喜马拉雅东部库曲锂铍花岗质伟晶岩的稀有金属矿物学研究

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中。本次研究对库曲岩体中不同类型的花岗质伟晶岩进行了详细的岩相学、矿物学和年代学的研究。根据不同矿物组合和产出位置,将库曲伟晶岩分为四类:广泛分布的伟晶岩I,主要包含长石-石英-白云母;岩体西部桑玉村出露伟晶岩II(包含钠长石-石英-白云母带和细粒钠长石带)和伟晶岩III(锂辉石-钠长石-石英带);岩体东部出露细晶岩脉。库曲伟晶岩都含不同体积百分比的石榴石和电气石,以及典型的稀有金属矿物如绿柱石、铌铁矿族矿物和少量锡石。独居石和铌铁矿族矿物的U(-Th)-Pb同位素年代学结果显示库曲伟晶岩主要形成于~25Ma,还存在稍晚一期的岩浆活动,细晶岩形成于~14Ma。同时代的伟晶岩I、II和III全岩成分呈现出明显的变化趋势,K_(2)O/Na_(2)O、Zr/Hf和Nb/Ta比值、REE总量和Eu/Eu^(*)呈降低趋势,而稀有金属(Li、Be、Nb、Ta、Rb和Cs)含量逐渐增加。矿物的成分变化趋势更明显,从伟晶岩I到III中白云母的K/Rb比值和MgO含量明显降低,电气石向更富集Li、石榴子石和铌铁矿族矿物向更富集Mn(在伟晶岩III中分别接近锰铝榴石和铌/钽锰矿端元组分)、绿柱石向更富集Li-Cs的方向变化。伟晶岩III中锡石含量相对增加,常与锂辉石共生。细晶岩脉的矿物学特征介于伟晶岩I和II之间。综合上述研究显示库曲伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的最终产物,矿物是伟晶岩形成过程和分异程度的有效指示剂,库曲的稀有金属成矿作用显示出Be、Be-Nb-Ta(-Sn)、Li-Be-Nb-Ta-Sn(岩体最边缘)矿化的变化趋势。锂辉石是库曲伟晶岩中主要的原生锂矿物,次生的锂辉石和石英后成合晶可能是在富锂流体中形成的,而不是透锂长石降温过程中形成的,这与库曲伟晶岩侵入到白云母花岗岩的产状相符。

东昆仑金水口泥盆纪层状花岗岩成因和找矿意义

东昆仑造山带是青藏高原与冈底斯带相媲美的巨型岩浆岩带,但该带是否具有形成硬岩型稀有金属矿床的潜力还不清楚。最近在东昆仑金水口地区发现了锂铍矿化伟晶岩,暗示其有可能成为以锂铍为主的稀有金属成矿潜力区。本文以矿化伟晶岩空间上紧密共生的金水口层状花岗岩体为研究对像,揭示其地球化学特征和形成时代,探讨其成因和找矿意义。金水口层状花岗岩下部为弱过铝高钾钙碱性黑云母二长花岗岩,上部为高分异强过铝二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩。花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为396~395Ma,LA-ICP-MS独居石U-Pb年龄为396~391Ma。黑云母二长花岗岩、二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩具有相似的Nd同位素组成,εNd(t)为-6.52~-4.48,黑云母二长花岗岩与二云母正长花岗岩具有相似的全岩Pb同位素组成和锆石Hf同位素组成,^(208)Pb/^(204)Pb(t)为38.187~38.219,^(207)Pb/^(204)Pb(t)为15.627~15.652,^(206)Pb/^(204)Pb(t)为18.299~18.527,ε_(Hf)(t)为-6.25~+0.58。下部花岗岩和上部高分异花岗岩均源于元古代岩石和少量新生年轻地壳物质组成的下地壳,为I型花岗岩,形成于碰撞后伸展构造环境。金水口花岗岩岩浆演化过程中Li、Be、Nb、Ta和Sn富集,与其东侧跃进山花岗岩共同构成了潜在的稀有金属矿化伟晶岩的母体花岗岩,推断跃进山花岗岩南部和东部具有伟晶岩型Li-Be矿的找矿潜力。东昆仑造山带出现泥盆纪Li-Be矿成矿作用,暗示青藏高原北部除了中生代外,古生代也存在Li-Be矿重要成矿潜力。

