辽东黑沟地区古元古代碱长花岗岩年代学、地球化学、Hf同位素特征及其对辽吉造山带构造演化的制约

华北克拉通东部造山带内古元古代中期(2.1~2.2Ga)岩浆记录了造山带早期重要的地壳演化信息,对探讨辽吉造山带古元古代地质演化过程具有十分重要的意义。本文选择了辽东黑沟地区古元古代碱长花岗岩进行岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。黑沟碱长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为2186.5±6.5Ma,形成时代为古元古代。岩石为碱性、弱过铝质A型花岗岩,岩石富硅、碱,贫钙、镁、铝,极度富钠贫钾,富集Hf、Zr、Nb、Y等高场强元素,亏损Rb、K、Ba等大离子亲石元素,具有较高的(K2O+Na2O)/Al2O3、FeOT/MgO、Ga/Al比值,负的Eu异常,稀土元素配分曲线呈右倾海鸥型配分模式。锆石饱和温度介于857~884℃之间,同时具有非常低Sr高Yb特征,指示岩石形成于低压高温的伸展构造背景。锆石εHf(t)值为-0.96^+4.58,二阶段模式年龄tDM2=2476~2821Ma,明显大于花岗岩的成岩时代,结合岩石地球化学特征指示黑沟碱长花岗岩岩浆源于太古宙TTG片麻岩在地壳浅部伸展条件下的部分熔融。综合区域已有的岩石学、地球化学和同位素特征等资料,辽吉地区在古元古代早期可能处于大陆弧后盆地构造环境,黑沟碱长花岗岩是弧后盆地伸展环境下的产物。

辽东黑沟地区辽河群成因及其对辽吉造山带构造演化的制约

辽东黑沟地区出露大面积辽河群变质表壳岩系,本文通过对辽河群中浅粒岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩以及辽吉花岗岩等岩石系统的岩石学、锆石U-Pb年代学,并结合斜长角闪岩的地球化学特征来制约其原岩形成、变质时代和沉积环境,进而探讨辽吉造山带的大地构造属性。研究区辽河群变质火山岩和侵入其中的辽吉花岗岩锆石U-Pb定年结果显示区内辽河群形成时代早于~2.16Ga,辽吉花岗岩及辽河群变质岩中的变质锆石定年结果显示区内峰期变质年龄为~1.85Ga左右。锆石阴极发光(CL)图像显示区内辽河群变质沉积岩中的锆石具有清晰震荡环带,说明其具有岩浆成因的碎屑锆石特征,锆石U-Pb年龄分布直方图上显示1987Ma、2182Ma、2505Ma的主峰和2080Ma、2658Ma、2732Ma、3000Ma的次峰,峰值年龄与区域上古元古代弧岩浆岩及太古宙基底年龄相吻合,暗示它们为辽河群沉积岩提供了重要物源。区内辽河群斜长角闪岩属于拉斑玄武岩系列,以低TiO2和低MgO为特征,轻稀土轻微富集,并具有明显P以及轻微的Nb、Ta、Zr亏损,地球化学特征总体类似于MORB,同时兼具IAB的地球化学特征,不同于弧玄武岩和板内玄武岩,显示出有限的俯冲相关流体的交代作用,指示其形成于弧后盆地环境。结合前人对辽吉造山带内古元古代花岗岩和辽河群的研究成果,认为区内辽河群的沉积环境为活动大陆边缘弧后盆地,辽吉造山带的形成演化与弧-陆碰撞有关。

辽东半岛隆昌地区～2113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究：对胶辽吉造山带构造演化的制约

辉长岩的成岩时代、成因等研究对限定胶辽吉造山带构造背景等关键问题具有重要意义.对其开展详细的岩石地球化学分析、全岩Nd同位素和锆石U-Pb测年及原位Hf同位素分析,结果显示样品受蚀变影响不大,TiO2含量较低(<1.31%),FeOT(11.91%~14.25%)、MgO(6.88%~7.62%)含量不高,K2O含量中等偏高(0.85%~1.23%),属钙碱性-高钾钙碱性岩浆系列,岩石轻重稀土分馏不明显,富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,亏损高场强元素P、Hf等,岩石相对富集Nd同位素,εNd(t)值介于-1.6~2.6,(176Hf/177Hf)i比值变化于0.281497~0.281612之间,εHf(t)值变化于2.2~6.3之间,模式年龄tDM1(Hf)值介于2.25~2.33 Ga.多种特征元素地球化学图解显示辉长岩具有E-MORB特征,与裂谷构造环境中产出的MORB和OIB不同.研究认为胶辽吉造山带在~2.1 Ga已存在洋壳俯冲,并可能已存在古岛弧,造山带演化过程中存在弧陆碰撞.

