新疆北部基性岩脉^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究

晚古生代以来,新疆北部地区侵入了一系列的基性岩脉,成为了解该地区地壳生长过程的重要窗口。本文采用激光^(40)Ar/^(39)Ar 年代学方法,对整个北疆地区出露的基性岩脉进行了精细年代学研究。从数据特征上分析,低本底激光^(40)Ar/^(39)Ar方法能对低钾含量、极少量样品(0.1mg～5mg)进行精细定年,所以非常适合进行基性岩脉的精细定年。本文展示的基性岩脉激光^(40)Ar/^(39)Ar 方法的高质量数据显示新疆北部基性岩脉群的活动时限跨越332～174Ma,为石炭纪—侏罗纪。由数据分析可以看出,新疆北部基性岩脉群在时间上,呈现脉动式侵位特征,在332～174Ma 之间,有多达6～7次脉动式活动,时间间隔大致为20～30Ma。从基性岩脉所揭示的大地构造含义来分析,新疆北部地区从石炭纪到侏罗纪处在一个相似的地壳演化阶段,为一个陆壳垂向生长、区域构造应力场显示拉张的构造环境,并在时间、空间上具有相对统一的特征。

辽宁丹东地区侏罗纪花岗岩的变形时代:^(40)Ar/^(39)Ar年代学制约

辽东半岛出露大量片麻状花岗岩,其锆石U-Pb年龄为180～157Ma,该套岩石的最大特点表现在岩石明显经历了早期上盘向NW推覆和后期近EW向伸展作用的韧性改造,然而其变形时代却一直未得到确定。本文以丹东市西南部黑沟二云母二长花岗岩岩体为例,通过激光^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究探讨该岩体的变形时代。激光^(40)Ar/^(39)Ar定年结果表明,黑沟岩体经历的早期推覆、挤压事件发生在～143Ma,而后期地壳伸展作用则发生在121～113Ma,并且该区在早白垩纪期间经历了快速冷却、抬升过程。从而表明在晚侏罗纪-早白垩纪期间(143～113Ma)辽东半岛经历了区域构造体制变革。结合前人大地构造研究成果,本文认为辽东半岛晚侏罗纪-早白垩纪NW向推覆、挤压事件是古太平洋板块向欧亚大陆俯冲作用的结果,而晚期(早白垩纪)的地壳伸展事件是古太平洋板块俯冲作用的转向和变速、华北东部岩石圈较薄以及挤压后地壳松弛等综合作用的结果。

秦岭造山带的差异隆升特征——花岗岩^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究的证据

分别出露于东、西秦岭的曹坪和沙河湾岩体、老君山和秦岭梁岩体 ,是秦岭全面碰撞后于三叠纪末 (T3 )侵入的花岗岩体 ,其冷却历史记录了秦岭陆内造山阶段的初期隆升过程。通过对角闪石、黑云母和钾长石的40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ,以及对钾长石40 Ar/ 3 9Ar年龄谱进行的多重扩散域模拟计算 ,发现东、西秦岭经历了完全不同的冷却历史 :从晚三叠世末至早侏罗世 ,东、西秦岭同时由 5 0 0℃开始快速冷却 ,之后东秦岭经过一个短暂的稳定期 (约 2 0Ma)后又持续快速冷却 ,至中侏罗世末即已通过 15 0℃等温线 (约地表下 3～ 5km) ;而西秦岭在早侏罗世至晚白垩世初的近 10 0Ma中一直处于稳定平缓的状态 ,至晚白垩世中期才快速冷却至 15 0℃。这种不同的冷却历史可能反映了东、西秦岭的差异隆升过程。

金沙江-红河构造带北段囊谦盆地新生代高钾岩石^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究

9个黑云母样品高精度^(40)Ar/^(39)Ar法定年结果表明,囊谦盆地高钾岩浆的活动年限为37.1~37.8Ma。高钾岩石在地质背景和岩石类型上与青藏东缘发现的两类高钾岩系中的早期高钾岩浆岩具有可比性,它们可能形成于相同的构造背景。结合前人的同位素年代学研究资料,金沙江-红河构造带南、北段高钾岩浆活动的时间分别为40~24Ma和40~33Ma,南、北段高钾岩浆活动时间的差异可能指示陆内俯冲作用时限的差异。

