辽西兴城地区早侏罗世花岗质岩浆活动——华北克拉通东部古太平洋俯冲作用的响应

华北克拉通东部中生代期间受到古太平洋板块俯冲并引发一系列的构造-岩浆-成矿作用,但古太平洋俯冲作用开始的具体时限仍未有定论。本文对辽西兴城地区中生代药王庙-磨盘山岩体进行了系统的岩相学研究、锆石U-Pb同位素定年、全岩地球化学和锆石原位Hf同位素测试分析,结果显示,花岗质岩石中岩浆成因锆石加权平均年龄为193~186 Ma,岩体侵位于早侏罗世;岩石组合为石英二长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩;岩石全碱含量较高,属准铝-弱过铝质、高钾钙碱性系列,具有与Ⅰ型花岗岩类似的岩石地球化学特征;岩石相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素K、Pb等,而相对亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等及P元素;岩浆成因锆石εHf(t)值为-12.94~-7.39,Hf同位素二阶段模式年龄为2.05~1.69 Ga,其初始岩浆可能来源于古老地壳的部分熔融并可能有幔源物质的参与。辽西兴城地区早侏罗世花岗岩岩石组合、岩石地球化学特征和与俯冲作用有关的活动陆缘花岗岩特征类似,岩石形成于古太平洋俯冲作用导致的活动陆缘构造背景下,结合区域研究资料,认为古太平洋对华北克拉通东部的俯冲作用开始于晚三叠世—早侏罗世,而早侏罗世花岗质岩浆活动是古太平洋板块对华北克拉通俯冲作用的响应。

早三叠世-晚白垩世古太平洋俯冲:沙巴的弧前岩浆记录

厘定东亚大陆边缘中生代弧前岩浆记录以限定其俯冲边界及其时序,是解码古太平洋俯冲体系的关键.基于婆罗洲所处特殊大地构造位置且其具有弧前指示意义的基性-超基性岩石报道较少,本文选择菲律宾巴拉望构造带南延之婆罗洲沙巴地区开展了系统研究.对昔加麦火成岩、古达、特鲁比和达弗尔湾蛇绿岩基性岩及相关岩石的全岩Ar-Ar和锆石U-Pb年代学、全岩元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明:沙巴基底发育有前三叠系岩石,构造上亲缘于华夏陆块或地处巽他古陆东缘.原定义为“沙巴非蛇绿岩的昔加麦基底岩石”的安山岩和英云闪长岩等形成于251~179 Ma,具埃达克质岩石地球化学属性,87Sr/86Sr(i)=0.70285~0.70307,εNd(t)=+6.5~+7.7,具太平洋洋中脊玄武岩(Mid-Ocean Ridge Basalt,MORB)型Pb同位素组成,源自俯冲板片派生组分交代的地幔源区,是古太平洋俯冲体系的重要组成部分.限定出沙巴地区蛇绿岩的形成时代介于早-中侏罗世至晚白垩世(约185~85 Ma),其中特鲁比蛇绿岩可能较早发育(约185~140 Ma)、古达蛇绿岩主体形成于早白垩世(约135~112 Ma)、而达弗尔湾蛇绿岩形成持续至晚白垩世(约85 Ma).沙巴蛇绿岩中镁质岩石发育具相似Sr-Nd-Pb同位素组成的MORB型、高铌和富铌基性岩,其87Sr/86Sr(i)=0.70291~0.70567,εNd(t)=+6.6~+10.2,(206Pb/204Pb)i=17.91~19.00、(207Pb/204Pb)i=15.43~15.58和(208Pb/204Pb)i=37.61~38.47,其源区受板片派生熔体的交代改造,形成于古太平洋俯冲弧前背景.该研究限定出东亚大陆边缘的古太平洋西向俯冲至少自早三叠世(约251 Ma)即已启动、并持续至晚白垩世(约85 Ma),具长寿命(>150 Ma)“多阶段幕式进撤”的安第斯型俯冲特征,其白垩纪俯冲前锋位于现今中国台湾东部、菲律宾西部,经沙巴、延入古晋带、甚至帕朗卡拉亚一线.该地区构造格局直至晚白垩世末期-新生代早期才转换为现今西太平洋俯冲体系.