胶-辽-吉造山带辽河群石墨矿碳同位素特征及成因分析

作为华北克拉通周缘三条石墨成矿带之一的东部带,胶-辽-吉古元古代石墨成矿带是研究早前寒武纪石墨成矿机制及地球早期气候特征的天然实验室。本文对胶-辽-吉造山带辽河群石墨矿(甜水乡马沟石墨矿)进行了详细的岩相学、地球化学、拉曼光谱学以及碳同位素等方面的研究。研究结果表明辽河群含石墨矿岩石主要为含石墨变质杂砂岩、含石墨黑云母长英质片麻岩和含石墨透闪大理岩,在log(Fe_(2)O_(3)/K_(2)O)-log(SiO_(2)/Al_(2)O_(3))判别图解中,这些含石墨岩石位于砂岩和页岩区域内,它们具有和太古宙后澳大利亚平均页岩(PAAS)相似的稀土元素特征;地球化学特征表明它们具有低的成熟度,未经历长途搬运,是快速堆积的产物,主要沉积于活动大陆边缘弧后盆地环境。碳同位素研究表明辽河群石墨矿碳同位素值具有很宽的变化范围(δ^(13)C_(PDB)=-16.49‰~-25.93‰),是有机物在变质过程中脱CH_4造成的。结合拉曼光谱学特征,我们认为辽河群石墨矿是由有机物经过变质作用形成的,其变质程度可以达到高角闪岩相(551~627℃)。综合分析前人年代学数据,我们认为辽河群石墨矿的沉积时代为2.13~2.17Ga,在后期的弧-陆碰撞造山以及后碰撞作用过程中(2000~1895Ma;1875~1850Ma),有机物逐渐发生变质形成石墨并聚集形成石墨矿床。华北克拉通周缘大量石墨矿的沉积时代(2.3~2.05Ga)和大氧化事件发生的时间一致,可能是地球早期大氧化事件的沉积响应。

胶-辽-吉造山带北辽河变基性岩的成因、地球化学属性及其构造意义

大规模出露于胶-辽-吉造山带的北辽河变基性岩(NLHmetabasicrocks)是恢复造山带构造演化的关键之一,然而,研究者们对这些变基性岩的成因和构造环境有很大争议,制约了对胶-辽-吉造山带早期构造演化的深入研究。基于详细的野外地质调查,本文对北辽河变基性岩进行了系统的岩石学研究并提供了新的全岩地球化学数据,结合前人的测试结果,我们对这些变基性岩的成因和构造环境进行了相关探讨。变基性岩侵入于北辽河群的大理岩和碎屑岩中,经历了一定程度的蚀变以及绿片岩相-角闪岩相变质。岩石类型包括变质辉长岩、变质辉绿岩、斜长角闪岩以及石榴斜长角闪岩;前两者具有明显的变余辉长或者辉绿结构,可见自形斜长石,少见原生矿物单斜辉石的残留;后两者主要由斜长石和角闪石组成,部分含有石榴子石变斑晶;此外,岩石中出现大量Fe-Ti氧化物(磁铁矿和钛铁矿)。地球化学研究表明,北辽河变基性岩均属于拉斑玄武岩系列(SiO_2=44.55%~54.11%,Nb/Y=0.16~0.31),以低TiO_2(0.69%~1.99%)和低MgO(多数5.47%~7.97%)为特征,轻稀土轻微富集((La/Sm)_N=1.22~2.66;(La/Yb)_N=1.66~4.56),并具有明显的Nb、Ta、P以及轻微的Zr、Ti亏损,岩石经历了橄榄石、单斜辉石和斜长石等矿物的三相结晶分异以及Fe-Ti氧化物(磁铁矿和钛铁矿)的堆晶;它们的微量元素配分型式类似于E-MORB和地壳岩石,并且地球化学组成与MORB相近,而不同于弧玄武岩和板内玄武岩;这些变基性岩的Ce/Pb(3.07~26.58)、(Ta/La)PM(0.47~1.45)以及(Hf/Sm)PM(0.91~1.15)显示出有限的俯冲相关流体的交代作用;此外,大多数不相容元素比值(例如Th/Nb、La/Nb及Th/La等)的变化趋势则表明北辽河变基性岩的岩浆源区不可能是大陆岩石圈地幔,并且在形成过程中经历了明显的地壳物质混染。基于这些野外地质调查和地球化学研究,我们认为北辽河变基性岩应形成于相对成熟的弧后盆地,这样一个形成环境也表明胶-辽-吉造山带在早期存在~2.1Ga的洋壳俯冲过程,该构造带应该是~1.9Ga岛弧与大陆碰撞形成的一条古元古代造山带。

