喂子坪秦岭杂岩麻粒岩相变沉积岩的变质作用p-T演化及其构造意义

秦岭杂岩位于秦岭造山带北秦岭构造带,是研究秦岭造山带早古生代构造演化的重要岩石构造单元。喂子坪地区发育有典型的秦岭杂岩,其中的混合岩是由变沉积岩经历了强烈的深熔作用形成的。本研究对其进行了岩相学、变质相平衡模拟和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,以深入揭示它们的变质温压演化特征,进而阐明它们指示的构造意义。混合岩的中色体由含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩组成。含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩只记录了峰期变质矿物组合,为镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体,而含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩记录了3个变质演化阶段,分别是早期进变质阶段(M1):黑云母+斜长石+石英;峰期变质阶段(M2):镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体;退变质阶段(M3):普通角闪石+斜长石+黑云母+石英+熔体。全岩成分视剖面图模拟计算显示含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩压力峰期的变质温压条件分别为790~810℃/990~1040 MPa和840~862℃/1000~1190 MPa。含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩3组局部矿物组合域成分视剖面图模拟计算得到压力峰期后变质阶段的温压条件为735~814℃/400~810 MPa、721~794℃/430~700 MPa、740~810℃/470~780 MPa。因此,本研究揭示了喂子坪地区秦岭杂岩片麻岩记录了近等温降压的p-T轨迹。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和2个浅色体样品中的变质锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为383.2±7.0 Ma、400±3.6 Ma和406.7±7.8 Ma。结合已发表的数据,喂子坪地区变沉积岩麻粒岩相峰期变质作用和强烈的混合岩化作用的时代约为410~390 Ma,而约380 Ma的年龄可能代表退变质冷却到固相线的时代。片麻岩近等温降压的变质演化轨迹指示喂子坪地区秦岭杂岩的变沉积岩在下地壳经历了麻粒岩相变质作用和随后的快速抬升,与碰撞造山引起的地壳增厚和随后的地壳伸展有关。

中国大陆“十字构造带”关键科学问题研究进展

控制中国大陆形成演化的最主要构造格架是“十字构造带”,即东西向的中央造山系和南北向的贺兰—川滇构造带。中央造山系自东而西包括秦岭造山带、祁连造山带和昆仑造山带,是南方和北方陆块群历经古生代—早中生代拼合形成中国大陆主体的构造结合带,并遭受中新生代陆内造山改造;贺兰—川滇南北构造带不同区段继承了前寒武纪板块构造记录,逐步转化为古亚洲洋或古特提斯构造域大陆边缘,尤其是新特提斯构造运动,形成青藏高原隆升扩展变形的东部边界,控制了晚中生代—新生代中国大陆东西反转演化。该文介绍了近年来对“十字构造带”的主要研究进展:①建立了“十字构造带”中央造山系东段秦岭造山带的精细演化过程;②确定了“十字构造带”中央造山系西段昆仑—祁连—阿尔金的构造关系;③厘定了“十字构造带”南北构造带北段贺兰山形成演化过程及其构造属性;④重建了扬子板块西缘汉南—龙门山—川滇构造带新元古代板块俯冲消减过程以及古生代—中生代深部动力学;⑤揭示了“十字构造带”交接区的深部结构-动力学-浅表构造地貌的联动机制。

西天山晚石炭世岩浆混合花岗岩的确定及其地质意义——来自玉奇布拉克和乌图精河岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学证据

西天山博罗科努地区的玉奇布拉克和乌图精河岩体中发育大量暗色闪长质包体,包体发育矿物相互包裹的嵌晶及岩浆冷凝矿物不平衡结构,同时出现淬冷形成的针状磷灰石,指示岩体形成过程经历了二元岩浆的混合作用。包体较寄主花岗岩有明显低的SiO_2、K_2O,高CaO、FeO^T和MgO,但二者的微量元素高度一致,相对富集Rb、Th、U、K等LILE,贫HFSE,亏损Sr、Nb、Ta、P和Ti等元素,为二元岩浆混合作用所致。经LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,两个岩体寄主花岗岩和包体分别获得301 Ma、308 Ma和303 Ma、298 Ma的形成年龄,指示同期不同源岩浆活动并存。寄主花岗岩的ε_(Hf)(t)值分别为+4.20^+8.33和+4.97^+7.0;Hf陆壳模式年龄T C_(DM)为782~1045 Ma和863~998 Ma,揭示它们主要源自新元古代早期陆壳物质。包体的εHf(t)值分别为+2.75^+6.41和+4.63^+7.92,与区域上同期基性岩脉正的εHf(t)和εNd(t)值相当。结合区域上同期花岗岩类高ε_(Hf)(t)和ε_(Nd)(t)、中等n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)推断,该期花岗岩是新元古代早期陆壳物质部分熔融的岩浆与被消减带组分改造的略亏损岩石圈地幔岩浆混合作用的结果,并构成由晚石炭世高钾钙碱性花岗岩向早二叠世富钾花岗岩/或A型花岗岩转换的岩浆演化系列,表明晚石炭世—早二叠世期间西天山造山带转入后碰撞晚期向伸展转化的构造环境。陆壳伸展导致幔源基性岩浆上侵,诱发陆壳部分熔融产生壳源岩浆,二者混合形成晚古生代以来西天山最为广泛的花岗岩浆活动,成为区内一次重要的地壳垂向增生事件。

