北秦岭松树沟榴闪岩锆石U-Pb定年、矿物包裹体和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法对松树沟榴闪岩中的锆石进行年代学分析,得到锆石残留核的206Pb/238U加权平均年龄为729±24Ma,对应的Th/U比值为0.70~1.01;变质锆石的206Pb/238U加权平均年龄为496±9.1Ma,对应的Th/U比值为0.02~0.11。通过激光拉曼探针在变质锆石里寻找到斜长石、单斜辉石、石榴石、石英、榍石、磷灰石等矿物包裹体,结合岩石具有的石榴石变斑晶和单斜辉石+斜长石嵌晶,推测变质锆石可能生长于岩石的高压麻粒岩相变质阶段,不排除早期存在榴辉岩相变质的可能性,所获~496Ma的变质时代记录了一期与陆壳深俯冲相关的区域地质事件。利用LA-MC-ICP-MS法测定了变质重结晶锆石的176Hf/177Hf=0.282560~0.282663;以t=730Ma计算出εHf(t)=+8.6^+12.2;Hf模式年龄为867±43Ma。锆石残留核年龄和变质重结晶锆石的t DM(Hf)数值,表明该榴闪岩的原岩应老于729Ma,原岩物质从亏损地幔分离的时间不晚于867±43Ma。结合前人研究成果,认为松树沟榴闪岩是早期侵位的岩石遭受早古生代高压-超高压区域变质作用的产物。

山西恒山巨晶状直闪石岩的成因:来自地球化学和Sm-Nd同位素的证据

山西恒山地区的巨晶状直闪石岩由石榴石、直闪石、蓝晶石、十字石、堇青石、石英、金红石、钛铁矿和少量斜长石和普通角闪石组成,岩石SiO2含量类似于中-基性岩,但比后者更富镁铁而贫钙和碱。岩石可分为Ⅰ、Ⅱ两种类型:Ⅰ类直闪石岩含有石榴石变斑晶,并相对低镁、钛和碱,而含有较高铝、铁,其高场强和稀土元素特征类似于岛弧玄武岩,岩石的143Nd/144Nd为0.511361～0.511894,tDM(Nd)=2.39～2.60Ga,Nd同位素特征与五台杂岩中的基性变质岩一致。Ⅱ类直闪石岩富含直闪石,一般不出现石榴石,相对高镁、钛和碱,而含有较低铝和铁,高场强和稀土元素特征类似于大洋中脊拉斑玄武岩。岩相学和地球化学对比表明,本区直闪石岩的原岩是由与五台杂岩变质基性岩类似的火山岩经受海水热液蚀变的产物,这种水热蚀变引起基性岩中钙、碱丢失和镁(铁)富集,并可能形成大量绿泥石等富水矿物。直闪石岩的现有矿物组合是经历高压角闪岩相变质和接续的等温降压作用形成的,其中巨晶结构是由于这种极富流体岩石在峰期之前的前进变质过程中大量脱水所致,与这种大量脱水伴随的变质分异作用导致了直闪石岩成分的进一步改造。

五台岩群石榴云母片岩地球化学特征及其地质意义

五台岩群石咀亚群石榴云母片岩主要由石榴石、黑云母、白云母、斜长石、石英和钛铁矿等构成,少量样品含绿帘石、十字石、蓝晶石或斜方闪石。样品的SiO2为51.75%～69.06%,Al2O3为11.99%～20.39%,个别贫钠,稀土元素配分模式上显示轻稀土富集、重稀土相对亏损的样式,无明显Eu异常,高场强元素和大离子亲石元素与世界典型页岩成分一致。元素间的协变关系指示粘土矿物控制了岩石的化学成分。通过原岩类型判别、重矿物优选堆积判别、物源判别和沉积构造环境判别等方法,恢复其原岩以页岩为主,无明显的重矿物优选堆积,沉积物主要来自五台地区同时代的TTG或/和基性岩石,沉积于弧盆环境,可能的沉积时代为2.53～2.50 Ga。结合THERMOCALC变质相平衡模拟和变质锆石SHRIMP U-Pb定年结果,得到其在～1.95 Ga经历了p-t轨迹为顺时针样式的蓝晶石型变质作用。

