辽西基性岩床年代学、地球化学特征及地质意义

基性岩床(墙)群是克拉通内特征明显的地质构造单元,是在大陆伸展背景下,主要来自陆下软流圈或岩石圈地幔的岩浆上侵的产物。对基性岩床(墙)的研究可以获得早期大陆岩石圈演化和地球深部岩浆源区的信息,揭示重要的古大陆裂解地质事件,这对超大陆的恢复重建具有重要意义。

侵入下马岭组的基性岩床的锆石和斜锆石U-Pb精确定年——对华北中元古界地层划分方案的制约

华北克拉通马兰峪隆起北侧的下马岭组页岩中广泛发育辉绿岩床。分别利用高灵敏度、高精度的离子探针质谱法和同位素稀释热电离质谱法,测定了辉绿岩中锆石和斜锆石的U-Pb同位素年龄,获得了辉绿岩的侵位年龄1320Ma±6Ma。该年龄数据的获得制约了下马岭组的上限年龄不老于1320Ma。将下马岭组置于1400～1350Ma的区间内。综合已有的测年成果,对华北克拉通燕辽裂陷槽内中元古界的划分方案进行了厘定,提出了一个新的中元古界划分方案。建议方案中长城系包括常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组,时限为1800～1600Ma;蓟县系包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组,时限为1600～1400Ma;蓟县系之上1400-1000Ma期间的地层为待建系,亟需进一步研究。

塔里木盆地库鲁克塔格地区二叠纪末-中三叠世基性岩床的发现及其地质意义

新疆塔里木盆地东北缘库鲁克塔格地区的中寒武统莫合尔山组沉积地层中发现三条形成于二叠纪末到中三叠世的基性岩床。三条岩床沿沉积岩层面顺层侵入,按照从下到上的顺序,分别为辉绿岩床(厚3m)、辉长岩床(厚20m)和粗玄岩床(厚2.5m)。三条岩床的地球化学特征相似,稀土含量高(∑REE=210×10^(-6)～297×10^(-6)),轻稀土元素富集((La/Yb)_N=13.54～17.96),Eu负异常不明显(δEu=0.97～1.21),Ce稍具正异常(δCe=1.11～1.25)。大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、Sr)富集,Sr具明显正异常;Ta、Nb和Hf具负异常。低氧化度(0.13～0.40)。三条岩床为同源岩浆活动的产物,岩浆源于上地幔或下地壳,但有下陆壳成分混染。三个样品的MgO含量在4%～6%之间,Mg~#值在37.6～55.6之间,固结指数SI值位于18.7～29.3之间,反映原始的岩浆经历了比较明显的分异作用。粗玄岩床K-Ar年龄为255.2±7.3Ma,辉绿岩床K-Ar年龄为242.8±5.7Ma,辉长岩床Ar-Ar年龄为229.7±3.7Ma。本次岩浆侵入事件发生在南天山洋闭合之后,构造背景为造山后碰撞伸展环境。

辽东地区古元古代变基性岩床的成因和构造意义

辽东地区胶‒辽‒吉造山带发育大量的变基性岩墙/床,这些岩墙/床对研究造山带古元古代构造演化过程具有重要意义。本文通过对辽东地区辽河群中的变基性岩床进行岩石学、岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨其成因和形成的构造背景,有助于深入认识胶‒辽‒吉造山带古元古代地质演化过程。辽东地区变基性岩床顺层侵入于辽河群大石桥组大理岩中,发生角闪岩相变质作用,岩石类型以斜长角闪岩和石榴斜长角闪岩为主,主要矿物为角闪石和斜长石,其他矿物有石榴子石、石英、黑云母、磁铁矿和黄铁矿等。变基性岩床样品的锆石具特征的环带结构和较低的Th/U值(0.01~0.34),指示锆石为变质成因,4个样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果(1854±11 Ma、1846±12 Ma、1847±9 Ma和1848±7 Ma)表明基性岩床发生变质作用的时间为~1.85 Ga,与华北克拉通最终碰撞拼合的时间一致。根据基性岩床与胶‒辽‒吉造山带其他地区~2.1 Ga的基性岩具有相似的野外产状、岩石学和地球化学特征,推断其侵位时代可能为~2.1 Ga。基性岩床样品的SiO2含量为47.07%~52.18%,K_(2)O+Na_(2)O含量为1.78%~4.70%,MgO含量为3.92%~8.59%,属于拉斑玄武岩系列。大部分样品的稀土总量较低(47.3×10^(−6)~109.5×10^(−6)),富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、La),亏损高场强元素(如Nb、Ta),Zr、Hf没有明显的亏损且未发生分馏作用。所有样品的Al_(2)O_(3)、CaO和Fe_(2)O_(3)^(T)含量在主量元素相关性图解上分布规律且与MgO含量呈较好的相关性,Nb/La值(0.52~0.73)随SiO2和MgO含量的变化较小,表明岩浆在侵位过程中受地壳混染的程度较低,似“岛弧”型地球化学特征是富集岩石圈地幔源区遭受古俯冲组分改造的结果。结合已有的辽河群变质火山‒沉积岩、辽吉花岗岩和基性岩的研究成果,胶‒辽‒吉造山带在~2.1 Ga处于陆内裂谷环境。

