东昆仑东段32—35亿年古老岩石同位素地球化学特征

通过详细的构造岩石单位填图及岩石同位素地球化学特征的研究,首次在东昆仑东段白日其利麻粒岩和超基性岩中相继发现了32～35亿年的古老岩石同位素年龄值,提出了青海境内出露有太古代地层,确立了东昆仑微陆核踪迹的存在。

华北克拉通古老岩石圈地幔及其组成的“逆向演化”

华北克拉通古老岩石圈地幔演化过程中有3种深部地质作用最为重要:①岩浆的萃取作用;②不同来源的熔/流体对岩石圈的交代作用;③软流圈及其熔体与岩石圈的相互作用。在蒙阴金伯利岩的捕虏体样品中发现有早晚两期斜方辉石,前者是早期粗粒结构橄榄岩残留的矿物;后者是晚期地幔发生塑性流变后形成的辉石。本文对比了蒙阴和复县两岩区以及南非两种典型结构橄榄岩捕虏体的主、微量元素,发现较晚期的具剪切结构的橄榄岩难熔程度反而低于较早期的具粗粒结构者。粗粒结构的Mg’值都大于0.90(0.902～0.93),Al2O3含量变化于0.22%～2.32%;而具剪切结构者Mg’值都小于0.90(0.86～0.88),Al2O3含量变化于1.69%～2.75%。表明地幔成分演化时不仅存在受第①种作用制约的地幔不断贫瘠/难熔的正向演化,而且还存在受第③种作用制约的地幔由贫瘠转向饱满的"逆向"演化趋势。经粗略对比后,推测在约3Ga的这段地质历史时期内华北克拉通古老岩石圈地幔至少出现过2次岩浆萃取事件和两次"逆向演化"过程。与显生宙的相比,出现在古老岩石圈地幔中的第③种作用规模小,强度低,不均一性更为明显。

扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

对扬子板块崆岭高级变质地体中的一个片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析.CL照片显示,该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石,有少量窄的变质边.岩浆锆石的年龄为(3218±13)Ma,表明该样品是扬子板块至今发现的最古老的岩石.它们的εHf(t)值为-2.33±0.51,两阶段模式年龄为(3679±49)Ma,表明其为更古老的(>3.6Ga)冥太古代地壳物质部分熔融作用形成.变质边部锆石给出了(2732±16)Ma的年龄,表明变质作用发生在新太古代,扬子板块在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件.

华北克拉通太古宙地壳演化和最古老的岩石

简要总结了华北克拉通太古宙地壳演化的规律、认识及存在的问题,特别是近年来在最古老的岩石和锆石年代学研究方面取得的进展。华北克拉通构造热事件主要发生在约2.5Ga,导致大规模陆壳的形成。仅在鲁西、胶东等少数地区有较大规模的约2.7Ga的地质体存在。古元古代晚期的陆陆碰撞使华北克拉通最终形成统一的整体。最近对鞍山地区的研究发现大量3.6～3.8Ga的岩石和锆石。在冀东、信阳、焦作及其他地区也有始太古代—古太古代的岩石和锆石存在。华北克拉通可能存在几个不同的古太古代—始太古代陆核。

古亚洲洋对华北陆缘岩石圈的改造作用:来自于西山南大岭组中基性火山岩的地球化学证据

北京西山南大岭组中基性火山岩都表现出LREE富集的右倾平滑稀土配分模式,具有富集LILE(如Ba、K),亏损Nb-Ta和Th-U的微量元素特征,Sr同位素组成中等富集,Nd同位素组成变化较大。根据其元素地球化学和同位素特征可以划分两组岩石:Ⅰ组火山岩主要为亚碱性玄武岩,高Ti(TiO_2>1.7％)、P(P_2O_5>0.7％),Ⅱ组火山岩主要由安山岩和亚碱性玄武岩组成,低Ti(TiO_2<1.3％)、P(P_2O_5<0.5％);Ⅰ组火山岩总体上较Ⅱ组火山岩高相容元素(如Cr、Ni)、REE和HFSE, 二者化学成分上渐变演化趋势不明显;Ⅰ组火山岩Sr-Nd同位素组成(^(87)Sr/^(86)Sr(t)= 0.705939～0.706057,ε_(Nd)(t)=-7.4～-7.5)与Ⅱ组火山岩 Sr-Nd同位素组成(^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.705822～0.706697,ε_(Nd)(t)=-12.0～-13.5)有明显的差别,以上事实说明两组岩石可能来源于不同的地幔源区。对比于周缘地区中生代基性火山岩特征,西山地区南大岭组两组火山岩的Sr-Nd同位素组成和Nb/La、Hf/Sm比值都介于华北陆块内部和兴蒙造山带之间,反映了其熔融地幔源区继承了华北陆块内部的EMI型地幔特征外,还很可能受到俯冲板片交代作用的影响,暗示了古亚洲洋板块消减过程对华北陆缘岩石圈地幔的改造作用。其相对Ba-La明显的Th-U亏损,可能暗示早期有古老下地壳组分再循环到?