山西代县金红石矿的成因新认识

介绍了代县金红石矿区地质背景和矿石特征,分析了前人对该矿床的成因认识。结合最新的锆石年代学和岩石地球化学研究,提出该金红石矿是由发生海水热液蚀变的基性岩石再经历中高压角闪岩相的变质作用形成。矿石中富Mg(Fe)和贫Ca(碱)的特征由水热蚀变引起。矿石中富Ti的特征主要继承自原始基性岩,并可能在热液蚀变过程中进一步富集。

北辽河群浪子山组地层的重新厘定

古元古代北辽河群浪子山组变质沉积岩系主要分布在辽宁省鞍山市、海城市、辽阳市一带,其岩石组合以石英岩、片岩、千枚岩、变粒岩夹大理岩、透闪岩等为主,原岩恢复为砂岩、泥质砂岩、泥岩、泥灰岩等。前人将其置于北辽河群底部。通过对南北辽河群各组进行了详细的地质调查和分析对比工作,依据岩石组合特征和锆石年代学数据,笔者认为浪子山组应与南辽河群盖县组层位相当,故浪子山组不宜置于辽河群底部而应重新厘定为北辽河群顶部。

华北克拉通吉南夹皮沟新太古代石榴黑云斜长片麻岩的变质P-T-t演化及构造意义

华北克拉通东部陆块新太古代末期的构造体制是近年来备受学界关注的热点议题。本文对地处华北克拉通东部陆块东北部的吉南夹皮沟石榴黑云斜长片麻岩进行了详细的岩相学、矿物化学、变质相平衡模拟、传统地质温压计和锆石U-Pb年代学研究,以明确其变质P-T-t演化,探讨构造过程和动力学机制。石榴黑云斜长片麻岩主要由石榴石、黑云母、斜长石、角闪石、石英和少量钛铁矿组成,记录了逆时针P-T轨迹,可以划分为三个变质阶段。岩石第一阶段的矿物组合为黑云母+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿(+熔体)(Bt 1+Pl 1+Amp 1+Qz+Ilm(+L)),记录的温压条件为790~854℃和0.55~0.88GPa,之后通过升压略降温到达压力峰期阶段,在这个过程中角闪石分解、石榴石生长、基质型斜长石的X_(An)值从核到边降低。第二阶段的矿物组合为石榴石+黑云母+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿(+熔体)(Grt+Bt_(2)+Pl_(2)(核部)+Amp_(2)+Qz+Ilm(+L)),相平衡模拟获得该阶段的温压条件为670~745℃和1.10~1.24GPa,传统地质温压计的结果为707~771℃和0.99~1.18GPa,两者可相互佐证,可能代表了岩石的压力峰期阶段。第三阶段的矿物组合为黑云母+斜长石+石英+钛铁矿(Bt_(3)+Pl_(2)(边部)+Qz+Ilm),形成于压力峰期后的降温降压过程,石榴石边部分解形成斜长石,该类斜长石的X_(An)值从核到边逐渐升高。变质锆石U-Pb定年获得2483±8Ma(MSWD=3.2)的年龄,结合稀土配分模式和锆石Ti温度计计算结果,将该年龄解释为岩石压力峰期阶段前的变质时代。考虑到吉南变质地体新太古代末期岩浆活动与变质作用的时间重叠性、区域上的“穹窿-龙骨”构造样式、前人的变质作用资料以及石榴黑云斜长片麻岩记录的升压轨迹,本文认为吉南新太古代末期变质作用与重力凹沉构造有关。