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130~125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156~139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70^-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387~2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64^+6.22、tDM1=537~969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30^-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917~2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160~139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130~120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156~139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139~130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130~125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。

中国东南部晚中生代A型花岗岩类与古太平洋板块俯冲-后撤

本文综述了中国东南部晚中生代A型花岗岩类的分布和成因的研究进展。按其形成时代和空间分布,将该区的A型花岗岩类分为4个带,即赣南-闽西南带、湘桂粤带、赣杭带和沿海带,并进行了年代学、地球化学和岩石组合的对比分析。在此基础上,讨论了4个分带的形成与古太平洋板块向中国东南大陆俯冲和后撤的过程。

中生代兴蒙造山带东缘的古太平洋板块俯冲

兴蒙造山带东缘包括松辽盆地以东的小兴安岭-张广才岭造山带、布列亚-佳木斯-兴凯地块和锡霍特-阿林增生杂岩带,是古亚洲洋与古太平洋构造体系过渡的地带。岩浆岩研究表明,古太平洋板块在佳木斯地块的俯冲作用最早可能始于早二叠世,三叠纪-早侏罗世时,其俯冲影响到牡丹江断裂两侧,形成了南北向分布的岩浆岩带以及由黑龙江杂岩为代表的增生杂岩带,晚侏罗世-早白垩世时期,锡霍特-阿林的地体群沉积了来自佳木斯-兴凯地块和华北克拉通的碎屑物。由于古太平洋板块俯冲方向的变化,板片俯冲作用相关的岩浆活动在这段时期逐渐减弱,大量北北东向的左行走滑断裂将锡霍特-阿林的地体向北运移、拼贴至现今位置;同时,中国东北地区则转为伸展环境。晚白垩世时期,俯冲作用再次活跃,产生了锡霍特-阿林地区广泛的岩浆活动。

古太平洋板块俯冲-增生时限:饶河增生杂岩的地球化学和年代学制约

饶河杂岩作为那丹哈达增生杂岩的主体,是古太平洋板块西向俯冲的直接证据。饶河增生杂岩组成与增生过程的研究对限定古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲与增生过程具有重要的指示意义。本文在野外地质调查和饶河大岱地区大比例尺填图基础上,明确了饶河杂岩主要由枕状玄武岩、辉长岩以及大洋板块沉积地层(OPS)组成,这些岩石均呈构造透镜体状分布在海沟沉积物中,并被中生代花岗质岩脉所穿切,因此为限定饶河增生杂岩的组成、增生和就位时代提供了关键制约。地球化学数据表明玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学属性。LA-ICPMS锆石测试结果表明该地区玄武岩和辉长岩的形成时代分别为166±2Ma和214±5Ma,限定了饶河杂岩中镁铁质-超镁铁质岩石的形成时代为晚三叠世至中侏罗世。结合该区粉砂质泥岩和砂岩的沉积时代下限分别为167±3Ma和133±4Ma,表明饶河杂岩的增生时代为167~133Ma,此外样品的碎屑年龄信息表明基质的物源为邻近的佳木斯地块和中亚造山带东段,其中前寒武的碎屑年龄在中国东北的多个陆块均有出现,可能源于早前存在的前寒武纪基底。本文测得侵入饶河杂岩的2个二长花岗岩形成年龄分别为126±1Ma和105±2Ma,表明饶河杂岩中的花岗岩脉主要形成于两个阶段,其中较老的花岗岩侵入体进一步限定了饶河杂岩的最终就位时代为133Ma至126Ma,表明古太平洋板块在中侏罗世至早白垩世存在西向俯冲-增生作用,为古太平洋板块的构造演化提供了重要的制约。