喜马拉雅造山带聂拉木地区渐新世深熔作用的厘定

喜马拉雅新生代淡色花岗岩记录了地壳深熔作用和花岗岩侵位的地球化学和构造物理效应。与形成于增厚地壳条件下和伸展背景下的始新世和中新世花岗岩相比,渐新世花岗岩分布比较局限,且源区和形成机制还存在着较大的争议。位于喜马拉雅造山带中部的聂拉木地区,可见32.1Ma的含电气石黑云母的花岗岩、29.8Ma的含黑云母的花岗岩、26.6Ma的含电气石黑云母的伟晶花岗岩侵入到高喜马拉雅岩系上部。这三组渐新世花岗岩具有以下特征:(1)较高的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O和Na_(2)O,A/CNK>1.0;(2)Ba、Nb、Ta、Sr和Ti的负异常;(3)略微富集轻稀土,亏损中稀土和重稀土,高度变化的Eu异常和微弱的负Nd异常;(4)均一的初始Sr-Nd同位素比值,^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.7463~0.7471,ε_(Nd)(t)=-15.0~-14.6。此外,含电气石黑云母的花岗岩和含电气石黑云母的伟晶花岗岩具有较高的Sr和Ba,较低的Rb/Sr比值,其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量都无相关性,表明其为富B流体参与高喜马拉雅变沉积岩含水部分熔融作用的产物。而含黑云母的花岗岩具有较低的Sr和Ba,较高的Rb/Sr比值,且其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量显示明显的负相关关系,表明其为变沉积岩发生脱水熔融作用的产物。综合喜马拉雅造山带已有的研究成果,得出以下认识:渐新世花岗岩的源区从下地壳基性物质转变为中地壳变泥质岩,展示了源区向上迁移的过程,并经历了一期重要的岩浆热液交代作用;渐新世深熔作用记录了造山带从缩短增厚向伸展垮塌转换阶段深部地壳的响应,从而促使了高喜马拉雅岩系的折返。

华北克拉通新太古代晚期岩浆作用:对构造体制和克拉通化的启示

在对华北克拉通太古宙基底作简要介绍的基础上,本文总结了华北克拉通新太古代晚期(主要为2.55~2.5 Ga期间)岩浆岩的锆石年龄分布模式、地球化学和Nd-Hf-O同位素组成特征。华北克拉通新太古代晚期变质基底的主要特征如下:(1)新太古代晚期岩石在华北克拉通广泛分布,但许多地区都存在中太古代晚期—新太古代早期地质记录。(2)岩浆锆石年龄主要变化于2.55~2.5 Ga,年龄峰值约为2.52 Ga。(3)与新太古代早期以前(>2.6 Ga)的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)相比,新太古代晚期英云闪长岩和花岗闪长岩比例明显增大。富钾花岗岩、闪长-辉长岩(包括闪长岩、辉长岩及两者之间过渡岩石)、赞岐岩(Sanukite,主体为富镁闪长岩)分布范围和规模也明显增大。大规模富钾花岗岩主要分布于华北克拉通东部,构成新太古代晚期双岩浆岩带的富钾花岗岩带。(4)在新太古代晚期变质基底分布区,几乎都有变质表壳岩存在。它们以较小规模存在于TTG和富钾花岗岩中。岩石类型包括变玄武质岩石、变质安山质-英安质火山岩/火山碎屑岩和变质碎屑沉积岩。一些地区存在变质超基性岩。(5)总体上,新太古代晚期地质事件存在如下演化规律:首先是表壳岩形成,然后是TTG侵入,最后是变质变形和富钾花岗岩形成。2.6~2.55 Ga为华北克拉通岩浆构造的“寂静期”。(6)新太古代晚期TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,中-高压TTG岩石大量形成表明新太古代晚期陆壳规模、厚度发生了明显增大。至少部分富钾花岗岩在形成过程中有沉积物参与。(7)不同类型TTG岩石具有类似的全岩Nd同位素和岩浆锆石Hf同位素组成,Nd-Hf同位素亏损地幔模式年龄主要分布在3.0~2.5 Ga,与中太古代晚期—新太古代早期岩石的模式年龄相近或稍偏年轻。富钾花岗岩Nd-Hf同位素组成特征受物源区早期形成演化历史制约。岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似,但显示更大的变化范围。结合其他研究,上述证据表明:(1)中太古代晚期—新太古代早期是华北克拉通陆壳增生最重要时期,这与全球其他许多克拉通类似,不同之处在于华北克拉通遭受了新太古代晚期构造岩浆热事件强烈改造;(2)在华北克拉通,类似于现代板块运动的构造体制在新太古代晚期开始启动;(3)规模最大的BIF(条带状铁建造)沿华北克拉通东部古老陆块西缘的双岩浆岩带分布,鞍本和冀东之间、冀东和鲁西之间是BIF找矿重要靶区;(4)华北克拉通在新太古代晚期完成初始克拉通化。

