扬子板块西北缘晚奥陶-早志留世岩相古地理演化与烃源岩的关系

扬子地区晚奥陶-早志留世的五峰组和龙马溪组下段黑色炭质页岩是两套优质烃源岩,研究其沉积背景及其控制因素具有重要的理论和油气勘探意义。通过研究扬子板块西北缘野外露头和钻井资料,结合区域构造演化分析可知,晚奥陶世五峰组时期开始,扬子地区结束了碳酸盐沉积,进入黑色页岩沉积阶段。扬子西北缘五峰组-龙马溪组主体为局限的浅水陆棚沉积环境,但五峰组沉积于淹没台地阶段,龙马溪组沉积于陆棚继承阶段,其岩相的空间展布主要受川中隆起、汉南古陆及其他小的隆起带和水下隆的控制。这些发育在不同沉积背景下的烃源岩其有机质特征存在明显的差异性,可见岩相古地理对烃源岩的发育和分布具有重要的控制作用。

扬子板块西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石U-Pb年龄及其物源示踪

扬子板块西北缘碧口微地块红岩沟地区碧口群火山岩系之上发育有南华—震旦纪沉积盖层,但南华系的沉积时代尚缺乏依据,其物源及构造背景也仍无定论。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,对南华系上部含砾岩系中的长石砂岩进行了碎屑锆石测年研究,结果表明碎屑锆石的年龄可以分为两组:(1)新元古代晚期年龄组(750~800Ma),峰值年龄为795Ma;(2)新元古代早中期年龄组(820~920Ma),该组有明显峰值,峰值年龄为850Ma。碎屑锆石最小年龄组平均年龄为750Ma,即南华系上部含砾岩系沉积时代不老于750Ma,结合地层序列中的层位关系,认为该地层的沉积时代可能为晚南华世。综合研究认为,南华系上部含砾岩系物源具多源性,主要来自扬子板块西北缘碧口微地块内部和南侧后龙门山构造带、汉南-米仓山微地块的新元古代中酸性岩浆岩,北侧勉略构造带出露的岩浆岩可能也为该地层提供了少量的物源,其沉积事件对应于新元古代中晚期(~810Ma)碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞-裂解阶段。

扬子板块西北缘新元古代洋县桑溪沟花岗岩成因:Rodina超大陆裂解与地壳重熔

扬子板块西北缘发育新元古代火成岩,自南向北依次出露碑坝、望江山、城山-毕机沟等基性堆晶杂岩体,并伴生大量花岗岩、花岗闪长岩体。岩体主要侵位于古元古界后河群,中-新元古界火地娅群和新元古界西乡群。前人研究该地区基性杂岩体的成岩年龄集中在830~780 Ma,但对于酸性岩的年龄报道较少。陕西洋县桑溪沟乡一带出露与毕机沟含钒钛磁铁矿基性、超基性杂岩体密切伴生的花岗岩、花岗闪长岩,前人统称桑溪乡花岗岩体,本次研究依据野外地质产状将其划分为两类:一类为具有条带状构造的粗粒花岗闪长岩、斜长花岗岩,与毕机沟辉长岩体密切共生,相互蚕食、穿插,局部可见渐变过渡关系,统称毕机沟花岗闪长岩体;另一类是在侯家沟地区出露规模较大、具有块状构造的二长花岗岩-石榴子石白云母花岗岩,统称侯家沟花岗石榴子石二云母花岗岩岩体。通过对研究区内不同花岗岩体野外地质考察、镜下岩相学观察,并开展岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、Hf同位素等研究,认为毕机沟条带状花岗岩、花岗闪长岩的形成年代(约822 Ma)正好处于扬子板块从四堡造山运动向裂谷作用转化阶段(0.9~0.8 Ga),代表事件为约825 Ma地幔柱上涌到扬子板块底部,引起岩石圈内部的快速热传导,短时间内诱发含水的SCLM(Subcontinental lithospheric mantle)发生大比例部分熔融。毕机沟花岗闪长岩岩体属于Rodinia超大陆裂解开始阶段拉斑玄武质岩浆结晶分异晚期结晶的产物。侯家沟石榴子石二云母花岗岩岩体的形成时代(约784 Ma),处于扬子板块裂谷峰期的晚期(790~760 Ma),在伸展背景下岩石圈厚度进一步减薄,岩石圈底部和软流圈顶部发生大规模部分熔融,伴生幔源玄武质熔浆上侵及构造运动在低压高温条件下地壳重熔形成侯家沟石榴子石二云母花岗岩岩体。

扬子板块西北缘大安花岗岩体锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

位于扬子板块西北缘宁强地区的大安花岗岩体,岩石类型主要为黑云母花岗闪长岩,但其形成时代却有一定的争议,成因及地质意义尚未明确.对大安花岗岩体进行详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究.结果表明,花岗闪长岩年龄为212.3±1.6Ma和212.48±0.43 Ma,属晚三叠世.地球化学特征显示花岗闪长岩相对高硅(67.61%～69.02%)、高Al_2O_3(16.14%～16.80%),Na_2O>K_2O,富集大离子亲石元素(Cs、Ba)和轻稀土元素,Eu负异常不明显,强烈富集Sr(538×10^(-6)～907×10^(-6))和亏损Y(3.10×10^(-6)～3.90×10^(-6)),高Sr/Y比值(138～291),表现出明显的埃达克质岩石的地球化学特征.综合区域地质资料认为,大安花岗岩体形成于后碰撞构造环境,是在华北板块与扬子板块碰撞后期伸展体制下,由于地幔物质上涌带来的热量导致加厚基性下地壳脱水熔融,形成了具有埃达克质性质的岩浆.

