冀北梁头岩体年代学和地球化学特征及对古亚洲洋闭合时限的启示

华北板块北缘古亚洲洋闭合时间一直存在较大分歧,冀北张北梁头二长花岗岩体位于华北克拉通北缘中段,毗邻古亚洲洋构造域东南缘,对揭示古亚洲洋闭合时限具有重要启示。笔者等以梁头岩体为研究对象,开展了岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究,探讨了其形成时代、岩石成因和构造环境。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,梁头岩体的侵位年龄为262.5±2.6 Ma,形成时代为晚二叠世。岩石学和岩石地球化学研究表明,梁头岩体具有较高的SiO_(2)(70.27%~73.89%),Na_(2)O(4.2%~4.55%),K_(2)O(3.87%~4.64%),Sr(417×10^(-6)~827×10^(-6))含量,较低的Yb(0.286×10^(-6)~0.518×10^(-6)),Y(2.74×10^(-6)~6.98×10^(-6))含量。岩石富集Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Ti、P、Nb、Ta等高场强元素和HREE,轻重稀土分馏明显(LaN/YbN=15.6~67.3),具有弱的正Eu异常。该岩石显示高锶低钇中酸性岩(Adakite,埃达克质岩)的地球化学特征,形成于陆缘弧环境,为陆弧岩浆岩。锆石的ε_(Hf)(t)值为-17.50~-11.12,模式年龄tDM2为1989~2390 Ma。结合华北克拉通北缘晚石炭世—早二叠世陆弧岩浆岩的时空分布与演化特征,梁头陆缘弧二长花岗岩体的存在表明古亚洲洋在晚二叠世(262.5±2.6 Ma)可能仍处于向华北克拉通北缘的俯冲消减过程中,古亚洲洋闭合时间可能应在晚二叠世末。

鄂尔多斯盆地及邻区中—晚二叠世构造-沉积环境与原型盆地演化

根据钻井、测井、野外露头及地球化学资料,参考盆地周缘构造环境、盆地构造沉降特征及沉积相展布,恢复了鄂尔多斯盆地中—晚二叠世不同时期构造-沉积环境,探讨了盆地性质及演化过程。研究结果表明:①中—晚二叠世鄂尔多斯盆地南缘和北缘经历了洋盆俯冲消减过程,以强烈的挤压构造环境为特征,上二叠统石千峰组沉积期盆地北缘古亚洲洋闭合进入陆陆碰撞阶段,盆地内构造沉降速度缓慢。②中—晚二叠世鄂尔多斯盆地为大型的克拉通内坳陷盆地,中二叠统石盒子组沉积期基准面呈下降趋势,盆地主体延续山西组沉积期南北高、中部低的古地理格局,南华北地区地势相对更低;周缘隆起区快速抬升且范围逐渐扩大,为坳陷盆地内提供物源,盆地内发育冲积扇、冲积平原、三角洲和浅湖相,向南发育残存潮坪—潟湖,呈南北向展布;晚二叠世基准面趋于稳定,湖相范围扩大,主要发育于盆地南部,潮坪—潟湖环境向南缩小。③研究区油气成藏受控于沉积环境,中二叠世发育的陆相三角洲沉积体系有利于形成储集层和盖层,且和下部煤系地层组成中二叠统良好的生-储-盖组合;上二叠统为氧化干旱的古气候,沉积水体较浅,形成的泥岩厚度小,生烃潜力有限,无法形成大规模气藏。

辽北开原地区晚古生代—早中生代混杂岩的厘定及其地质意义

辽宁省开原地区地处华北克拉通北缘,域内沿清河断裂出露一套中浅变质岩系,前人先后将其称为“辽河群”、“清河镇群”、“开原岩群”、“清河构造混杂岩”,但对其物质组成和形成时代尚未形成统一认识。通过系统总结不同岩石锆石U-Pb测年结果和地球化学数据,该套变质岩系是由新太古代、古元古代、晚二叠世-中三叠世不同时代地质体组成,其中早三叠世的海相沉积盖层和大面积的晚二叠世-中三叠世活动大陆边缘岛弧岩块指示古亚洲洋的闭合过程,碰撞背景下形成的变质英安岩(244 Ma)将古亚洲洋的最终闭合时间限定为中三叠世。综合对比区域地质资料,古亚洲洋在开原地区的俯冲闭合作用导致形成这套变质程度不同以新太古代华北板块基底岩石、晚二叠世-中三叠世火山岩为“岩块”,变粒岩、浅粒岩等变质碎屑岩为“基质”的混杂岩系。