希夏邦马峰地区始新世地壳加厚和隆升过程

中新世中期之前喜马拉雅山脉的隆升历史和深部动力机制,还存在极大的争议、缺乏基本的数据约束。喜马拉雅造山带核部高级变质岩的埋藏和折返过程可以约束地壳加厚和山脉隆升过程,但是现有的变质记录主要为渐新世晚期-中新世中期,始新世变质作用的分布范围、形成过程和地质意义仍然未被充分挖掘。本文首先厘定了希夏邦马峰(8027m)山体的基本岩石组成:下部为高喜马拉雅正/副片麻岩,上部为肉切村群变粒岩及贯入其中的淡色花岗岩席。进一步对1964年希夏邦马峰登山科考采集的眼球状片麻岩进行了变质作用相平衡模拟和独居石微区原位U-Th-Pb定年,确定了始新世变质记录的P-T-t演化轨迹:M1阶段中P/T型变质压力峰期,条件为~1.0GPa、~740℃(~22℃/km),变质年龄为~37Ma;后近等温降压至M2阶段低P/T型变质温度峰期,条件为0.5~0.4GPa、~760℃(45~57℃/km),变质年龄为~25Ma;在~18Ma左右冷却至固相线以下。希夏邦马峰~37Ma的中P/T型变质和地壳加厚事件与北喜马拉雅穹隆、高喜马拉雅主体、前陆飞来峰等地区的记录一致(40~37Ma,20~25℃/km),表明印度-亚洲初始碰撞约20Myr后中上地壳被堆叠埋藏至>33km以下,发生了广泛的整体性加厚和深熔作用。该事件与喜马拉雅内陆残留海最终退却的时间吻合,是喜马拉雅山脉初始隆升的诱因。喜马拉雅山脉不是晚新生代以来隆升的,而是经历了自始新世中期以来的长期地壳堆叠和隆升过程。

东昆仑昆仑河泥盆纪过铝质花岗岩成因和找矿意义

昆仑河地区是东昆仑造山带过铝质花岗岩分布相对集中的地区,昆仑河过铝质花岗岩分布区形成了Li、Be、Sn等元素高背景区,部分地区具明显的异常,可为东昆仑造山带古生代碰撞造山过程的研究和相关稀有金属矿产成矿预测提供重要的依据。本文通过对昆仑河地区花岗岩岩相学、地球化学、同位素年代学及Hf、Sr同位素研究发现:昆仑河地区新发现的花岗岩形成时代为早泥盆世(418~416Ma),其岩性为黑云母花岗闪长岩、二云母花岗闪长岩和二云母花岗岩,暗色矿物均为黑云母(≤5vol%);为富钠弱过铝高钾钙碱性系列,Na_(2)O/K_(2)O平均值是1.13,A/CNK为1.03~1.10,富集LREE,(La/Yb)_(N)为9.7~28.1,重稀土弱亏损,Y为8.69×10^(-6)~23.4×10^(-6),Yb为0.67×10^(-6)~2.43×10^(-6);Eu具较明显的负异常(Eu/Eu^(*)=0.48~0.86),Rb/Sr比值(0.34~1.12)和Rb/Ba比值(0.18~0.32)较低;(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)为0.7045~0.7083,ε_(Nd)(t)为-4.94~-1.64,t_(DM2)为1.56~1.29Ga;锆石ε_(Hf)(t)值分布在-3.3~2.7之间,t_(DM2)为1.61~1.28Ga;岩浆源于古老元古代地壳的部分熔融,源区有地幔物质或源于地幔的新生地壳物质的参与。结合以往研究成果,昆仑河地区存在晚志留世(425~422Ma)和早泥盆世(418~416Ma)两期过铝质花岗岩,两者与东昆仑加里东期碰撞造山带俯冲岩石圈板片断离、幔源岩浆底侵引发的地壳熔融相关。根据1/25万化探数据做概要分析,该花岗岩分布区显示了较好的Li、Be、Sn等矿的找矿前景。

