西藏冈底斯带花岗岩的时空分布特征及地壳生长演化信息

花岗岩是大陆特有的重要组成部分,同时与矿产资源有密切的关系。西藏花岗岩约占西藏自治区面积的12%,其中,80%分布在冈底斯岩浆岩带。在空间上,冈底斯花岗岩带大致可以分为3个亚带:北带、中带和南带;在时间上,以印度—亚洲大陆碰撞事件为标尺,可将青藏高原构造-岩浆事件划分为碰撞前(>65Ma)、碰撞期(65~45Ma)、后碰撞(<45Ma)3大阶段。在这3个阶段中,冈底斯带都产生了具有各自特点的花岗岩构造-岩浆类型。冈底斯花岗岩类的形成演化与新特提斯班公湖-怒江洋及雅鲁藏布洋的形成演化,有密切的关系。因此,其岩石的Nd,Sr同位素资料,对地壳生长与演化有重要的指示意义。冈底斯南带的大部分地区的花岗岩,均具有εNd(t)(+)值(+1.64^+5.21),模式年龄tDM也很年青(<500Ma),具有初生(juvenile)地壳的特征。在花岗岩成因中地幔物质有重要的贡献。而冈底斯中带、北带及南带西段的花岗岩类以εNd(t)(-)值为特征(-5.3^-17.3),模式年龄tDM有两组值1.2Ga及2.0~2.5Ga,暗示这些地区的地壳具有古元古代—中元古代基底在花岗岩成因中,地壳组分具有主要贡献。

从中亚正ε_(Nd)值花岗岩看超大陆演化和大陆地壳生长的关系

超大陆演化着重研究超大陆的聚合和裂解、离散,大陆地壳生长着重探索大陆地壳的生长和消亡。长期以来,人们都是如此将两者割裂开来研究的。本文从中亚造山带显生宙花岗岩同劳亚大陆的关系出发,进一步探讨超大陆演化、大陆地壳生长和地幔中俯冲板片雪崩事件(slab avalanche events)三者之间的关系,强调在超大陆形成时伴随大陆地壳急剧生长,在超大陆裂解、离散时大陆地壳的生长和消亡大体上保持平衡。无论超大陆演化或是大陆地壳生长都同地幔对流形式的变化有着密切的联系。

东昆仑造山带花岗岩及地壳生长

东昆仑造山带是青藏高原内可与冈底斯相媲美的又一条巨型构造岩浆岩带。该带内的花岗岩形成可以划分为4个时段,分别与4个造山旋回相对应:前寒武纪(元古宙);早古生代;晚古生代—早中生代;晚中生代—新生代。其中,以晚古生代—早中生代(或称华力西—印支旋回)、特别是三叠纪的花岗岩最为发育。东昆仑造山带基底主要形成于古元古代晚期。其早古生代构造-岩浆事件序列与北祁连造山带可以对比,属祁连—东昆仑加里东造山系统的一部分。到晚古生代—早中生代时东昆仑卷入古特提斯构造体制,属于古特提斯造山系统的北缘。华力西—印支是一个完整的造山旋回,与西南"三江"古特提斯的演化历史相似。昆南缝合带是当时中国南北大陆的主要构造分界线。新生代印度—欧亚大陆的碰撞,使东昆仑造山带又卷入了青藏大陆碰撞造山系统,但对东昆仑的影响是一种远程效应。东昆仑造山带大陆地壳主要形成于古元古代晚期,但在显生宙还有新生地壳(juvenilecrust)产生,与兴蒙、冈底斯、安第斯等造山带相似。东昆仑花岗岩带中丰富的幔源岩浆底侵作用与壳-幔源岩浆混合作用的证据,以及花岗岩类的Nd、Sr同位素成份(87Sr/Sr初始值多数小于0.710;εNd(t)值变化于-9.2和+3.6之间),说明86地幔物质的注入及其与地壳物质的混合,对显生宙地壳的形成演化起着重要作用,是显生宙东昆仑地壳生长的重要方式。根据花岗质寄主岩、镁铁质暗色微粒包体(MME)及底侵辉长岩的锆石SHRIMPU-Pb定年,东昆仑造山带在显生宙发生过两次大规模的底侵作用与岩浆混合作用,一次在早-中泥盆世(394～403Ma),另一次在中三叠世(239～242Ma),分别相当于加里东旋回、华力西-印支旋回的俯冲结束/碰撞开始阶段。