西藏北部拉萨地块那曲地区约113Ma安山岩岩石成因与意义

西藏北部拉萨地块广泛分布着早白垩世岩浆岩,由于缺少高质量的年代学和地球化学数据,其岩浆源区和岩石成因迄今未能很好约束。本文报道了北部拉萨地块那曲地区安山岩的锆石U-Pb定年、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素数据。那曲安山岩锆石U-Pb年龄为112.7±0.7Ma。岩石为高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素、Th、U和轻稀土元素[(La/Yb)N=6.62～11.68],亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素。样品具有较高的(87Sr/86Sr)i值(0.7100～0.7126)、负的全岩εNd(t)值(-10.5～-7.8)和负的锆石εHf(t)值(-9.9～-4.7),对应于古老的Nd同位素二阶段模式年龄(1.5～1.8Ga)和锆石Hf同位素地幔模式年龄(1.0～1.6Ga)。综合岩石学、地球化学和区域构造背景研究认为,那曲地区安山岩形成于南向俯冲的班公湖-怒江洋壳岩石圈板片断离的背景,很可能是受早期流体/沉积物熔体交代富集的安多微陆块古老岩石圈地幔物质部分熔融的产物,并经历了不同程度的分离结晶。

从华北克拉通中、西部结构的区域差异性探讨克拉通破坏

详细的深部结构信息是深入认识华北克拉通显生宙改造和破坏的重要依据。基于密集流动地震台阵和固定台网记录的远震P波和S波接收函数资料,获得了跨越华北克拉通东、中、西部的3条剖面的岩石圈和上地幔结构图像,揭示了克拉通不同区域深部结构特征的显著差异。与东部普遍减薄的岩石圈(60～100km)相比,中、西部表现出厚、薄岩石圈共存的强烈横向非均匀性,既在稳定的鄂尔多斯盆地之下保留着厚达200km的岩石圈,又在新生代银川—河套和陕西—山西裂陷区存在厚度<100km的薄岩石圈,差异最大的厚、薄岩石圈仅相距约200km。岩石圈厚度在东、中部边界附近的约100km横向范围内显示出20～40km的迅速增加。岩石圈厚度的快速变化与地表地形从东向西的突然改变以及南北重力梯度带的位置大致吻合,并对应于地壳结构、地幔转换带厚度和660km间断面结构的快速变化。这种从地表到上地幔底部深、浅结构的耦合变化特征表明,东西两侧区域在显生宙可能经历了不同的岩石圈构造演化和深部地幔动力学过程。克拉通东部薄的地壳、岩石圈和厚的地幔转换带以及复杂的660km间断面结构可能与中生代以来太平洋板块深俯冲及其相关过程对这一地区岩石圈的改造和破坏有关;而中、西部存在显著减薄的岩石圈这一观测结果,并结合岩石、地球化学资料表明,克拉通岩石圈改造和减薄不仅发生在东部,而且可能影响了包括中、西部在内的更广泛的区域。岩石圈薄于100km的中、西部裂陷区可能与先前存在于岩石圈中的局部构造薄弱带相联系。这些古老岩石圈薄弱带可能经历了后期构造事件的多次改造,并在新生代印度—欧亚陆陆碰撞过程中被进一步弱化、减薄,最终造成地表裂陷。另一方面,中、西部总体较厚的地壳、岩石圈以及正常偏薄的地幔转换带表明,同太平洋深俯冲对东部的作用相比,包括印度—欧亚大陆碰撞在内的多期热-构造事件对该地区的构造演化影响相对较弱,不足以大范围改造和破坏高强度的克拉通岩石圈地幔根,从而造成了该地区现今岩石圈结构的高度横向不均匀。