喜马拉雅中段哲古拉花岗岩中高压麻粒岩包体及其主岩的^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究

为了深入了解喜马拉雅构造带的地质演化历史,同时为了探讨作为建立高压变质条件下的同位素年代学方法的重要前提的同位素体系特征,对出露于喜马拉雅中段西藏哲古拉地区的高压麻粒岩包体中的峰期矿物和退变质矿物及其主岩花岗岩中的富钾矿物进行了常规^(40)Ar/^(39) Ar 年代学研究。花岗岩中的黑云母坪年龄为11.48±0.18Ma,钾长石坪年龄为12.63±0.19Ma,二者的等时线年龄与之相当,分别为11.63Ma 和12.58Ma。高压麻粒岩峰期矿物黑云母的坪年龄为48.5±0.54Ma,等时线年龄为48.95±0.83Ma,(^(40)Ar/^(36)Ar)_i 为285;退变质矿物角闪石的坪年龄谱呈马鞍形,坪区数据对应的等时线年龄为31.1±5.4Ma,(^(40)Ar/^(36)Ar)_i 为394,显示有过剩^(40)Ar 的存在。结合前人的研究,推定高压麻粒岩经历了一个快速的退变质作用过程,不仅变质作用没有达到平衡,早期与晚期变质矿物之间也没有达成氩同位素交换平衡,在标本尺度上或高压麻粒岩包体与主岩花岗岩之间均是如此。根据^(40)Ar/^(39)Ar 年代学结果也可以了解到,在高压麻粒岩的退变质过程中,早期与晚期变质矿物之间的氩同位素体系有明显不同,这种氩同位素体系在不同变质阶段的不平衡记录为帮助建立不同变质地质事件的年代学序列提供了研究途径。依照获得的^(40)Ar/^(39)Ar 年代学数据,可以建立喜马拉雅中段高压麻粒岩包体形成和演化的动力学过程:推定高压麻粒岩经受了两期变质作用的叠加,峰期变质老于48.5Ma,晚期变质发生在31Ma 前后;大约在17Ma 前后为其主岩花岗岩捕虏,并在11Ma～12Ma 之间被带至地表。文中对前人锆石 U-Pb 年龄进行了再分析,认为在高压变质作用条件下,由于熔体或流体从变质岩石中被抽提出去而限制了变质锆石的生长,因此,高压麻粒岩包体中的锆石 U-Pb 年龄没有能够记录高压变质事件。

东喜马拉雅构造结岩体冷却的^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究

对采自东喜马拉雅构造结核心地段雅鲁藏布大峡谷地区的13件标本中的20件矿物样品进行了系统的常规^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究。数据显示,样品的(^(40)Ar/^(36)Ar)_i值均接近尼尔值(295.5±5),且绝大部分样品的坪年龄与其反等时线年龄在误差范围内一致。从数据统计结果来看,所测样品的^(40)Ar/^(39)Ar年龄大都集中在1.3Ma和2.5Ma左右,表明南迦巴瓦地区在上新世中期和更新世早期均经历了快速冷却抬升事件。本次测试的样品采自不同的高程及不同的构造单元,且样品原岩的成因及岩性各异,但沿着大峡谷由北向南不同地段的样品的不同矿物(角闪石、黑云母、白云母、钾长石)的^(40)Ar/^(39)Ar年龄相近,而同一样品中不同矿物的^(40)Ar/^(39)Ar年龄大小又并非完全按照矿物对氩同位素体系的封闭温度高低来分布,表明该地区在上新世以来的岩体冷却速率很大,以致该地区的矿物对氩同位素体系的封闭过程与处于缓慢冷却环境中的封闭过程明显不同。以本文报道的数据估算,南迦巴瓦地区的岩体在最近3Ma以来的冷却速率达120～240℃/Ma,岩体抬升速率达3.4～6.9mmn/a。

