基于花岗岩类形成的岩浆动力学过程的分析判别其形成的构造背景——以大别碰撞带大王寨岩体为例

花岗岩类的成分既受构造背景控制,又与岩浆来源、起源和演化过程有关。因此,在使用构造—化学判别图确定形成环境时,应当研究控制岩石成分变异和岩石类型的岩浆动力学过程和区域地壳组成特点,并对投图的元素和岩石加以选择。由于不同环境中形成的岩石,在构造样式、侵位机制、岩石组合和与区域变形变质作用的时空关系方面都有差别,因此,这些非化学特征也能提供有关构造演化的证据。根据上述思路,对大别山南麓的大王寨岩体进行了研究。结果表明,该岩体是在新元古代扬子地块与大别山地块碰撞过程中形成的。

大别山碰撞造山带俯冲盘陆壳基底组成:白垩纪脉岩捕获/继承锆石的证据

蕴藏在年轻造山带中的古老陆壳基底是揭示陆块早期构造事件和演化的良好载体。碰撞造山带中俯冲盘大陆基底一般位于多层次地壳结构的下部而难以在地表广泛出露,而浅表火成岩中的捕获/继承锆石可以用来示踪大陆地壳深部古老物质的组成和演化。本文报道了在大别山南缘8件中生代脉岩(140~127 Ma)中新发现捕获/继承锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成特征,用以探讨鲜有关注的大别山碰撞造山带俯冲盘陆壳基底的组成和演化等关键问题。捕获/继承锆石U-Pb年龄显示出显著的前寒武纪峰值年龄,记录了丰富的3.44~3.23 Ga、2.99~2.82 Ga、2.79~2.60 Ga、2.47 Ga、2.00 Ga、1.82 Ga、0.89 Ga、0.82~0.78 Ga和0.71~0.59 Ga等多阶段岩浆事件,以及3.28 Ga、2.87 Ga、2.73 Ga、2.51 Ga、1.98 Ga和0.80 Ga等六期变质事件。捕获/继承锆石的Hf同位素显示大别山南缘在太古宙发生过显著的陆壳生长,主要集中在古太古代(3.6~3.3 Ga)和新太古代(2.7~2.6 Ga),并经历了多期次的陆壳再造(3.4~3.2 Ga、3.0~2.8 Ga、2.7~2.5 Ga、2.0~1.8 Ga、0.9~0.6 Ga和0.1 Ga)。综合分析认为大别山南缘应代表了未卷入深俯冲的俯冲盘早前寒武纪陆壳基底,并至少经历了古元古代、新元古代等多期次岩浆构造热事件的叠加改造,其形成分别与Columbia超大陆和Rodinia超大陆的聚合与裂解有关。

大别山-苏鲁碰撞造山带构造几何学、运动学和岩石变形分析

按照构造几何学特点和运动学特征我们把大别山-苏鲁造山带的分为三个构造单元:南部,中部和北部。造山带南部为一套构造堆叠体系;中部为一个混合岩穹窿,浅变质的砂岩、板岩和片岩构成了大别山-苏鲁造山带的北部构造单元。造山带南部的构造堆叠体系主要由前陆褶皱带构成:未变质的新元古代-早三叠世的沉积地层;由“宿松群”北部和苏北地区的“海州群”构成的高压变质岩石单元及含柯石英和金刚石的超高压变质岩石单元。造山带中部的混合岩穹隆由大别山地区的罗田穹隆和苏鲁地区的莱西-栖霞穹隆构成。同样大别山北部的浅变质“佛子岭-卢镇关群”和胶东地区浅变质的“蓬莱群”构成了造山带北部的构造堆叠体系。同时大别山和苏鲁两个构造地体均经历了相似的多期构造变形:沿 NW-SE 向矿物拉伸线理发育的上部指北的剪切变形代表着造山带主变形期的变形;早期向南逆冲的韧性剪切变形和沿中部混合岩穹隆边缘发育的重力滑脱变形体系,后者代表了混合岩穹隆形成时的垂向缩短作用。正是由于构造几何学和多期变形的可对比性决定了这两个变质地体具有相同的地球动力学背景。

大别山朱家冲高压榴辉岩变质演化特征分析

研究表明大别山朱家冲榴辉岩属于典型的高压榴辉岩,其具有复杂的变质演化历史。根据岩相学、矿物成份化学和热力学分析表明,该类榴辉岩记录了6期变质过程,具有"顺时针"的P-T演化轨迹。由Ⅰ-阶段、Ⅱ-阶段至Ⅲ-阶段显示了近于等温增压进变质特征,并在Ⅲ-阶段压力值最高达到P=2.53 GPa;Ⅳ-阶段和Ⅴ-阶段则表现为增温降压退变过程,温度在Ⅴ-阶段最高达到T=627℃;到Ⅵ-阶段则为降温降压过程。该过程暗示了高压板片在俯冲和折返过程中可能处于一个非匀速的状态。推测朱家冲榴辉岩后期增温退变的过程可能是源于受扰动的地温线恢复、超高压榴辉岩退变过程的"散热"以及该类榴辉岩对温度变化极为敏感所致。

通化地区印支期花岗岩锆石U-Pb年龄及其与大别-苏鲁超高压带碰撞造山作用之间的关系

应用颗粒锆石U-Pb法,对出露于吉林省南部通化地区的岔信子岩体、小苇沙河岩体和龙头岩体进行了侵位年代测定,确认它们形成于印支期,年龄为203-217 Ma.地质与地球化学研究显示,该时期形成的岩体主要包括石英闪长岩和花岗岩两大岩石类型,前者来自于基性下地壳或者岩石圈地幔的部分熔融;而后者来源于加厚地壳的部分熔融,且岩浆源区存在石榴石残留相.尽管上述两类岩石的源区不同,但它们具有完全一致的形成年龄.由于这些花岗岩与北侧兴蒙-吉黑造山带中的同期岩石性质差别较大,而其年代仅比大别-苏鲁超高压变质作用的年代晚10—20Ma左右,与超高压变质岩的第1次快速折返和碰撞后花岗岩的年代一致,推测其形成应与大别-苏鲁超高压碰撞造山带作用有关.