甘肃北山南部早古生代古亚洲洋俯冲作用:来自明舒井埃达克质侵入体锆石U-Pb年龄及地球化学的证据

甘肃北山南部具有重要的构造位置与复杂的构造演化历史,制约着北山造山带大地构造归属研究。北山明舒井埃达克质侵入体位于南部辉铜山以西地区,岩性主要为二长花岗岩、正长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等。对明舒井侵入体中的二长花岗岩、正长花岗岩和花岗闪长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,定年结果分别为423.4±3.4 Ma、425.4±2.3 Ma和437.8±3.5 Ma。岩石SiO2含量多数大于56%(55.53%~64.42%),Al2O3大于15%(15.1%~17.79%),MgO多数小于3%,全部小于6%(2.07%~3.5%),Y和Yb含量均较低,同时轻稀土元素富集,Eu异常不明显,Sr含量较高,具有与埃达克岩相似的特征。综合区域地质背景,认为北山南部志留纪埃达克质侵入岩形成于活动大陆边缘火山弧环境,可能是志留纪古亚洲洋向北消减俯冲背景下岩浆作用的产物,同时发生了大规模的地壳增生。明舒井埃达克质侵入岩体的识别为北山造山带早古生代构造演化提供了重要依据。

内蒙古迪彦庙蛇绿岩带早石炭世闪长岩成因与古亚洲洋洋内俯冲作用

由于缺少对SSZ型蛇绿岩和洋内弧火成岩的系统研究,制约了古亚洲洋东段古生代洋内俯冲过程的进一步认识。本文报道了内蒙古迪彦庙SSZ型蛇绿岩带北部新发现的巴嘎哈尔早石炭世闪长岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,巴嘎哈尔闪长岩的侵位年龄为324.2±1.8 Ma,其形成时代为早石炭世末期。巴嘎哈尔闪长岩SiO_(2)含量为57.71%~61.24%;高铝(Al_(2)O_(3)含量为15.58%~16.68%);具有相对富钠(Na_(2)O含量为3.29%~4.15%)、低钾(K_(2)O含量为1.05%~1.69%)的特征,Na_(2)O/K_(2)O比值为2.18~3.95;MgO含量较高(3.30%~4.23%),Mg#为47.20~51.82;贫TiO_(2)(0.65%~0.76%)和P2O5(0.14%~0.15%);稀土元素总量(ΣREE为85.19×10^(-6)~98.21×10^(-6))较低,稀土元素分布曲线呈微右倾型,具弱的Eu异常;相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素(HFSE),显示俯冲带岛弧型岩浆岩特征。结合前人研究,认为巴嘎哈尔闪长岩与迪彦庙SSZ型蛇绿岩中的前弧岩石组合形成相对完整、连续的洋内俯冲作用成因的洋内弧火成岩岩石组合,揭示了古亚洲洋东段在早石炭世的洋内俯冲从初始俯冲到逐渐成熟的过程。

大陆俯冲作用及青藏高原周缘造山带的崛起

青藏高原周缘造山带于新生代时崛起。周缘造山带中古老变质地体的折返与3种挤 出作用方式有关：喜马拉雅"逆冲－伸展"型挤出、祁连山"反向逆冲"型挤出和阿尔金"逆冲－转换"型挤出。据地质与地球物理综合研究推测，造山带的折返与周缘大陆岩石圈向内的俯冲作用有关：印度板块岩石圈向北俯冲至雅鲁藏布江缝合带下约 200 km处，西伯利亚板块往南低角度插入祁连山 40 km以下，塔里木地块沿阿尔金北缘边冲断层呈铲式往南俯冲于阿尔金山下100km处，扬子地块呈入体插入青藏高原东部中地壳下面。是否存在扬子地块往西运动及大陆俯冲作用尚待探究。

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm^(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部。

