玉树北部二叠纪镁铁质岩的成因及其对大陆弧后盆地形成的指示

系统地调查与研究弧后盆地岩浆作用能为探究汇聚板块边缘的壳幔相互作用、板块俯冲动力学和弧后盆地形成-演化机制等提供重要信息。本文以最近在青海玉树北部地区发现的二叠纪镁铁质岩类为研究对象,开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学与同位素地质学等研究,以期为深入认识大陆弧后盆地形成机制及有关镁铁质岩浆的起源提供关键线索。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测定结果表明,玉树北部辉长岩的结晶年龄为260±1 Ma。玄武岩样品具有相对低的TiO2和Nb/Y值以及相对高的Ce/Nb值,其相对于原始地幔要显著富集轻稀土和Th等元素,亏损Nb、Ta、Ti和P等元素,可与世界上典型弧后盆地玄武岩(例如Okinawa Trough BABBs)成分特征类比。而辉长岩样品具有相对高的TiO2和Nb/Y值以及相对低的Ce/Nb值,其相对于原始地幔要显著富集轻稀土和Th等元素,轻微亏损Nb、Ta和Ti,总体上具有与OIB类似的成分特征。玄武岩样品具有变化较大的ISr(0.706~0.709)和εNd(t)值(-1.8~+1.3),而辉长岩样品则具有相对均一的ISr(0.709)和εNd(t)值(-1.8~-1.5)。综合本次研究成果可以确定,玄武岩应该起源于一个受俯冲组分改造的岩石圈地幔,而辉长岩应该来自于一个与地幔柱相关的源区。结合区域最新研究资料可以进一步判断研究区镁铁质岩应该形成于大陆弧后盆地扩张的背景中,并且该弧后盆地的产生很可能与洋壳深俯冲导致的板块回撤、峨眉山地幔柱活动密切相关。

扬子北缘大洪山造山带中新元古代基性岩和浊积岩的年代学和地球化学研究:对弧后盆地演化的指示

扬子北缘~820Ma可能记录了从挤压环境向伸展环境的重要转换,是解决扬子新元古代演化争议的关键时间节点。本研究在扬子北缘大洪山造山带圆潭地区识别出一套基性岩和浊积岩组合。其中基性岩全岩Sm-Nd等时线年龄为845Ma±81Ma(MSWD=1.5),浊积岩碎屑锆石年龄谱包括四个主要峰值年龄(~835Ma、~1597Ma、~2002Ma、~2482Ma)和两个次要峰值年龄(~2680Ma、~2934Ma),综合前人研究成果将浊积岩的形成时代约束在835~820Ma。浊积岩与花山群的形成时代一致,应代表花山群的北向延伸。浊积岩的物源来自扬子北缘桐柏-大别地区,不同于前人对花山群的分析结果,指示花山群可能具有多个物源。以上地层碎屑锆石年龄谱和地层层序特征与弧后盆地相似。本研究基性岩样品具有低的SiO_(2)(45.41%~50.29%)、K 2O(0.03%~1.49%),高的TiO_(2)(1.42%~3.03%),和低的U/Th(0.15~0.29)、Th/Zr(0.003~0.011)和Nb/Y(0.059~0.147)以及正的εNd(t)(+1.18~+1.57),类似N-MORB地球化学特征。基性岩来自于软流圈,经历<3%部分熔融而生成,并在上升过程中受到了一定程度的地壳混染。综合以上分析,本文认为这些基性岩和浊积岩共同构成一套弧后背景环境岩石组合。

