华北克拉通山西省晚石炭世基性岩墙成因:锆石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd同位素证据(英文)

作为岩石圈伸展拉张背景侵位的特征岩石，基性岩墙群（煌斑岩、辉绿岩和辉绿玢岩等）地质和地球化学研究日益受到地质研究者的关注。研究显示，基性岩墙在全球范围主要分布在美国、加拿大、巴西、澳大利亚和中国等地区，且年代格架主要集中在前寒武纪时期（2．4Ga、2．1Ga、1．8Ga、1．4Ga、1．0Ga）。目前，国内中生代以来基性岩墙群主要出露于华北克拉通、华南、西藏和塔里木盆地。本研究基性岩墙来自山西省大同附近，对于该套岩墙，本文给出了锆石u—Pb定年、地球化学和Sr-Nd同位素证据。LA．ICP．MS锆石u．Pb年龄为293bla，岩石具有变化较小的主元素变化特征（Si02=50．78％～51．35％，TiO，=2．16％-2．32％，Al2O3=14．53％-15．08％，Fe203=12．42％～12．66％，MnO=0．13％～0．16％，MgO=5．14％-5．35％，CaO=7．93％～8．25％，N如O=3．52％～3．78％，K20=1．01％～1．14％和P205=0．24％-0．36％）。另外，基性岩墙富集轻稀土元素、大离子侵石元素（Ba，K和sr）和高场强元素（Nb，Ta和zr），亏损Th、Pb和Ti。同时，基性岩墙具有相对一致的（87Sr／86Sr）；比值（0．70422～0．70423），正的￡Nd（f）值（5。8—6．1）和变化较小的Nd模式年龄（tDMI=0．67～0．72Ga，tDM2=0．57～0．59Ga）。以上特征表明，基性岩墙来自亏损软流圈地幔的分布熔融作用，岩浆侵位过程中发生了橄榄石、辉石和含Ti相矿物的分离结晶作用，但没有受到地壳物质的混染作用影响。基性岩墙的成因上与华北克拉通和西伯利亚板块碰撞后的拉伸作用有密切联系。

山西省早白垩纪碳酸岩元素同位素和锆石U-Pb定年研究(英文)

碳酸岩广泛出露在华北克拉通的山西省。此文中,针对研究区的碳酸岩墙,我们给出新的地球化学、Sr-Nd同位素和锆石U-Pb年龄。LA-ICP-MS锆石定年结果显示,该岩墙的侵位年龄为132.9Ma,全岩K-Ar年龄为131.3~132.6 Ma。碳酸岩墙具有非常一致的主量元素组成,富集轻稀土元素和大离子亲石元素(Ba、U、Pb、Sr),以及亏损K和高场强元素(Ta、P和Ti)。另外,该岩墙具有相对一致的(87Sr/86Sr)i(0.7079~0.7083)和负的εNd(t)(-16.7^-15.2)。以上地球化学特征表明,该岩墙为大陆地壳和此大陆岩石圈地幔混合时期,受明显地壳混染的下岩石圈地幔的部分熔融作用。

卫境岩体磷灰石裂变径迹年代学与华北北缘晚白垩世剥露事件及铀成矿

中蒙边境地区的海西至燕山期卫境复式花岗岩体属于蒙古-鄂霍茨克大洋关闭后加厚地壳伸展结果的产物。该岩体的磷灰石裂变径迹年龄介于76.7~53.8 Ma之间,结合热模拟分析,卫境岩体在晚白垩世经历了一次快速的剥露事件,而在整个新生代期间则处于非常稳定的低速剥露环境中,没有明显的构造变动。卫境岩体的晚白垩世构造热事件对应于其北部和东部广大早白垩世断陷盆地内(如二连盆地、海拉尔盆地、松嫩盆地等)下白垩统和上白垩统之间的角度不整合,该不整合代表了一次构造反转事件。华北北缘在晚白垩世曾遭受过比较强烈的构造事件的影响,该事件与Izanagi板块快速向东亚之下俯冲有重要关系。综合区域低温热年代学资料,晚白垩世构造事件影响的范围可至卫境岩体以西、满都拉以东地区。模拟结果显示,卫境岩体的剥露速率约为0.1~0.2mm/a。目前华北北缘东部地貌很可能是新生代以来形成的,而非中生代早中期。铀成矿研究表明,二连盆地内晚白垩世二连组湖相泥岩中赋存超大型的同生沉积成岩铀矿化,早白垩世晚期的赛汉组中也赋存了大型的古新世-始新世时期形成的铀矿化,这些铀矿化的形成均在盆地西缘晚白垩世隆起事件之后,富含铀的卫境花岗岩遭受淋滤,铀在含铀含氧流体中不断被搬运至盆地赋矿地层中。由此可见,卫境岩体的抬升剥露是控制盆地内铀成矿的重要条件,抬升时间与二连盆地中铀矿形成的时代基本一致。