塔里木西克尔新生代碧玄岩中辉石岩捕虏体的发现及其地质意义

首次在塔里木西克尔地区新生代碧玄岩中发现了辉石岩捕虏体。其主要矿物为ol+opx+cpx+pl+sp,含少量次生amp和phl。辉石岩中单斜辉石和斜方辉石普遍发育出溶结构。尖晶石明显分为晶形和产状不同的两个世代。变质成因的斜长石包裹大量高度自形的微小尖晶石颗粒。通过结构分析,出溶成份恢复,矿物温压计投图和P-T视剖面图分析确定:辉石岩捕虏体最初可能为无斜长石的尖晶石二辉岩,在降压至～1.5GPa,温度为1100～1200℃的过程中新生变质斜长石包裹了第二世代的自形尖晶石微晶;进一步的降温降压过程导致单斜和斜方辉石出溶和斜长石、橄榄石的生长,最终斜方辉石所记录的压力为～0.9GPa,温度为800～900℃。该变质作用过程说明辉石岩从尖晶石二辉岩稳定深度(>45km,A'点)抬升至斜长石二辉岩稳定深度(～28km,B点)并发生冷却,该过程可能代表了塔里木板块的壳幔过渡带曾发生了较大幅度的抬升,可能与地幔上涌造成的大陆岩石圈伸展、减薄有关。

藏南亚东地区中新世岩浆活动及构造意义

喜马拉雅淡色花岗岩是研究造山带构造-岩浆演化历史的岩石探针。亚东淡色花岗岩位于高喜马拉雅序列中部,其成因机制和构造意义有待进一步的研究和讨论。本研究提供了新的亚东地区淡色花岗岩和花岗片麻岩的全岩地球化学和锆石年代学数据。亚东淡色花岗岩具有相对较高的SiO_(2)、K_(2)O含量,和相对较低的CaO、FeO^(T)、MgO含量,属于过铝-强过铝质、高钾钙碱性花岗岩。它们具有较低的稀土含量,相对富集的LREE含量,明显的Eu负异常。这些地球化学特征同典型的高喜马拉雅淡色花岗岩极为一致。本研究获得了顶噶二云母花岗岩约23Ma和21Ma的两期结晶年龄,并且认为该地区高喜马拉雅结晶岩系的部分熔融可能早在36~30Ma就已经开始了。获得亚东淡色花岗岩的ε_(Nd)(t)值和(^(87)Sr/^(86)Sr)i分别为-16.7~-13.8和0.754080~0.791009,与亚东变沉积岩的Sr-Nd同位素组成极其一致,而花岗片麻岩具有明显更高的ε_(Nd)(t)值和(^(87)Sr/^(86)Sr)i,分别为-9.0~-8.8和0.847193~0.866306。因此,我们认为亚东淡色花岗岩源自高喜马拉雅结晶岩系中变沉积岩的部分熔融,且不含或极少有花岗片麻岩的物质贡献。综合全岩地球化学、变质岩石学及年代学研究,我们认为高喜马拉雅结晶岩系在埋藏加厚的过程中就已经发生了白云母为主的脱水部分熔融,在随后的伸展构造阶段发生大规模减压熔融,产生大量中新世淡色花岗岩。

龙泉关剪切带眼球状花岗质片麻岩锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

恒山五台阜平地区地处华北克拉通中部造山带的中段,早前寒武纪地体出露较好,是解析华北克拉通早前寒武纪演化过程的最佳地段。龙泉关剪切带位于五台杂岩和阜平杂岩的交接部位,其主要岩石类型为眼球状花岗质片麻岩、变粒岩和斜长角闪岩。本文利用LA-ICP-MS方法对龙泉关剪切带中的眼球状花岗质片麻岩进行了锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素的测试。结果显示,龙泉关眼球状花岗质片麻岩原岩结晶年龄为(2 547±7)Ma,其εHf(t)值介于+2.7^+9.2,表明其源区主要为相对年轻的地壳物质,与五台地区新太古代花岗岩非常相似。龙泉关花岗质眼球状片麻岩中锆石两阶段Hf模式年龄(TDM2)为2 477~2 872 Ma,具有2.58Ga、2.71Ga和2.81Ga三个峰值,记录了华北克拉通新太古代初始地壳生长事件。