东昆仑山南缘大型转换挤压构造带和斜向俯冲作用

东昆仑地体和巴颜喀拉—松潘甘孜地体之间的会聚边界是一条位于东昆仑南缘的大型转换挤压构造带。研究表明该带的东段(阿尼玛卿段)和西段(东-西大滩段)构造特征不同,阿尼玛卿段的构造以印支期具往南西造山极性的逆冲叠覆岩片和新生代脆性左行走滑构造为特征,东-西大滩段是由220Ma形成的EW向韧性左行走滑剪切带及两侧伴生的挤压褶皱断裂带组成,韧性变形持续至20Ma,之后表现为脆性左行走滑构造再活动。因此,东昆仑山南缘大型会聚带是一条由东段的“收缩挤压”为主向西段的“转换挤压”逐渐过度的特殊复杂的构造带,它的形成与巴颜喀拉—松潘甘孜地体往NE方向斜向俯冲于东昆仑地体之下有关。

大兴安岭—燕山晚中生代岩浆活动与俯冲作用关系

本文通过对华北的大兴安岭—燕山地区晚中生代火山-深成岩岩石化学、同位素地质学的分析,认为该地区岩浆的形成和演化与板内伸展环境下的底侵作用有关,而与太平洋板块俯冲无直接的成因联系。本文展示了较高分辨率的日本海沟—长白山—蒙古额尔德尼查干的地震层析图象,揭示了太平洋俯冲板片的形态特征;再结合对俯冲时间及俯冲作用与岩浆作用时差的研究,进一步证明板块俯冲与研究区的岩浆活动无直接关系。最后通过底侵作用年代学的研究,将大兴安岭—燕山中生代岩浆活动与层析图象显示的大陆板内软流圈上涌体联系起来。

南秦岭下地壳组成及岩石圈的拆离俯冲作用

根据新提供的Pb同位素组成及岩石地球化学研究成果,本文进一步证实了位于北秦岭北界的明港地区发育的早中生代安山玄武质火山角砾岩岩筒所携带的下地壳捕虏体属于南秦岭。所恢复的南秦岭下地壳剖面自下而上为:底侵成因的变辉长岩—基性麻粒岩(其中含有榴辉岩及辉石岩的透镜体)—酸性麻粒岩。秦岭造山带总体的岩石圈模型为:南秦岭(扬子块体)向北拆离俯冲,北秦岭地壳向华北仰冲,华北岩石圈呈楔状插入秦岭造山带,拆离面约在中、下地壳之间。南秦岭俯冲岩片延伸的范围在平面上有可能达到400km。

晚古生代古亚洲洋俯冲作用:来自珲春前山镁铁质侵入岩的年代学和地球化学记录

珲春地区前山镁铁质侵入岩主要由橄榄辉长岩、苏长岩和辉长闪长岩组成,形成年龄273±2Ma,为早二叠世侵入岩。该岩体显示出岛弧拉斑玄武岩的元素地球化学特征,弱富集LREE且正Eu(Eu/Eu*=1.05～1.44)异常的REE配分模式,在不相容元素中富集大离子亲石元素(LILE)如Ba和Sr,亏损高场强元素(HFSE)(La/Nb=2.8～4.8;Zr/Sm=8.0～22.5),与起源于流体交代地幔楔部分熔融的岛弧低钾拉斑玄武岩类似。在同位素特征上低放射成因Sr,高放射成因Nd和Hf(87Sr/86Sr(i)=0.70295～0.70375;εNd(t)=+4.5～+6.4;εHf(t)=+9.6～+14.6),反映其来源于同位素组成亏损的交代地幔。结合区域地质背景,我们认为前山镁铁质岩形成于晚古生代期间古亚洲洋向华北板块的俯冲作用背景,其亏损Nb-Ta、Zr-Hf及Hf-Nd同位素解耦特点说明该岩体最有可能来源于俯冲流体交代的地幔楔。

太平洋板块俯冲作用在东北亚大陆边缘的地质记录述评

古太平洋起源于泛大洋,为晚古生代-早中生代环绕泛大陆的全球性大洋。随着古特提斯洋盆的关闭和泛大陆的裂解,逐渐形成了古太平洋板块,以及大西洋、北冰洋和印度洋板块等等。本文综合了近年来这方面的研究进展,提出古太平洋板块(或伊佐柰琦板块)向东北亚大陆边缘的俯冲作用始于早侏罗世,俯冲带逐渐由西向东迁移,其中夹杂着微陆块或地体,构成了多岛洋的构造格局。