华北北缘大青山小井沟岩体年代学、地球化学和Hf同位素特征及其地质意义

为了加深对华北北缘晚古生代构造背景以及古亚洲洋闭合时限的认识,对华北北缘大青山地区小井沟花岗岩开展了年代学、地球化学和同位素研究。分别利用LA-MC-ICP-MS,ICP-AES和ICP-MS等方法进行锆石U-Pb测年,主、微量和稀土元素分析以及锆石Hf同位素测试。结果表明,小井沟岩体侵位于二叠纪,侵位年龄为275±1 Ma(MSWD=0.93)。该花岗岩具有高硅(Si O2=70.72%~72.64%)、高钾(K2O=4.19%~4.23%)的特点,A/CNK均约为1.1,属于弱过铝质的高钾钙碱性系列,稀土元素总量(ΣREE)为87.67~101.51μg/g,配分曲线呈右倾型,具有微弱的Eu负异常,富集大离子亲石元素(LILE,如Rb,Ba,K,Sr等),亏损高场强元素(HFSEs,如Nb,Ta,Y,Yb,Lu等),应该是由下地壳部分熔融形成。该花岗岩的锆石具有负的εHf(t)值(-9.56^-5.00),模式年龄(TDM2)在1.91~1.61 Ga之间,表明华北陆块古元古代的地壳岩石应该是其主要物源,可能有幔源物质的参与。结合整个华北北缘二叠纪花岗岩的岩浆演变特征,小井沟岩体应形成于由俯冲向碰撞-后碰撞转变的过渡时期,古亚洲洋可能在晚二叠世之前已闭合。

贺兰山北段古元古代结晶基底变形特征及其区域构造意义

贺兰山北段结晶基底中保留有不同程度的韧性变形剪切带。通过详细的野外考察和室内显微构造研究,明确贺兰山北段的古元古代基底经历了4期韧性剪切变形:(1)早期顺层剪切带表现出中下部地壳层次的变形样式,运动学特征一致反映了近南北向的伸展;(2)麻粒岩相变质的糜棱片麻岩剪切带为南北向挤压的产物,导致经历高温高压变质的孔兹岩系从下地壳向中部地壳抬升;(3)高级糜棱岩(低角闪岩相-高绿片岩相)剪切带涉及的2次伸展运动(北西-南东向伸展和北东-南西向伸展)使得基底进一步向中部地壳抬升,可能发生在形成孔兹岩系的同一造山运动的晚期伸展垮塌过程中;(4)北东-近东西向左行逆冲绿片岩相糜棱岩剪切带则将结晶基底抬升到中上部地壳层次,其运动学特征与高级糜棱岩剪切带明显不同,可能是另一造山运动的产物。贺兰山北段与大青山-乌拉山地区有相似的韧性剪切带和构造变形,表明华北克拉通西部北缘存在一致的近东西走向的古元古代碰撞造山运动以及随后另一造山运动的改造。

