松潘−甘孜地块中西部晚三叠纪花岗岩体成因及其构造意义

通过岩相学、锆石U−Pb年代学、岩石地球化学和Lu−Hf同位素等多种手段,系统对比松潘−甘孜地块巴颜喀拉山南口地区和中部达日地区的花岗质岩体岩石学和地球化学特征,拟查明其岩石成因、岩浆源区和基底属性。巴颜喀拉山南口和达日地区花岗质岩石岩浆锆石U−Pb年龄为(212.0±2.2)Ma和(213.3±1.7)Ma、(217.0±1.9)Ma和(215.4±6.4)Ma。主量、微量元素研究表明,前者属于高钾钙碱性过铝质I型花岗闪长岩,而后者属于钾玄岩和高钾钙碱性、过铝质S型石英二长岩和花岗岩。巴颜喀拉山南口和达日地区花岗质岩石微量元素特征表现均为富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,且具有轻微的Zr、Hf负异常,但前者Nb、Ta等元素亏损程度明显高于后者,Eu异常也更为明显。巴颜喀拉山南口和达日地区花岗质岩石均为轻稀土富集型的稀土元素配分模式,但达日地区样品轻、重稀土含量均高于巴颜喀拉山样品。锆石Hf同位素数据显示,巴颜喀拉山地区花岗质岩石εHf(t)值为−3.62~2.92,平均值为−0.54,锆石Hf二阶段模式年龄为1.07~1.48 Ga。结合前人研究数据,推断巴颜喀拉山和达日地区花岗质岩石源区分别为下地壳镁铁质岩石和中地壳杂砂岩。松潘−甘孜地块存在新元古代基底,且其基底与扬子地块基底存在亲缘性。研究区花岗质岩石为后碰撞背景下,岩石圈拆沉诱发的不同地壳岩石部分熔融的产物。

川西苏地二长花岗岩地球化学、锆石年代学及Lu-Hf同位素特征——对松潘——甘孜地块构造背景的限定

【研究目的】查明松潘—甘孜地块东南部花岗岩地球化学及构造演化特征,对在该区寻找稀有金属矿产具有重要意义。【研究方法】在野外地质调查基础上,采集了地块东南部前人研究未涉及的苏地岩体二长花岗岩样品开展了镜下鉴定、岩石地球化学及锆石LA-(MC)-ICP-MS U-Pb和Lu-Hf同位素测试工作。【研究结果】结果表明,苏地岩体二长花岗岩SiO_(2)含量为63.72%~66.48%,中—高钾、富钠、贫钙,AR值为1.44~1.83,A/CNK值为0.98~1.16,为中—高钾钙碱性系列;岩石相对富集K、Rb、Cs等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE);岩石稀土总量为157.16×10^(-6)~187.88×10^(-6),LREE/HREE为6.26~9.46,δEu为0.62~0.74,具有弱—中等的负铕异常;锆石U-Pb定年结果为(221.1±1.5)Ma(MSWD=0.30,n=22)和(214.5±1.5)Ma(MSWD=0.22,n=22),表明苏地岩体原始岩浆初始结晶时代为晚三叠世中期;锆石Lu-Hf同位素εHf(t)和TDM2分别为-6.56~-4.12和1.67~1.51 Ga。【结论】综合分析认为苏地二长花岗岩为较为典型的I型花岗岩,其可能为源于下地壳的初始岩浆于晚三叠世中期在造山碰撞闭合转入伸展体制下上升侵位过程中形成。松潘—甘孜地块东南部在晚三叠世中期处于后碰撞造山环境。