西昆仑晚古生代恰尔隆弧后盆地演化与锰成矿作用

晚古生代,康西瓦洋壳指向西昆仑地块俯冲,在恰尔隆盆地内沉积了下石炭统—上二叠统的一套以海进-海退为特征的旋回序列。新发现的主乌鲁克碳酸锰矿床位于恰尔隆盆地北部,含锰层位为下石炭统他龙群中段细碎屑岩夹碳酸盐岩,锰矿层为黑色泥质碳质页岩夹铁锰质微晶灰岩,显示明显韵律。锰矿石的Mn品位为8.00%~16.59%,Mn/Fe比值为0.36~1.46,铁锰分异不明显。矿石矿物主要为锰碳酸盐矿物,具有典型生物结构。碳酸锰矿石的正Eu异常(δEu=3.46±2.00)显示成矿物质主要为海底热水来源。碳酸锰矿石以及围岩的^(87)Sr/^(86)Sr偏向于大陆地壳组成(0.711925±0.000601),表明成矿物质主要来自西昆仑古老陆壳基底。锰矿石中不明显的Ce异常(δCe=0.96±0.14)和低的(Mo/U)_(auth)(自生矿物的Mo/U摩尔浓度比值,5.36±4.41)显示其主要沉积于局部快速氧化环境;而明显的Mo富集(平均Mo_(auth)=99.14±97.04)和纹层状自形黄铁矿表明围岩主要形成于还原环境。碳酸锰矿石的有机碳同位素组成(δ^(13)C_(org-PDB)=-24.65‰±2.12‰)、无机碳同位素的组成和变化趋势(δ^(13)C_(carb-PDB)=-12.67‰±3.86‰)以及总有机碳含量(TOC)与锰品位成负相关,表明锰可能最初以(氢)氧化物形式沉淀,而后在成岩埋藏过程中被有机质还原。总之,在早石炭世的恰尔隆盆地内,海侵过程带来丰富的自由氧和有机质,沉积了一套黑色泥质碳质页岩夹铁锰质微晶灰岩。同生断层活动带来富Mn^(2+)热水;Mn^(2+)在短暂的氧化条件下被氧化为Mn^(3+)/Mn^(4+)的(氢)氧化物。由于含氧量不足,铁和锰未完全分离。随着沉积作用进行,这些(氢)氧化物被表层沉积物覆盖而埋藏。随后在缺氧孔隙水中,Mn^(3+)/Mn^(4+)的(氢)氧化物被有机质还原为Mn^(2+)碳酸盐矿物。晚石炭世,海平面上升,Mn^(2+)的氧化作用逐渐减弱,使得上覆地层缺乏含锰层位。

新疆北部阿尔泰地区库尔提蛇绿岩:古弧后盆地系统的产物

位于新疆北部富蕴县库尔提一带的晚古生代变质玄武岩和辉长岩系含有似岛弧火山岩(arc_like)和似洋中脊玄武岩 (MORB_like)成分的两种组分 ,岩石以出现不同程度的LREE亏损和Nb、Ta等元素的负异常为特征 ,在成分上非常相似于现代弧后盆地 (Mariana和Okinawa弧后盆地 )的玄武岩。我们厘定这套变质的镁铁质火成岩为弧后盆地蛇绿岩 ,它们很可能代表了晚古生代古亚洲洋北侧的一个洋内岛弧的弧后盆地系统 ,表明晚古生代早期新疆北部地区处于与古亚洲洋俯冲有关的岛弧环境 ,该古洋在晚石炭世—二叠纪消减消失后 ,两侧西伯利亚和哈萨克