华北板块北缘东段三叠纪构造演化——来自辽北开原岩浆岩年代学、地球化学的证据

本文对华北板块北缘东段辽北开原地区辉长岩和流纹岩进行了岩相学、锆石U-Pb年代学和地球化学研究,结合前人资料探讨古亚洲洋东段三叠纪演化过程。锆石测年结果显示,辉长岩及流纹岩形成时代均为三叠纪(分别为246±2Ma、241±2Ma、226±3Ma及241±2Ma)。三期三叠纪辉长岩具有相似的地球化学特征,起源于地幔,并且在上升就位过程中均受到地壳物质的混染。其中,早三叠世辉长岩(246Ma)起源于受流体改造的富集型岩石圈地幔,由石榴石尖晶石二辉橄榄岩1%部分熔融形成,形成于俯冲板片断离导致的伸展环境;中三叠世辉长岩(241Ma)起源于受流体和熔体双重改造的过渡型岩石圈地幔,由石榴石尖晶石二辉橄榄岩1%~2%部分熔融形成;晚三叠世辉长岩(226Ma)起源于受流体和熔体双重改造的过渡型岩石圈地幔,由石榴石尖晶石二辉橄榄岩3%~4%部分熔融形成,形成于造山后的伸展拉张环境。中三叠世流纹岩(241Ma)富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,亏损Nb、Ti、P、Sr元素等特征,属于后碰撞I型花岗岩,其低Sr低Yb特征暗示其源区深度为30~40km之间,其与中三叠世辉长岩构成“双峰式”火成岩,二者形成于岩石圈底部残余洋壳脱离导致的伸展环境。综合前人发表数据,根据年代学、岩石组合及地球化学特征可将华北板块北缘东段三叠纪岩浆活动划分为5期:252~246Ma、246~242Ma、242~240Ma、240~230Ma和230~215Ma。结合区域磨拉石建造、变质作用及蛇绿岩等资料,认为本区三叠纪经历了如下演化过程:(1)活动大陆边缘向同碰撞转换,古亚洲洋完成最终闭合(252~246Ma);(2)持续挤压隆升造山(246~242Ma);(3)南北挤压背景下,残余俯冲洋壳脱落导致的伸展(242~240Ma);(4)持续挤压作用下快速隆升,地壳加厚(240~230Ma);(5)造山后的伸展拉张环境(230~215Ma)。

华北克拉通北缘显生宙含石榴石淡色花岗岩:特征、时代及成因初探

淡色花岗岩是一种特殊的花岗岩类型,其暗色矿物含量低,且多含有白云母、电气石或石榴石等富铝矿物。通常认为,淡色花岗岩是大陆碰撞造山带最具标志性的岩石类型,主要来自于地壳内沉积物的部分熔融,虽然一些最新研究强调它只是岩浆高度分异与演化的产物。显生宙时期,华北克拉通北缘花岗质岩浆作用强烈,然而对于区域存在的少量具有淡色花岗岩特征的岩体却关注较少。本文在对冀东麻地含石榴石白云母二长花岗岩详细研究的基础上,对华北北缘显生宙含石榴石淡色花岗岩的特征、时代进行了总结与对比,并对其成因进行了初步探讨。结果表明,这些岩石具有淡色花岗岩的典型矿物组成与地球化学特征,但已有数据还不足以充分论证其是否由变沉积岩部分熔融形成。与此同时,稀土元素四分组效应与Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Ho、K/Rb、Rb/Sr等比值以及CaO、Ba、Sr等元素含量的差异性指示,这些花岗岩经历了不同程度的岩浆分异作用,部分岩石受到了岩浆演化晚期熔-流体相互作用的影响。岩浆分异程度的不同,是导致这些淡色花岗岩具有不同稀有金属成矿潜力的重要因素,高度分异演化有利于成矿元素的富集。由于仅部分淡色花岗岩经历了较高程度的分异,因此岩浆分异可能并非淡色花岗岩形成的必要机制。华北北缘含石榴石淡色花岗岩集中出现在中-晚二叠世、中-晚侏罗世。前者的形成,与古亚洲洋闭合时的碰撞造山有关;后者与东北、华南等中国东部相似岩石同时代产出,形成于古太平洋俯冲的大地构造背景下,其地球动力学内涵值得进一步探讨。

