北祁连地区早古生代弧岩浆作用及变质作用事件:以门源-柯柯里地区为例

位于祁连地块北缘的门源-柯柯里杂岩体出露一套早古生代高级变质岩,其中长英质片麻岩的矿物组合以石榴子石+夕线石+黑云母+长石+石英为特征,变基性岩以石榴子石+单斜辉石+角闪石+斜长石+石英为特征,具有典型的高角闪岩相-麻粒岩相组合特征。岩相学观察、相平衡模拟和地质温压计估算结果显示门源地区石榴黑云斜长片麻岩和石榴角闪岩的峰期变质作用的温压条件分别为780℃、9.0kbar和790℃、8.4kbar。相平衡模拟揭示石榴黑云斜长片麻岩经历了近等压降温的逆时针P-T轨迹,可能反映了处于中地壳的岩石经历了与洋壳俯冲相关的弧岩浆岩和弧火山岩所带来大量的热所导致的高温变质及随后的等压冷却过程。锆石U-Pb定年显示门源-柯柯里地区2个高级变质岩的变质年龄和1个闪长岩的弧岩浆作用年龄分别为495±2Ma、493±3Ma和495±3Ma,表明门源-柯柯里一带共同经历了北祁连洋壳俯冲导致的500Ma左右的弧岩浆作用和变质作用。门源-柯柯里高温低压变质带和其北侧百经寺-清水沟一带出露的HP/LT变质岩组成了双变质带,并指示了北祁连洋早古生代时期的向南俯冲。

冈底斯弧的岩浆作用:从新特提斯俯冲到印度-亚洲碰撞

位于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的长期俯冲过程中,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,已经成为研究汇聚板块边缘岩浆作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于对现有研究成果的总结,我们将冈底斯岩浆弧的岩浆构造演化划分为5个阶段:第1阶段发生在晚白垩世之前,以新特提斯洋岩石圈长期正常俯冲和钙碱性弧岩浆岩的发育为特征;第2阶段发生在晚白垩世时期,以活动的新特提斯洋中脊发生俯冲和强烈的岩浆作用与显著的新生地壳生长为特征;第3阶段发生在晚白垩世晚期,以残余的新特提斯大洋岩石圈俯冲和正常弧型岩浆作用为特征;第4阶段发生在古新世至中始新世,以印度与亚洲大陆碰撞、俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离,及其诱发的幔源岩浆作用、新生和古老地壳的强烈再造为特征;第5阶段为发生在晚渐新世到中中新世的后碰撞阶段,深俯冲印度岩石圈的回转和断离,或加厚岩石圈地幔的对流移去导致了加厚下地壳的部分熔融和埃达克质岩石的广泛发育,同时伴随幔源钾质超钾质岩浆作用。冈底斯弧岩浆作用与岩浆成分的系统时空变化很好地记录了从新特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的完整构造演化过程。

藏南冈底斯岩基晚白垩世构造岩浆作用：以拉萨白堆复合岩体中-基性岩脉群为例

拉萨白堆复合岩体寄主为含包体的花岗闪长岩,并被一系列平行-近平行东西走向中-基性岩脉群穿插,总体形成类似"条纹码"般的构造形式。锆石U-Pb定年表明,这些基性岩脉主要形成于85~68Ma。同期中性和基性脉岩都表现出富集大离子亲石元素和LREE,亏损高场强元素,Sr同位素初始比值较低,但Nd同位素比值(εNd(t)>+3.1)和锆石Hf同位素组成(εHf(t)>+10.7)较高,都不具有Eu异常。与中性脉岩相比,基性脉岩具有(1)Mg O含量较高和较高的Mg#(>50.6);(2)较高的Cr、Ni、Co含量;(3)较富集HREE且平坦分布。但中性脉岩Y含量较低,Sr/Y比值(38~72)较高,具有高Sr-低Y的特征;这些特征表明:这些岩浆岩的源区可能为受流体交代的岩石圈地幔。中-基性脉岩之间具有岩浆演化关系,在岩浆演化过程中以角闪石的分离结晶为主。结合文献数据,这些新数据表明冈底斯岩基的在晚白垩世(85~68Ma)经历了弧上伸展构造作用,岩浆作用持续活动,可能与新特提斯洋板片的北向斜俯冲相关。