松潘—甘孜地块东部、川滇地块北部与四川盆地西部的地壳剪切波分裂

松潘—甘孜地块东部、川滇地块及四川盆地西部属青藏高原东部,是中国大陆内部强烈地震发生的主要地区之一.本研究利用四川区域数字地震台网2000年1月至2010年4月的地震波形资料,使用剪切波分裂系统分析方法(SAM),获得了研究区内44个台站的快剪切波偏振方向和慢剪切波的时间延迟.剪切波分裂参数的空间分布特征显示,由于受到区域主压应力场以及局部地质结构的影响,快剪切波的偏振方向表现出复杂的特征.龙门山断裂带北东段和西南段的快剪切波偏振方向分别显示北东和北西的优势方向,川滇菱形地块西北部和东南部的快剪切波偏振方向分别显示近东西和北北西的优势方向.青川断裂北侧和南侧地震的快剪切波偏振方向分别为近南北向和近东西向,北侧地震的慢剪切波的时间延迟大于该断裂南侧地震的慢剪切波时间延迟.研究表明,复杂的地质结构以及活动断裂的几何形态会造成剪切波分裂参数的区域化的分布特征.

松潘-甘孜地块三叠系砂岩的地球化学特征及其意义

松潘-甘孜地块位居中国西南部,北邻华北地块,西与青藏高原毗邻,东南缘与扬子地块相连。该区出露的巨厚层砂岩SiO_2含量变化范围大为48．64%～71．77%,稳定元素(Al_2O_3,Fe_2O_3,MnO)与不稳定元素(MgO,K_2O,Na_2O)基本持平,CIW值较低;La/Co值集中于3．0～4．5,Th/Co集中于1．0～1．5,La/Th值集中于2．7～3．1,Th/U值均大于4．0,轻稀土元素含量大于重稀土元素含量,具Eu负异常,稀土元素分布形态与上地壳一致;锆石的U-Pb年龄集中分布于1500～1900Ma、700～900Ma、200～400Ma,与扬子地块、南秦岭的岩浆活动相一致。分析表明松潘-甘孜地块具有稳定的物源区,主要以扬子地块为主;其碎屑母岩应主要源自上地壳,以长英质成分为主。松潘-甘孜地块在三叠纪时期处于大陆岛弧环境,周边地区基本处于稳定状态,没有大规模构造运动和岩浆活动,扬子地块向华北地块的俯冲明显减弱或可能已经停止,秦岭造山运动基本已经完成。

松潘甘孜地块与秦岭褶皱带、扬子地台的关系及其发展史

松潘甘孜地块存在与否是个有争议的问题。本文论证了地块的古老基底为前震旦纪花岗质岩系。地块与南秦岭褶皱带可能都是古扬子地台的一部分。由于早古生代末的加里东运动造成的裂陷,使地块从扬子地台的西北部解体出来,但这次解体并不彻底,裂陷槽后来逐渐被弥合填平。茅口期开始的峨眉地裂运动使地块再次从扬子地台解体出来,裂陷线大致沿木里、平武一线。这次裂陷是扬子地台周缘及内部同期张裂的一部分,反映扬子地台迅速北移造成的后缘、侧缘及内部的拉张作用,使地块连同南秦岭地区一起与邻区割裂开来。拉丁期时,松潘甘孜地块与南秦岭区整体强烈下陷,直至晚三叠世末晚印支运动将其海槽关闭,全部褶皱隆起成山。

松潘—甘孜地块前寒武—三叠系沉积地球化学研究

松潘—甘孜地块位居中国西南部,北邻昆仑地块,西与青藏高原毗邻,东南缘与扬子板块相连,东北部与秦岭造山带相接。近年来,松潘—甘孜地块已成为地学界研究的焦点。我们对该区出露的碎屑沉积岩进行了地质、岩石学、常量元素与微量元素地球化学研究,结果表明该区在地质历史上长期处于大陆岛弧环境,其沉积物成熟度不高,其物源多为火成岩区。松潘—甘孜地块的物源区以扬子板块为主,在不同时代有不同火成岩物质的加入。