从弧后盆地到前陆盆地——北祁连造山带奥陶纪—泥盆纪的沉积盆地与构造演化

北祁连加里东期造山带是在新元古代Rodinia联合大陆(Pangea-850)基础上裂解,经由寒武纪裂谷盆地、奥陶纪初期成熟洋盆、奥陶纪中晚期北祁连活动大陆边缘、志留纪—早、中泥盆世碰撞造山而形成的。奥陶纪中、晚期,北祁连、走廊地区中、上奥陶统发育洋壳-岛弧-弧后火山岩,形成典型的沟-弧-盆体系的沉积。志留纪—早、中泥盆世是北祁连-走廊沉积盆地的转换时期。除天祝、古浪、景泰及肃南等局部地区发育下志留统钙碱性系列火山岩以外,全区志留系均以碎屑岩沉积为主。志留系底部多见一套砾岩层。下—中志留统为典型复理石相的浊流沉积。上志留统变为滨浅海相磨拉石沉积。早、中泥盆世雪山群为典型的陆相粗碎屑磨拉石沉积。从空间分布上看,志留系—泥盆系在走廊—北祁连地区也有自北向南厚度加大、粒度变粗的特征,古流以由南向北、来自造山带的古流为特征。北祁连-河西走廊奥陶纪弧后盆地火山岩—志留系复理石-海相磨拉石—中、下泥盆统陆相磨拉石的充填序列以及空间分布特点,反映为典型的弧后盆地向前陆盆地转化的沉积序列。

柴北缘绿梁山地区早古生代弧后盆地型蛇绿岩的年代学、地球化学及大地构造意义

岩石学、地球化学、年代学及Lu-Hf同位素综合研究表明在柴北缘西段绿梁山大平沟地区出露一套弧后盆地型蛇绿岩,岩石类型主要包括变质橄榄岩、变火山岩、变辉长岩及斜长花岗岩。其中变火山岩具有LREE亏损,类似N-MORB的稀土配分模式,同时又具有富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素的岛弧火山岩的地球化学特征,应形成在弧后盆地环境。斜长花岗岩为低钾准铝质花岗岩,具有LREE略微富集,HREE平坦的稀土配分型式,显示强烈Eu正异常,其εHf(t)值介于13.7～15.3之间,为变辉长岩部分熔融的产物,熔融温压条件可能为P=0.8～0.9GPa和T=～800℃。年代学研究结果表明变辉长岩的形成时代为535±2Ma,斜长花岗岩的形成时代为493±3Ma,指示本地区弧后盆地拉张时限至少介于493～535Ma之间,而柴北缘地区古大洋俯冲消减作用应早于535Ma。

内蒙朝克山蛇绿岩地球化学:洋内弧后盆地的产物?

朝克山蛇绿岩是内蒙贺根山地区出露最好的蛇绿岩之一,可能形成于中晚石炭世。朝克山蛇绿岩中的基性岩具有 LREE 亏损、类似 N-MORB 的稀土配分模式,而相对 N-MORB 富集大离子亲石元素,亏损 Nb、Ta 等高场强元素又类似岛弧火山岩的成分特征,因此,我们认为朝克山蛇绿岩应形成于弧后盆地。将朝克山蛇绿岩的基性岩与现代 Mariana 洋内弧后盆地和 Okinawa 陆缘弧后盆地的玄武岩及同属中亚造山带的、形成于洋内弧后盆地的新疆库尔提蛇绿岩对比,朝克山蛇绿岩更类似于 Mariana 玄武岩和库尔提蛇绿岩,因此其很可能形成于洋内弧后盆地而不是大陆边缘弧后盆地环境。

北祁连山早古生代洋脊-洋岛和弧后盆地火山作用

北祁连山系内,分布着一套类型十分齐全的新元古代-早古生代海相火山岩系。包它括有大陆裂谷火山岩、洋脊-洋岛火山岩、岛弧火山岩、弧后盆地火山岩和陆缘被动裂谷火山岩。本文重点介绍北祁连山早古生代洋脊-洋岛火山岩和弧后盆地火山岩的岩石地球化学特点,并从地幔动力学角度探讨它们的岩石成因。这无疑对于深入了解地质历史古老增生板块边缘的火山作用有重要意义。