中国花岗岩型锂矿床:重要特征、成矿条件及形成机制

随着新能源汽车产业的快速发展和可控核聚变技术的不断革新,锂产业已成为各国竞相发展的新兴朝阳产业,全球锂资源争夺态势愈发激烈。中国是全球拥有花岗岩型锂矿床数量最多的国家,目前该类型锂矿占全国锂总供应量的1/4,进一步加强对该类型锂矿的研究和勘查对提升我国锂资源的自给能力至关重要。通过对全国40个主要花岗岩型锂矿床的时空分布、岩石序列、矿物演变、地球化学和锂独立矿物等特征的梳理,发现该类矿床主要形成于中生代晚侏罗世-早白垩世期间,主要集中在华南地区尤以华南腹地的南岭地区最为密集;近1/3的成矿岩体隐伏于地下,出露的岩体面积普遍较小,为0.07~5.7km^(2);花岗岩体垂直方向从下至上逐渐从黑云母二长花岗岩演变为锂云母钠长石花岗岩,其上通常发育云英岩和伟晶岩;锂及其他稀有元素(铷铯铍铌钽钨锡)一般在强钠长石花岗岩和云英岩中高度富集;黑云母二长花岗岩→含锂云母钠长花岗岩→云英岩,岩浆分异程度逐步增加且逐渐从熔体过渡到熔体-流体共存体系,全岩SiO_(2)含量、Nb/Ta和Zr/Hf比值、A/CNK和δEu值发生规律性变化;多数情况下岩体伴生煌斑岩脉、辉长岩脉、辉绿岩脉、花岗斑岩脉、细晶岩脉、霏细岩脉等各类脉体。总结规律提出:(1)伟晶岩壳是较早进入岩浆房内的岩浆与上覆围岩接触而冷却固结的产物,其构成岩浆房与外界的隔绝屏障,使Li、F、P、H_(2)O等易挥发组分无法逃逸;(2)较晚进入岩浆房的岩浆经历了长时间晶粥体与残留熔体的分凝过程,锂等稀有金属元素愈来愈富集于残余熔体中,最终形成富锂花岗岩和云英岩;(3)各类岩脉是岩浆房底部有持续热补给从而使残留含矿熔体能够逐步抽离上升的证据:基性岩脉来源于下伏高温地幔岩浆,不含矿中酸性斑岩脉是岩浆房底部堆晶体重熔的产物,含矿酸性斑岩脉和细粒岩脉来自岩浆房顶部富矿熔体-流体,三者沿地壳裂隙快速上升至地壳浅部就位。正是由于上覆伟晶岩壳形成的封闭体系和下伏幔源岩浆提供的充足热量,才使得岩浆房在热驱动机制下长期保持原地分异状态,最终形成花岗岩型锂矿床。

藏南拆离系活动与淡色花岗岩就位——以希夏邦马峰地区为例

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良好的稀有金属成矿潜力,因此,研究藏南拆离系的活动历史和淡色花岗岩的就位过程,对理解拆离断层变形和演化过程、熔体-断层相互作用和成矿有着重要的启示意义。针对该问题,本文选择喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰附近的两条经典剖面——吉隆和聂拉木,开展系统的构造地质学研究,就藏南拆离系的演化过程和淡色花岗岩的同构造迁移-就位机制进行初步探讨。研究表明,吉隆地区的拆离断层厚度数十米到上百米,影响范围小,下盘吉隆岩体和高喜马拉雅的向北拆离变形较弱;聂拉木拆离断层为藏南拆离系深部构造层次,拆离断层厚度达数千米,强烈的构造变形导致肉切村群和高喜马拉雅顶部发生强烈的糜棱岩化,韧性剪切后的淡色花岗岩以平行拆离断层的岩席或岩脉产出;由此,我们认为吉隆和聂拉木的拆离断层分别代表了藏南拆离系的不同构造层次,受控于后期不均一的构造隆升剥露过程,进而可以解释两个地区不同的构造特征。综合前人的研究工作,我们提出藏南拆离系内部拆离断层活动存在逐渐向上迁移现象,而淡色花岗岩的侵位对该过程有着重要的促进作用。早期藏南拆离系的主拆离断层层次较深,控制了淡色花岗岩的顺层迁移和就位;而晚期熔体向更浅层次的运移,也促使藏南拆离系的主拆离断层也向上部迁移。