中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区,西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩,东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异,以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系,区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式:阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式;东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代—早中生代对流地幔物质和热输入,改造元古宙造山带基底的方式;东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式;燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式;南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅,大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主(零增长)的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。

花岗岩类与大陆地壳生长初探——以中国典型造山带花岗岩类岩石的形成为例

本文主要基于东昆仑造山带、秦岭造山带、兴蒙造山带、阿尔泰造山带、燕山造山带以及华南过铝花岗岩带等花岗岩类形成的研究成果,讨论中国大陆内几个造山带的花岗岩类形成与大陆地壳生长方式和过程,我们的初步认识是:软流圈(对流地幔)的热和物质向大陆的输入(input)是大陆地壳生长和再改造的根本。大陆地壳的形成演化和再改造(reworking)主要通过岩浆作用完成,岩浆的形成、运移和定位是大陆地壳生长的基本过程。幔源玄武质岩浆底侵(underplating)于大陆地壳底部和内侵(intraplating)于地壳内部,是软流圈注入大陆的基本形式。造山带镁铁质下地壳的拆沉作用是致使陆壳总组成为中性火成岩(安山岩和闪长岩,或粗面安山岩和二长岩质的)的主要原因。收缩挤压构造作用使陆壳加厚达≥50km,是诱发镁铁质下地壳拆沉作用的必需条件。火成岩构造组合及其时间序列是识别大陆地壳从软流圈地幔中分出,直至最终形成的过程的关键记录。

阿尔泰中蒙边界塔克什肯口岸后造山富碱侵入岩体的形成时代、成因及其地壳生长意义

塔克什肯口岸富碱侵入岩体是阿尔泰造山带典型的后造山岩体。本次锆石U-Pb定年给出^(206)Pb/^(238)U年龄286±1Ma(MSWD=0．05),代表其形成年龄。这为阿尔泰后造山岩浆作用提供了一个可靠的年代学证据。该岩体主要岩石类型为正长岩、石英二长岩、石英碱长正长岩、正长花岗岩,富钾、富钠、准铝,富集轻稀土、大离子亲石元素,亏损高场强元素,与区内相邻的碱性花岗岩(A型花岗岩)在岩石学、地球化学方面不同。该岩体Sr初始值变化于0．7038～0．7040,ε_(Nd)(t)值为正值(+6．2～+6．3),Nd模式年龄T_(DM)为542～546Ma,与中亚造山带典型的高(正)ε_(Nd)(t)值花岗岩类似。而且,其ε_(Nd)(t)值远高于区内同造山花岗岩,也高于造山带内部同时期的Ⅰ-A型后造山花岗岩。依据岩体构造特征、年代学、地球化学和区域地质背景综合分析,该岩体应为后造山岩体,在时空上可与蒙古南部碱性岩带对比,其形成可能与富集高场强元素的亏损地幔岩浆底侵,导致下地壳重熔,并发生岩浆混合有关。这说明,在阿尔泰造山带后造山阶段,除了可能的俯冲下埋的年轻洋壳或岛弧物质外,还有新的幔源物质加入到地壳。这为中亚造山带后造山阶段陆壳垂向生长提供了一个新证据。同时,也为东北北部-蒙古南部碱性岩带向西沿入阿尔泰造山带提供了证据。