北祁连山奥陶纪弧后盆地火山岩浆成因

本文对北祁连山早古生代弧后盆地熔岩的岩石地球化学研究结果加以报道。样品的分布将南部弧后盆地拉伸最早阶段发育的岛弧裂谷化区和北部的弧后海底扩张区联系起来。熔岩的岩相学和地球化学特点反映了拉伸方式的改变,北部是典型的弧后盆地基性熔岩,向南则逐渐向岛弧熔岩过渡。海底扩张区以玻质(现已脱玻化)、少斑基性熔岩为特征,长英质熔岩和斑状基性熔岩产于南部岛弧裂谷化区。成熟岛弧部分(Y<20×10-6,TiO2<0.60%,Th/Yb>0.60)和弧后扩张区(Y>20×10-6,TiO2>1.0%,Th/Yb<0.60)在地球化学上相互有别。从由海底扩张形成的弧后盆地基性熔岩,向南经过逐渐与岛弧岩石相似的熔岩,直至裂谷区最南部的岛弧熔岩,它们的地球化学成分显示逐渐的变化。这种变化反映了弧后盆地形成过程中弧后盆地之下地幔对流方式和熔体产生作用的改变:从初始岛弧裂谷之下由消减板片俯冲引起的地幔下沉,转变为弧后海底扩张带之下的地幔上隆。早期岛弧裂谷阶段,裂谷轴捕获了岛弧岩浆流,从而使得喷出的熔岩在成分上与岛弧熔岩无法区分;随着弧后拉张继续,弧后盆地变宽,岛弧岩浆流逐渐离开裂谷轴,最终产生一个似洋中脊的减压熔融系统———弧后盆地岩浆系统。

南祁连大道尔吉早古生代弧后盆地型蛇绿岩的年代学、地球化学特征及意义

大道尔吉蛇绿岩是中祁连地块和南祁连褶皱带之间蛇绿混杂岩带的重要组成部分。出露的岩石单元包括地幔橄榄岩、镁铁–超镁铁质堆晶杂岩和玄武安山岩。其中镁铁–超镁铁质堆晶杂岩包括三个堆晶旋回,单个堆晶旋回底部为含铬尖晶石纯橄岩,向上逐渐变为透辉石岩(辉石橄榄岩)→辉长岩等。堆晶杂岩中辉石橄榄岩Sm-Nd同位素等时线年龄为441±58 Ma,为加里东中期岩浆活动的产物。地球化学特征显示:地幔橄榄岩MgO(40.41%~40.96%)、Cr(3590×10^(–6)~7340×10^(–6))、Ni(1480×10^(–6)~1710×10^(–6))含量高,而Al_2O_3(0.35%~0.59%)、TiO_2(0.03%~0.04%)和∑REE(0.81×10^(–6)~1.84×10^(–6))含量低,具亏损地幔岩的特征;镁铁–超镁铁质堆晶杂岩的主量元素变化大,重稀土元素富集,正Eu异常(δEu=1.22~2.15);玄武安山岩SiO_2为54.90%~57.76%,MgO为3.50%~5.45%,TiO_2为0.72%~1.12%,Na_2O/K_2O>1,∑REE为24.9×10^(–6)~53.4×10^(–6),LaN/YbN=1.0~1.7,具平坦稀土配分模式,与E-MORB相似,同时富集Ba、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素,具弧后盆地火山岩地球化学特征。综合区域地质、岩石组合和地球化学特征,认为大道尔吉蛇绿岩属构造肢解的蛇绿岩残片,具有俯冲带(SSZ)型蛇绿岩的特征,形成于弧后盆地环境,为奥陶纪柴北缘洋向中祁连地块俯冲,引起弧后扩张形成。

北祁连山早古生代弧后盆地火山作用及成矿特点——以肃南石居里沟富铜块状硫化物矿床为例

呈狭长带状分布于北祁连山走廊南山北坡的中—晚奥陶世弧后盆地海相火山岩,兼具洋中脊玄武岩和岛弧火山岩的特点。以基性火山岩为主,含有一定量的中性、中酸性火山岩;主要为熔岩,并有相当数量的火山碎屑岩。弧后盆地型火山岩发育的地段,即弧后扩张强烈的部位利于富铜(锌)型(塞浦路斯型)矿化,近来在甘肃省肃南石居里沟地区发现的富铜块状硫化物矿床为典型代表。矿体明显受火山机构制约的原生裂隙控制,矿化稍晚于火山作用,为海底热卤水(热液)对流循环成因。