江西中西部地区白垩纪玄武质岩石的^(40)Ar/^(39)Ar年代学和地球化学研究

对江西中西部两处中生代玄武质岩石进行了40Ar/39Ar年代学和元素-同位素地球化学研究,赣西北上高和赣中螺丝山地区玄武质岩石分别给出了137Ma和90Ma的全岩40Ar/39Ar年龄。赣西北上高为亚碱性的玄武安山岩,而赣中螺丝山为碱性玄武岩/粗玄岩,两者均以富集LREE和LILE、无明显HFSE亏损为特征。前者初始87Sr/86Sr=0.70492～0.70575,εNd(t)=0.61～3.36,落在Samoa-OIB同位素组成范围;后者初始87Sr/86Sr=0.70323～0.70350,εNd(t)=6.19～6.93,与Hawaii-OIB的Sr-Nd同位素组成相似。与赣南早中生代(约173Ma)EMⅡ型玄武岩一起暗示该地区中生代岩浆源区有着自岩石圈向软流圈属性演化的时序迁移规律,表明该区自早中生代以来处于软流圈上隆的岩石圈伸展构造背景。

东天山造山带右行剪切变形及构造演化的^(40)Ar-^(39)Ar年代学证据

对新疆东天山觉罗塔格地区克孜尔塔格岩体(舌状岩体)角闪石、黑云母和钾长石进行了^(40)Ar/^(39)Ar年代学及热年代学研究,为确定该区右行走滑作用及NS向挤压作用结束的时间,提供了科学依据。研究表明,东天山造山带,NS向挤压作用结束于276Ma,右行走滑发生于276Ma至240～239Ma间,主要集中于276～253.9Ma.

表生钾锰矿物^(40)Ar/^(39)Ar年代学及其古气候意义

红土型风化壳和次生锰矿床形成于温暖和潮湿的古气候条件 ,其中含有丰富的表生钾锰矿物。因此 ,对表生钾锰矿物进行精确的40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ,不仅能查明大陆化学风化和矿床次生富集的时间和过程 ,而且可以为区域古气候的反演提供重要的年代学资料。透射电子显微镜、热重分析、离子交换实验和40 Ar/ 3 9Ar同位素分析表明 ,层状结构的黑锌锰矿、锂锰矿和钠水锰矿以及具有 1× 1隧道结构的软锰矿不适合于40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ;而隐钾锰矿、锰钡矿和锰铅矿因具有致密和稳定的 2× 2隧道结构及很强的保存K Ar体系的能力 ,是40 Ar/ 3 9Ar同位素定年的理想对象。硬锰矿和钙锰矿分别具有 2× 3和 3× 3隧道结构 ,由于隧道孔径过大 ,晶体结构的稳定性较差 ,其作为40Ar/ 3 9Ar测年的适用性有待于进一步证实。采用精细的激光阶段加热技术 ,可以有效克服表生钾锰矿物40 Ar/ 3 9Ar测年过程中3 9ArK 的反冲损失、多世代表生钾锰矿物的共生 ,以及表生钾锰矿物中原生矿物的污染和过量大气氩的存在等问题 ,并获得有意义的风化年龄。已有数据表明 ,表生钾锰矿物的形成主要集中在白垩纪末期、始新世末期—渐新世早期、中新世和上新世中期等 4个时期 。

辽西医巫闾山变质核杂岩演化的^(40)Ar/^(39)Ar年代学制约

辽西医巫闾山变质核杂岩经历了两阶段伸展活动,早期围绕核部医巫闾山岩体周缘发育了长环形韧性剪切带(称为医巫闾山剪切带),晚期在其西侧又叠加了NNE走向的瓦子峪剪切带。本次从核杂岩不同部位的糜棱岩、片岩、片麻岩中获得的单矿物40Ar/39Ar年代学结果显示年龄跨度大,介于159~116 Ma间,其中角闪石年龄为159~129 Ma,白云母年龄为139~124 Ma,黑云母年龄为139~116 Ma。核杂岩东侧获得的年龄介于159~150 Ma间,西侧年龄集中在129~116 Ma,两者代表了核杂岩两期伸展活动的时限。