婆罗洲西部中生代古太平洋安第斯型俯冲的岩浆作用记录

古太平洋俯冲作用在婆罗洲如何表现,有何地质记录?西北婆罗洲与西南婆罗洲是否属于以板块缝合线分割的不同陆块,中生代时期婆罗洲西部与我国东南沿海存在何种关联?回答上述科学问题是揭秘中生代古太平洋俯冲体系的关键一环。本文系统综合了近年笔者在西北和西南婆罗洲所开展的野外调查和代表性火成岩的主微量元素和Sr-Nd-Pb同位素组成、以及锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素数据。研究表明,西北婆罗洲发育三叠纪(约256~216 Ma)由少量新生地壳物质参与的基底熔融而成花岗质岩石。沙捞越古晋带(Sarawak Kuching zone)卢帕线(Lupar Line)的帕控(Pakong)和萨拉邦(Sarabang)镁铁质岩石形成于约98~84 Ma,以卢帕线所代表的洋盆主要发育于白垩纪。沙捞越古晋带内前人划属的三叠纪西连组(Serian)火山岩中至少有相当部分与佩达万(Pedawan)组沉积岩系和诗马丹-伦杜-诗里阿曼(Sematan-Lundu-Sri Aman)花岗质岩石同期,为晚白垩世(约95~77 Ma)产物。加里曼丹西北地区原定义为上三叠统—下侏罗统的孟嘉影(Bengkayang)组沉积岩属上侏罗统,莱雅(Raya)组火山岩形成于早白垩世(约144~130 Ma)。同时在加里曼丹西北定义的孟嘉影花岗岩和门西堡(Mensibau)花岗岩基分别为晚侏罗世(~155 Ma)和早白垩世(约140~130 Ma)产物。在西南婆罗洲,以往认为属上古生界的夸扬(Kuayan)组和吉打邦(Ketapan)组为上三叠统—下侏罗统或下侏罗统沉积,其物源为巽他古陆活动大陆边缘产物。原划属变质基底的帕诺杂岩(Pinoh Complex)及默努努(Menunuk)组变火山岩主体形成于早白垩世(约135~120 Ma)。以往填图为喀拉巴(Kerabai)组的火山岩可进一步细分为早侏罗世(~190 Ma)贝特农(Betenung)火山岩组、晚侏罗世(~155 Ma)库达根(Kudamgan)火山岩组和晚白垩世(约102~85 Ma)喀拉巴火山岩组。作为西南婆罗洲主体的苏卡达纳(Sukadana)岩基并非前人划属的晚白垩世,而是至少包含了早侏罗世(~190 Ma)贝拉班(Belaban)岩体、晚侏罗世(约160~150 Ma)门腾巴(Mentembah)岩体和晚白垩世(约87~72 Ma)苏卡达纳岩体的复式岩基。由西北婆罗洲和西南婆罗洲构成的婆罗洲西部至少发育了约200~190 Ma、~155 Ma、约140~125 Ma和约99~77 Ma四期岩浆作用,且空间上自西而东依次年轻,与我国东南沿海地区和南海北部陆架具高度一致性。不论在西北婆罗洲还是西南婆罗洲,其早、晚侏罗世和早白垩世镁铁质和长英质火成岩均有着相似Sr-Nd-Pb-Hf-O同位素组成,以正的或接近零的εNd(t)、太平洋型Pb同位素组成、正的锆石εHf(t)和地幔型δ18O值为特征,他们分别起源于受俯冲组分改造的地幔楔或其新生镁质地壳。沙捞越古晋带晚白垩世卢帕线帕控-萨拉邦镁铁质岩石以高度亏损εNd(t)的MORB型岩石为特征,分布于沙捞越古晋带和南施瓦纳山的晚白垩世镁铁质和长英质火成岩均显示出弧型地球化学属性。研究表明:西南婆罗洲与西北婆罗洲之间缺乏早中生代板块缝合边界,两者一起构成婆罗洲西部,呈北北东向位于巽他古陆印支-东马来陆块之东南缘。进一步的综合对比表明,早侏罗世—晚白垩世期间婆罗洲西部经历了自内而外向东扩展的俯冲增生造山作用,其晚白垩世俯冲边界发育于古晋带卢帕线—中加里曼丹帕朗卡拉亚(Palangkaraya)一带。从婆罗洲西部经我国东南沿海进入日本一线的东亚陆缘发育了中生代的长寿命(>120 Ma)巨型古太平洋安第斯型增生造山带,其俯冲作用于三叠纪—侏罗纪之交(~200 Ma)或更老(早三叠世)即已启动、且具“多阶段俯冲-后撤”特点,直至晚白垩世末期方才转换为现今西太平洋俯冲体系。