兴蒙造山带正ε(Nd,t)值花岗岩的成因和大陆地壳生长

大陆地壳的生长速率和地壳生长的位置均是地球科学中的最基本的问题。现有的许多大陆地壳生长模式认为 ,90 %的大陆地壳生长于 18亿年以前 ,显生宙以来的地壳生长不到整个地壳的 10 % ,主要位于活动大陆边缘。近年来在兴蒙造山带发现大量具有新生地壳来源性质的花岗岩产生于 50 0～ 10 0Ma ,对上述传统看法提出了挑战。现有的Nd同位素资料表明 ,兴蒙造山带的显生宙花岗岩 ,不论形成于什么时代和什么构造背景 ,也不论属于何种成因类型 ,几乎都具有正ε(Nd ,t)值和年轻的Nd模式年龄tDM 。从西往东 ,随着时代逐渐变新ε(Nd ,t)值有逐渐降低的趋势。花岗岩的tDM同由蛇绿岩和岛弧杂岩记录的古亚洲洋扩张的时间基本一致。只有一些在新元古代微陆块上的花岗岩才显示负ε(Nd ,t)值和较老的tDM,反映了其源岩包括前寒武纪地壳同地幔来源物质的不同程度混合。兴蒙造山带的花岗岩具有地幔来源的ε(Nd ,t)值 ,说明这些花岗岩中有一部分 (例如加里东期和海西早期 )可能同板块俯冲作用有关 ,花岗岩的来源是被交代的地幔楔。而大面积的晚古生代—中生代花岗岩则可能是由 80 0～6 0 0Ma前俯冲的洋壳形成的新生大陆地壳在拉伸体制下部分熔融而成。如果情况是这样 ,显生宙就曾发生过大规模的地壳生长。板内岩浆活动 。

大兴安岭南段林西地区花岗岩类的源岩:地壳生长的时代和方式

本文选择大兴安岭南段林西地区的5个典型花岗岩体,在岩相学、全岩主微量元素和Nd-Sr同位素组成研究的基础上,对5个岩体的继承锆石/前锆石和岩浆锆石进行了系统的SHRIMP U-Pb年龄测定和LA-MC-ICPMS Hf同位素组成测定,试图阐明林西花岗岩源岩的组成和性质。锆石SHRIMP U-Pb定年表明:大部分林西花岗岩侵位于早白垩世(135～125Ma),它们的源岩的年龄为～146Ma。一部分花岗岩类是在早三叠世(241Ma)和晚侏罗世末(146Ma)侵位的,它们的源岩的年龄分别是263Ma和165Ma。测定了100个锆石^(206)Pb/^(238)U年龄,都年轻于300Ma,反映在下地壳源区不存在前寒武纪岩石。做了175个锆石Hf同位素组成测定,均给出高正值ε_(Hf)(t),说明源岩具有初生地壳的性质。在相同的ε_(Nd)(t)值下,林西花岗岩的锆石ε_(Hf)(t)值显著高于地球阵列和夏威夷洋岛玄武岩,这种ε_(Hf)～ε_(Nd)脱耦性指示源岩中含有远洋沉积物即古生代俯冲增生杂岩的组分。^(206)Ph/^(238)U年龄t=263～165Ma的锆石的ε_(Hf)(t)值构成近乎平行于亏损地幔Hf同位素演化线的趋势列,说明源岩基本为俯冲洋壳镁铁-超镁铁岩。t=146～125Ma的锆石的ε_(Hf)(t)值大幅度降低;同时,从晚侏罗世末到早白垩世,发生了强烈的花岗质岩浆活动。地幔上隆和岩浆底侵以及俯冲洋壳的折返,是造成下地壳源岩组成急剧变化和热梯度上升的原因。以底侵镁铁质岩石为主、以古生代俯冲增生杂岩为次的源岩的熔融,产生了马鞍子、夜来改和龙头山2花岗岩(岩套2)。林西镇南西的小城子岩体的源岩则以古生代俯冲增生杂岩为主,并含一定量的底侵镁铁质岩石。5个岩体的岩浆锆石的^(176)Hf/^(177)Hf值系统低于继承锆石/前锆石者,t=146～125Ma的锆石从中心到边缘^(176)Hf/^(177)Hf值呈现降低的趋势或者系统的变化。上述特征反映从源岩的初始熔融直到最终产生花岗岩浆的全过程中,下地壳的熔融区间逐渐扩张、卷入熔融的组分不断增多的过程。岩套1花岗岩类是镁质或Ⅰ型花岗岩,岩套2则表现出A型花岗岩以及从典型到不典型的铁质花岗岩的特征。岩套1和岩套2花岗岩类的岩相学和地球化学特征取决于源岩的性质。岩套1的源岩是相对氧化和含水的洋壳镁铁-超镁铁岩或俯冲增生杂岩;岩套2的源岩则由相对还原和贫水的底侵拉斑玄武岩以及不同分数的俯冲增生杂岩构成。