陕南勉略宁地区黑木林-硖口驿新元古代镁铁质岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其构造意义

对于扬子板块西北缘新元古代早—中期(835~720 Ma)岩浆岩形成的构造背景尚存在较大争议。本文对陕南勉略宁地区碧口微地块内黑木林-硖口驿SSZ型(俯冲带上盘型)蛇绿混杂岩中的辉长岩、辉长闪长岩和变安山质玄武岩分别进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、岩石学及岩石地球化学研究。研究结果表明,木瓜园辉长岩和变安山质玄武岩属岛弧拉斑玄武岩系列,稀土元素球粒陨石标准化配分曲线均呈右倾型,具有微弱的Eu负异常,微量元素原始地幔标准化图解显示其富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE)而亏损高场强元素(HFSE,如Nb、Ta等),与岛弧岩浆岩相似。黑木林、硖口驿辉长闪长岩属钙碱性系列。黑木林辉长闪长岩具与Bonin弧前玻安质岩石类似的地球化学特征,具较高的SiO_(2)含量(54.27%~56.79%)、MgO含量(11.10%~17.04%)和较低的TiO_(2)含量(0.08%~0.19%),富集大离子亲石元素Rb、Th、U和Pb,亏损高场强元素Nb、Ti,以及弱的Zr、Hf正异常等特征。硖口驿辉长闪长岩MgO含量较低(4.24%~8.91%),略低于玻安质岩石,其N-MORB(正常洋中脊玄武岩)标准化微量元素蜘蛛网图与Bonin弧前玻安岩类似,富集LILE、亏损HFSE,具低的Ti/Zr比值等特征,属于过渡类型的类玻安质岩石。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果显示,黑木林-硖口驿SSZ型蛇绿混杂岩的原岩形成时代为835~830左右。其中木瓜园辉长岩、黑木林和硖口驿辉长闪长岩的结晶年龄分别为835±4 Ma、830±2 Ma和830±11 Ma。结合前人关于扬子板块西北缘新元古代早—中期构造演化过程的研究,认为扬子板块西北缘在新元古代早—中期(950~720 Ma)处于长期的洋壳东南向俯冲的活动大陆边缘环境并发育俯冲增生造山作用,且新元古代早期(835~830 Ma)在扬子板块西北缘发生了洋内俯冲,形成黑木林-硖口驿SSZ型蛇绿混杂岩,最终增生拼贴就位于碧口微地块。

秦巴地区碧口群时代层序、火山作用及含矿性研究

碧口群分布于扬子板块西北缘陕、甘、川三省毗邻地区,地质构造复杂。长期以来,由于其时代和层序问题得不到解决,直接影响了对该区的进一步找矿和构造性质的认识,并成为秦巴地区引人瞩目的重大基础地质问题之一。通过近几年的工作,取得了重大进展。建立了碧口群的层序和统一地层系统。主要根据接触关系、火山活动演化规律、物质成分来源、变形变质特点及时代依据等建立了碧口群的基本层序。并根据岩石建造特征、沉积旋回、生物群、冰川作用、地球化学、同位素年龄及含矿层位等综合分析,自下而上将其划分为前震旦系、震旦系和寒武系。寒武系和震旦系时代依据比较充分,已从碧口群内解体出来,前震旦系由于下限尚不明确,仍保留碧口群(狭义)名称。火山岩为解体后“碧口群”的重要组成部分,进行了较系统地研究和总结。从分布情况和发育程度来看,火山作用横向东强西弱;纵向上,自下而上是弱-强-弱的演化规律。大体可分为3个大的喷发旋回。该火山岩为一套以细碧岩、角斑岩、石英角斑岩及次火山岩相的辉绿岩为主的建造。主要岩石类型有辉绿岩、辉绿玢岩、细碧岩、细碧玢岩、玄武岩、玄武玢岩、安山玢岩、角斑岩、石英角斑岩、流纹岩、流纹斑岩及同质火山碎屑岩等。根据大量岩石化学分析结果及稀土元素配分模式判断,大部分属大洋拉斑玄武岩系列,部分为钙碱玄武岩系列。主要形成于大洋板块洋中脊构造环境,部分为岛弧一洋岛环境下的产物。碧口群具有多期变质和变形作用。根据大量同位素资料分析,碧口群大体经历了晋宁、澄江、加里东、华力西、印支-燕山五期热事件及构造运动。变质作用主要表现为区域动力变质作用所形成的绿片岩相。部分地区受区域动力热流和区域高温变质作用影响达高绿片岩相和角闪岩相。空间上具有由北往南、由上部层位向下部层位变质程度逐渐加深的特点。沿青川-勉县大断裂带的北侧尚伴有高压低温蓝闪片岩带。变形作用在不同层位表现强弱不同,根据变形特点,可将碧口群划分为前震旦系和震旦-寒武系两个大的构造层和四个变形期次。而后一构造层又可分为下震旦统秧田坝组和下震旦统南沱组一下寒武统两个次一级构造层。上述构造层都具有独特的构造变形序列和构造样式。早期构造变形以线状褶皱为主。后期构造产生倒转以及次一级褶皱的叠加、韧性剪切、片理、劈理,以至脆性断裂的产生。反映出各构造层处于不同的构造环境,经历了不同的演化历史。对碧口群的有关矿产进行了较系统地总结。碧口群分布区内目前已知矿产地共193处,其中以铁、锰、金、镍、重晶石、磷、石棉等矿产为主。成因类型包括火山沉积(变质)型、沉积(变质)型、热液型、岩浆型和风化淋滤型。并从层位、岩石、沉积坏境、构造及火山机构等方面,分析探讨了不同矿种和成因类型的成矿规律,提出了进一步找矿的意见。