秦岭造山带喂子坪秦岭杂岩中角闪岩的锆石U-Pb年龄

1研究目的(Objective)秦岭杂岩是秦岭造山带北秦岭构造带重要的组成部分,除了发育超高压变质榴辉岩透镜体外,其变质作用普遍达到角闪岩相到麻粒岩相,且变质作用具有多期次的特点,即发育500~480 Ma高压麻粒岩和455~400 Ma高压和中压麻粒岩,这些麻粒岩相变质作用记录了秦岭造山带古生代复杂的造山作用过程。近年来在北秦岭构造带有零星的泥盆纪(400~380Ma)麻粒岩相变质岩的报道,但因为相对少,一直没有引起学者们的注意。因此需要更多的岩石学和年代学的数据澄清秦岭杂岩是否存在更晚期(400~380 Ma)的变质作用事件。已有报道显示秦岭造山带喂子坪地区秦岭杂岩中混合岩化片麻岩就有400~380 Ma变质事件的记录,本文通过对其中的角闪岩进行年代学研究,来限定其是否同样记录了400~380 Ma变质作用的时代。

印度南部麻粒岩地体Namakkal陆块新太古代钙硅酸盐岩的岩石学和锆石U-Pb年代学研究

本文对印度南部麻粒岩地体Namakkal陆块Tammampatti地区方柱石石榴子石钙硅酸盐岩进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和变质相平衡模拟研究,以研究其岩石成因和地质意义。岩相学观察识别出两阶段变质矿物组合:第一阶段为石榴子石+方柱石+斜长石+榍石+钛铁矿;第二阶段为石榴子石边部的绿帘石和方柱石边缘的方解石、斜长石和石英冠状体。CL图像分析显示锆石可分为两种,分别为高亮度和低亮度的变质锆石。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到高亮度变质锆石^(207)Pb/^(206)Pb加权平均年龄为2562±17Ma,而低亮度变质锆石的^(207)Pb/^(206)Pb加权平均年龄稍年轻,为2495±15Ma。基于相平衡模拟计算了2个样品18ID-24和18ID-25的P-T视剖面图,确定它们峰期变质PT条件分别为4.3~7.1kbar、800~960℃和4.0~7.8kbar、750~854℃。高亮度变质锆石年龄2562±17Ma与Namakkal陆块紫苏花岗岩的原岩结晶年龄相当,其代表了紫苏花岗岩的原岩侵入导致的接触交代变质作用形成方柱石石榴子石钙硅酸盐岩的时代;低亮度变质锆石年龄2495±15Ma与该地区大约2530~2440Ma的高温-超高温变质作用时代相吻合,因此认为其代表区域性变质作用叠加的时代。根据全岩成分以及矿物组合,我们推测该岩石为中酸性岩浆岩(紫苏花岗岩原岩)与碳酸盐岩发生交代变质作用的产物。

华北克拉通西部基底早前寒武纪地质事件、性质及其地质意义

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古代陆壳物质,自新太古代以来先后发生了新太古代~2.7Ga、2.55~2.45Ga以及古元古代2.2~2.0Ga和1.95~1.85Ga等多期构造热事件。由基底和盖层中各类岩石中获得的~2.5Ga锆石的εHf(t)多为正值,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)介于2.9～2.6Ga之间(峰值～2.75Ga),阴山地块存在～2.7Ga的岩石,鄂尔多斯地块基底有～2.7Ga继承锆石记录,证明新太古代存在一期重要的陆壳生长。2.55～2.45Ga的岩浆活动在西部陆块不同地质单元基底岩石中均有记录,出现大量壳源花岗岩和幔源岩浆侵入及麻粒岩相变质作用,它们的锆石εHf(t)值由负到正变化大,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)除少数接近岩浆活动年龄外,多数明显高于它们的形成年龄,指示了强烈的陆壳再造和一定陆壳生长,岩石组合及地球化学特征反映了汇聚挤压转为伸展环境,类似于华北陆块～2.5Ga广泛的岩浆变质事件及构造背景,揭示了不同陆块碰撞拼合而后转为伸展的构造演化过程。古元古代2.2～2.0Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部及东部边缘出现大洋俯冲消减有关的陆缘弧花岗岩类,它们的锆石εHf(t)和t_(DM)~C值变化范围很大,表明在古元古代中晚期鄂尔多斯地块基底仍发生有陆壳增生和再造。此后在1.95～1.85Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部的孔兹岩带和东部的中部构造带均发生顺时针P-T演化轨迹的变质作用,证明～1.95Ga鄂尔多斯地块相继与北部阴山地块和东部陆块碰撞拼合为一体,至～1.85Ga发生陆壳抬升与伸展、发生陆壳物质减压熔融的强烈混合岩化和大量S型花岗岩形成,其后发生镁铁质岩墙侵入,标志着华北陆块最终克拉通化完成。