风化壳^40Ar／^39Ar年代学研究意义：进展、问题与展望

风化壳是不同地质历史时期风化作用的环境和物质记录,其组成、厚度、成熟度、保存程度等是古气候条件、区域构造活动性及地貌演化的直接反映。风化壳的形成年代是风化壳研究的关键内容,精确的风化壳年龄数据是查明一系列区域甚至全球事件的重要途径。风化壳中次生矿物(主要是钡硬锰矿族矿物和明矾石族矿物)的40Ar/39Ar年代学研究首次实现了对风化壳和风化作用的直接和精确定年,所获得的年龄数据为风化壳的形成演化、区域古气候古环境恢复、化学风化历史与矿床次生富集过程及新构造运动和山脉隆升历史等一系列重大地质问题的解决提供了重要途径。然而,风化壳中次生矿物定年存在的潜在问题及风化壳剖面取样的不完整性,有可能使风化壳的年龄分布变得相当复杂,导致对化学风化历史、风化壳形成过程和形成环境等的认识出现困难。为此,必须开展对风化壳的详细野外地质研究和精细取样,并综合采用多种先进测试手段,才能获得可靠的风化壳年龄数据。在对风化壳年龄数据进行解释时,还需要系统分析多种地质、环境资料(如古生物、盆地沉积物等),才可能获得有意义的地貌、构造和古气候信息。我国华南地区广泛分布的红色风化壳中含有丰富的钡硬锰矿族矿物,是研究该区新生代以来化学风化、大规模次生富集成矿及古气候古环境演变的理想对象。

郯庐断裂带南段沙溪含铜斑岩体的^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究及意义

对郯庐断裂南段沙溪含铜斑岩体中黑云母和斜长石单矿物的高精度40A r/39A r同位素测定,获得40A r/39A r平均坪年龄为132.62 M a±0.28 M a,40A r/39A r等时线平均年龄为132.59 M a±0.46 M a,而最小平均视年龄86 M a左右可能表示后期的一次热事件,可能对应于斑岩体与Cu-A u矿化有关的热液活动。这些年龄值比前人在该区及邻区获得的K-A r和R b-S r年龄更精确地代表沙溪含铜斑岩体的侵入时代。132.6M a左右的年龄代表着该区含铜(金)斑岩体的侵入时代,可以证实铜(金)斑岩型矿床是在稍后的大规模热液蚀变条件下所形成。

楼子店变质核杂岩韧性变形作用的^(40)Ar/^(39)Ar年代学约束

楼子店变质核杂岩以拆离系中韧性剪切与脆性拆离运动学不一致,有别于北美科迪勒拉变质核杂岩。构造分析表明,核杂岩两侧拆离系中韧性剪切具有统一的上盘向北东的剪切特征。采自核杂岩两侧韧性剪切带中的3个黑云母单矿物40Ar/39Ar年龄介于126～128Ma之间,西侧韧性剪切带中1个角闪石单矿物40Ar/39Ar年龄为134Ma,4个样品的坪年龄与对应的等时线年龄一致。角闪石和黑云母坪年龄记录的韧性剪切作用的时限为126～134Ma,并且显示出韧性伸展的特点。研究表明楼子店变质核杂岩两侧的韧性剪切带形成时间一致并具有相同的运动学,韧性剪切作用是核杂岩形成演化的一个重要阶段,这为核杂岩形成的韧性伸展阶段的约束提供了年代学证据。