喜马拉雅造山带始新世和中新世的地壳深熔条件:来自花岗岩的地球化学证据

与花岗岩岩浆作用相关的地壳深熔条件与汇聚板块边缘的构造体制和热结构密切相关。对喜马拉雅新生代花岗岩来说,不同时代的地壳源区深熔条件被两组花岗岩记录下来。第一组形成于43~44 Ma的始新世;第二组形成于17~18 Ma的中新世,具有典型高喜马拉雅淡色花岗岩的地球化学组成。始新世花岗岩经历了分离结晶作用,形成了两个亚组,一组具有高镁铁度、高CaO含量和高Na2O/K2O和Sr/Y值,另一组则恰恰相反。Sr-Nd同位素组成表明,始新世花岗岩的源区物质由角闪岩和变泥质岩组成。相平衡模拟结果显示,始新世花岗岩的原始熔体由角闪岩和变泥质岩构成的混合源区在(850±50)℃和(0.85±0.05)GPa条件下部分熔融产生。而中新世花岗岩的源区熔融条件与典型高喜马拉雅淡色花岗岩的一致,为750~770℃和0.6~0.8 GPa,源岩为变泥质岩。综合包括变质岩石学在内的多学科研究结果,碰撞造山带从同碰撞阶段向碰撞晚期和碰撞后阶段的演化过程中发生了热结构的变化。同碰撞阶段的超高压变质岩记录了低的地温梯度(<10℃/km),碰撞晚期的始新世花岗岩形成于高的地温梯度(约30℃/km),碰撞后阶段的中新世花岗岩也形成于高的地温梯度(约25~35℃/km)。地温梯度的改变可以通过碰撞造山带构造体制的变化来解释,即由同碰撞阶段的挤压体制转变为始新世碰撞晚期和中新世碰撞后的伸展体制。

辽东半岛丹东地区晚侏罗世花岗岩成因及其对华北克拉通破坏的制约

辽东半岛广泛发育中生代花岗质岩浆作用,与华北克拉通东部岩石圈的大规模改造时空上紧密相关。以往研究多关注于晚三叠世和早白垩世两期岩浆活动,对晚侏罗世岩浆活动的研究相对较少。晚侏罗世作为华北克拉通东部破坏与岩石圈减薄过程的重要演化阶段,该时期的岩浆活动可以提供重要信息。本文着重选择辽东半岛具有代表性的晚侏罗世五龙岩体和虎山岩体为研究对象,其岩性为二长花岗岩,锆石U-Pb定年表明它们形成于161~158Ma。五龙和虎山二长花岗岩均具有高SiO_(2)(72.90%~75.02%)、Al_(2)O_(3)(13.40%~14.28%)含量和低MgO(0.14%~0.24%)、Fe_(2)O_(3)^(T)(0.79%~1.35%)含量,属于一套高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩。五龙和虎山二长花岗岩富集轻稀土和大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K),亏损重稀土和高场强元素(HFSEs:Nb、Ta和Ti),具Eu负异常,与典型的岛弧岩浆岩地球化学特征类似。此外,样品还表现出较高Sr含量、Sr/Y值(16.9~61.8)和(La/Yb)N(13.9~60.7)值,以及低Y和Yb含量,与加厚下地壳成因的埃达克质岩石特征相似。锆石负ε_(Hf)(t)值(-46.0~-23.6)、古老的二阶段Hf模式年龄(4075~2694 Ma)以及微量元素特征揭示五龙和虎山二长花岗岩是在古太平洋板块俯冲作用下,中上地壳的新太古代-古元古代古老陆壳物质在外来流体参与下发生部分熔融的产物,丰富的流体活动可能促进了晚侏罗世-早白垩世期间华北克拉通东部的克拉通破坏和岩石圈减薄过程。