华北克拉通地壳生长和演化:来自现代河流碎屑锆石Hf同位素组成的启示

定量地给出大陆地壳生长速率以及生长量随时间的演化是研究大陆地壳形成与演化的核心问题之一。近年来,利用沉积岩和沉积物中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成已成为目前研究大陆地壳生长和演化最为简捷、有效的工具。本文对来自华北克拉通西部泾河和洛河河沙中的187颗碎屑锆石进行Hf同位素组成分析,并结合已有的资料来探讨华北克拉通地壳的生长和演化规律。结果显示:随着地质历史变化,华北克拉通地壳生长呈阶段性特点。如在中太古代中期-新太古代末期(3.0～2.5Ga)地壳生长速率较快,大约已有60%现今大陆地壳形成。此后,陆壳呈较稳定速率增长,到新元古代晚期(600Ma)基本己形成现存大陆地壳。表明现今的大陆主要生长于太古宙和元古宙,而显生宙陆壳的增生量可以忽略不计。根据河流碎屑锆石和前寒武纪岩石中锆石的U-Pb年龄、两阶段模式年龄(tDM2C和tNC2C)和εHf(t)所获得华北克拉通早前寒武纪地壳演化曲线,本文提出～2.7Ga和～2.5Ga分别曾经为华北克拉通太古宙岩浆作用最活跃时期,也是地壳快速生长时期,表明华北克拉通在新太古代曾发生过两期明显的地壳生长。

晋冀内蒙交界地区麻粒岩地体中两条花岗岩带及其对早前寒武纪地壳生长的意义

晋冀内蒙太古宙地区大面积出露的是英云闪长质片麻岩，也有一些花岗质片麻岩或混合片麻岩，以及很有限出露的紫苏花岗岩。两条线性分布而不是面状分布的花岗岩带引人注目的在区内穿过，无论在产状、构造、围岩特征和岩石组合特征上都在华北克拉通与众不同。这两条花岗岩带在本文中分别被称为凉城－土贵乌拉石榴花岗岩带和桑干钾质花岗岩带。凉城－土贵乌拉石榴花岗岩带发育在孔兹岩系内部，沿韧性剪切带及其两侧分布。岩带的中间部位，断断续续出露一系列的变质辉长岩－辉石岩的透镜体。在石榴花岗岩带的外侧，则与孔兹岩在成分、矿物组成、结构构造上逐渐过渡，没有明确的截然界限。石榴花岗岩与孔兹岩有密切成因联系，具有陆内Ｓ型花岗岩的地球化学性质。桑干构造带花岗岩带是以花岗岩为主的古老剪切带，其内构造混杂有包括高压麻粒岩和退变榴辉岩的不同岩片和透镜体。该带分隔了怀安古陆和恒山古陆。钾质花岗岩以一系列的岩席、岩株和小侵入体，从山西繁峙县向北东一直到河北宣化县，断续相连，北东东向延伸近２００ｋｍ，延伸方向与区域片麻理和主构造线方向一致。它们的常量和微量元素地球化学性质与显生宙碰撞型壳熔花岗岩相似。在空间分布上明显受桑干构造带控制。本区两条线状分布的花岗岩带，?