俯冲作用及其与构造旋回的关系

本文首先评述了俯冲作用的研究现状,着重讨论俯冲增生、俯冲浸蚀及其地质意义。作者从比较俯冲学出发,提出俯冲作用在在着旋回性,认为智利型俯冲带与马里亚纳型俯冲带的相互转化造成了张压交替的构造旋回。地质时期地槽的多旋回发展受到俯冲作用旋回的控制。俯冲板片倾角、俯冲速率的变化影响到上覆板块的构造应力场,中国地区构造应力场的演变与中国周缘俯冲型式的变更有关。

扬子地台西缘钾质煌斑岩岩石化学所反映的古俯冲作用及其与金刚石含矿性的关系

为了对沿扬子地台西缘分布的钾质煌斑岩的含金刚石性进行评价。作者进行了较详细的地质学、岩石学和地球化学工作。研究结果表明:研究区钾质煌斑岩在化学成分上具有贫Nb、Ti、富K、Rb、Bs、Sr的特征。这种成分特征是由位于研究区西部的古板块向扬子地台俯冲造成的。由于这种作用的影响,使钾质煌斑岩的源区地幔处于地温梯度高、氧逸度高的不稳定状态。这种状态不利于金刚石的形成和保存。故研究区钾质煌斑岩中含金刚石的可能性很小。

大陆深俯冲作用研究引起的新思维

变质沉积岩中柯石英的发现表明,低密度的大陆地壳物质可被俯冲到地幔深处,并由此引发对大陆深俯冲作用的研究热潮。大陆壳可被俯冲到300 km深处,还能更深吗?在超高压变质环境中有水介入,但其活动又受到限制,水在深部的活动形式与规模究竟怎样?在碰撞造山带中,100 km深度以下的超高压变质岩石是在何种动力学过程与机制主导下折返至地表的?这些新思维最终会引导人们逐步形成和完善新的地球观。

扬子板块新元古代中期的持续俯冲作用:来自南华纪岛弧火山岩年代学和岩石地球化学新证据

产于扬子板块东南缘皖南祁门北部地区的铺岭组和扬子板块东北缘皖东张八岭地区的西冷岩组分别发育一套火山岩。前者为陆相火山岩,岩性以玄武安山岩为主;后者为海相火山岩,岩性以细碧-角斑岩系为主。两者之上均角度不整合覆盖着一套砂泥质沉积岩。铺岭组玄武安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(765±15) Ma,西冷岩组石英角斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(726.8±1.4) Ma,均属南华纪(新元古代中期)。二者主量元素含量差别较大(铺岭组为玄武-安山岩;西冷岩组为石英角斑岩),但它们均属于钙碱性系列,并具有相似的微量元素特征:它们均富集轻稀土元素和Ba、Th、U等大离子亲石元素,高场强元素Nb、Ta、Ti强烈亏损,δEu、Zr、Hf异常不明显。这些特征显示它们与岛弧火山岩类似,可能是受俯冲板片流体影响的亏损地幔楔和新生地壳熔体的混合形成的。这些火山岩系形成于华夏向扬子俯冲形成的沟弧盆体系消失之后。结合前人研究成果,我们认为:扬子板块晋宁期深部的俯冲作用可能一直持续到约700 Ma,新元古代中期可能存在多岛弧拼贴过程,到了南华纪晚期才正式进入板内伸展阶段。