如何把握《普通地质学》教学中的广度与深度

《普通地质学》作为地球科学类学生本科教育入门的专业启蒙和引导课程,不仅担负着专业知识体系引导而且还要培养学生正确的人生观和价值观的重任。因此,广度和深度就成为《普通地质学》课程教学改革的两个重要方面,课前准备需要把握知识点的广度,课堂教学需要把握知识点的深度,而广度与深度的相互交融是引导学生兴趣的关键,进而依托“趣味—科学—普适—经典”的教学方式,承担起大类人才培养模式下的素质教育职责。课程的改革任重道远,需要从多方面的努力和思考,方可达到预期的课程目标。

粤西高州泥质麻粒岩变质P-T-t演化及其对华南早古生代构造背景的指示

华南陆块早古生代构造热事件的形成与演化一直是学界关注的热点议题.本文对地处华夏地块西南部的高州泥质麻粒岩开展了详细的岩相学、矿物化学、相平衡模拟和锆石年代学研究,综合华夏地块已有的早古生代变质作用资料,探讨了华南早古生代时期的构造背景.高州泥质麻粒岩包含三阶段矿物组合:包裹体组合由石榴子石核部及所包裹的钾长石、黑云母、矽线石、石英、金红石和钛铁矿组成,相平衡模拟获得温压条件为~0.95 GPa/800℃(压力峰期阶段);基质矿物组合为石榴子石变斑晶和基质中的堇青石、钾长石、黑云母、石英、矽线石和钛铁矿,结合矿物组合在相图中的位置、基质黑云母的Ti含量和基质钾长石的Ab值,限定温压条件为0.57~0.69 GPa/815~865℃(温度峰期阶段);退变质组合以石榴子石周围或后成合晶中的堇青石、钾长石、黑云母、石英和钛铁矿以及晚期斜长石和矽线石为代表,指示降温降压的退变质过程.高州泥质麻粒岩的锆石U-Pb定年获得441±1.4 Ma的变质年龄.变质锆石的Ti温度计计算结果为693~759℃,与岩石的退变质冷却温度一致.华南早古生代变质作用整体上为中压相系条件,变质P-T轨迹均为顺时针样式,暂无高压相系蓝片岩或榴辉岩的发现.上述变质作用特征在大陆碰撞造山带和陆内造山带都可形成,但碰撞造山带的另一个特点是常伴生高压-超高压蓝片岩和榴辉岩.从目前掌握的变质作用数据和其他地质资料分析,华南陆块内部发育早古生代变质-岩浆-变形作用的构造域很可能并不是发生俯冲-碰撞的“第一现场”,引起该期构造热事件的应力来源于彼时华南的陆缘.

喜马拉雅淡色花岗岩比以前认为的更热

喜马拉雅造山带新生代淡色花岗岩是纯地壳熔体的典型代表.它们主要是由变沉积岩在缺自由流体的条件下通过白云母脱水部分熔融产生,其熔融温度一般低于800℃.本研究利用3种独立的方法限定淡色花岗岩的初始研究温度,其结果一致表明,淡色花岗岩形成于相对高的温度条件(>800℃).首先,通过对比变泥质岩来源的熔体与喜马拉雅淡色花岗岩间的成分,发现高温(820~900℃)熔体的A/CNK(Al_(2)O_(3)/(CaO+Na_(2)O+K_(2)O),mol)值与大部分花岗岩的一致(1.0~1.3),而低温(750~800℃)熔体则具有更高的A/CNK值(1.3~1.4).除此之外,高温熔体、低温熔体和花岗岩在其他主量元素组成上并无显著差别.其次,本研究数据和文献数据都证实,喜马拉雅淡色花岗岩的锆石饱和温度低于相应样品中很大一部分的锆石Ti温度值.这一观测结果表明,初始岩浆并没有达到锆石饱和,而锆石的饱和结晶主要通过贫Zr矿物的结晶导致.很多样品的锆石Ti温度最大值均超过了800℃.最后,对两件代表性二云母花岗岩样品的相平衡模拟计算显示,5 kbar(1 bar=10~5Pa)结晶条件下的液相线温度均约为800℃,且液相线温度随结晶压力的增加而增加.因此,如果淡色花岗岩岩浆起源于更深的地壳层位(8~10 kbar),它们的形成温度应更高.综上,我们认为,喜马拉雅淡色花岗岩的初始岩浆温度比以前认为的更高.通过地壳深熔产生的岩浆作用有助于开启高喜马拉雅结晶岩系的折返和藏南拆离系和主中央逆冲断层的活动.