前寒武纪地球动力学(Ⅷ):华北克拉通太古宙末期地壳生长方式

地球早期大陆地壳的生长方式和壳幔动力学机制一直是国际前寒武纪研究的热点问题。尽管太古宙是大陆地壳生长的主要时期已基本获得共识,但是对于太古宙时期地壳生长的具体方式和壳幔动力学过程仍然存在很大的争议。部分学者提出地幔柱或者与拆沉相关的垂向构造体制,而其他学者主张与俯冲相关的侧向增生模式或者地幔柱-岛弧的联合作用体制。研究表明,太古宙末期科马提岩明显减少、富钾花岗质岩石普遍发育、地壳再循环速度显著增强,反映地壳演化的壳幔动力学机制发生了明显的转变。华北克拉通以发育大规模2.5-2.6Ga构造岩浆活动为特征,是探讨太古宙末期地壳生长方式和壳幔动力学机制转变的关键地区。本文系统总结了近些年来华北克拉通东部陆块西北缘早前寒武纪研究的最新进展,特别是对辽西、冀东、辽北和五台地区的新太古代晚期（约2.5-2.6Ga）表壳岩变质火山岩系进行了系统的岩石成因和壳幔作用探讨。研究表明,上述地区的变质铁镁质岩石可以划分为3个岩石成因系列：MORB型、IAT（岛弧拉斑玄武岩）型和CAB（岛弧钙碱性玄武岩）型,它们的原岩分别起源于洋中脊软流圈地幔以及受到不同程度俯冲流体交代的地幔楔的部分熔融。变质安山质-英安质火山岩分别具有类似高镁安山岩和埃达克岩的地球化学特征,它们的原岩形成过程可能与俯冲板片的部分熔融以及板片熔体与地幔楔的相互作用有关。结合整个东部陆块早前寒武纪的研究进展,我们提出华北克拉通在太古宙末期（约2.5和约2.7Ga）经历了强烈的地壳生长过程,其中新太古代早期（约2.7Ga）地壳生长以地幔柱-岛弧联合作用体制为主,而新太古代末期（约2.5-2.6Ga）以洋内俯冲和弧陆增生作用体制占主导地位。新太古代末期与俯冲增生相关的构造岩浆活动在Tarim克拉通、印度南部、南极洲Vestfold Hills地体以及南澳Gawler克拉通被广泛报道,这可能与类似显生宙板块构造体制的启动以及太古宙末期Kenorland超大陆的汇聚过程有关。

鞍山地区太古宙早期地壳生长及重熔——来自始—古太古代片麻岩杂岩的岩石学及年代学证据

本文报道了鞍山地区新厘定的一套始—古太古代片麻岩杂岩的岩石学特征及锆石U-Pb年代学数据,以探讨太古宙早期地壳的形成及演化过程。杂岩在全区广泛分布,野外以包体形式产于约3.1Ga细粒奥长花岗岩之中。主要包括始太古代奥长花岗岩/石英闪长岩和古太古代片麻岩杂岩两个岩石单元,前者呈透镜体产出于后者之中。始太古代奥长花岗岩/石英闪长岩部分遭受变质作用改造,但整体较好地保留了岩浆结构及构造,其年龄为3.77～3.81Ga,锆石εHf（t）值大于0,表明其为玄武质岩石经部分熔融形成的新生地壳。古太古代片麻岩杂岩由条带状片麻岩、浅色奥长花岗质片麻岩、黑云母片岩及少量斜长角闪岩等组成,岩石类型多样且组构复杂、不均一,受到塑性流变变形作用的改造,为地壳深部层次下变质-深熔作用的产物,各岩石锆石U-Pb年龄相近,为3.29～3.36Ga,锆石εHf（t）值小于0,表明其来源于始太古代古老地壳的重熔。杂岩记录了～3.8Ga、3.7～3.4Ga以及～3.3Ga等多期岩浆-构造热事件,其中～3.8Ga和～3.3Ga分别代表本区主要的两期地壳生长和地壳重熔事件。多期次地壳生长和重熔可能是早期地壳演化的主要机制及过程,这与全球多个太古宙地体类似。