中亚造山带东段晚三叠世伸展构造及岩浆事件:来自^40Ar/^39Ar和锆石U-Pb同位素年代学的制约

通过对中亚造山带东段南缘发育的解放营子韧性剪切带的构造学研究,揭示出该地区岩石圈减薄后发生了一期强烈的伸展变形事件。野外观测和岩相学分析显示该韧性剪切带呈北东-南西走向,变形带内发育有大量的A型褶皱,矿物和砾石拉伸线理以及同构造花岗质岩墙。S-C组构、σ型角闪石残斑、压力影构造、斜长石书斜构造以及云母鱼等显微构造,指示该韧性剪切带为右旋剪切。多晶石英的波状消光、晶粒边界迁移重结晶、多晶石英条带等显微变形组构表现出中温(300~500℃)的变形条件。动态重结晶颗粒的粒径统计分析和岩石有限应变分析显示该韧性剪切带形成于一个地壳中等层次的伸展变形环境。剪切带内同构造白云母^40Ar/^39Ar阶段加热同位素年代学分析以及同构造花岗岩的锆石U-Pb同位素年代学测试显示,该韧性剪切带的伸展变形时代为晚三叠世(219~227Ma)。该期伸展变形事件在华北板块北缘和中亚造山带形成了低硅型和高硅型两种花岗质岩浆的侵入。其中中亚造山带内发育的低硅型岩石的岩浆源区为亏损型地幔岩石圈,并进一步演化出高硅型岩石;而华北板块北缘发育的低硅型岩浆起源于富集型岩石圈地幔,同时混入了亏损的软流圈地幔组分。

敦密断裂带走滑运动的^(40)Ar/^(39)Ar年代学证据

敦密断裂带是郯庐断裂带北段最重要的分支,其大规模左旋走滑剪切时代一直是悬而未决的科学问题。野外构造解析和显微构造分析表明,密山县知一镇附近的敦密韧性剪切带为左旋剪切带,变形温度约450~650℃。在韧性剪切带糜棱岩中获得黑云母单矿物的40Ar/36Ar-39Ar/36Ar等时线年龄值为(161±3)Ma,结合完达山地体的走滑拼贴时代,认为敦密断裂带在中侏罗世末期发生强烈的左旋走滑运动。这一年代学数据反映了在滨太平洋构造域构造活动期间,郯庐断裂被利用而再次发生左旋走滑,并向北扩展到东北地区。敦密断裂走滑运动时代与完达山地体的走滑-拼贴增生时代吻合,两者是相同大地构造背景中的产物。

赞皇变质穹隆黑云母^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究及其对构造热事件的约束

太行山南段赞皇变质杂岩中黑云母给出了1827～1793Ma的^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄,代表了变质基底在经历高温热扰动后冷却到300℃时的热事件年龄。结合华北克拉通变质岩的其他年代学资料,认为1800Ma士华北克拉通内经历了一次广泛而强烈的构造热伸展事件,致使克拉通基底岩石快速抬升到中上地壳,其冷却速率>6℃/Ma,隆升速率>200m/Ma。赞皇变质杂岩内苍岩寺、岗西-榆底-黑水河东和坡底-郝庄韧性剪切带内糜棱岩中黑云母分别给出了1689Ma、1633Ma和1645Ma的^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄,代表了剪切带变形的主变形时代,这一年龄也为约束长城系的底界年龄提供了新的信息。结合已有的热年代学资料,推断华北克拉通内部赞皇变质地区中元古代的冷却速率约0.4℃/Ma,隆升速率为15m/Ma。由此也表明,自中元古代以来华北克拉通内部未受到后期构造热事件的强烈扰动,赞皇变质杂岩并非中生代变质核杂岩,而是早元古代变质穹隆。

阿尔金山脉中金雁山早古生代碰撞造山带:弧岩浆岩的确定与岩体锆石U-Pb和蛇绿混杂岩^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究的证据