鄂尔多斯地块基底研究新的思考与认识

鄂尔多斯地块基底岩芯岩石组合、花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和全岩Nd同位素组成以及航磁异常和地壳速度结构特征表明,该地块中部沿大同-华池基底断裂带存在一航磁异常梯度带,沿该带南缘发育一条2.2~2.0Ga古元古代弧岩浆活动带,并经历了1.96~1.85Ga的变质作用改造,与东缘中部带古元古代中晚期构造演化过程一样,可能代表该地块内部古元古代中晚期形成的一条构造活动带。该活动带以北为东西向展布的正航磁异常带,基底由混合岩化的变泥质和杂砂质片麻岩、片岩及大理岩和石英岩等变质表壳岩和一些花岗片麻岩类构成,记录了新太古代末~2.50Ga和古元古代中期2.2~2.0Ga两期岩浆活动及古元古代末期1.95~1.85Ga变质作用等地质事件,为一主要由新太古代陆壳物质构成的陆块。活动带南部为北东向不规则正、负相间航磁异常带,基底除少量副变质岩外,多为花岗片麻岩类,记录了古元古代中期2.2~2.0Ga岩浆热事件以及1.95~1.85Ga的变质作用改造,除新太古代物质外,还存在古、中太古代陆壳物质,是由一定规模中太古代和部分古太古代陆壳物质以及新太古代新生陆壳添加构成的古老地块。因此,鄂尔多斯地块中部沿大同-华池断裂带成为分割该地块一条重要分界带,其北部地块与其北缘孔兹岩带构成同一构造带,可能代表新太古代陆壳基底之上于古元古代晚期发育的一条大陆边缘活动带。南部则为古、中太古代陆壳与新太古新生陆壳增生而成的古老地块,代表鄂尔多斯地块古老基底陆壳的主体。

新疆西南天山木扎尔特河一带低压泥质麻粒岩岩石学特征、独居石U-Th-Pb定年及其地质意义

古南天山洋闭合过程中,由于洋壳俯冲产生的岛弧岩浆作用加热大陆地壳,在新疆西南天山木扎尔特一带形成了一套低压高温泥质麻粒岩相变质岩石。本文用Theriak-Domino热力学软件对该套岩石中的堇青石榴夕线石黑云母片麻岩和含夕线石堇青石榴黑云母片麻岩进行了岩石学相平衡计算研究,得到它们峰期变质的温压条件分别是:T=630～674℃,P=5.2～5.5kbar和T=645～684℃,P=5.4～5.7kbar。并采用独居石Th-U-Pb电子探针定年方法,对样品WQ006中的3颗独居石进行了原位年龄测定(38个分析点),得到2组等时线年龄,分别是376±8Ma和280±8Ma(2σ)。结合独居石的岩相学特征,提出了新疆西南天山低压高温麻粒岩相峰期变质作用的时代为280±8Ma,而376±8Ma(2σ)可能为原沉积岩的原岩/成岩年龄。表明西南天山洋壳开始俯冲发生在晚古生代,进一步证明了西南天山造山带俯冲碰撞发生在晚二叠纪之后的观点。

留坝县桑园坝电站工程2#隧洞施工爆破设计

小断面隧洞开挖对隧洞超欠挖控制要求严格,这就需要有一个很好的光面爆破设计,本文作者结合以前施工经验,并参考大量工程实例,对爆破参数进行了仔细推敲试验,爆破效果良好。