西大别红安地区榴辉岩原岩年龄及Hf同位素组成:对扬子板块北缘中元古代晚期地壳生长作用的显示

西大别红安地区榴辉岩样品的锆石CL图像显示这些锆石为经历了后期变质重结晶改造的岩浆锆石；挑选锆石内部无变质重结晶区域进行微量元素测试，结果表明其具有典型的岩浆锆石微量元素特点；LA—ICPMS锆石U—Pb年龄测定为1068Ma±23Ma（MSWD=1．8），应为该榴辉岩原岩形成年龄，指示该地区在中元古代晚期有岩浆活动发生；而锆石的εHf（t）值为8．2～18．1（加权平均结果为14．06±0．62），TDM为892Ma～1300Ma（加权平均结果为1062Ma±21Ma），表明榴辉岩的原岩来自亏损地慢。这些结果证实，大别地区存在中元古代晚期到新元古代早期的岩浆作用，且这一时期扬子板块有不同程度的地壳生长。

TTG岩系Nb-Ta-La分馏特征的地球化学模拟:对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束

TTG的Nb/Ta比值以及Nb、Ta相对于La(代表LILE)的亏损取决于部分熔融体系中金红石、角闪石作为残留相矿物存在与否。本研究采用金红石和低Mg#角闪石的微量元素分配系数模拟部分熔融过程中Nb-Ta-La的分馏。模拟结果表明:如果与TTG熔体平衡的残留相是不含金红石的石榴角闪岩,熔体Nb/Ta比值低于源岩但Ta含量不低于La;若残留相是含金红石的榴辉岩,熔体Nb、Ta的含量低于La但Nb/Ta比值高于源岩。所以,TTG熔体的残留相应为含有金红石和相对低Mg#的钙质角闪石的角闪榴辉岩。前者使熔体的Nb、Ta相对于LILE亏损,后者平衡金红石导致的熔体Nb-Ta分馏效应。满足形成常见的低Nb/Ta比值且Nb、Ta相对于LILE亏损的TTG的成岩机制是:俯冲洋壳玄武岩含水条件下的部分熔融,或科马提质玄武岩在增厚地壳下部的失水熔融。对应的地球动力学环境分别是俯冲带或水平运动导致的地壳块体碰撞叠复增厚带,暗示在早太古时期地球表层已经出现板块构造。与俯冲过程伴生的岩浆作用以及与碰撞叠复作用相关的科马提质玄武岩失水熔融作用是太古宙大陆地壳的重要生长方式。太古宙TTG岩系的Nb/Ta比值具有重要的成岩指示意义。

南秦岭前寒武纪岩浆构造事件与地壳生长

前寒武纪构造体制与地球动力学机制是当前南秦岭构造带研究的薄弱环节 ,利用南秦岭广泛分布的前寒武纪岩石地层、岩浆 -构造事件 ,尤其是记录前寒武纪地壳生长、演化及其地幔动力学机制的岩浆构造事件 ,对南秦岭前寒武纪地质体、岩浆活动、构造事件的组成、特征与年代学进行了综合研究。结果表明 :南秦岭太古代类似于华北太古代地幔的特征 ;元古代地幔则发生了先亏损后富集的演化 ;其中 ,8～ 9亿年南秦岭发生了急剧的地壳生长事件 ,并以垂向加积增生为主要机制。