辽东兰花岭地区古元古代Ⅰ型花岗岩类与辽吉A型花岗岩对比研究

辽东半岛是华北克拉通胶-辽-吉古元古代活动带的重要组成部分,古元古代经历了复杂的构造演化过程,并记录了多期岩浆-变质作用,约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩和1.89~1.85 Ga的巨斑状花岗岩、正长岩分别标志着辽东古元古代造山作用的开端和结束。最新研究显示,2.20~2.15 Ga的岩浆作用形成了2种不同类型的花岗岩,它们可能具有不同的岩石成因和构造意义。在青城子铅锌矿集区北部采集的兰花岭、白砬子花岗闪长岩和黄泊辉绿岩,锆石U-Pb年龄分别为2177±19 Ma、2129±36 Ma、1876±29 Ma。花岗闪长岩的岩石成因类型、地球化学特征与典型的约2.2 Ga的辽吉A型花岗岩明显不同,属于弱过铝质、低钾钙碱性—碱性岩石,Zr、Hf、Nb、Rb含量较低,K_(2)O/Na_(2)O值、稀土元素总量极低,为典型的Ⅰ型花岗岩类。根据锆石Lu-Hf同位素分析,ε_(Hf)(t)值为-5.1~9.0,二阶段Hf模式年龄t_(DM2)为2089~2817 Ma,岩浆源区为约2.5 Ga的太古宙地壳物质和少量软流圈地幔物质。兰花岭地区花岗闪长岩具备岛弧或活动大陆边缘的地球化学亲缘属性,可能形成于弧岩浆俯冲挤压环境;结合形成于伸展环境的A型条痕状花岗岩特征,认为约2.2 Ga辽东地区古元古代活动带呈现总体伸展、局部挤压的构造环境,为洋壳板块向龙岗地块俯冲碰撞过程中或碰撞后的弧后盆地。

早三叠世-晚白垩世古太平洋俯冲:沙巴的弧前岩浆记录

厘定东亚大陆边缘中生代弧前岩浆记录以限定其俯冲边界及其时序,是解码古太平洋俯冲体系的关键.基于婆罗洲所处特殊大地构造位置且其具有弧前指示意义的基性-超基性岩石报道较少,本文选择菲律宾巴拉望构造带南延之婆罗洲沙巴地区开展了系统研究.对昔加麦火成岩、古达、特鲁比和达弗尔湾蛇绿岩基性岩及相关岩石的全岩Ar-Ar和锆石U-Pb年代学、全岩元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明:沙巴基底发育有前三叠系岩石,构造上亲缘于华夏陆块或地处巽他古陆东缘.原定义为“沙巴非蛇绿岩的昔加麦基底岩石”的安山岩和英云闪长岩等形成于251~179 Ma,具埃达克质岩石地球化学属性,87Sr/86Sr(i)=0.70285~0.70307,εNd(t)=+6.5~+7.7,具太平洋洋中脊玄武岩(Mid-Ocean Ridge Basalt,MORB)型Pb同位素组成,源自俯冲板片派生组分交代的地幔源区,是古太平洋俯冲体系的重要组成部分.限定出沙巴地区蛇绿岩的形成时代介于早-中侏罗世至晚白垩世(约185~85 Ma),其中特鲁比蛇绿岩可能较早发育(约185~140 Ma)、古达蛇绿岩主体形成于早白垩世(约135~112 Ma)、而达弗尔湾蛇绿岩形成持续至晚白垩世(约85 Ma).沙巴蛇绿岩中镁质岩石发育具相似Sr-Nd-Pb同位素组成的MORB型、高铌和富铌基性岩,其87Sr/86Sr(i)=0.70291~0.70567,εNd(t)=+6.6~+10.2,(206Pb/204Pb)i=17.91~19.00、(207Pb/204Pb)i=15.43~15.58和(208Pb/204Pb)i=37.61~38.47,其源区受板片派生熔体的交代改造,形成于古太平洋俯冲弧前背景.该研究限定出东亚大陆边缘的古太平洋西向俯冲至少自早三叠世(约251 Ma)即已启动、并持续至晚白垩世(约85 Ma),具长寿命(>150 Ma)“多阶段幕式进撤”的安第斯型俯冲特征,其白垩纪俯冲前锋位于现今中国台湾东部、菲律宾西部,经沙巴、延入古晋带、甚至帕朗卡拉亚一线.该地区构造格局直至晚白垩世末期-新生代早期才转换为现今西太平洋俯冲体系.

埃达克岩的特征、成因及构造意义

与多数弧岩浆岩具有玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩的岩石组合不同,有一种弧岩浆岩以英安岩及与其成分相当的深成岩为主,由于其独特的地球化学特征被定义为埃达克岩。埃达克岩的显著特征是高Al2O3、Sr、Sr/Y、La/Yb、Zr/Sm而低Y、Yb、Sc。根据熔浆-矿物平衡热力学,岩浆被认为起源于榴辉岩相条件下俯冲板片的部分熔融。这样的熔融条件一般认为要求年轻(<25Ma)而热(≈10℃/km)的水化玄武质洋壳岩石发生俯冲作用,并在大约75～90km深处发生脱水部分熔融形成埃达克岩岩浆。在岩浆弧岩石成因体系中,这样的熔融条件最可能出现在板块俯冲的初始阶段。因此,埃达克岩概念的提出与研究可能具有重要的构造意义。