扬子板块西北缘碧口地块变形变质作用序列——松潘—甘孜造山带伸展垮塌事件的意义

碧口地块位于秦岭-大别、松潘-甘孜造山带与扬子板块的交汇部位。根据碧口地区各套地层构造变形样式的不同，将地层自下而上划分为三个构造地层单元：①新元古界基底杂岩，主要由新元古界碧口群火山岩系和横丹群浊积岩系组成，杂岩体核部变形较弱，边部发育韧性剪切变形，并以一条由超糜棱岩带组成的基底拆离断层为顶界，与上覆地层分隔。基底杂岩经历了蓝片岩相到硬柱石-钠长石-绿泥石相的变质作用。②古生界中间韧性流变层，由志留系-泥盆系的糜棱岩或千糜岩组成，岩层中发育多期构造面理（S1、S2、S3）和典型的固态流变构造，变质程度普遍达中绿片岩相。③中生界沉积盖层，包括碧口地块以北的三叠系关家沟组和小面积出露的侏罗系-白垩系，以脆性破碎带和小型脆性断层构造为主。拆离断层与各套构造地层中的韧性剪切和流变构造-同反映了区域性上盘向SSE剪切的几何学和运动学特征，证实了碧口地区中生代206～154Ma伸展垮塌事件的存在，从而建立了碧口地块的隆升模式。研究结果表明，松潘-甘孜在中生代造山作用后的区域伸展作用下形成了拆离断层和中地壳韧性流变层，造成了地层缺失和地壳减薄，基底杂岩在造山带的腹陆隆升并露出地表。

松潘-甘孜地块丹巴二叠纪玄武岩的主、微量元素和Sr-Nd同位素研究：岩石成因与构造意义

松潘-甘孜地块的丹巴二叠纪玄武岩（大石包组）具有较高的TiO2含量（〉2％）和高的Ti／Y比值（平均519），显示LREE富集、HREE亏损的右倾型稀土配分型式（（La／Yb）N=4．2～13．6），εNd（t）=-0．33～2．70，具有洋岛玄武岩（OIB）地球化学特征，形成于大陆板内环境。其源区来自原始地幔始于石榴子石稳定区的低程度部分熔融，岩浆上升过程中有来自地壳物质的加入，因而其不相容元素比值如Zr／Nb（4．41～13．09）、La／Nb（1．03～1．80）和Th／La（0．08～0．18）等，以及初始的87^Sr/86^Sr比值（0．706008～0．707257）均表现出不同程度的富集特征，岩浆演化早期经历了以辉石、橄榄石为主的分离结晶作用。该套玄武岩的元素-同位素地球化学特征和源区性质类似于峨眉山溢流玄武岩的高钛（HT）系列，因此认为其是峨眉山地幔柱活动的产物，属于峨眉山大火成岩省（ELIP）的一部分。松潘-甘孜地块和扬子西缘晚古生代以前地层的可比性以及峨眉山溢流玄武岩的分布特征显示，松潘-甘孜洋盆伴随着扬子克拉通的裂解而打开，并且可能都与峨眉山地幔柱有关，是地幔柱活动的浅部地质响应。

松潘—甘孜地块地壳和上地幔顶部现今变形模式数值模拟研究

松潘—甘孜地块至四川盆地是整个青藏高原地形梯度最大的地区,自西向东30~50 km范围内存在约4 km的显著地形高差,这可能与松潘—甘孜地块埋深20~25 km处的低阻低速层、地壳至上地幔顶部水平向运动速率随深度增加以及地幔对流拖曳力均有关联.为获得松潘—甘孜地块地壳和上地幔顶部现今变形模式,定量评价低阻低速层、中下地壳和上地幔顶部变形对川西高原隆升的影响.本文依据跨龙门山断裂带探测剖面,构建了长300 km、宽104 km的二维有限元接触模型,以1991—2016年GPS观测结果为初始约束,考虑岩石在长时间载荷蠕变作用的前提下,通过改变低阻低速层蠕变参数、模型西边界和底边界加载条件,共计开展了11项数值模拟实验.将模拟结果与综合多学科、不同时间尺度获得的地表隆升速率进行对比,各项模拟结果横向对比,对松潘—甘孜地块地壳至上地幔顶部现今变形及物质运移模式展开讨论,主要结论如下:(1)松潘—甘孜地块长期稳定、更为客观的最大隆升速率可能为1.4~1.5 mm·a^(-1);(2)低阻低速层可以作为中下地壳和上地幔物质运移的一个滑移面,构成上地壳与中下地壳的“解耦”带,促进松潘—甘孜块体整体隆升,但影响有限,不足以形成如此规模的强烈的地表抬升;(3)同时考虑低阻低速层作用及模型西边界加载速率随深度线性增加1.8倍的前提下,模拟的地表隆升速率与综合多学科、不同时间尺度获得的隆升速率最为吻合,这一动力条件下,中下地壳和上地幔物质受四川盆地强烈阻挡,速率快速减小分布于松潘—甘孜地块内部(模型50~150 km范围),松潘—甘孜地块东缘和龙门山断裂带速率减小已不显著,故地表隆升中心位于川西高原而非龙门山断裂带;(4)青藏高原东缘物质汇聚到一定程度后,会迫使部分物质向两侧运动,实现物质运移动态平衡.