新疆谢米斯台地区晚古生代俯冲作用:来自塞勒肯特岩体的岩石学、年代学及地球化学证据

塞勒肯特岩体出露于谢米斯台中东部,岩性主要为二长花岗岩、石英闪长岩及花岗闪长岩。本文通过锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素等研究,探讨其形成的构造环境及岩石成因。结果表明,二长花岗岩(400.9±4.3Ma)和石英闪长岩(398.1±4.5Ma)形成于早泥盆世,花岗闪长岩(381.7±2.9Ma)形成于晚泥盆世。岩体整体富碱,属于准铝质-弱过铝质高钾钙碱性花岗岩类。轻重稀土分馏较明显且富集轻稀土((La/Yb)_(N)=5.09~9.22),Eu异常不明显,相对富集Rb、Th、U、K等元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素;二长花岗岩和石英闪长岩具有低的(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)值(0.7040~0.7043),正ε_(Nd)(t)值(+4.85~+6.18),年轻的t_(DM1)(Nd)年龄(663~732Ma),二长花岗岩锆石εHf(t)值为+7.94~+12.12,t_(DM2)(Hf)=648~889Ma;花岗闪长岩也具有低的(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)值(0.7045~0.7046),正ε_(Nd)(t)值(+4.61~+4.80),年轻的t_(DM1)(Nd)年龄(731~749Ma),花岗闪长岩锆石ε_(Hf)(t)值为+4.26~+11.69,t_(DM2)(Hf)=631~1103Ma。综合研究表明,塞勒肯特岩体形成于俯冲背景下的大陆边缘弧环境,可能是俯冲板片脱水交代地幔楔产生的玄武质岩浆上涌,导致新生下地壳发生部分熔融。二长花岗岩及石英闪长岩均来源于新生下地壳的部分熔融;花岗闪长岩主要来源于新生下地壳的部分熔融,并有少量幔源物质的加入,花岗闪长岩中的暗色微粒包体可能是幔源物质与新生下地壳部分熔融的岩浆未发生完全混合,最终冷凝结晶的产物。谢米斯台地区与俯冲相关的中酸性岩浆活动至少从晚奥陶世一直延续至晚泥盆世。

商丹洋早寒武世俯冲作用——来自甘肃关子镇蛇绿混杂岩古坡高镁安山岩的证据

古坡一带新发现中寒武世高镁安山岩,位于秦岭造山带西段商丹缝合带关子镇蛇绿混杂岩中,其岩石组合为玄武安山岩、安山岩、辉石石英闪长岩等。这些岩石具有较高的SiO 2(54.27%~58.47%)、MgO(6.89%~8.99%)含量和Mg#值(61.29~67.05),较低的TiO_(2)(0.27%~0.99%)含量和TFeO/MgO值(0.88~1.13)。稀土元素总量较低(16.59×10-6~74.5×10-6),稀土元素配分曲线总体为平坦型或微右倾型,(La/Yb)N值为1.03~4.93,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、U等,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf等,具有较低的Ti/V值。上述岩石地球化学特征与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(赞岐岩)类似,其岩浆可能为俯冲深积物熔融产生熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。与古坡变质玄武安山岩密切共生的辉石石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为514±4.5 Ma,为中寒武世。关子镇蛇绿混杂岩中古坡玄武安山岩/辉石石英闪长岩-安山岩岩石系列为形成于俯冲环境的高镁安山岩组合。研究结果为商丹洋在中寒武世俯冲作用提供了证据。

西藏阿里地区北部新生代火山岩—兼论陆内俯冲作用

本文研究了新南藏北昆仑山南侧新生代火山岩的地质学、岩石学和主要元素、痕量元素地球化学特征;划分出以新第三纪喷发为主的碱性火山岩带(南带)和与之伴随的第四纪钙碱性火山岩带(北带);用塔里木大陆岩石圈向青藏高原下面的俯冲机制解释了本区火山岩的成因,并且认为陆内俯冲作用不但可以说明中国西部诸山系的近期上升,而且可以运用于所有地壳厚度异常的碰撞带,因而具有普遍的意义。作者划分出具有不同地质特色的昆仑山型和喜马拉雅型两种陆内俯冲模式。

内蒙古梅劳特乌拉蛇绿岩中早二叠世高镁闪长岩的发现及洋内俯冲作用

内蒙古梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中,新发现了早二叠世巴嘎哈尔高镁闪长岩。该闪长岩位于贺根山缝合带内。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,巴嘎哈尔闪长岩的侵位年龄为(282±2)Ma,其形成时代为早二叠世。该岩石高镁,MgO含量5.00%~10.94%,Mg#值54~74;SiO_2含量53.52%~58.64%,Al_2O_3含量13.48%~14.98%,Na_2O含量1.36%~3.59%;贫钾,K_2O含量0.48%~1.61%;贫TiO_2(0.28%~0.76%)和P_2O_5(0.080%~0.160%);富Cr(75.00×10^(-6)~555.90×10^(-6))和Ni(26.20×10^(-6)~228.40×10^(-6));富集K、Rb和Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti和P等高场强元素;稀土元素总量较低(25.16×10^(-6)~83.57×10^(-6)),稀土曲线为略右倾的平坦型。该岩石具有高镁闪长岩的地球化学特征,与赞岐岩相类似,属于俯冲带岛弧型岩浆岩。结合其与梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩中玻安岩和埃达克岩的岩石组合时空分布特征,表明古亚洲洋贺根山洋盆在早二叠世可能仍然处于大洋俯冲消减状态。该高镁闪长岩可能为俯冲洋壳+俯冲深积物来源的硅质熔体交代上覆地幔楔使其部分熔融的产物。