希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

喜马拉雅稀有金属伟晶岩的铪超常富集

锆-铪(Zr-Hf)是重要的关键金属,锆石是最主要的Zr-Hf载体,因Zr-Hf相似的晶体化学特征形成了锆石-铪石完全固溶体系列,以晶体化学式中Hf/(Zr+Hf)原子比(Hf^(#))<0.1、0.1~0.5、0.5~0.9和>0.9为区间进行划分,包括锆石、铪质锆石、锆质铪石和铪石。而自然界形成锆铪分异从而达到铪超常富集的条件非常严苛,已报道的富铪锆石主要出现在高分异花岗岩和伟晶岩中,而铪质锆石和铪石尤其稀少,我国境内仅在阿尔泰可可托海1号脉LCT(Li-Cs-Ta)伟晶岩中发现了锆质铪石。本次研究在位于喜马拉雅造山带中部、吉隆岩体北部扎龙沟的锂电气石锂云母伟晶岩中发现了锆质铪石(Hf#最高达0.67)。依据矿物产状和成分,该伟晶岩中锆石-铪石被分为四类:核部多孔的斑状Zrn-1,为锆石和铪质锆石;成分均匀且具有暗色CL图像的Zrn-2最为常见,生长在Zrn-1外围或颗粒的核部,主要是铪质锆石;而Zrn-3和Zrn-4是具有铪质锆石-锆质铪石连续成分的边部,分别对应于富Y(最高4.9%Y_(2)O_(3))和低Y(<1.6%Y_(2)O_(3))两类。根据它们的稀土元素特征,它们都落在典型岩浆锆石和重结晶锆石的区域。这些锆石至少经历了三个阶段的结晶过程:原生富U锆石结晶;岩浆晚期亚固相条件下流体作用之后锆石发生溶解再沉淀作用;以及助熔剂元素(Li-B-F等)富集和Li-F矿物(锂电气石、锂云母)大量结晶导致锆铪强烈分异,形成铪质锆石-锆质铪石边部,与岩浆-热液过渡阶段紧密相关。同时,扎龙沟绿柱石伟晶岩和锂辉石伟晶岩中发现了铪质锆石(Hf^(#)达0.27),扎龙沟电气石白云母花岗岩和吉隆沟的花岗岩-伟晶岩只含有锆石(Hf^(#)<0.04),这些显示了岩浆分异作用也是导致锆石中Hf含量的增加和Zr/Hf比值降低的重要因素。结合全球不同岩体中铪质锆石和锆质铪石形成过程,以及喜马拉雅不同岩体花岗岩-伟晶岩中的锆石成分,本次研究对喜马拉雅锆石-铪石系列的指示作用和超常富铪体系的研究进行了展望。

铀资源勘查技术国际科技前沿动态

铀资源勘查技术兼具核科技与地质勘查技术的双重属性,是支撑铀矿勘查不断取得突破的根本动力。全面了解、掌握国外铀资源勘查技术的前沿动态,不仅对发展具中国特色的先进铀资源勘查技术体系具有重要意义,而且对国内铀资源勘查生产亦具有重要借鉴意义。基于大量资料文献的调研、研判及综合分析,概略介绍了铀资源无人机探测、铀资源高精度多维探测、基于大数据的铀资源勘查与预测评价、高效低成本探测等4个技术方向当前国际上的主要研究内容、前沿或热点、重要进展或标志性成果,并结合新时期我国天然铀高质量发展的需求,提出了相关技术国际前沿动态对我国铀资源勘查技术发展的启示。

辽宁本溪地区新太古代晚期钾质花岗岩的发现及其地质意义

辽宁本溪地区位于华北克拉通东部陆块东北部,区内广泛发育新太古代深成侵入岩和变质表壳岩,尚无钾质花岗岩的报道。钾质花岗岩的形成过程是早期陆壳发育成熟和稳定的重要标志,本次钾质花岗岩的发现对系统的研究华北克拉通早期陆壳的形成与演化具有重要的价值。本文对本溪地区马家沟的钾质花岗岩进行了岩石学、成岩年代学、岩石地球化学的研究,探讨了岩石成因和形成的构造背景。马家沟岩体为片麻状中细粒黑云母二长花岗岩。锆石U-Pb测年数据显示,岩石^(207)Pb/^(206)Pb加权平均年龄为(2490±21)Ma,形成于新太古代晚期。该岩体属弱过铝质、高钾钙碱性系列钾质岩石;主要富集高场强元素La、Zr、Th及大离子亲石元素K、Nd等元素,亏损P元素、高场强元素Nb和大离子亲石元素Sr、Ti等;REE曲线为右倾型,负Eu异常,属于S型花岗岩。研究区钾质花岗岩岩浆主要来源于地壳,是变质泥岩部分熔融的产物,形成于活动大陆边缘碰撞造山后的伸展环境,代表华北太古宙克拉通固结基底形成之前的最后一次岩浆活动,标志着在新太古代晚期本溪地区微陆块已拼贴完成,并与其他地区一起构成稳定的华北太古宙克拉通。