华北克拉通北缘牛圈银矿区两期A型花岗岩的成因及其构造意义

西伯利亚板块和华北克拉通之间的古亚洲洋最终消减闭合的时间问题一直存在很大的争议,对区域内A型花岗岩的研究可以为该问题的解决提供有效约束。本文详细研究了华北克拉通北缘牛圈银矿区及其外围出露的海西期A型花岗岩和相关的暗色镁铁质微粒包体及辉绿岩脉的地质年代学和地球化学特征,以期解释其岩石成因并讨论构造指示意义。牛圈银矿区的花岗岩主要包括中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩,锆石U-Pb定年结果表明中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩分别形成于268.7±3.2Ma和254.2±2.8Ma,基性辉绿岩脉则形成于267.6±3.9Ma,与矿区早期中粗粒黑云母花岗岩几乎同时代或略晚。矿区两期花岗岩都具有弱过铝质特征,属于高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石,均以高SiO_2、富碱、高FeO^T/(FeO^T+MgO)和Ga/Al比值;贫CaO、MgO、TiO_2、P_2O_5;富集Rb、Th、U、Y、F而亏损Ba、Sr、P、Ti、Eu等为特征,结合矿物学特征(半自形石英、他形铁质黑云母、出现条纹长石、缺乏碱性暗色矿物等)表明它们均为铝质A_2型花岗岩。这也得到了较高的全岩锆石饱和温度(T_(Zr))的支持,中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩的岩浆结晶温度分别为784～822℃(平均值805℃)和843～871℃(平均值856℃)。中粗粒黑云母二长花岗岩中广泛发育镁铁质暗色包体。本文认为牛圈中粗粒黑云母二长花岗岩为古元古界红旗营子群基底杂岩中的花岗质片麻岩为主的中下地壳物质部分熔融,并与幔源基性岩浆发生岩浆混合作用形成的。年代学、主微量元素及Sr-Nd同位素数据表明,牛圈细粒钾长花岗岩与中粗粒黑云母二长花岗岩不是同一岩浆房演化的产物,而是代表两期岩浆活动,且晚期细粒钾长花岗岩形成过程中地幔物质添加相对更多。通过对牛圈银矿区两期A型花岗岩的研究,结合前人关于华北克拉通北缘中二叠世碱性岩浆岩带的研究,本文认为华北北缘在中二叠世伊始(～270Ma)就已经发生构造体制转换并进入后造山伸展环境,古亚洲洋的最终闭合可能早于270Ma。从牛圈早期中粗粒黑云母二长花岗岩到晚期细粒钾长花岗岩的相继侵位,伴随着更多的地幔物质的加入,其A型花岗岩特征愈发明显,指示华北北缘被破坏大陆边缘越来越强烈的伸展作用。

内蒙古狼山地区石炭纪-三叠纪岩浆作用及其构造意义

华北地块北缘广泛发育石炭纪-三叠纪岩浆岩,岩浆岩的时空展布及反映的构造背景对研究古亚洲洋的俯冲增生作用具有重要的意义.然而,目前的研究集中在华北地块北缘中东部,该期岩浆活动的向西延伸有待深入研究.通过对狼山地区近年来获得的晚古生代-早中生代岩浆岩岩石学、地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf同位素数据的综合分析,结果表明该区经历了早石炭世-晚二叠世、中-晚三叠世两期构造岩浆作用.其中,早石炭世-晚二叠世岩浆活动时限在338～251Ma,岩性主要为辉长岩、角闪辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩及二长花岗岩,辉长岩类的微量元素蛛网图及稀土元素配分型式与岛弧火山岩的曲线类似,花岗岩类具高Sr(>250×10-6,平均值为425×10-6)低Y(6.89×10-6～24.30×10-6)的特点.中-晚三叠世岩浆活动时限在245～228Ma,岩性主要为正长花岗岩,花岗岩具高K2O/Na2O(1.48～1.58)、低Sr(154×10-6～49×10-6)低Yb(1.01×10-6～1.38×10-6)的特点,稀土配分曲线表现为轻稀土略富集、Eu负异常中等-强(Eu*=0.54～0.23)、重稀土平坦的近似海鸥型,总体反映了后造山花岗岩的地球化学特征.结合构造判别图解及区域地质资料,结果表明狼山地区早石炭世-晚二叠世为俯冲挤压的构造背景,中-晚三叠世则进入了后造山伸展的构造阶段.狼山地区晚古生代-早中生代发育的两期构造岩浆作用与华北陆块北缘中东部(330～265Ma及250～200Ma)类似,古亚洲洋的向南俯冲形成了华北陆块北缘近东西向延伸的晚古生代岩浆岩带,华北陆块与其北缘增生造山带拼贴作用的时限为二叠纪末-三叠纪初.