古亚洲洋晚石炭世俯冲作用:梅劳特乌拉蛇绿岩中扎嘎音高镁安山岩证据

内蒙古贺根山缝合带梅劳特乌拉SSZ(Supra Subduction Zone)型蛇绿岩中新发现扎嘎音晚石炭世高镁安山岩,岩性为玄武安山岩和安山岩。扎嘎音玄武安山岩-安山岩MgO(4.33%~9.82%)、Mg#值(57~72)和SiO2含量(55.34%~64.12%)较高;而TiO2(0.30%~0.60%)、K2O(0.06%~0.73%)、Al2O3(12.18%~17.32%)含量和FeOT/MgO值(0.70~1.34)较低,Na2O/K2O值(2.23~40.88)较高。稀土元素总量较低(14.29×10-6~60.20×10-6),稀土配分曲线总体为略显右倾的平坦型,(La/Yb)N为0.57~2.58,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U和Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P等,具有较低的Ti/V值。该玄武安山岩-安山岩具有高镁安山岩的地球化学特征,与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(有人音译为"赞岐岩")相类似,可能为俯冲洋壳+俯冲深积物的脱水流体与俯冲沉积物部分熔融形成的硅质熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,扎嘎音玄武安山岩的成岩年龄为315.0±2.3 Ma,反映了晚石炭世高镁安山岩浆作用事件。扎嘎音玄武安山岩-安山岩为晚石炭世形成于洋壳俯冲弧前环境的高镁安山岩组合,为古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲作用提供了证据。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩-岛弧岩浆岩时空分布与演化关系,提出了扎嘎音高镁安山岩的古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲模式。

二连—贺根山缝合带晚石炭世埃达克岩的发现及古亚洲洋洋内俯冲作用

内蒙古二连—贺根山缝合带额很傲包图英云闪长岩体,出露于西乌旗梅劳特乌拉SSZ型蛇绿岩带北侧。为了确定该岩体的岩石成因类型,探讨其构造环境及古亚洲洋俯冲消亡过程,对该岩体进行了岩石学、地球化学和LAICP-MS锆石U-Pb年代学研究。额很傲包图英云闪长岩高硅富铝,富钠贫钾,高锶低钇,富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素和HREE,无明显Eu异常。岩石学和岩石地球化学特征表明,该英云闪长岩体为高Si埃达克岩(HSA),形成于岛弧环境,具有洋内俯冲洋壳+俯冲深积物部分熔融并与上覆地幔楔橄榄岩反应成因特征。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,额很傲包图英云闪长岩体的侵位年龄为(305.6±1.5)Ma,形成时代为晚石炭世。结合二连—贺根山缝合带石炭纪蛇绿岩、石炭纪—二叠纪岛弧型岩浆岩的时空分布与演化特征,认为古亚洲洋二连—贺根山洋盆在石炭纪—早二叠世处于以洋内俯冲为特征的大洋俯冲消亡过程中。

陆壳达至地幔深度俯冲作用:岩石学证据

陆壳岩石的变质作用在常规约为35km深度,压力近10kb的壳幔边界并未结束,在大陆与大陆的碰撞过程中,俯冲作用至少可以继续到相当于30kb的深度。本文回顾了新近在西阿尔卑斯大陆变质沉积物中发现的高压矿物,矿物组合以及某些相平衡的实验成果,总结了鉴别这一新的“超高压变质作用”的基本原则,由于在随后发生的面线性逆冲过程中,这些岩石一般要重新达到平衡(退化变质作用),所以它在自然界中很少见。 1 引言数十年来的经典概念认为,自地球在45亿年以前由增生作用形成以来,地壳就一直是地球演变产物的堆积场所.因此,人们确信,主要由花岗岩,片麻岩,(变质)沉积物和某些玄武质岩石组成的陆壳。