岩石学和地球化学研究结果显示,出露在新疆阿尔金山北部红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带南侧的金雁山花岗闪长岩体形成于安第斯型陆缘弧构造背景,测得岩体的单颗粒锆石 U-Pb 年龄为467.1±6Ma。此外,对红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩基质绢云母石英片岩中的绢云母进行的^(40)Ar/^(39)Ar 定年,获得坪年龄455±2Ma,等时年龄450±11Ma。上述结果证实,金雁山是一条形成在早古生代的碰撞造山带,其洋-陆俯冲造山作用可能发生在早-中奥陶世,陆-陆碰撞造山作用可能发生在中奥陶世末期。

塔里木盆地塔参1井底部花岗闪长岩的^(40)Ar-^(39)Ar年代学研究

我国陆上最深的钻井——塔参1井,井深7200m,其底部钻遇的是一分布有闪长岩捕虏体的花岗闪长岩体。我们采集花岗闪长岩样品和闪长岩样品,分选角闪石单矿物进行^(40)Ar-^(39)Ar定年。花岗闪长岩的加^(40)Ar-^(39)Ar坪年龄为932.3±0.6Ma和891.0±1.9Ma,相应的等时年龄分别为933.8±6.8Ma和892.2±32.7Ma;闪长岩^(40)Ar-^(39)Ar坪年龄为1195.7±1.0Ma,等时年龄为1199.4±6.4Ma。本项研究结果表明,塔参1井底部的火成岩为一花岗闪长岩岩体,侵位时代为新元古宙早期;闪长岩形成于中元古宙晚期,是花岗闪长岩中的捕虏体。塔里木盆地腹地存在前寒武纪古老陆壳基底,该岩体就是其重要的组成部分。

华北东部早白垩世花岗岩侵位的伸展地球动力学背景：激光^40Ar／^39Ar年代学证据

早白垩世古道岭岩体位于华北克拉通东部的辽东半岛,主要由三种岩石组成,分别为庙岭变形闪长岩、万家岭片麻状花岗闪长岩和古道岭中粒二长花岗岩及其所含的细粒镁铁质包体。其中闪长岩和花岗闪长岩具有明显的变形组构,其片麻理方向与围岩万福糜棱岩相同,表明该岩体为同构造岩体。利用单颗粒激光^(40)Ar/^(39)Ar 年代分析方法测定的岩体不同岩相和糜棱岩中单矿物(角闪石、黑云母、钾长石)的^(40)Ar/^(39)Ar 年龄表明,古道岭岩体边缘相和围岩糜棱岩在早白垩世(120～113Ma)共同经历了变形、变质作用,揭示了在早白垩世时期该区的快速冷却(抬升)历史。这一地质事件遍布辽东半岛,乃至华北克拉通东部,并与华北克拉通东部大面积拉伸盆地的形成、大规模金成矿作用、A 型花岗岩的就位和变质核杂岩的形成同期,是华北东部早白垩世克拉通破坏和岩石圈强烈减薄作用的浅部地壳响应。

青海尕林格矽卡岩型铁矿金云母^(40)Ar/^(39)Ar年代学及成矿地质意义

尕林格大型矽卡岩型铁多金属矿床位于东昆仑祁漫塔格盆山结合带中部,是祁漫塔格斑岩-矽卡岩成矿带内代表性矿床之一。因其地处盆地覆盖区、缺乏直接定年对象,一直未开展成矿年龄精细测定,制约了矿床成因和形成地球动力学过程的深入认识。本文采用40 Ar-39 Ar测年技术,获得尕林格矿区Ⅱ矿群磁铁矿矿石中金云母的40 Ar-39 Ar坪年龄为(235.8±1.7)Ma,等时线年龄为(234.1±3.7)Ma,反等时线年龄为(234.2±3.5)Ma。3组年龄数据在误差范围内完全一致,样品的坪年龄可以很好地代表尕林格矿床成矿年龄。结合区域成矿年龄数据表明,祁漫塔格成矿带在三叠纪存在大规模成矿作用,与花岗质岩浆活动有密切的成因联系。祁漫塔格带内强烈的岩浆活动和成矿作用是对三叠纪后碰撞伸展构造环境的响应,形成了构造-岩浆-成矿三位一体的时空体系。