古太平洋板块俯冲对延边地区深部地壳的置换作用:显生宙花岗岩的Nd同位素制约

延边地区晚古生代–早白垩世花岗岩的Nd同位素研究显示,该区可以富尔河–古洞河断裂为界划分为南北两个岩区。北区显示亏损、年轻的源区特征(εNd(t)=?0.7^+3.8,tDM2=691~976 Ma),南区可能继承了古老富集端元组分(εNd(t)=–13.6~–0.6,tDM2=1004~2166 Ma)。从二叠纪到白垩纪,北区花岗岩的εNd(t)值随着年龄变新递减,南区的εNd(t)值则随着年龄变新递增,并在早白垩世时两区花岗岩的εNd(t)值达到基本相同。这种Nd同位素组成的变化趋势,说明南北两区深部地壳物质组成随时间变新而趋于均一化,反映了北区和南区先前存在的古亚洲洋型增生地壳和华北克拉通古老再循环地壳,在中生代期间遭受了古太平洋板块俯冲形成的新增生弧地壳的强烈改造和置换,使得两区深部地壳组成在白垩纪时基本一致。该研究结果为深入理解中生代古太平洋俯冲作用对东北地区深部地壳的改造过程提供了可靠的同位素地球化学制约。

海南岛印支-燕山期花岗岩年代学格架与成因

海南岛分布着大面积的印支-燕山期岩浆岩,是华南岩浆活动的重要组成部分。近年来,对这些花岗岩已开展了一系列工作,但其年代学格架仍需完善,成因类型及源区性质仍需限定,区域构造机制仍存在争议。本文详细梳理了已发表的海南岛晚古生代-中生代花岗岩地球化学和年代学数据,结合作者近年来的相关工作,对海南岛花岗岩的年代学格架和岩石地球化学特征进行总结,并对源岩、岩浆演化过程和地球动力学背景进行讨论。海南岛印支期(二叠纪-三叠纪)花岗岩(部分具有片麻状构造)整体以NE走向展布,形成于278~225Ma,峰期为240Ma。岩相学和地球化学研究表明,此期岩浆活动形成了具有不同地球化学特征的S型、I型和A型花岗岩。其中,S型花岗岩(278~241Ma)与I型花岗岩(272~233Ma)均为高钾钙碱性花岗岩,具有较低的全岩锆饱和温度(平均<750℃),低于大规模角闪石分解引起的脱水熔融所需的温度,可能是由底侵玄武质岩浆释放的水加入到下地壳诱发部分熔融的产物;A型花岗岩(257~225Ma)的全岩锆饱和温度较高(>800℃),表明源区无流体加入或为已有花岗岩生成的去水源岩在高温条件下脱水熔融形成。此外,本区还存在少量燕山期花岗岩,包括燕山早期(侏罗纪)岩浆活动(如本研究识别出的161Ma高钾钙碱性I型花岗岩)以及集中在白垩纪的三期侏罗纪-白垩纪岩浆活动(按年龄可分为:ca.120Ma、ca.110~90Ma和ca.70Ma,峰期为ca.100Ma)。地球化学数据表明燕山期花岗岩具有高钾钙碱性I型特征,源区中有幔源年轻组分的加入。据此,本文作者认为:(1)印支-燕山期大规模的花岗岩浆作用与古太平洋板块向华南大陆俯冲有关;(2)古太平洋板块向华南大陆的俯冲可能起始于早-中二叠世(ca.280Ma),结束于晚白垩世末期(ca.70Ma);(3)自二叠纪起至白垩纪末期安第斯型活动大陆边缘结束,海南岛保存了古太平洋俯冲相关的岩浆活动记录。

崂山早白垩世高分异Ⅰ型花岗岩地球化学特征及岩石成因机制

崂山花岗岩出露于胶东区域,目前对其花岗岩的类型划分、源区、成因仍存在争议,而对高分异花岗岩成因、演化过程尚缺乏研究。本文以崂山早白垩世花岗岩为研究对象,对其进行岩石学与岩相学、全岩主微量及稀土元素、锆石U-Pb定年与Lu-Hf同位素分析、电子探针长石成分分析。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,崂山石英二长岩、二长花岗岩、正长花岗岩、花岗斑岩成岩年龄分别为128.6±2.7 Ma、122.8±2.5 Ma~118.6±1.2Ma、121.5±2.7 Ma~121.3±1.2Ma和114.5±1.2 Ma,指示它们均为早白垩世岩浆活动产物。地球化学组成上表现为高硅富碱,不同程度的贫铝、镁、铁,富集轻稀土元素和Rb、Th、U,亏损Ba、Sr,显著Eu负异常。崂山花岗岩锆石εHf(t)值介于-21.0~-15.1之间,Hf同位素二阶段模式年龄t_(DM2)介于2 482~2 149 Ma之间。结合矿物学、岩石学和地球化学证据,石英二长岩、二长花岗岩为I型花岗岩,正长花岗岩、花岗斑岩为高分异I型花岗岩。结合胶东区域研究资料,认为崂山早白垩世高分异I型花岗岩是在古太平洋板块俯冲作用产生的伸展构造环境下,软流圈地幔来源的岩浆底侵,诱发下地壳物质部分熔融形成长英质岩浆,后期受到斜长石、钾长石、磷灰石等矿物分离结晶作用的控制,经历高程度的分异形成。