冷泉碳酸盐工厂的提出及古气候意义

【意义】碳酸盐工厂的提出及其分类研究对于推动碳酸盐岩沉积学发展具有重要意义,但现行分类方案不足以囊括所有碳酸盐沉积类型,因此亟须从机理和过程层面对碳酸盐工厂类型予以梳理、扩充。【进展】传统碳酸盐工厂的碳源主要为大气—海洋中的无机碳库,而一些特殊海相和陆相碳酸盐工厂的碳则主要源于外源碳库,因而两者具有本质上的区别。后者往往对于追溯深时水体环境和气候事件具有重大意义。【结论与展望】以冷泉碳酸盐岩为例,正式提出“冷泉碳酸盐工厂”概念,综述了其沉积特征、生物组成及生物地球化学过程,并举例阐述其古气候意义。基于外源碳库的碳酸盐工厂类型理应得到重视。

从长英质侵入体揭示火山喷发过程与岩浆通道系统

汇聚板块边缘的大型长英质火山喷发是地球上最具破坏性的自然灾害之一。然而,与这些火山相关的岩浆通道系统的结构及其对火山活动的控制方式迄今仍知之甚少。基于在青藏高原北部东昆仑造山带三叠纪火山岩与侵入体关系的观察以及全球岩浆通道系统的研究进展,本文提出要将火山机构与侵入体结合起来开展研究,通过重建岩浆通道系统来揭示侵入体(古岩浆储库)与火山活动的潜在联系。本文指出,地球上只有少部分侵入岩与火山活动存在密切关系,这些侵入岩可能是抽取火山喷发物质后留下的岩浆储库残余物质。有些岩浆储库不仅为火山喷发提供物质,还在提供火山喷发动力、控制火山喷发方式在溢流式与爆炸式之间的转换以及影响火山机构定位等方面发挥着关键作用。富挥发分的流体大量溢出地表会减少大型伟晶岩型和斑岩型矿床的形成机会,特别是在爆炸式的长英质火山喷发过程中。本文将岩浆通道系统划分为5个区域,即部分熔融区、岩浆聚集区、岩浆迁移区、岩浆侵位区和火山喷口区,这些区域构成了一个复杂的纵向递进、横向连接的岩浆网络系统,是构造环境(构造阶段)、地壳状态和岩浆动力学属性的耦合产物。为了深入理解长英质岩浆通道系统结构和动力学演化及其对火山活动机制的控制,本文建议要将火山机构、侵入体和围岩系统作为岩浆通道系统的组成部分,开展构造地质学、岩石学、矿物学、岩浆动力学、地球化学、地球物理学等多学科的综合研究,以精细解剖典型岩浆通道系统的组成和结构,重建其岩浆动力学过程。

辽东兰花岭地区古元古代Ⅰ型花岗岩类与辽吉A型花岗岩对比研究

辽东半岛是华北克拉通胶-辽-吉古元古代活动带的重要组成部分,古元古代经历了复杂的构造演化过程,并记录了多期岩浆-变质作用,约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩和1.89~1.85 Ga的巨斑状花岗岩、正长岩分别标志着辽东古元古代造山作用的开端和结束。最新研究显示,2.20~2.15 Ga的岩浆作用形成了2种不同类型的花岗岩,它们可能具有不同的岩石成因和构造意义。在青城子铅锌矿集区北部采集的兰花岭、白砬子花岗闪长岩和黄泊辉绿岩,锆石U-Pb年龄分别为2177±19 Ma、2129±36 Ma、1876±29 Ma。花岗闪长岩的岩石成因类型、地球化学特征与典型的约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩明显不同,属于弱过铝质、低钾钙碱性—碱性岩石,Zr、Hf、Nb、Rb含量较低,K_(2)O/Na_(2)O值、稀土元素总量极低,为典型的Ⅰ型花岗岩类。根据锆石Lu-Hf同位素分析,ε_(Hf)(t)值为-5.1~9.0,二阶段Hf模式年龄t_(DM2)为2089~2817 Ma,岩浆源区为约2.5 Ga的太古宙地壳物质和少量软流圈地幔物质。兰花岭地区花岗闪长岩具备岛弧或活动大陆边缘的地球化学亲缘属性,可能形成于弧岩浆俯冲挤压环境;结合形成于伸展环境的A型条痕状花岗岩特征,认为约2.2 Ga辽东地区古元古代活动带呈现总体伸展、局部挤压的构造环境,为洋壳板块向龙岗地块俯冲碰撞过程中或碰撞后的弧后盆地。

塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义

通常认为塔里木盆地下古生界海相烃源岩以下寒武统玉尔吐斯组泥质岩为主、中下奥陶统泥质岩为辅,下寒武统肖尔布拉克组上段(肖上段)以白云岩储层为主。塔中和塔北地区均钻遇了肖上段泥灰岩,最近钻探的京能柯探1和轮探3井肖上段泥灰岩样品TOC含量多数>0.3%,少量>2%。盆地内不同地区五口井肖上段发育泥灰(云)岩烃源岩,与苏盖特布拉克露头肖上段暗色泥灰岩地化指标(TOC含量是0.41%、R o是1.14%)一致,表明肖上段泥灰岩具备生烃能力。本文基于露头、地震和钻测井资料,利用地震沉积学理论技术、属性与正演相结合,建立了肖上段台内多期叠置“礁滩源”沉积模式。发现烃源岩分布在礁前至坡脚变缓处,连片分布广、叠合厚度大,是规模有效烃源岩,可为邻近储层供烃。经测算,古城三维区肖上段泥灰岩烃源岩总生烃量超亿吨。研究认识拓展了塔里木盆地下古生界海相烃源岩类型、层系和分布范围,提升了寒武系盐下油气资源潜力,坚定了勘探重点从台缘带向台内战略转移的信心,为塔里木盆地古城地区乃至全盆地油气勘探带来新启示。

豹皮(斑)状碳酸盐岩分类与成因初探:以鄂尔多斯盆地马家沟组四段为例

豹皮(斑)灰岩是华北寒武系—奥陶系广泛发育的一种特殊形貌的海相碳酸盐岩,因具有显著的识别特征和成因机制而备受关注。鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组四段发育丰富的豹皮(斑)碳酸盐岩,目前已在其中识别出遗迹化石7属8种,分别是Thalssinoides network,Thalassinoides boxwork,Planolites isp.,Palaeophycus tubularis,Phycodes isp.,Chondrites isp.,Skolithos isp., Zoophycos isp.,其以Thalassinoides的2种形态类型(水平迷宫形network和三维箱状结构boxwork)占主导,属于固底底质条件的Glossifungites遗迹相。通过野外露头、岩心的宏观和微观观察,系统调研前人关于生物扰动成因碳酸盐岩的类型,依据生物扰动、生物潜穴形态特征和方解石/白云石相对含量,笔者提出了生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩的分类方案,将其主要分为豹皮灰岩和豹斑云岩2个大类,分别对应Thalassinoides network(水平二维迷宫)和Thalassinoides boxwork(三维箱状结构)2种形态类型。鄂尔多斯盆地马家沟组四段的豹皮(斑)状碳酸盐岩主要受生物扰动和高频海平面升降下的早期成岩作用耦合控制,表现为在固底底质条件下,生物潜穴为富Mg2+卤水的白云石化流体提供了良好的运移通道,使得潜穴内部优先发生白云石化作用,而不同类型的生物潜穴及准同生和埋藏白云石化作用,最终形成了豹皮灰岩和豹斑云岩这2种类型的生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩。

