扬子陆核古元古代变质事件——来自孔兹岩系变质锆石U-Pb同位素年龄的证据

崆岭杂岩除太古宙结晶基底外,还出露一套以含石墨和富铝矿物为特征的孔兹岩系。相对于结晶基底,目前对于该套表壳岩系的同位素年代学研究有限。对该套孔兹岩系中代表性岩石类型榴线英岩开展了变质锆石U-Pb同位素年龄测定。研究结果表明,榴线英岩变质年龄为1964±12Ma。结合前人在相近地层岩石组合中报道的锆石U-Pb年龄数据,推测崆岭杂岩孔兹岩系原岩可能沉积于2.1~2.0Ga。扬子陆核的古元古代变质-岩浆作用可能与全球广泛存在的同时期(2.1~1.8Ga)碰撞造山事件有关,暗示其很可能是Columbia超大陆的重要组成部分。

南秦岭随枣地块耀岭河组双峰式火山岩:对扬子克拉通北缘大陆裂解过程的约束

长期以来,扬子克拉通北缘新元古代地质构造演化一直是地学界研究的热点。在南秦岭随州地区耀岭河组中新识别出一套双峰式变火山岩,对其开展锆石U-Pb年代学研究结果表明,变玄武岩中锆石较少,且多为捕获锆石,年龄组成特征与下伏武当岩群顶部岩石中碎屑锆石基本一致;白云母千枚岩中锆石年龄集中,获得的U-Pb年龄为623±3 Ma,代表了南秦岭随枣地区耀岭河组的形成时代,该结果与侵入武当岩群中的基性岩墙年龄650~600 Ma一致,两者应为同时期不同产出相的岩浆作用的产物。结合区域研究成果,扬子克拉通北缘裂解可能经历了更长期且复杂的地质构造过程,西部裂解较早,东部(现今方向)较晚,总体呈"拉链式"裂解模式。

大别造山带新太古代地壳岩石和古元古代混合岩化作用--来自锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

大别造山带北大别超高压变质带是研究秦岭-大别-苏鲁造山带古老基底演化过程的关键区域,其内广泛发育的混合岩长期被认为主要形成于中生代。本文对北大别团风一带新识别出的一套混合岩开展了锆石U-Pb定年和Hf同位素组成分析,结果显示,混合岩第一类锆石核部具有岩浆锆石特点,组成的不一致线上交点年龄为2850±86 Ma,该年龄代表了混合岩原岩年龄。第二类锆石具有变质深熔锆石特点,其加权平均207Pb/206Pb年龄为2011±12 Ma,代表了混合岩化的时间。岩浆锆石多数具有负的εHf(t)值(-8.1~2.2),对应两阶段Hf同位素模式年龄(TDM2)为3.6~3.0 Ga,表明原岩可能为大别造山带内古太古代地壳物质重熔形成,并可能在形成过程中伴有少量幔源物质加入。与之相比,变质锆石均具有正的εHf(t)值(0.3~8.2),对应TDM2为2.7~2.2 Ga,说明在混合岩化变质深熔过程中锆石Lu-Hf同位素体系完全开放,导致了锆石Hf同位素组成的升高。本文研究表明,大别造山带除了中生代混合岩化作用以外,还存在古元古代与Columbia超大陆聚合过程相关的一期混合岩化作用,为目前已知的大别造山带内最早一期混合岩化作用。此外,该套混合岩原岩为太古宙岩石,且对应模式年龄高达3.6 Ga,这扩展了目前已知的大别造山带最古老岩石信息范围,表明大别造山带内太古宙古老地壳物质可能不仅局限于黄土岭一带,还在北大别更广泛地区出露。

海南岛南部侏罗系的发现——来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据

海南岛一直被认为缺失侏罗纪沉积记录,指示了海南岛与大陆内部不一样的中生代演化特征。对海南岛南部三亚地区尖岭剖面和海螺岭剖面紫红色碎屑岩,以及早白垩世鹿母湾组进行了详细的野外地质调查和碎屑锆石U-Pb同位素分析。结果表明,尖岭剖面和海螺岭剖面的紫红色碎屑岩具有高度一致的碎屑锆石年龄谱,限定的最大沉积年龄为172~174Ma,完全不同于下伏晚奥陶世榆红组和海南岛早白垩世鹿母湾组沉积岩的碎屑锆石年龄谱。综合区域构造-岩浆活动和中—新生代碎屑锆石年代学分析结果及尖岭剖面紫红色碎屑岩中锆石Hf同位素特征,认为海南岛三亚地区尖岭和海螺岭紫红色碎屑岩应沉积于172~158Ma之间,属于中—晚侏罗世沉积岩。其沉积物源和构造背景与广东东部和福建沿海同时代沉积岩相似,指示华南东南沿海地区在中—晚侏罗世具有统一的大地构造背景。