三江地区澜沧江带南段半坡杂岩体锆石U-Pb年龄、岩石地球化学特征及板块构造环境

半坡杂岩体位于滇西澜沧江构造岩浆带南段,岩体主要由橄榄岩、辉石岩、辉长岩和辉长闪长岩等镁铁-超镁铁质岩组成。通过ID-TIMS锆石U-Pb年代学方法对半坡杂岩体中辉长闪长岩进行精确定年,获得其结晶年龄为(294.9±2.6)Ma,表明半坡杂岩体的形成时代为早二叠世。半坡杂岩体中不同类型岩石微量元素、稀土元素和同位素组成相似,均呈现轻稀土元素(LREEs)相对于重稀土元素(HREEs)弱到中等富集,高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf相对亏损的特征,εNd(t=295Ma)为正值,在+3.4～+6.6,接近亏损地幔值,这些特征与典型的大洋岛弧玄武岩的特征相似。混合计算表明,半坡杂岩体母岩浆为地幔楔部分熔融,加上约2%～7%源于大洋俯冲沉积物的富硅熔浆和蚀变洋壳流体形成的岛弧玄武质岩浆。上述年龄和同位素数据提供了早二叠世早期南澜沧江地区洋内俯冲的可靠证据。

张广才岭造山过程的重构及其大地构造意义

前人的研究确认了"黑龙江群"是一套包括蓝片岩在内的构造混杂岩,同时发现张广才岭的下地壳内存在有俯冲的洋壳板片。本文拟通过对张广才岭的地层-建造、岩浆作用以及变形-变质作用的研究,反演与俯冲事件相关的造山过程。从东到西横穿造山带的地质调查揭示:沉积岩相与厚度、火山岩的组合和花岗岩系列、变质程度及变形强度的时空分布明显地受到俯冲-碰撞造山作用的控制。造山带可以分成4个构造岩相带,显示了构造混杂岩带的水平增生作用和陆缘弧岩浆带的垂向增生作用。通过年代学的初步研究,表明本区与俯冲作用有关的弧岩浆作用发生在晚三叠世末-早侏罗世初,而高压蓝片岩及中-高压的硬绿泥石石榴石片岩的变质作用与挤压剪切变形发生在早、中侏罗世,后者与此时佳木斯地块持续向北西的挤压作用有关。通过区域构造的对比研究,显示张广才岭和北美西部中生代时期造山作用有某些共同特征。

俯冲带中的水迁移

摘要水从俯冲地壳迁移到地幔主要受地壳中含水矿物的稳定性支配，而俯冲带的热结构是决定俯冲地壳在哪个深度发生脱水的关键．大洋俯冲带的地温梯度变化很大，既有冷俯冲带也有热俯冲带，但是地震活动和弧火山作用在冷俯冲带相对突出．大陆俯冲带的地温梯度较低，地壳岩石总是在冷俯冲带发生变质作用，但是缺乏同俯冲弧火山作用。超冷俯冲带地温梯度很低（〈5℃／km），俯冲地壳中的硬柱石可以把水带到〈300km的深度．热俯冲带地温梯度很高（〉25℃／km），俯冲地壳在浅部就大量脱水，在〈80km的深度会产生长英质熔体．由于水大量溶解在这种熔体中，结果只有少量的水会运移到80—160km的弧下深度．在这两种脱水方式之外还存在大量介于两者之间的方式，使得俯冲带表现出多种水迁移现象．在暖俯冲带，低温／低压含水矿物在俯冲到60～80km的弧前深度时就发生分解，释放出大量的水．在冷俯冲带，低温／低压含水矿物随俯冲深度增加转变成低温／高压含水矿物，允许大量的水被迁移到弧下深度．无论在何种情况下，俯冲地壳的脱水不仅启动了地震活动，而且引起了地幔楔的水化．不过，总有少量水被超高压含水矿物和名义上无水矿物带至更深部地幔．俯冲板片之上的地幔楔并没有因为水的加入而立即发生部分熔融引起弧火山作用，而是首先在板片．地幔界面上发生水化．由于这里温度最低，比水化橄榄岩的湿固相线要低几百度，结果直到水化橄榄岩受到加热之后才能发生部分熔融．因此，弧火山作用一般发生在地幔楔被流体交代之后的某个时间．

中亚造山带南缘末次大规模侧向增生的机制

中亚造山带是世界上最大的显生宙增生造山带.其古生代形成了巨量的年轻弧地壳物质,然而形成的构造机制和结束时限尚不清楚.南蒙古拼合体系是中亚造山带晚古生代典型的增生造山区,为研究中亚造山带晚期侧向增生提供了理想的窗口.通过对南蒙古东部Khan-Bogd地区的石炭纪火山岩-火山碎屑岩进行精细的岩石学和锆石的U-Pb-Hf和全岩Sr-Nd同位素研究,得出南蒙古石炭纪弧岩浆作用经历了由北向南的迁移,是俯冲板片后撤的产物.结合前人对整个中亚造山带南缘同时期及稍晚的岩浆岩、沉积岩和大地构造的研究,认为该期弧岩浆作用发生在弧后洋盆,并代表了中亚造山带南缘最后一次大规模侧向增生.