塔里木地块西北缘震旦系发现二叠纪基性岩床侵入事件

准确识别侵入岩和火山岩并厘定其形成时代是野外地质调查的一项基础工作,它们对认识区域岩浆事件序列和建立沉积地层年代格架具有重要的作用。塔里木地块西北缘阿克苏地区以出露连续的新元古界和丰富多样的新元古代岩浆岩而成为备受前寒武纪地质研究工作者关注的地区。本文通过遥感影像的识别、野外剖面地质调查和岩石学研究,发现塔里木西北缘阿克苏市西南部的震旦系中发育的基性岩具有典型的岩浆侵入特征,包括局部截切地层、包裹围岩块和内部结晶粗、边缘结晶细等特点。结合锆石U-Pb年代学研究,发现该地区震旦系发育的基性岩浆岩并不全是震旦纪玄武岩,有相当一部分是早二叠世(ca.290Ma)侵入的辉绿岩岩床,其侵位年龄与塔里木二叠纪大规模溢流玄武岩的喷发时代接近,很可能是塔里木大火成岩省的重要组成部分。这期显著的岩浆热事件可能对该地区前寒武纪岩石重磁化产生重要影响,同时也启示今后开展塔里木北缘震旦纪岩浆作用研究时需要特别引起重视并加以仔细鉴别。

燕辽地区下马岭组内基性岩床侵位过程中CO2释放量估算及对表生环境影响的探讨

大火成岩省对全球性环境巨变及大规模生物灭绝的影响是国际地学界关注的主要前缘科学问题之一。一般认为大火成岩省中熔岩流喷发所释放的温室及有毒气体、火山灰及其它流体是导致环境巨变及生物灭绝的最主要原因之一。但近年来研究表明,作为大火成岩省重要组成部分之一的大规模基性岩床(辉绿岩为主),其侵位到黑色页岩、煤层、蒸发岩及碳酸盐岩中释放出了巨量的温室及有毒气体,并对表生环境及生物灭绝有重要的驱动作用。在华北克拉通北缘近年来发现的约1.32Ga燕辽大火成岩省由大规模辉绿岩床群组成,这些辉绿岩床主要侵位于下马岭组黑色页岩(TOC含量0.6~20%,平均值约6.0%)中,部分侵位到雾迷山组及高于庄组白云岩或白云质灰岩中。野外调查结果表明,受岩床侵位的影响,辉绿岩床与下马岭组接触带附近黑色页岩有强烈的角岩化及脱碳现象。在接触带厚度及辉绿岩岩床与黑色页岩分布范围调查的基础上,根据受不同程度影响黑色页岩内总有机碳(TOC)含量分析结果,初步估算出岩床侵位到下马岭组黑色页岩过程中CO2的释放量可达1.10×10^12t。如果考虑到华北克拉通燕辽地区侵入到高于庄组和雾迷山组碳酸盐岩中的岩床,以及北澳大利亚克拉通麦克阿瑟盆地Velkerri组中1.32Ga的大规模代里姆辉绿岩床群,这一时期辉绿岩岩床侵位所释放的CO2等温室气体量可能会更大。华北克拉通燕辽及北澳大利亚克拉通代里姆1.32Ga大规模辉绿岩床侵位热接触变质中CO2等气体的释放可能对大气—海洋环境有显著的影响,但由于华北及北澳大利亚克拉通缺少这一时期的沉积,其地质记录(如碳同位素负漂移,元素或其它同位素异常、生物量指标的差异等)可能存在于全球其它克拉通(如西伯利亚、波罗地等)约1.32Ga沉积地层中,需要开展更为深入的研究工作。