扬子陆块南部新元古代煌斑岩锆石U-Pb年龄及构造背景

鹤峰煌斑岩大地构造上位于江南造山带北缘、扬子陆块南部,是鄂西南地区唯一的岩体,本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及微量元素测试方法对其形成时代进行厘定,并利用锆石微量元素探讨其形成构造环境。结果表明:(1)岩体^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为839±5 Ma(MSWD=2.1,n=24),形成时代为新元古代;(2)岩体锆石都具有较高稀土元素总量、重稀土元素(HREE)富集、轻稀土元素(LREE)亏损、强烈的Ce正异常和Eu负异常特征,与岩浆锆石的特征一致;在Y-U/Yb图中显示形成于靠近洋壳的陆壳锆石区域,在锆石微量元素构造环境判别图解中,大部分样品点落入火山弧环境区域,少量样品点落入板内环境区域。综合分析认为,鹤峰煌斑岩形成于晋宁期弧后盆地伸展环境,可能与华夏陆块向扬子陆块俯冲过程中发生俯冲板片的折断、拆沉引发深部地幔上涌的动力学机制有关。

海南儋州兰洋地区发现泥盆纪地层:来自锆石U-Pb 年龄的证据

在海南岛中部儋州兰洋镇上番开村附近,发育一套灰绿色变细砂岩、变粉砂岩与深灰色板岩互层的岩石组合,其整合于灰色变细砂岩夹浅灰色中厚层状结晶灰岩或白云质灰岩组合的地层之上,伏于灰黑色炭质板岩、千枚岩与灰色变细砂岩互层,夹薄层硅质岩的地层之下。前人将该套岩石组合划归石炭纪青天峡组。本次在该组合下部新发现了2层沉凝灰岩夹层,对该凝灰岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试,60颗锆石206 Pb/238 U年龄分成4组,其中年龄最小的一组为349~375 Ma,年龄加权平均值为365±3 Ma,代表了火山喷发的时限,也指示地层的沉积时代为晚泥盆世晚期,这是海南岛首次报道的泥盆系绝对年龄。结合在相邻的上番开村青天峡组结晶灰岩中新采获的泥盆纪弗拉期竹节石Polycylindrites鉴定结果,可以确定海南岛存在中晚泥盆世沉积。据此对海南岛中北部晚古生代地层序列进行了重新厘定,为研究古特提斯洋东延及构造演化等问题提供了新的思路和证据。

海南三亚中元古代变质砾岩的发现及其对Columbia超大陆裂解的指示

海南岛中元古代沉积记录对于探讨华南陆块早期大陆演化过程起关键作用。对海南三亚三郎岭地区奥陶系干沟村组砂岩-板岩组合中的变砾岩形成时代进行了重新厘定。碎屑锆石U-Pb同位素年龄分析结果表明,65颗锆石207Pb/206U年龄范围为2691~1350 Ma,且分成2691~2444 Ma、1838~1632 Ma、1540~1350 Ma三组,形成约1699 Ma、约1440 Ma 2个主要峰值和约2461 Ma的1个次要峰值。基于最年轻锆石年龄为1350 Ma,且没有出现海南岛常见的1250~1100 Ma和1000~900Ma年龄记录,将该套变质砾岩沉积时代限定在1350~1250 Ma,而并非前人划属的奥陶纪,这是海南岛首次发现中元古代的砾岩建造。该套变砾岩砾石成分成熟度高、结构成熟度中等,表现为裂谷盆地高密度的碎屑流沉积特征,是研究区Columbia超大陆裂解晚期的沉积响应。变质砾岩与劳伦大陆西部的Belt-Purcell超群下部沉积地层具有相似的碎屑锆石年龄组成和年龄谱特征,暗示中元古代哥伦比亚超大陆中,海南岛与劳伦西部靠近。