黑龙江桦南地区黑龙江杂岩锆石U-Pb定年

黑龙江杂岩主要由绿片岩相变质岩和糜棱岩化构造片岩组成,长期以来与麻山杂岩一起被认为代表佳木斯地块的前寒武纪基底,但这种认识缺乏可信的同位素年代学及古生物资料的支持。对出露于黑龙江省东部桦南地区湖南营组绿片岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究。结果显示锆石的Th/U比值为0.27～1.27,变化较大;获得两组^(206)Ph/^(238)U年龄数据:其加权平均年龄分别为:511±10Ma(n=13,MSWD=1.6)和274.7±3.6Ma(n=9,MSWD=0.91)。黑龙江杂岩中最老的年龄969～747Ma表现来自中元古和新元古代。这些年龄与黑龙江杂岩的年龄与来自俯冲碰撞变质事件的～511Ma的年龄结合起来,表明黑龙江杂岩中含有经历晚新元古——早古生代造山作用的碎屑锆石,亦或代表着在俯冲拼贴过程中混入的麻山杂岩块体。～275Ma年龄反映黑龙江杂岩经历的一次碰撞造山事件,可能与晚古生代古亚洲洋闭合相关。

内蒙古锡林浩特乌拉苏太大石寨组火山岩年代学、地球化学特征及其地质意义

通过1∶5万区域地质调查,对中亚造山带南缘内蒙古锡林浩特乌拉苏太地区发育的大石寨组酸性火山岩进行了野外地质、岩石学、锆石U-Pb同位素年代学、地球化学等研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示,该火山岩年龄为287.5±1.4Ma(MSWD=3.1),形成于早二叠世早期。岩石地球化学研究表明,大石寨组火山岩为一套中酸性火山岩,以高硅、富碱、高铝为特征,Ti、Mg、Fe、Ca等元素含量较低。微量元素总体含量较高,具有一致的配分曲线,Rb、Ba、Th、U、K、LREE等大离子亲石元素相对于Nb、Ta、HREE等高场强元素明显富集。稀土元素总量偏高,具有一致的右倾海鸥式配分型式。地球化学特征显示,该套火山岩具有岛弧火山岩的属性。结合大石寨组岩石学及地质学特征,大石寨组火山岩最可能形成于弧后扩张(或弧间)盆地,是早二叠世早期古亚洲洋闭合前洋壳俯冲消减作用的产物。

大兴安岭北段塔河辉长岩的岩石学特征及其构造意义

塔河辉长岩是大兴安岭北段塔河地区最具代表性的辉长岩体。该岩体主要由橄榄辉长岩、浅色橄榄辉长岩、淡色辉长岩(斜长岩)、橄长岩及辉长岩组成,以橄榄辉长岩和橄长岩为主。其主要造岩矿物由斜长石、橄榄石、单斜辉石及少量角闪石组成,具反应边结构和包含嵌晶结构。电子探针分析结果表明,其橄榄石Fo平均为77,属贵橄榄石。单斜辉石全部落入透辉石区。斜长石 An平均为 85,为倍长石。岩相学特征表明,该岩体为典型的堆晶辉长岩体。根据An-Fo及AlZ-TiO2图解可以判别该岩体形成于活动大陆边缘/岛弧的构造环境中,属于 I型弧堆晶辉长岩,其形成可能与古亚洲洋闭合过程中板块俯冲-流体交代作用有关,是研究古亚洲洋闭合历史的一个重要岩石学标志。

华北地台东北缘西岔地区金多金属矿成矿地质体年代学、地球化学及成矿动力学

西岔地区金多金属矿位于华北地台东北缘。研究区经历了太古宙结晶基底的形成,元古宙"辽吉洋"的构造演化,中生代早期遭受古亚洲洋最终闭合的影响,中-新生代又有滨太平洋构造域的叠加与改造,造就了复杂的构造格局,同时也记录了丰富的成矿信息。为厘清区内多金属矿成矿时代与成矿动力学背景,本文对研究区不同成矿地质体开展了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和全岩地球化学研究。结果表明:(1)具有条带状贱金属矿化的荒岔沟组变粒岩锆石年龄为2157Ma,其形成与辽吉洋洋壳俯冲产生的强烈海底火山喷发密切相关,在火山喷发的间歇期形成了条带状矿化的火山-沉积岩;(2)正岔矽卡岩型铅锌矿的成矿地质体(正岔岩体)由具有埃达克属性的高镁闪长岩和低镁花岗岩组成,形成于晚三叠世(224.3~218.5Ma),是古亚洲洋闭合和持续碰撞造山导致的加厚下地壳拆沉作用的产物,暗示华北地台北缘岩石圈规模有限的减薄和克拉通破坏的起始时间可能为晚三叠世;(3)西岔金银矿的成矿地质体西岔正长斑岩的锆石U-Pb年龄将西岔金银矿的成矿时代限定在~121.1Ma。结合前人研究成果,认为西岔金银矿的形成与古太平洋板块俯冲后伸展作用相关。

新疆哈尔里克山地区晚石炭世火山作用：锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Sr-Nd同位素研究