华北克拉通东缘新元古代早期基性岩床的时代及其地质意义:来自锆石学的证据

华北克拉通东缘新元古代基性岩床(墙)产出的构造背景对恢复该克拉通在Rodinia超大陆的位置具有重要意义.通过对大连和徐州地区4个基性岩床样品中锆石的结构、与其他矿物共生关系、微量元素特征进行分析,发现它们具有典型的基性岩浆锆石的结构和微量元素特征,大部分的结晶温度(约800~900°C)与大洋中脊玄武岩中的锆石一致,并且可以观察到部分锆石以包裹体形式出现在单斜辉石中.以上特征说明这些锆石形成于基性岩浆冷却结晶早期阶段,其U-Pb年龄(881 Ma、876 Ma、914 Ma、925 Ma)可以代表基性岩床的侵位时代,其微量元素表现出大陆岛弧岩浆锆石的特点.结合基性岩床(墙)的几何分布及岩浆活动持续时间,推测它们可能形成于与俯冲相关的拉张环境.

从华北燕辽岩床群到哥伦比亚超大陆巨型裂谷系——燕辽大火成岩省近20年研究回顾与展望

近20年的研究工作表明,华北克拉通北部燕辽地区侵入到中元古代沉积地层中的大规模辉绿岩床群构成了一个1.32 Ga的基性大火成岩省。该大火成岩省与华北克拉通西北缘白云鄂博矿区富稀土-铌火成碳酸岩相伴生。大火成岩省、沉积地层对比和古地磁资料研究结果表明,燕辽大火成岩省与北澳大利亚克拉通代理姆-加里温库大火成岩省是被大陆裂解分割开来的同一个基性大火成岩省的组成部分,显示1.8~1.3 Ga期间华北克拉通北-北东缘与北澳大利亚克拉通北缘在哥伦比亚(奴那)超大陆中长期相邻(连)。全球1.4~1.3 Ga大火成岩省及基性岩浆活动的时空分布及其岩石学、地球化学及同位素组成对比研究显示,这些全球广泛分布的大火成岩省或基性岩浆活动主要形成于裂谷环境。结合1.4 Ga左右哥伦比亚超大陆古地理重建结果,发现在哥伦比亚超大陆中存在沿劳伦(北美+格陵兰)克拉通西缘、西伯利亚克拉通西缘及北缘、波罗地克拉通东南缘、西非克拉通西缘及北缘、亚马逊克拉通西南缘、刚果/圣弗朗西斯科克拉通南缘及东缘、卡拉哈里克拉通东缘、华北克拉通北缘及北澳大利亚克拉通北缘分布,长度>15000 km的巨型裂谷系。该巨型裂谷系由一个主裂谷带和三个分支裂谷组成,其中主裂谷带和位于华北与北澳大利亚克拉通之间的分支裂谷发展成了大洋,并导致了大陆分离;而位于西伯利亚东缘、格陵兰北缘和波罗地东缘的1.38 Ga分支裂谷,以及位于北美北缘和西伯利亚西南缘的1.35~1.32 Ga分支裂谷则为夭折裂谷,未导致大陆裂离。这一巨型裂谷系是哥伦比亚超大陆裂解的重要标志,并可能是其最终裂解的最主要原因。另外,研究结果也显示,虽然全球两个最大规模的火成碳酸岩型稀土矿床,即华北克拉通西北缘的白云鄂博超大型稀土矿床和北美克拉通西缘的Mountain Pass超大型稀土矿床在哥伦比亚超大陆中并不相邻(相连),但却可以通过1.4~1.3 Ga巨型裂谷系相联系起来,显示这一巨型裂谷系控制了白云鄂博和Mountain Pass大型稀土矿床的形成,并具有较好的稀土及金属成矿潜力。未来需要进一步加强燕辽辉绿岩床群侵位机制与岩浆补给系统,岩床侵位过程中温室气体排放量定量估算及其环境效应,哥伦比亚超大陆中1.4~1.3 Ga巨型裂谷系的形成机制、深部动力学背景、环境效应及资源能源潜力等方面的研究。