不同变质条件下变基性岩中磷灰石地球化学特征:以古元古代华北中部造山带为例

磷灰石是一种常见的副矿物,在各种岩石类型中均有产出,其U-Pb年龄、微量元素(特别是REE、Th、U和Sr等)和Sr-Nd同位素组成可提供重要的年代学和地球化学信息。目前对于其在造山过程中不同变质级别下的地球化学行为的研究并不清楚。作为古元古代典型的陆-陆碰撞造山带,华北克拉通中部造山带记录了一套从绿片岩相、经角闪岩相至麻粒岩相的完整变质岩石组合,因而是研究基性岩变质演化过程磷灰石地球化学属性的理想区域。文章在中部造山带的五台—恒山地区系统采集了绿片岩、斜长角闪岩和基性麻粒岩样品,并对不同变质级别变基性岩中的磷灰石进行了详细的岩相学和微量元素研究。研究结果表明,绿片岩样品中含有岩浆成因和变质成因2种类型的磷灰石,斜长角闪岩样品中主要为变质成因磷灰石,而基性麻粒岩样品中主要为深熔型磷灰石,表现出岩浆成因磷灰石的微量元素特征,可能结晶自深熔熔体。研究表明磷灰石的微量元素变化能够清晰地反映变质演化过程中随温压条件变化而出现的熔体和共存结晶矿物的影响,为了解造山作用过程中的元素迁移和平衡提供了新的约束。

华北克拉通中部带云中山石榴斜长角闪岩变质演化及其构造意义

云中山地体位于华北克拉通中部造山带中部,是衔接吕梁地体和五台-恒山地体的关键位置.确定云中山地体的变质作用演化历史可为深入理解吕梁-云中山-五台-恒山地区的整体地质过程提供重要限定.对云中山石榴斜长角闪岩开展了详细的岩石学、相平衡模拟和锆石年代学研究.两个代表性样品均具有顺时针变质P-T-t轨迹,峰期阶段位于金红石稳定域,温压条件分别为0.96±0.11 GPa/720±8.0℃(L1903)和1.26±0.08 GPa/756±14.0℃(L1906);峰期后发生降压作用,金红石转变成钛铁矿,石榴石边部生长斜长石(+普通角闪石)冠状边,普通角闪石转变成镁铁闪石;晚期阶段以冷却为主,石榴石的边部出现少量绿泥石交代.对两个样品的岩石组构和化学成分对比表明,石榴斜长角闪岩的部分熔融受全岩成分影响,岩石贫硅钠而富铁镁钛时难熔,反之则易熔.样品变质锆石的U-Pb定年结果为1 928~1 806 Ma.这些锆石相对富集重稀土,利用锆石Ti温度计计算的结晶温度为520~680℃,与岩石的冷却温度相近,因此所获年龄应代表退变冷却时代.吕梁-云中山-五台-恒山地区的整体地质特征对比表明,云中山地体的岩石-地层组成和变质作用演化与五台-恒山地体非常相似,记录了古元古代晚期的碰撞造山事件.