黑龙江三矿沟-庄乎河地区岩浆岩年代学、地球化学研究及其俯冲构造与成矿意义

黑龙江三矿沟-庄乎河地区位于多宝山成矿带北侧,区内构造-岩浆-热液活动复杂,主要发育有三矿沟矽卡岩型矿床及庄乎河热液脉型矿床。本文选择三矿沟-庄乎河地区的岩浆岩主体为对象开展年代学、岩石学及元素地球化学等综合研究,系统厘定两个时期的岩浆岩,包括海西期庄乎河流纹岩(288~294 Ma)、庄乎河花岗斑岩(297~303Ma),燕山期三矿沟花岗闪长岩(172~179Ma)和庄乎河矿区石英闪长岩(165~176Ma)。三矿沟-庄乎河地区的成(含)矿岩浆岩均具有高硅、高铝及富碱的I型花岗岩特征,富集Rb、Sr、Ba、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,轻重稀土元素分馏明显,δEu亏损等特征。本次研究认为研究区与成矿作用有关的构造背景为活动大陆边缘,三矿沟-庄乎河地区在海西期受到古亚洲洋俯冲作用形成庄乎河花岗斑岩及流纹岩,而燕山期三矿沟花岗闪长岩和庄乎河石英闪长岩则与成矿富集作用有关,且两区矿床成矿作用与燕山期古太平洋俯冲作用密切相关。

中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.

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。

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。

吉南中侏罗世花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄、地球化学及Hf同位素组成

古太平洋构造体系控制了东亚大陆边缘的形成和演化,但关于古太平洋板块俯冲的开始时间以及精细过程仍存在争议。和龙市石人村位于吉林南部,地处华北板块北缘东段,是研究古太平洋演化的有利区域。本文对研究区内花岗闪长岩进行了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学和Hf同位素研究。结果表明:锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果为(173±1)Ma,属中侏罗世;岩石具有高Mg^(#)(65.23~65.92),异常高w(Sr)((1657~2467)×10^(-6)),低w(Y)((7.50~7.98)×10^(-6))、w(HREE)的特征,非常类似于低硅埃达克岩,反映了其初始岩浆来源于板片熔融交代的地幔楔。该类型岩石的发现暗示在173 Ma左右区域存在非常热的俯冲作用,可能是斜向俯冲或洋脊俯冲所致,也意味着中侏罗世早期古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲方向发生了偏转或俯冲方式发生了转变。然而,石人村花岗闪长岩又不同于典型的低硅埃达克岩,其w(SiO_(2))=61.13%~62.31%,明显大于埃达克岩的56%,在野外和镜下均观察到岩浆混合作用的痕迹,反映岩浆在侵位过程中经历了岩浆混合作用开放体系的演化过程。