最古老陆壳物质:综述

最古老陆壳物质指≥3.9 Ga锆石和≥3.8 Ga岩石,其发现是了解地球最早期陆壳形成演化的关键.全球范围内,迄今已在近20个地区发现最古老锆石,在8个地区发现最古老岩石.最古老锆石遍布各个大陆,主要存在于太古宙岩石中,但在许多地区仅有1~2颗发现.西澳杰克山-纳瑞尔山是≥3.9 Ga锆石发现最多的地区,全球最古老4.4~4.3 Ga锆石也来自这里.它们普遍显示岩浆振荡环带,结构和组成上与花岗质岩石中的岩浆锆石类似,表明陆壳岩石在地球形成之后不久就出现了,在冥古宙晚期已有了相当的规模.最古老岩石主要分布于北半球,规模通常很小,但在西南格陵兰分布范围很大,达1000 km^(2)以上.岩石以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(tonalite-trondhjemite-granodiorite,TTG)为主,一些地方存在以变质玄武岩和超基性岩为主的表壳岩,也有条带状铁矿等沉积岩存在.>3.5 Ga TTG岩石地球化学组成上存在变化,普遍具有低的Sr/Y和La/Yb比值,表明它们大多形成于相对低压的条件下.≥3.5 Ga岩浆锆石和碎屑-外来锆石Hf同位素组成存在大的变化,ε_(Hf)(t)从正值到负值都有,大多数锆石都具有负的ε_(Hf)(t)值,暗示其大多来自于富集地幔或类似于球粒陨石储库的物源区.Hf同位素组成富集的古老TTG岩石和锆石(≥3.9 Ga)在全球多个地区存在,支持了岩浆海事件形成全球性镁铁质-超镁铁质地壳的认识.在3.8 Ga,最古老陆壳的物质组成和形成条件已显示出多样性,表明陆壳在那时就已达到较高的演化程度.代表早期陆壳演化重要转折的壳源富钾花岗岩在3.65 Ga之后才开始形成,大规模形成的时代更晚.一些地区(西南格陵兰,加拿大的萨格利克-希布伦)存在大规模~3.5 Ga基性岩墙群,表明某些地区陆壳在那时规模就十分巨大,达到了相当的刚性.最古老陆壳物质形成方式存在争论,主要有陨石撞击、冰岛模式、岛弧岩浆作用、板底垫托、热管构造、深成软盖构造等不同解释.本文对最古老陆壳物质今后的研究方向作了展望.在华北克拉通、鞍山-本溪和冀东地区最有希望取得重大突破.

回望寻找磁单极子的漫漫迷路

简述了国内外物理学家寻找磁单极子的实验进程，并分析了实验尚未成功的原因及提出今后实验的方向．

越南西北部Phan Si Pan地区Ngoi Chi岩组的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

本文对越南西北部Phan Si Pan地区变质地体中的一个Ngoi Chi片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-（MC）-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析。CL图象和Th/U比值特征显示该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石,有少量窄的变质边。岩浆锆石的年龄为-2.9 Ga,表明该样品是越南西北部Phan Si Pan地区的基底岩石。它们的εHf（t）值为–4.70±0.92,二阶段Hf模式年龄为-3.5 Ga,表明其为更古老的（〉3.5 Ga）冥太古代地壳物质部分熔融作用形成。变质边部锆石给出了-1.8 Ga的年龄,表明变质作用发生在古元古代早期,Phan Si Pan地区在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件。

造山带中大陆碎片的识别:以敦煌造山带为例

板块构造研究中,如何理解在一个构造带中断续出露的古老岩石或古老年龄信息,是确定一个地区的构造属性是“年轻的造山带”,还是“古老陆块”的关键.本文以敦煌造山带为例,针对该地区的中高级变质岩系“敦煌杂岩”,开展了锆石U-Pb定年工作.研究发现,“敦煌杂岩”可分为两类岩石单元:(1)最大沉积年龄为新元古代-古生代(ca.739/565~442 Ma)的变沉积岩单元;(2)原岩年龄为太古宙-古元古代的片麻岩单元.二者都记录了相似的古生代俯冲相关的变质年龄.“敦煌杂岩”是由不同规模的古老大陆碎片与年轻变沉积岩岩片堆叠/混杂而成,形成于古生代俯冲-折返过程.由此认为古老岩石或古老锆石年龄信息的出现不一定指示一个古老大陆地块的存在,它们可以作为古老大陆碎片或陆源碎屑物质被卷入年轻的俯冲造山过程中.