皖南伏岭A型花岗岩的成因——地球化学、锆石U-Pb年龄及Lu—Hf同位素特征

伏岭花岗岩体,位于江南造山带东段的皖浙相邻区,岩浆岩沿着近北东向的宁国—绩溪深大断裂断分布。笔者等对伏岭岩体鱼龙川(γ_(5)^(3-2))单元花岗岩开展了系统的全岩岩石地球化学、LA-ICPMS锆石U-Pb同位素年龄和锆石原位Lu—Hf同位素地球化学研究,结果表明,花岗岩的侵位年龄为131.8±0.9 Ma,富硅、富碱、贫钙、贫铁,具有较高的Rb、Th、U、Ga、Zr和Y含量,较低的Sr、Ba和Nb含量,稀土配分曲线呈现典型的“海鸥式”分布特征,显示强烈的负Eu异常;微量元素原始地幔标准化蛛网图显示明显的Ba、Sr、Nb的负异常。其高SiO_(2)含量和Rb/Sr值、低Ba、Sr含量具备江南造山带东段皖南地区A型花岗岩的典型特征。岩体具有同源岩浆演化特征,源区可能存在磷灰石、钛铁矿的分离结晶作用,而辉石类的分离较少。伏岭岩体主要来源于地壳中镁铁质岩石的部分熔融,其地球化学特征继承于源岩。锆石ε_(Hf)(t)变化范围较小,均在-7.0~-4.6之间,二阶段模式年龄(TDM2)为1478~1630 Ma,伏岭花岗岩可能由中元古代古老下地壳部分熔融形成。伏岭岩体的形成可能受到碰撞作用的影响,岩体形成于后碰撞期,中元古代的基底岩石被大范围的熔融,从而产生了伏岭A型花岗岩。

华北克拉通栖霞地区~2.9Ga变质基性火山岩锆石SHRIMP U-Pb定年、Hf-O同位素特征及构造意义

胶东地区是华北克拉通重要的早前寒武纪研究区之一。中太古代唐家庄岩群在形成时代、岩石成因及构造环境等方面一直少有研究。作者在栖霞地区对出露的唐家庄岩群变质表壳岩进行系统地质调查研究基础上,开展了变质基性火山岩全岩地球化学、锆石SHRIMP U-Pb和Hf-O同位素等分析研究。结果显示,变质基性火山岩岩浆锆石年龄为2907.9±6.3Ma,代表了中太古代唐家庄岩群的形成时间,并遭受新太古代早、晚期变质作用。这是~2.9Ga唐家庄岩群变质基性火山岩在胶东地区首次报道。岩石地球化学特征表现为相对富集大离子亲石元素K、Rb、Sr等,Th、Nb、Zr、Hf等高场强元素相对亏损,具有中等分异的REE配分模式。岩石中岩浆锆石具有相似的Hf、O同位素组成,εHf(t)值介于-0.68~+4.21,δ18 O值介于1.38‰~6.73‰。结合前人的工作,我们得出的主要结论如下:(1)胶东地区经历~2.9Ga岩浆事件,局部地段仍保留下了同时期的变质表壳岩;(2)唐家庄岩群是中太古代初始的洋盆环境中所形成的一套火山-沉积建造;(3)华北克拉通中太古代晚期是亏损地幔新生地壳加积的主要时期,局部地壳再循环了较老的陆源物质;(4)华北克拉通新太古代晚期经历了伸展构造背景,岩浆底侵作用使岩石发生强烈变质作用。

辽东地区赛马碱性杂岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其对构造背景的制约

通过LA-ICP-MS测得辽宁赛马地区浅肉红色霞霓正长岩中的锆石U-Pb年龄为225.8±1.9 Ma,赛马碱性杂岩的侵位时代为晚三叠世。地球化学分析表明,霞霓正长岩SiO_(2)含量为55.87%~60.88%,Na_(2)O为0.41%~5.32%,Al_(2)O_(3)为17.81%~19.53%,K_(2)O为9.46%~11.91%,MgO为0.46%~1.36%,里特曼指数为7.54~17.01;稀土元素总量较高,高于300×10^(-6),强烈富集轻稀土元素,(La/Yb)N值大于10,个别达到100以上;亏损Nb、Ta、P等高场强元素,富集Rb、Th等大离子亲石元素,总体表现出富碱性岩石特征。锆石ε_(Hf)(t)值为-13.37~-9.30,对应的两阶段Hf模式年龄T_(DM2)为2102~1855 Ma。通过岩石成因分析和构造环境判别,赛马碱性杂岩可能形成于由俯冲挤压向陆内伸展、拉张转换的动力背景下的下地壳(或上地幔)部分熔融。赛马碱性杂岩侵位时代(225.8±1.9 Ma)可能代表了华北克拉通北缘岩石圈开始伸展减薄的时间,也是郯庐断裂形成的时间。