杂。本研究以采自西南天山富含脉体的变质岩样品为例来探讨大洋岩石圈俯冲作用过程中流体对元素地球化学行为的影响。根据岩石学特征,将该样品分为三部分:榴辉岩部分、退变蓝片岩部分和脉体。脉体以绿辉石为主、并普遍含有碳酸盐矿物和磷灰石,反映该样品经历过榴辉岩相变质条件下富CO2、P和卤族元素的流体改造。样品的全岩Lu-Hf等时线年龄为332±24 Ma,这与前人用SHRIMP U-Pb锆石定年等方法得到的西天山峰期变质年龄一致。这三部分样品的全岩Th-U-Nb-Ta-Zr-Hf、稀土元素等不易迁移元素的配分模式均类似于洋岛玄武岩(OIB)的特征,表明其原岩与OIB类似。这三部分样品的K、Rb、Cs、Ba等元素相对亏损,且含量变化较大,在蓝片岩部分的含量明显高于榴辉岩部分,表现了这些元素的活动性。另外,白云母中富集Rb、Cs、Ba元素,以及K和Rb、Cs、Ba之间很好的相关性体现了白云母的存在对这些元素的控制作用。这些岩石样品主要经历了两阶段变质作用,即榴辉岩化过程和不同程度水化作用改造。第一阶段中,K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素丢失,而第二阶段中,外来流体造成水化作用改造,并使水化程度高的蓝片岩部分形成了大量白云母等含水矿物,使这些元素表现出再富集并得以保存。因此,如果白云母稳定存在,俯冲大洋岩石圈简单变质脱水则难以解释岛弧岩浆高K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素特征。

西藏南部二叠纪和早白垩世构造岩浆作用与特提斯演化：新观点

西藏高原前新生代时期的特提斯演化和新生代时期的高原隆升历史是西藏高原基础地质研究中两个长期被关注的重要科学问题,但迄今对西藏高原自身的物质组成和前新生代演化历史的认知程度仍然较低,直接限制了对新生代时期西藏高原隆升历史的更深入研究。新的地质和地球化学资料显示早—中二叠世时俯冲背景和伸展背景共存于现今的冈底斯带和喜马拉雅带,中二叠世末期(大约263Ma)侵位的皮康过铝质S型花岗岩以及同期发生的松多榴辉岩的高压变质作用和区域性角度不整合指示现今的冈底斯弧背断隆带在那时经历了同碰撞造山事件。中生代岩浆岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分表明,冈底斯弧背断隆带和中冈底斯带存在以古元古代甚至太古宙物质为特征的古老基底物质,而北冈底斯带和南冈底斯则分别以中—新元古代新生地壳和显生宙新生地壳为特征。已有高质量年龄数据和锆石Hf同位素指示冈底斯带中北部地区在大约110Ma发生了带状岩浆大爆发并伴随着幔源物质显著增加。新的可靠的锆石U-Pb年龄指示喜马拉雅带东部措美(Comei)地区大面积出露的白垩纪火成岩侵位于132Ma左右,代表了新近在藏南和澳大利亚南西部识别出的经历了强烈变形和深位侵蚀的Comei-Bunbury大火成岩省的残余。以这些新资料为基础,讨论了西藏南部的晚古生代—中生代构造岩浆演化历史和特提斯演化过程。

大陆造山运动:从大洋俯冲到大陆俯冲、碰撞、折返的时限--以北祁连山、柴北缘为例

北祁连山和柴北缘是典型的早古生代大陆造山带,分别发育有北祁连山大洋型俯冲缝合带和柴北缘大陆型俯冲碰撞带。作为早古生代大洋冷俯冲的典型代表,北祁连山经历了从新元古代-寒武纪大洋扩张、奥陶纪俯冲和闭合及早泥盆世隆升造山的过程。高压变质岩变质年龄为490～440Ma,证明古祁连洋经历了至少50m.y.的俯冲过程。柴北缘超高压变质带是大陆深俯冲的结果,岩石学、地球化学和同位素年代学表明,柴北缘超高压变质带中榴辉岩的原岩分别来自洋壳和陆壳两种环境。高压/超高压变质的蛇绿岩原岩的年龄为517±11Ma,与祁连山蛇绿岩年龄一致。榴辉岩早期的变质年龄为443～473Ma,与祁连山高压变质年龄一致,代表大洋地壳俯冲的时代,而柯石英片麻岩和石榴橄榄岩所限定的超高压变质时代为420～426Ma,代表大陆俯冲的年龄。从大洋俯冲结束到大陆俯冲最大深度的转换时间最少需要20m.y.。自420Ma起,俯冲的大洋岩石圈与跟随俯冲的大陆岩石圈断离,大陆地壳开始折返,发生隆升和造山。北祁连山和柴北缘两个不同类型的高压-超高压变质带反映了早古生代从大洋俯冲到大陆俯冲、隆升折返的造山过程。

柴北缘超高压变质带沙柳河蛇绿岩型地幔橄榄岩及其意义

本文报道了柴北缘大陆型超高压变质带沙柳河地区发现的蛇绿岩型地幔橄榄岩,其原始矿物组合为橄榄石+斜方辉石+铬铁矿。方辉橄榄岩中识别出两个世代的橄榄石,第一世代橄榄石(OI^1)残晶发育扭折带,化学成分与现代大洋地幔橄榄岩的橄榄石一致,第二世代橄榄石(OI^2)Fo 值高达94～97,其内部含有细小的流体包裹体,是第一世代橄榄石蛇纹石化后再次变质的产物。斜方辉石残晶的成分具有高 Al 和 Ca 的特征,与大洋地幔橄榄岩中斜方辉石的成分一致。温压条件的估算反映该橄榄岩体属于典型的尖晶石相方辉橄榄岩。其围岩是由堆晶辉长岩变质的条带状蓝晶石榴辉岩,二者构成了大洋蛇绿岩套的下部层位,并且与区内具有 N-MORB 和 OIB 性质的榴辉岩共生。这些特征表明该方辉橄榄岩应代表洋壳下伏地幔橄榄岩,从而揭示大陆造山带从早期的大洋俯冲消亡到大陆俯冲碰撞的完整过程。