稀土元素地质温压计的应用挑战:以印度南部麻粒岩地体中基性-超基性麻粒岩为例

在高温条件下,主量元素扩散很可能会破坏麻粒岩的进变质和峰期变质记录,而微量元素由于较低的扩散速率,更有可能保留这些信息.因此,使用已标定的稀土元素(REE)温压计对重建关键变质阶段具有至关重要的作用,近年来引起了广泛关注和应用.然而,REE温压计的准确度高度依赖于通过共存矿物对的主微量元素所定义的相关系数(A、B和D),因而共存矿物对的主微量元素能够影响其计算结果.本研究选择印度南部麻粒岩地体中的基性-超基性麻粒岩为研究对象,综合采用岩石学、矿物化学、相平衡模拟和REE温压计等方法,在确定其变质条件和演化历史的基础上,探讨使用REE温压计时可能面临的挑战.本研究的样品中石榴子石、单斜辉石和斜方辉石均表现为均一的主量成分剖面,其中石榴子石和单斜辉石接触边界存在相对明显的Fe-Mg扩散环带.相反,石榴子石和单斜辉石的微量元素则保留了一定的成分剖面.研究表明,Fe-Mg交换和随机选定的矿物对能够显著影响REE温压计的准确性,其中Fe-Mg交换可以导致系数A增加,同时导致轻稀土元素(LREEs)的系数B降低和重稀土元素(HREEs)的系数B增加,进而导致该温压计高估了变质岩的P-T条件.例如,在应用石榴子石-单斜辉石REE温压计时,选择Fe-Mg交换程度Ex(Ex=(X_(Mg)^(C)-X_(Mg)^(0))/X_(Mg)^(0)×100%;其中,X_(Mg)^(C)为Fe-Mg交换后的值,X_(Mg)^(0)为Fe-Mg交换前的值;X_(Mg)=Mg/(Fe^(2+)+Mg))为~10的主量成分计算时,会导致压力和温度分别被高估~10kbar和30~40℃.矿物对的随机配对,如选择矿物核或边及其相应的微量元素,可能会严重影响矿物对微量元素间的分配系数D,进而导致REE温压计的计算结果出现较大差异,甚至可能产生异常计算结果.因此,为了降低这些因素的影响,在应用REE温压计限定麻粒岩的变质P-T条件之前,有必要首先分析共存矿物的主微量元素剖面.在此基础上,选择受Fe-Mg交换影响最小的主量元素成分(例如避免选择矿物对接触边界处的主量元素成分)以及共存矿物对处于相对平衡(同一生长阶段)的微量元素成分进行配对.此外,将REE温压计与其他温压计算方法相结合,可提高变质P-T条件计算的准确性.

华北克拉通孔兹岩带含夕线石泥质麻粒岩中石榴子石的金红石出溶

对华北克拉通孔兹岩带泥质麻粒岩样品中石榴子石的金红石出溶进行报道．该麻粒岩样品的矿物组合为石榴子石、夕线石、条纹长石、黑云母和石英．长石地质温度计在压力1×10^6kPa时给出的峰期温度大约为980℃，表明该样品曾经历了超高温变质作用．激光拉曼分析显示石榴子石中的定向针状金红石具有特征谱峰446～448和610cm^-1．在显微镜下可以观察到3～4组相互平行定向的针状金红石包体，因此认为它们是在变质峰期后抬升和降温过程中由石榴子石出溶形成．石榴子石出溶定向针状金红石可以在华北克拉通孔兹岩带用来指示超高温变质作用，当然也同样对其他超高温变质地体适用．

新疆西南天山超高压变质带的空间分布、峰期变质时代和P-T轨迹特征

总结了近年来有关新疆西南天山超高压变质带研究取得的进展.根据新发现的柯石英矿物包体,结合以前报道的一些超高压变质矿物学证据,在西南天山蓝片岩-榴辉岩带中确定了长约80 km,宽10 km以上的超高压变质带,这是目前出露规模最大的洋壳岩石深俯冲超高压变质带,并确定了其由南向北的俯冲带极性.对含有柯石英的石榴石云母片岩中变质生长锆石边的定年,获得超高压变质时代为320±3.7 Ma,结合退变榴辉岩中获得的233-226 Ma变质边锆石的时代,确定了其退变过程经历了漫长的变质演化.根据详细的岩石学相平衡模拟计算,确定了西南天山含柯石英榴辉岩和石榴石多硅白云母片岩的P-T轨迹都具有热弛豫特征,即温度峰值期滞后于压力的峰值期,表明超高压变质岩石在俯冲通道中经历了缓慢的、长时间的升温减压抬升过程.根据少量的榴辉岩透镜体包裹于大面积的云母片岩中的野外产状特征,而且含柯石英榴辉岩和云母片岩都具有相似的P-T轨迹,提出了西南天山超高压变质榴辉岩的抬升可能是由于大面积的低密度的云母片岩抬升折返过程中把密度较大的榴辉岩携带到地表的新认识.

陆壳岩石超深(>9GPa)俯冲、折返及其深熔作用

超高压变质及其引伸的大陆深俯冲作用是近30年来国际固体地球科学研究中思想活跃、竞争激烈的研究领域之一。按照传统的板块构造学说,在板块边界消减俯冲带上,大陆地壳因其密度低,不可能俯冲到高密度的地幔中去。然而,1984年法国科学家Chopin和Smith分别在西阿尔卑斯和挪威变沉积岩中发现了柯石英,随后前苏联和我国学者分别在哈萨克斯坦变沉积岩和中国大别榴辉岩中发现微粒金刚石。