上扬子地区中生代沉积盆地演化

以地层分区为单位对上扬子地区中生代沉积建造进行了详细分析,对盆地原型进行了初步划分,建立了中生代上扬子陆块沉积盆地时空分布格架.结合年代地层和生物地层划分对比、生物古地理、岩相古地理和构造演化规律的综合分析,对上扬子地区中生代3个阶段的盆地演化过程进行生动刻画,并以此为依据分析了盆地形成演化的大地构造环境.早三叠世上扬子陆块受印支造山运动的影响不断抬升,海相盆地水体变浅,形成一系列混积陆表海、台盆-台地构造相;晚三叠世-早侏罗世上扬子西缘与其西侧的特提斯域地块或多岛弧盆增生体发生碰撞拼合,且华南陆块与华北陆块的碰撞拼合,使上扬子陆块西南缘、西缘和北缘发育了前陆盆地和周缘前陆盆地,与此同时雪峰隆起进入造山过程;中侏罗世之后,由于受古太平洋板块向西对亚洲大陆的俯冲,上扬子陆块进入了以陆内造山作用为主的新的构造阶段,以雪峰山为界,东部发育一系列断陷-坳陷盆地,西侧则发育陆内大型压陷盆地.

扬子陆核北崆岭地区“马槽园群”的新认识

扬子陆核北崆岭地区孔子河-樟村坪一带的"马槽园群"被认为是崆岭地区唯一出露的青白口纪沉积记录,对探讨扬子陆块在Rodinia超大陆中的位置及汇聚与裂解过程具有重要意义.通过对其进行岩石学、沉积学和碎屑锆石年代学研究,并与紧密伴存的南沱组进行对比,结果表明:"马槽园群"与南沱组的空间分布、砾石大小、分选、磨圆等特征相似,都体现了快速混杂堆积特点;最年轻锆石年龄限定"马槽园群"沉积时代晚于786Ma,南沱组则在657~635Ma之间,两者具有相似的碎屑锆石年龄谱特征.由此表明北崆岭地区的这套杂砾岩为新元古代冰碛岩,可与区域上南沱组对比,同属Marinoan冰期产物,而不能以马槽园群称之;其沉积物源来自于邻近崆岭杂岩、黄陵花岗岩和神农架群.

班公湖-双湖-怒江-昌宁-孟连新元古代-中生代沉积盆地演化

在详细理清区内地层格架的基础上,整理和归纳了研究区内各沉积盆地岩石建造组合和时代依据,最后在板块构造学说和大陆动力学观点的理论指导下,划分盆地类型,寻找盆地演化的时空规律,了解原-古特提斯大洋从发生、发展到消亡的过程.通过归纳总结,将前新生代原-古特提斯大洋在该区的演化划分为与盆地演化对应的4个阶段.对研究区内的3个主要结合带的盆地演化进行了系统总结,其中龙木错-双湖洋盆与昌宁-孟连洋盆都存在奥陶纪的具MORB性质的蛇绿混杂岩,并且二者均在二叠纪末、早三叠世初发生弧-陆碰撞作用,说明二者可能共同代表了一个统一的古特提斯洋在研究区的残余.以班公湖-怒江洋盆为代表的残余古特提斯洋在早石炭世开始扩张并持续演化到早白垩世,它们代表了古特提斯洋盆的最终消亡.

额尔齐斯-西拉木伦对接带古生代沉积盆地演化

额尔齐斯-西拉木伦对接带位于西伯利亚板块、华北陆块和准噶尔地块之间，其构造演化和古亚洲洋洋盆的打开与关闭有密切的关系。笔者在系统分析研究区3个二级和19个三级构造单元古生代岩石地层、生物地层及年代地层的基础上，对沉积盆地进行原型恢复，共划分出10个盆地类型。同时，根据沉积盆地充填序列对研究区的构造-沉积演化做出了初步的论述。（1）早古生代-早石炭世古亚洲洋俯冲阶段；（2）早、晚石炭世之交的碰撞演化阶段；（3）晚石炭世-早二叠世碰撞及碰撞后演化阶段。研究认为古亚洲洋的闭合由西向东呈“剪刀式”，时间分别为早石炭世末（318 Ma）和中二叠世-早三叠世（260-245 Ma）。三叠纪古亚洲洋消亡总体转为陆相环境。

中南地区地层综合区划

在系统查阅中南地区1996~2015年区域地质调查和专题研究资料的基础上,基于最新的大地构造划分方案,以古生代地质构造为重点,综合分析中南地区各时代形成的所有地层的基本特征、地层组合、时空变化规律及控制因素,对中南地区进行了综合地层区划。中南地区划分为秦岭—大别等4个地层大区、上扬子等10个地层区、罗霄等28个地层分区。对各个分区的岩石地层序列、沉积建造特征、地层间接触关系等进行了详细论述与综合分析,探讨了中南地区沉积盆地的演化过程。