拉萨地块北缘早白垩世晚期地壳生长：来自改则亚多～106Ma侵入岩的证据

北部拉萨地块晚中生代的地壳生长时间和机制存在争论。本文报道了北部拉萨地块的改则亚多侵入体的年代学、地球化学资料。改则亚多侵入体形成于早白垩世晚期(~106 Ma),其岩石类型包括二长闪长岩、闪长岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩。岩石属于钙碱性系列岩石,显示轻稀土富集,Nb和重稀土亏损,其中花岗闪长斑岩、花岗斑岩显示了埃达克质岩的地球化学特征。主体岩石样品具有一致的εNd(t)(2.65~1.42)和(^(87)Sr/^(86)Sr)i(0.7045~0.7049)。二长闪长岩、闪长岩由俯冲流体交代的地幔橄榄岩熔融产生的玄武质岩浆经过地壳混染和分离结晶作用形成。花岗闪长斑岩、花岗斑岩由增厚的新底侵玄武质下地壳熔融形成。早白垩世晚期(118~105 Ma),俯冲的班公湖–怒江特提斯洋岩石圈板片后撤过程中,诱发软流圈上涌,导致其上覆地幔熔融或其自身发生减压熔融,来自亏损地幔的岛弧岩浆连续底侵加入到北部拉萨地块的地壳或喷出地表,导致了该区在晚中生代的地壳生长。

同位素填图与深部物质探测(Ⅰ):揭示岩石圈组成演变与地壳生长

固体地球科学的一个重要任务是探测地球深部过程与不同圈层协同演变。深部物质探测、地球物理结构探测和深钻一起构成深部探测的三大途径。岩浆岩“探针”及区域同位素(如全岩Nd、锆石Hf)示踪填图是深部物质探测的主要手段,可以用来揭示深部物质组成特征及时空变化,确定不同类型地壳省,划分大地构造边界,估算大陆地壳生长量、方式,分析区域成矿规律。这一技术广泛应用后,有望实现深部结构探测与物质探测结合,开展深部物质填图。中国大陆是深部物质探测的良好实验室,需要解决的重大问题包括:多块体拼合的岩石圈及陆壳深部物质组成架构,不同类型造山带地壳生长与深部物质组成结构,不同构造单元深部物质组成与成矿作用及其浅部成矿制约。文中重点总结和探讨了岩浆岩全岩Sr-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素区域填图以及捕获锆石信息填图的思路、方法和注意的问题,以及可以解决的重大地质问题,并探索性提出今后开展的重点研究方向。

吉林中部后倒木中侏罗世花岗质岩石的成因:对中亚造山带东部元古宙大陆地壳生长的启示

中亚造山带属于地球上最大的增生型造山带其中之一,中亚造山带东部正是我国东北地区,而该地区的地壳增长时间与地壳增长机制仍然有待于进一步深入的研究。本研究选取中亚造山带东部后倒木地区的花岗质岩石为研究对象,进行岩石学、岩石地球化学、同位素年代学等研究,结合前人的研究成果,探讨其成因岩石学、构造背景以及对地壳增生的指示意义。通过同位素测年研究,发现后倒木地区的花岗岩类岩石就位于175-171Ma;全岩地球化学结果显示SiO_(2)含量为66.58%-76.73%,Al_(2)O_(3)含量为12.21%-16.03%,MgO含量介于0.09%-2.07%之间,显示出高钾钙碱性特征;后倒木地区花岗岩类岩石富集大离子亲石元素,同时亏损高场强元素;Sr-Nd-Hf同位素显示:ISr值介于0.7063-0.7077之间,εNd(t)值介于+2.38-+3.95之间,具年轻的tDM2年龄(639-768Ma),岩浆锆石εHf(t)值介于+4.1-+9.0之间,同样具有年轻的二阶段模式年龄tDM2(554-806Ma),揭示岩石重熔的下地壳物质可能是花岗岩类岩石的源区。综合研究表明,古太平洋板块俯冲导致区域下地壳熔融,形成该类花岗质岩石,而模式年龄揭示新元古代为中亚造山带重要的地壳生长期。