论西太平洋活动大陆边缘中-新生代弧后盆地的分类和演化

文章以地球动力学和全球构造观点来探讨西太平洋活动大陆边缘中—新生代弧后盆地的基本特征、形成机制、大地构造学涵义和油气藏分布规律。根据现代地质学、地球物理学和岩石地球化学多学科的综合分析，将弧后盆地划分为五种成因类型：（１）弧后硅铝层上裂陷盆地；（２）弧后前陆盆地；（３）边缘海盆地；（４）弧间盆地；（５）弧后拉分盆地。此外，还讨论了近年来弧后盆地构造研究的新进展。

藏南冈底斯白垩纪弧后盆地的地壳变形及初始高原的形成

在藏南"南冈底斯岩浆弧"的北侧,发育一个白垩纪碳酸盐-碎屑岩组成的弧后盆地,盆地基底为早侏罗纪火山岩,其上被大面积晚白垩世-古新世林子宗群火山岩(62~45Ma)角度不整合覆盖,以及65~40Ma花岗岩基的侵位。南冈底斯弧后盆地的主要地壳变形表现为:在自北向南剪切应变下,以早侏罗世火山岩与晚侏罗-白垩世沉积岩之间的冈底斯滑脱带(GD)为主要构造底面,与上部白垩纪地层的强烈褶皱和铲式构造一起组成的"滑脱-褶皱"构造样式。研究表明,弧后盆地的滑脱-褶皱构造是90~62Ma期间与新特提斯大洋岩石圈板片俯冲有关的弧后盆地地壳缩短、加厚和造山作用的表征。大面积存在的冈底斯林子宗火山岩与其下部地层的角度不整合是一种"火山披盖式"的不整合,说明冈底斯弧后盆地经历伸展到地壳缩短变形、造山隆升和剥蚀夷平的演化过程,标志洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的转换。提出南冈底斯初始高原在晚白垩世俯冲条件下开始形成的新认识。

东秦岭二郎坪弧后盆地双向式俯冲特征

二郎坪弧后盆地是北秦岭早古生代活动大陆边缘沟－弧－盆系统的重要组成部分，现今二郎坪岩群是古弧后盆地的物质残存，记录了盆地演化方式和过程。沉积建造和岩浆作用研究发现，在二郎坪弧后盆地南北两侧各发育一套活动型陆缘沉积体系和一系列府冲型花岗岩；变形构造解析反映出主造山期早期沿弧后盆地两侧各形成一套韧性推覆构造系，并具对冲型几何学样式，为俯冲带典型构造。综合分析表明，弧后盆地在造山早期分别俯冲于南部秦岭古岛弧和北部宽坪古陆之下，具双向式俯冲特征。

冲绳海槽火山岩——揭示弧后盆地早期扩张动力学过程的钥匙

简述了冲绳海槽火山岩的研究意义、研究历史、现状及存在问题 ,提出今后深入研究的思路与展望。指出应基于现代地球化学理论和方法 ,从板块构造沟弧盆体系岩浆作用的角度 ,将冲绳海槽这一典型幼年期弧后盆地中复杂多变的火山岩作整合型归纳和思考 ,既揭示不同岩石系列的成因联系 ,又注重将岩浆作用与构造环境相结合 ,并在与成熟弧后盆地火山岩的对比中揭示弧后盆地早期扩张过程中岩浆作用的特性、规律与标志 ,以揭示弧后盆地早期扩张的构造动力学过程。

西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动及成矿作用

岛弧-弧后盆地是海底热液硫化物发育的重要环境。本文总结了近几十年对西太平洋地区岛弧-弧后盆地热液活动调查及研究的成果,阐述了岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、构造环境、热液喷口水深和流体温度变化关系、相分离过程以及热液硫化物的金属元素组成特征,分析了成矿元素富集规律和控矿因素。研究认为,随着岛弧-弧后盆地热液喷口所处水深的增加,其最高喷口流体温度也相应增加,这与相分离过程有关;岛弧-弧后盆地热液硫化物与洋中脊硫化物不同,以Fe-Zn-Pb型硫化物为主,显著富集Zn、Pb、Au、Ag等金属元素;热液成矿作用主要受到岛弧及弧后扩张处的岩浆作用、相分离、基岩、弧后扩张速率、沉积物盖层等5类因素的制约。