松潘—甘孜碎屑沉积岩的地球化学与Sm-Nd同位素地球化学

通过对松潘—甘孜地块与龙门山区的前寒武纪—三叠纪碎屑沉积岩的主量与微量元素地球化学及Sm-Nd同位素地球化学的系统研究,确定这些碎屑岩应属于杂砂岩与长石砂岩,其物质来源上应是镁铁质与长英质及石英+碳酸盐的混合物。从前寒武纪到三叠纪稀土总量增高、铕负异常更为明显,反映了壳内深熔作用的不断加强。晚古生代处于相对稳定的构造环境,而出现铈负异常。Nd模式年龄在1.6～2.4Ga之间,分布特征类似于扬子克拉通、南秦岭、北秦岭,而完全不同于华北克拉通,从而证明物质来源主要是扬子克拉通,是在扬子克拉通的基础上发展而成的构造单元。源区对比分析表明新元古代构造层应是沉积盆地的主要物源,其次是太古宙与古元古代,三叠纪的碎屑沉积岩中应含有晚古生代的幔源物质。三叠纪碎屑沉积岩的Nd同位素组成的空间分布特征说明北、东是剥蚀区,西、南为深水沉积区。

松潘—甘孜地区三叠系碎屑沉积岩地球化学特征及其锆石年龄研究

松潘-甘孜地块地处中国西南部,是中国大陆构造中重要的基本构造单元,三叠系碎屑沉积岩广泛分布,本文对松潘-甘孜地块的三叠系碎屑沉积岩4个样品的稀土元素及锆石U-Pb地球化学特征进行了系统研究.4个样品的稀土元素分布型式特征非常接近,这表明松潘-甘孜地区的三叠系碎屑沉积岩具有相同的来源.明显的轻、重元素分馏和铕异常则表明碎屑岩源区地壳内有较的深熔作用.锆石Th/U比和阴极发光表明它们基本上来自岩浆岩物源区.SHRIMP结果显示206Pb/238U年龄集中在200～1000 Ma和1600～2400 Ma,其中1600～2400 Ma的锆石年龄记录了扬子克拉通基底的形成事件;200～1000 Ma的锆石年龄反映了青白口纪及东吴运动期间扬子克拉通强烈的岩浆活动.此外,中三叠世末期秦岭造山带全面隆升成山,也阻断了华北克拉通为该区提供碎屑沉积岩的可能,因此,松潘-甘孜地区的三叠系碎屑沉积岩来源于杨子克拉通.