河北金家庄超基性岩型金矿床的地球化学特征

对金家庄金矿的金属矿物化学成分、流体包裹体成分和同位素组成进行了分析。研究表明 ,金家庄金矿在矿石矿物成分上以黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿等主要金属矿物中普遍含有Pt、Pd、Ni等深源元素并出现针镍矿为特征 ,在成矿物质来源上 ,碳、硫和主要成矿元素主要来源于超基性岩体 ,成矿热液则可能主要来源于地下热水溶液。

金家庄超基性岩型金矿围岩蚀变地球化学研究

金家庄金矿近矿围岩蚀变为蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化和硅化。岩石化学与微量元素研究表明,从未蚀变—强蚀变透辉岩至矿化蚀变岩,SiO_2、CaO、Al_2O_3含量逐渐降低,CO_2、H_2O、S和Au、Ag、Cu含量逐渐增高。蚀变岩石同位素研究揭示,碳同位素较低(δ^(13)C=—7.6‰～—7.1‰),硫同位素为低的正值(δ^(34)SΣS≈δ^(34)S硫化物≈+2.5‰),氧同位素(~δ^(18)O=12.10‰～22.3‰)远高于超基性岩正常范围。围岩蚀变热液主要源于大气降水,碳、硫和成矿元素主要是在围岩蚀变过程中从超基性岩中萃取。

桐柏山造山带南麓橄长质岩墙(床)群的矿物化学、地球化学特征与成因意义

桐柏山造山带南麓随州-枣阳地区的超镁铁-镁铁质岩墙(床)群分为性质完全不同的两类:橄长质岩墙(床)群和变质的基性岩墙群.其中橄长质岩墙(床)群未经历过任何变形和变质作用的影响,其侵位时代应不早于区内高压-超高压变质作用的时间(220～240 Ma),可能属晚造山或后造山岩浆作用的产物.这些橄长质岩墙(床)群中主要造岩矿物为橄榄石、斜长石、斜方辉石和单斜辉石,含少量金云母.其中橄榄石的Fo介于72～78之间,为贵橄榄石;斜长石以倍长石为主,少数为拉长石;单斜辉石主要为普通辉石,少数为透辉石;金云母中含较高的TiO2(3.36%),属钛金云母变种.橄榄石和普通辉石之间的平衡温度主要介于1 120～1 165℃之间,普通辉石的结晶温度为971～1 079℃.橄长质岩墙(床)群在地球化学上以高Al2O3(17.25%～20.20%)和MgO(9.56%～15.30%)含量、高的MgO/FeO*值(1.26～1.76)以及低TiO2(0.33%～0.58%)和低碱(Na2O+K2O=1.64%～2.23%)为特征,过渡元素的丰度(Cr=70～125μg/g、Ni=251～518μg/g、Co=54～75μg/g)和Mg#值(54～67)均较高,其性质可近似代表上地幔部分熔融所形成的母岩浆.稀土元素含量低(ΣREE=18.66～35.42μg/g),轻、重稀土元素之间的分馏程度较强,(La/Yb)N=4.4～4.7,尤以强的Ba、Sr及Eu正异常(δEu=1.31～1.49)为显著特征,表明其中有较多的富钙斜长石聚集.高场强元素Nb、Ta、U、Th以及Zr和Hf无明显异常,不同于区内早古生代玄武岩所揭示的富集型上地幔的地球化学特征,而与造山带内及前、后陆地区古近纪玄武岩的地球化学特征非常相似,可能表明造山带山根拆沉后,发生过软流圈地幔与大陆岩石圈地幔强烈的相互作用.橄长质岩墙群的出现说明俯冲板块的后缘曾发生过岩石圈范围的强烈拉张作用.