新疆哈尔里克地区出露大面积的石炭纪火山岩,岩石类型包括玄武岩、安山岩和流纹岩等。然而目前对该套火山岩的形成时间仍缺乏较精确的年代学约束,其成因和构造属性(岛弧/陆内环境)也存在较大分歧。本文选择哈尔里克地区的火山岩剖面进行研究,通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得该套火山岩形成于约302Ma,为晚石炭世火山喷发的产物。地球化学数据表明,基性火山岩为拉斑质玄武岩系列,低Ti/Y(343~406)和Ce/Y(1.5~1.7),具有正ε_(Nd)(t)值(+3.9)和低初始^(87)Sr/^(86)Sr_((i))值(0.7043),表明玄武岩起源于同位素适度亏损的岩石圈上地幔。相对而言,中酸性火山岩则表现出高场强元素(HFSE;Nb、Ta、Ti等)负异常和大离子亲石元素(LILE;LREE、Sr、Ba等)富集的特征,与典型的弧岩浆岩类似,ε_(Nd)(t)和^(87)Sr/^(86)Sr_((i))值分别为+3.3^+6.0和0.7032~0.7046,具有较年轻的Nd模式年龄(t_(DM)=543~797Ma),指示中酸性岩浆源自年轻岛弧基底的重熔。哈尔里克晚石炭世火山岩的形成标志着大洋向大陆环境的转变,是后碰撞伸展转换背景下软流圈物质上涌诱发岩石圈上地幔和年轻下地壳再次熔融的结果。

新疆阿尔泰红柱石-矽线石型变质带的独居石年龄及其地质意义

新疆阿尔泰地区的红柱石-矽线石型递增变质带,由绿泥石-黑云母带、黑云母-石榴石带、石榴石-十字石带、十字石-红柱石带和矽线石带组成;递增变质作用峰期温度、压力分别为T=580～680℃、P=4.0～5.1kbar;递增变质作用形成的变质岩中含有丰富的独居石副矿物,而且Th-U-Pb含量比较高,适合电子探针独居石化学法定年。依据电子探针独居石Th-U-Pb化学法(CHIME法)定年,变质时代为(262±10)～(264±22)Ma。表明红柱石-矽线石型递增变质带形成于二叠纪中期,为古亚洲洋闭合时间提供了直接的年代学依据。

内蒙古敖汉旗早三叠世正长花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征

近些年研究显示华北地台北缘存在一条近东西向展布的早三叠世后造山的花岗岩带,在吉林东部,内蒙古中部及西部地区具有发现,但在赤峰敖汉旗地区还未见报道。本次工作在敖汉旗区域地质调查过程中,从原来侏罗纪岩体中重新厘定出一套正长花岗岩,本文对其年代学及地球化学进行介绍,以探讨华北地台北缘中段-东段过渡带的古亚洲洋闭合时限。

华北克拉通北缘东段“开原岩群”的解体及重新认识

根据近年来的同位素年代学资料,对分布于辽北地区的一套构造变质岩系("开原岩群"或"清河镇岩群")进行了重新认识和划分,并将其重新定义为清河构造混杂岩,由中太古代、新太古代、中元古代、新元古代、二叠纪等不同时代、不同构造环境的地质体组成.其中,中太古代、新太古代、中元古代岩石来自华北克拉通,而新元古代、二叠纪岩石则来自兴蒙造山带.将原沈家堡子岩组重新划分为新太古代变质表壳岩和中—新太古代变质深成岩,原板石沟岩组(或芦家堡子岩组)厘定为中元古代石门岩组,原照北山岩组重新划分为新元古代南平岩片和晚二叠世照北山岩组,将原佟家屯岩组和尖山子火山岩合并为晚二叠世佟家屯岩组.最后,提出了清河构造混杂岩带为华北克拉通与兴蒙造山带的界线以及古亚洲洋在华北板块北缘东段的最终闭合时间为中三叠世早期(约245 Ma)的认识.

内蒙古狼山地区中三叠世早期C型埃达克岩的发现及其构造意义

狼山构造带位于索伦缝合带南西,华北北缘及中亚造山带南缘的结合位置,是研究中亚造山带晚古生代-早中生代构造-岩浆演化及地球动力学背景的重要场所.在该地区新识别出中三叠世早期具有埃达克岩特征的扎拉山岩体,该岩体岩石类型主要为花岗闪长岩及二长花岗岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示该岩体的形成时代介于244.9±1.2Ma～244.1±2.3Ma.地球化学特征表明,该岩体具有较高的SiO_2(68.77%～72.58%)、Al_2O_3(14.48%～16.28%)、Sr(287×10^(-6)～455×10^(-6),平均值413×10^(-6))含量及Sr/Y比值(46.07～95.50),较低的Y(4.07×10^(-6)～8.01×10^(-6))、Yb(0.43×10^(-6)～0.78×10^(-6))、Cr(5.18×10^(-6)～8.92×10^(-6))、Ni(1.34×10^(-6)～7.71×10^(-6))含量及Mg#值(35.54～41.64),Na_2O/K_2O比值为0.86～1.19,重稀土元素强烈亏损,轻重稀土元素分馏明显(26.45<(La/Yb)N <56.13),铕异常较弱(0.82<δEu<1.02),具有C型埃达克岩特征.锆石Hf同位素分析结果显示εHf(t)值介于2.5～8.9,对应的二阶模式年龄TDM2介于707～1 115Ma,表明其源区主要为年轻地壳.结合区域地质背景,结果表明内蒙古狼山地区中三叠世早期具有C型埃达克岩特征的扎拉山岩体应为古亚洲洋闭合之后,西伯利亚板块与华北板块碰撞造山阶段的产物,为加厚的下地壳部分熔融形成.