华南东部陆缘侏罗纪岩浆作用特征及其构造背景——来自浙东南毛弄组火山岩的新证据

华南东部内陆地区在侏罗纪处于陆内伸展背景已逐渐成为学术界共识,但对于该时期东部陆缘的构造环境仍存在争议。本文以浙东南毛弄组火山岩为对象,开展了岩石学、SHRIMP锆石U-Pb年代学、锆石微量元素、全岩元素地球化学和Sr-Nd同位素等研究,为认识华南东部陆缘构造背景提供制约。浙江侏罗纪火山岩以松阳毛弄剖面较具代表性,总体上是一套以英安质晶屑凝灰岩和流纹质玻屑凝灰岩为主的火山岩组合。本次研究在毛弄组下段获得的流纹质玻屑凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153±2Ma。综合前人研究表明,毛弄组火山岩主要形成于180～148Ma。毛弄组火山岩属于镁质钙碱性系列,且表现出明显的轻稀土元素富集特征,其中早侏罗世毛弄英安质凝灰岩Eu负异常不明显,而晚侏罗世毛弄流纹质凝灰岩具有显著的Eu负异常;两组凝灰岩均富集K、Rb和Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr和Hf等高场强元素。毛弄英安质火山岩的源区残留相组合可能为"斜长石+石榴石+角闪石",而毛弄流纹质凝灰岩则可能为"斜长石+角闪石",这一差异可能代表它们具有不同的源区深度。毛弄组火山岩的Sr-Nd-Hf同位素特征与华夏陆块古元古代基底岩体相似,其可能主要起源于基底地壳物质的部分熔融,并有少量地幔新生物质的加入。结合构造背景分析认为,毛弄组火山岩等陆缘岩浆岩形成环境为相对低温的"安第斯型"俯冲环境。通过不同时代区域岩体锆石氧逸度计算发现,早侏罗世东南海域岩浆岩的氧逸度比大陆陆缘更高,且大陆陆缘岩浆岩的氧逸度从晚三叠世至晚侏罗世不断升高,可能标志着陆缘地区俯冲流体的影响有着从东南海域向大陆陆缘扩散的趋势。综合分析认为,在侏罗纪华南东部陆缘可能发育一个与古太平洋俯冲有关的"安第斯型"陆缘岩浆弧,其时代可能最早可以追溯到早侏罗世早期,并持续扩大到中-晚侏罗世。这一时期浙闽沿海地区总体处于弧后挤压主导的构造环境,与同期内陆地区构造伸展背景形成鲜明对比。

东北那丹哈达岭中—新生代构造-热演化史:来自(U-Th)/He和裂变径迹热年代学的证据

中国东北的那丹哈达岭地区位于中亚造山带最东部,它的中—新生代热演化史是认识陆内造山活动的关键,但该地区相关研究比较薄弱,其中—新生代的热演化史缺乏有效的约束。因此本文应用磷灰石裂变径迹、锆石和磷灰石(U-Th)/He等多种低温热年代学方法,对东北那丹哈达岭地区的侵入岩开展构造热演化历史研究。热年代学数据和热史模拟结果表明,该地区存在早白垩世晚期—晚白垩世(110~80 Ma)、古新世—始新世(60~40 Ma)两期快速冷却事件,其冷却速率分别为3.42~4.81℃/Ma和1.43~1.83℃/Ma。结合区域构造和应力分析,我们认为两期冷却事件均受构造活动控制。第一期快速冷却事件是古太平洋板块北西向俯冲引发的构造叠加到鄂霍特莫茨克地块并与东亚大陆边缘碰撞引起;而第二期快速冷却事件是古太平洋俯冲的板片后撤使东亚陆缘处于伸展环境,造成东北大面积的剥露作用引起。这次研究增强了对东亚陆缘中新生代构造-热演化历史的认识,对于理解大陆内部造山带的构造变形过程与机理具有重要意义。

粤北下庄矿田仙石铀矿床沥青铀矿电子探针化学年龄及其地质意义

华南晚中生代以来多期铀成矿与岩石圈伸展事件基本对应,高精度的铀成矿年代学测定有利于进一步明确两者的关系。下庄矿田以发育众多与辉绿岩脉有关的"交点型"热液铀矿床为特色,是华南代表性铀矿田之一。选择下庄矿田仙石铀矿床这一典型的"交点型"铀矿床为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜对铀矿化特征进行了详细的岩相学观察,并采用电子探针分析计算了沥青铀矿U-Th-totalPb化学年龄。结果表明:仙石铀矿床铀矿化与碳酸盐脉共生,可分为角砾状、脉状两期矿化;沥青铀矿主要化学组成为UO_(2)、PbO、CaO、SiO_(2)、Na_(2)O、Al_(2)O_(3),且SiO_(2)与PbO含量、Na_(2)O与PbO含量、Na_(2)O与Al_(2)O_(3)含量、Na_(2)O与CaO含量、PbO与Al_(2)O_(3)含量、PbO与CaO含量、Al_(2)O_(3)与CaO含量之间相关系数都小于0.5,反映了沥青铀矿形成之后受改造作用弱,铀矿物U-Th-totalPb体系相对封闭;采用电子探针U-Th-totalPb化学定年法计算,矿化年龄可分为两组,加权平均年龄分别为(123.3±4.5)和(84.1±3.2)Ma,分别对应于角砾状、脉状两期铀矿化。综合前人定年结果,认为仙石铀矿床主要铀成矿作用与华南岩石圈伸展事件具有较好对应关系。下庄矿田乃至华南地区的主要铀成矿作用可能与古太平洋板块俯冲的地球动力学背景有关。