北秦岭二郎坪弧后盆地俯冲消减的构造演化时限

秦岭造山带早古生代发育一套完整的"沟—弧—盆"体系,其中二郎坪群作为弧后盆地的代表。为了查明二郎坪弧后盆地俯冲消减的构造演化时限,本文以二郎坪群及其相关侵入岩体为研究对象,进行了锆石U-Pb年代学研究。结果表明,火神庙组斜长角闪片岩测得锆石U-Pb加权平均年龄为495.2±6.9 Ma,属于原岩的结晶年龄;侵入二郎坪群内部的变形岩体主要代表板山坪岩体、张家庄岩体、郭家幔岩体,测得其结晶年龄分别为:479.9±5.6 Ma、461.5±5.4 Ma和456.5±6.3 Ma。板山坪岩体的变形特征与二郎坪群北部岩片向北俯冲消减特征相同,张家庄岩体、郭家幔岩体的变形特征与二郎坪群南部岩片向南俯冲消减特征相同。另外,在二郎坪群南部岩片内部发现顺面理面侵入的未变形岩脉,其结晶年龄为427.8±5.4 Ma,以及切穿二郎坪群南部岩片面理的未变形岩脉,给出一颗锆石结晶年龄为388 Ma。综合上述以及前人研究成果,认为二郎坪弧后盆地可能于460 Ma闭合,其俯冲消减方式为双向式俯冲,并且两侧岩片俯冲变形可能持续至427 Ma,最终岩石俯冲变形结束时间上限为388 Ma。

三江北段生达残留弧后盆地晚三叠世层序地层与演化

以陆壳为基底的生达残留后盆地被厚度大于５ ０００ ｍ 的晚三叠世沉积岩层所充填。在那里堆积着主要由半深海－ 深海相的陆源、内源与火山源浊积岩沉积，以及特色的弧后拉张产生的碱性系列玄武岩与海底喷流热水沉积等构成的活动边缘沉积物。以露头剖面为基础，识别出Ⅰ类与Ⅱ类层序界面，划分出２ 个Ⅰ类和１ 个Ⅱ类层序。层序形成的主控因素为构造火山作用、沉积物补给与海平面变化。

北秦岭弧后盆地俯冲消减与陆壳物质再循环——桃园岩体和黄岗杂岩体的地球化学证据

对桐柏北部加里东期桃园岩体和黄岗杂岩体的地球化学研究表明 ,桃园岩体形成于与洋壳消减作用有关的弧后盆地环境 ,与二郎坪基性火山岩具有相同的岩浆来源 .黄岗杂岩岩浆中含有一定比例的陆壳物质 ,该物质来自俯冲板片上陆壳沉积物的再循环 ,与二郎坪弧后盆地向北的俯冲消减有密切联系 .

晚奥陶世北秦岭弧后盆地放射虫组合

陕西渭北地区晚奥陶世裂陷成深水环境,构成北秦岭弧后盆地的一部分,接受了一套碳酸盐岩斜坡相沉积。在其下部地层首次分离出一个保存良好,属种丰富的放射虫化石组合Inanibigutta aff.inconstans-Syntagentactinia biocculosa组合,计有7科、14属、23种、4新种,以Inaniguttidae、Haplentactiniidae、Polyentactiniinae为特征,与哈萨克斯坦放射虫组合面貌一致,不存在澳洲和美洲的Kalimnasphaera等分子,就目前所知亚洲这一地区是全球奥陶纪放射虫分异度最高的地区,反映了北秦岭古海洋与古亚洲洋是相通的。