川西九龙白台花岗岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成及其稀有金属成矿意义

为揭示川西九龙白台花岗岩成因及其与稀有金属成矿的关系,笔者等对白台花岗岩开展了岩相学、岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、锆石微量元素地球化学、Hf同位素地球化学测试。结果显示,白台黑云母二长花岗岩具高SiO_(2)(69.01%~70.55%)、高K_(2)O(3.86%~4.99%)、高碱(K_(2)O+Na_(2)O=7.41%~8.18%),低CaO(1.49%~2.2%)、低MgO(0.44%~0.57%)等特征,里特曼指数σ=2.03~2.43,A/CNK=1.07~1.14,为弱过铝质的高钾钙碱性系列岩石;微量元素特征显示相对富集Rb、K等大离子亲石元素,相对亏损Nb、P、Hf等高场强元素;球粒陨石标准化的稀土元素配分模式为明显的轻稀土富集和重稀土亏损的右倾型。白台黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(213~212)Ma,ε_(Hf)(t)值为-7.4~-1.1,Hf同位素二阶模式年龄T_(DM2)为(1.6~1.2)Ga。研究结果表明,白台花岗岩形成于后碰撞伸展背景,是在松潘—甘孜地块遭受挤压碰撞后,增厚的岩石圈地幔拆沉,软流圈地幔物质上涌后发生减压熔融形成的晚三叠世I型花岗岩。同时,笔者等认为白台伟晶岩型铍矿床与白台花岗岩密切相关,是该花岗岩体残余岩浆热液分异的产物。

古特提斯洋的闭合时代的古地磁分析:松潘复理石杂岩形成的构造背景

对华南地块、塔里木地块和基墨里大陆(包括保山、缅泰和羌塘地块)进行了古纬度和纬度运移量的对比分析,以确定古特提斯洋盆的闭合时代。结果表明:①保山与华南地块于晚二叠世碰撞,然后继续和华南地块、缅泰地块一起向北漂移,直到晚三叠世,并导致华南地块与华北地块碰撞和秦岭—大别造山带的形成;②羌塘地块与塔里木地块碰撞发生在晚三叠世;古特提斯洋沿着保山地块东缘和羌塘地块北缘的闭合是不同时的,东早西晚;③华南地块向北漂移,可能引起了华南地块西部和东昆仑—柴达木地块南部的古特提斯洋北岸的凹入,这为松潘—甘孜海底扇的发育提供了空间;古特提斯洋闭合引起的俯冲造成了华南地块西部大陆边缘的裂离,也共同为海底扇的发育提供了空间。包括塔里木地块、华南地块、东昆仑—柴达木地块和羌塘地块在内的几个地块的合围,导致了松潘—甘孜地块三角形的构造形状。支持以前的假设:松潘—甘孜三叠纪复理石杂岩的物源来自华北地块南缘或秦岭—大别造山带。

利用远震P波层析成像研究巴颜喀拉地块东缘及邻区的深部结构

为了揭示巴颜喀拉地块东缘及邻区的壳幔速度结构差异,获取2017年九寨沟MS7.0地震的深部构造背景,本文收集了2009年5月至2016年8月期间四川及邻区数字测震台网的203个地震台站所记录到的远震P波走时数据,应用有限频体波走时层析成像方法,反演得到了巴颜喀拉地块东缘及邻区50—600 km深度范围内的三维壳幔P波速度结构。反演结果表明:巴颜喀拉地块东缘及邻区的壳幔速度结构具有明显的横向不均匀性和分区特征,松潘—甘孜地槽褶皱系、西秦岭和祁连山褶皱系的整体速度异常较低,研究区东部具有克拉通性质的四川盆地西北缘和鄂尔多斯地块南缘则呈明显的高速异常。上地幔P波速度结构特征差异表明松潘—甘孜地块的抬升可能与地幔上涌有关,巴颜喀拉地块东缘九寨沟震区及周边50—250 km深度范围内的上地幔存在低速异常,在400—600 km地幔过渡带深度范围内表现为明显的高速异常特征。巴颜喀拉地块向东南方向运移受到东部高速、高强度的扬子克拉通地块对青藏高原物质东向挤出的强烈阻挡,而九寨沟震区处于松潘—甘孜地块重要的北东边界断裂交会处附近,应力容易在此集中,这些因素均可能是东昆仑断裂塔藏段与岷江断裂北段交会处附近发生九寨沟M_S7.0地震的深部动力学背景。