浙江中部芙蓉山花岗斑岩及包体岩石地球化学研究

花岗岩的源区、温压条件及与其他岩石的共生组合的研究可以限定其形成构造背景,了解其形成的深部动力学过程。本文对浙江中部中生代芙蓉山花岗斑岩及其暗色包体开展了全岩主微量元素、锆石U-Pb年代学和Hf同位素、Ti温度计和全岩Sr—Nd同位素研究,探讨芙蓉山花岗斑岩的成因类型、源区特征及其与镁铁质包体之间的关系,并进一步限定其构造背景。锆石U-Pb定年结果显示芙蓉山花岗斑岩加权平均年龄为133.6±1.6 Ma(MSWD=2.1,2σ),镁铁质包体加权平均年龄为130.3±4.2 Ma(MSWD=5.8,2σ),其成岩年龄基本一致,形成于早白垩世。全岩地球化学表明芙蓉山花岗斑岩属于亚碱性系列,同时具有低的Ga/Al(<2.6),高的Na_(2)O含量(2.75%~4.5%,平均3.78%),较高的全碱含量(Na_(2)O+K_(2)O=7.93%~8.75%),以及较低的锆石Ti饱和温度特征(631~690℃),这些特征显示芙蓉山花岗斑岩为I型花岗岩,而非A型花岗岩。芙蓉山花岗斑岩中锆石Hf同位素有比较大的范围[ε_(Hf)(t)=-10.9~-1.1],全岩[n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)]i=0.7062~0.7078,相对富集的ε_(Nd)(t)=-5.6~-4.7值;而包体表现为均一的[n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)]i=0.7071~0.7079和弱富集的ε_(Nd)(t)=-3.8~-2.8特征。野外及岩相学和元素地球化学特征显示典型的岩浆混合特征。镁铁质包体源区可能来自于俯冲交代地幔,芙蓉山花岗斑岩则形成于古老富钾地壳熔体和交代地幔熔体混合后的结晶分异。混合模型计算表明混合比例为:~80%的地幔端元和~20%地壳端元。浙江中部芙蓉山富钾I型花岗斑岩与镁铁质包体共生可能指示其形成于古太平洋板块俯冲后撤初始弱伸展拉张的构造背景。

福建锦城187Ma花岗岩的发现--对华南沿海早侏罗世构造演化的制约

本文对福建沿海福清地区的锦城花岗岩和牛头尾花岗闪长岩进行了岩石地球化学、锆石U-Pb-Hf同位素分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示锦城花岗岩的年龄为187±1Ma,为福建沿海首次发现的早侏罗世岩浆活动;牛头尾花岗岩形成时代为130±1Ma,代表燕山晚期(白垩纪)的一期岩浆活动。锦城花岗岩具有高SiO2、偏碱、高Fe2O3T等特征,为高钾钙碱性系列,岩石相对富集轻稀土,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,富集Ba、Sr等大离子亲石元素,具高Rb/Sr(1.31～1.93)比值及低Rb/Ba(0.26～0.29)、Eu/Eu*(0.30～0.56)、La/Yb(5.69～18.39),Sr/Y(2.24～2.29)比值,为典型的Ⅰ型花岗岩,且具有火山弧花岗岩的地球化学特征,很可能形成于与俯冲相关的构造背景。牛头尾花岗岩相比锦城花岗岩低SiO2,贫钾,而富镁、钙,属于花岗闪长岩。其更亏损Nb、Ta及富集Ba、Sr,具较低Rb/Sr(0.27)、Rb/Ba(0.09)比值和较高的Eu/Eu*(0.98)、La/Yb(16.87),Sr/Y(19.08)比值,同样为具有弧特征的钙碱性Ⅰ型花岗岩,也形成于与大洋俯冲有关的构造背景。锦城花岗岩和牛头尾花岗闪长岩具有相似的锆石Hf同位素组成,εHf(t)分别为2.18～4.73和1.25～4.15,tDMC均为～1.0Ga,表明二者起源于相同的新元古代新生地壳。结合已有的资料,本次研究发现锦城花岗岩与南岭地区同时代岩浆岩(194～172Ma)在成因上有密切的联系,暗示古太平洋板块的俯冲很可能自早侏罗世开始。这样,华南古特提斯构造域向古太平洋构造域的转换很可能发生在早侏罗世之前,大致在205～190Ma期间。