华北克拉通南缘太古宙地壳生长和再造:登封地区五指岭组碎屑锆石U-Pb-Hf同位素制约

对登封地区嵩山群五指岭组二云石英片岩和石英岩中碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年代学和原位Hf同位素分析,为探讨华北克拉通南缘太古宙地壳生长和再造提供了制约。结果显示,碎屑锆石多数呈自形–半自形,发育振荡生长环带,结合相对高的Th/U比值(0.07~1.87),暗示它们多数为岩浆成因。二云石英片岩和石英岩中碎屑锆石具有类似的年龄和Hf同位素组成,它们的207Pb/206Pb谐和年龄分别介于2879~2027 Ma和3346~1903 Ma之间,峰期年龄分别为2524 Ma和2528 Ma。~2.5 Ga锆石的εHf(t)值多数为正值,介于+0.10^+9.22之间,tDM2C变化于3028~2453 Ma之间,4颗碎屑锆石的εHf(t)值为负值,变化于-1.68^-0.03之间,tDM2C介于3132~3032 Ma之间。根据上述结果并结合相邻地区的相关研究资料,表明嵩山群沉积于古元古代晚期,五指岭组中碎屑锆石的物源主要为华北克拉通南缘~2.5 Ga具有新生地壳属性的结晶基底物质。华北克拉通南缘存在中–新太古代时期的地壳生长,同时发育中太古代古老地壳物质的再造。

冈底斯岩浆弧东段晚白垩世花岗岩的变质作用:新生地壳生长与再造

青藏高原南部的冈底斯岩浆弧形成于中生代新特提斯大洋岩石圈俯冲过程中。在冈底斯岩浆弧东段出露的中-高级变质岩代表岩浆弧的中-下地壳组成,是探索大陆地壳形成与演化的窗口。作为这些中-高级变质岩原岩主要组成部分的里龙岩基由晚白垩世辉长岩、闪长岩和花岗岩组成。本文对由里龙岩基上部花岗岩变质形成的片麻岩进行了岩石学与年代学研究,探讨其原岩时代、成因、变质作用条件、时间及构造意义。所研究的片麻岩由斜长石、钾长石、石英、黑云母、绿帘石和白云母组成,含或不含角闪石,SiO;含量为61.94%~74.39%,铝饱和指数(A/CNK)为0.89~1.03,属于高钾钙碱性、准铝质到弱过铝质岩石。这些岩石具有轻稀土元素富集和重稀土元素亏损的配分模式,并表现为富集大离子亲石元素和相对亏损高场强元素的特征。片麻岩中的锆石由继承的岩浆核和变质边组成,岩浆核获得了92~86 Ma的结晶年龄,变质边获得了81~72 Ma的变质年龄,锆石岩浆核具正的ε;(t)值(+10.2~+12.1)。这些片麻岩的变质条件为740~750℃和0.5~0.6 GPa。本文和现有研究表明,里龙岩基是形成在晚白垩世新特提斯洋俯冲过程中具有亏损地幔地球化学特征的弧岩浆岩,经历了强烈的结晶分异作用,所研究的花岗岩是残余岩浆结晶产物。笔者认为,晚白垩世早期新特提斯洋中脊俯冲过程中巨量幔源岩浆的增生导致了冈底斯弧发生了显著的新生地壳生长;在晚白垩世晚期残余新特提斯洋岩石圈平缓俯冲过程中的弧地壳强烈缩短加厚使里龙岩基被运移到中下地壳,并发生了中-高级变质和部分熔融。冈底斯岩浆弧新生地壳在大洋岩石圈俯冲晚期经历了明显再造。