大火成岩省及其在古大陆重建及裂解研究中的应用

大火成岩省是地质历史上与地球深部过程(如地幔柱)密切相关的极端地质事件,以相对较短时期内形成规模宏大的板内幔源基性岩浆活动为主要特征,对研究全球性大气—海洋环境的巨变与生物灭绝、大规模成矿及超大陆的重建和裂解均有重要意义。从潘吉亚超大陆的裂解过程可以看出,尽管不是所有的大火成岩省都与大陆裂解有关,但几乎每一次重要的裂解事件都伴有大火成岩省的出现,因此大火成岩省对于研究前潘吉亚超大陆,特别是对于缺少古生物等重建标志,古地磁数据偏少的前寒武纪超大陆重建及裂解研究有重要价值。近20多年来随着年代学技术的进步及研究工作的不断深入,大火成岩省在古大陆重建及裂解方面取得了一些重要进展,并发挥了越来越重要的作用。前寒武纪大火成岩省由于经历了多次裂解事件改造及后期抬升剥蚀或覆盖的影响,现今保留的是一些分散在不同大陆上的大火成岩省残片或碎片。用大火成岩省开展古大陆重建及裂解的目标就是通过不同陆块大火成岩省或大规模基性岩浆活动的年代学、岩石学及地球化学对比,结合其他证据,恢复大火成岩省形成时的时空分布特征,据此来确定这些陆块在超大陆中的相对或绝对位置。与其他前寒武纪大陆重建标志相似,大火成岩省也有一些局限性及不确定性,因此应用大火成岩省开展古大陆重建及裂解研究中要与前岩浆期沉积地层中的特殊事件层(如冰碛岩、火山灰、黑色页岩、不整合面、古生物等)对比、岩墙几何学产状、基性岩浆事件序列对比、古地磁、大型构造(如造山带)对比及深部地球物理等多学科方法相结合。

Geochemical Characteristics of the Jinjiazhuang Ultrabasic Rock-Type Gold Deposit in Chicheng County, Hebei Province

The Jinjiazhuang gold deposit occurs in the Zhangjiakou gold field, Northwest Hebei. The ore bodies are mostly hosted in Xiaozhangjiakou ultrabasic rocks dominated by diopsidite. Electron microprobe analyses indicate that the deposit is characterized by the enrichment of some platinum group elements in principal metallic minerals such as chalcopyrite, galena, sphalerite and pyrite, and the presence of millerite. Stable isotope studies show that carbon, sulfur and most of the metallogenic elements were probably derived largely from the host Xiaozhangjiakou ultrabasic rocks and that it is possible that the ore\|forming fluid was predominated by meteoric water.

元古宙大火成岩省与超大陆重建及古环境

元古宙(2500~541 Ma)是地球构造体制、大气-海洋环境及生物演化转变的最主要时期,是地球由“非宜居”向“宜居”转变的关键阶段.这一时期在全球主要克拉通分布有以基性岩墙(床)群和少量熔岩流组成为特征的大火成岩省.通过不同大陆基性岩浆事件序列的对比,结合岩墙群几何学产状、裂谷盆地内特殊沉积标志层(如大规模黑色页岩沉积、火山灰夹层等)及其他地质事件综合对比,以及古地磁检验,可以开展两个或多个前寒武纪陆块在古大陆中相对位置的重建.近20多年来,大火成岩省在诸如新太古代至古元古代早期Superia超级克拉通重建、劳伦与西伯利亚1700~700 Ma长时期连接关系的确立,及华北克拉通在哥伦比亚(奴那)和罗迪尼亚超大陆中位置重建与演变等方面均取得了进展.在古环境研究方面,越来越多的国内外学者开始关注元古宙大火成岩省对大气-海洋环境及早期生物演化的影响,认识到大氧化事件、新元古代冰期等重大事件可能与大火成岩省的活动有关.研究发现,“地球中年期”部分大火成岩省与全球大规模黑色页岩沉积有时空及成因联系,并能为晚前寒武纪地质年代表划分提供事件约束.未来需要在元古宙大火成岩省高精度年代学及岩浆体量恢复、大火成岩省与超大陆旋回及其动力学、大火成岩省导致黑色页岩沉积的机制、中元古代时期巨厚(>100 m)黑色页岩沉积及有机碳超常富集机理、元古宙黑色页岩沉积时代、沉积速率及其资源能源潜力、与大火成岩省相伴的区域性抬升剥蚀作用等方面开展深入研究.此外,将元古宙表生环境演化研究与古大陆重建相结合,有利于更好地认识这一时期大气-海洋环境及大火成岩省对古环境的影响.