辽吉古元古代造山带的地层单元划分与构造属性

辽吉古元古代造山带位于华北克拉通东部,造山带的沉积构造背景和地层格架长期存在争议。最近的研究表明,辽吉古元古代造山带的沉积环境为一活动大陆边缘弧后盆地,经历了早期弧后盆地扩张和晚期盆地收缩-俯冲-造山的演化过程。北辽河群的浪子山组—里尔峪组（含老岭群达台山组）与南辽河群的里尔峪组和老岭群的蚂蚁河组应是同时异相的产物,前者沉积在弧后盆地大陆边缘一侧,以陆缘碎屑沉积为主夹少量酸性火山岩;后者发育在弧后盆地岩浆弧一侧,火山作用强烈。集安群（荒岔沟组和大东岔组）和南辽河群的中上部（南高家峪组—大石桥组）所构成的孔兹岩系为弧后盆地收缩-俯冲阶段的沉积建造（相当于弧前构造背景）,遭受了~1.9 Ga的变质作用,并被~1.9 Ga的石榴石花岗岩侵入。河栏—草河口地区的“大石桥组一段”为一套大理岩夹变质基性火山岩的沉积建造,变质基性火山岩和变质基性岩脉均具有岛弧拉斑玄武岩特征,形成于弧后盆地的构造背景。依据其中基性火山岩~1.87 Ga的SHRIMP锆石U-Pb年龄,推测其为弧后盆地俯冲收缩阶段的产物。狭义的盖县组及其相当地层的碎屑锆石反映出大量古元古代的年龄信息,太古宙年龄信息相对较少,故推测物源区主要来自南侧的岩浆弧,所谓的“狼林地块”不是一个太古宙陆块,而主要表现为一条古元古代岩浆弧。

胶-辽-吉古元古代造山/活动带巨量变沉积岩系的研究进展

华北克拉通发育三条古元古代构造带,包括：东部陆块内部的胶-辽-吉带（Jiao-Liao-Ji belt）、西部陆块内部的孔兹岩带（Khondalite belt）以及两个陆块之间的中部造山带（Trans-North China Orogen）。通过二十多年的深入研究,在区域构造、变质地质、岩浆作用、地球化学、同位素年代学以及地球物理等方面积累了大量资料,并取得了一系列重要的科学进展。其中,胶-辽-吉带是华北克拉通最具代表性的一条古元古代造山/活动带,它不仅接受了古元古代巨量的陆壳物质沉积,而且经历了十分复杂的构造演化过程,并经受了多期岩浆-变质事件的改造。胶-辽-吉造山/活动带的物质组成最为丰富,以大面积分布的巨量（火山）沉积岩系为特征,在中国境内包括吉南地区的集安群和老岭群、辽东南地区的南辽河和北辽河群、胶北地区的荆山群和粉子山群,向南西则有可能穿越郯庐断裂延伸至徐州-蚌埠一带的五河群,总体呈NE向展布,延伸规模长约1000km。从巨量沉积岩系的岩石组合和空间分布特征来看,荆山群与南辽河群、集安群可以对比,而粉子山群则与北辽河群、老岭群相当。然而,由于多期/多阶段强烈构造变形作用的影响,原来各群、组中地层的上下层位及接触关系已完全破坏,目前均已呈规模不一的构造岩片形式叠置在一起,彼此之间呈断层或韧性剪切带接触。巨量变沉积岩系的源区物质主要来源于造山/活动带内古元古代花岗质岩石和两侧古老陆块的变质基底,原岩形成时代为1.95～2.15Ga左右。以往研究表明,胶-辽-吉造山/活动带变质作用的强度十分不均匀,（中-高压）麻粒岩相变质只局限于胶北的荆山群及相关岩石,而粉子山群以及辽东南的南、北辽河群和吉南的集安群、老岭群只经历了角闪岩相变质,局部甚至只达到绿片岩相变质。粉子山群、北辽河群和老岭群变质演化P-T-t轨迹具有顺时针型式,而荆山群、南辽河群和集安群的P-T-t轨迹则具有逆时针型式。本文最新研究发现,古元古代麻粒岩相变质作用并非只局限于胶北地区的荆山群及其邻区,而是贯穿于整个辽东南地区的南辽河群和吉南地区的集安群,其变质演化P-T-t轨迹与胶北地区荆山群泥质麻粒岩以及基性麻粒岩一样,均具有典型近等温减压（ITD）顺时针型式,整个胶-辽-吉造山/活动带的麻粒岩相峰期变质时代为1.9～1.95Ga左右。野外观察和室内岩相学研究表明,在麻粒岩相变质作用过程中,胶北的荆山群及相关岩石、辽东南的南辽河群以及吉南的集安群中的泥质麻粒岩均广泛发生了深熔作用,长英质脉体呈不规则细脉状、网脉状和透镜状分布于寄主岩石中,且与寄主岩石之间呈渐变过渡关系。深熔锆石U-Pb定年结果显示,区域性的深熔作用（或部分熔融）时代为1.84～1.86Ga之间,表明这期广泛的深熔事件应发生于胶-辽-吉造山/活动带整体构造折返的中-低压麻粒岩相退变质阶段。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带的空间展布、南北边界、延伸规律及其形成的大地构造背景一直存在着分歧和争议,最新研究表明,蚌埠-霍邱一带地表露头及其以西第四系覆盖区之下的花岗质岩石、基性麻粒岩和富Al片麻岩岩心,均记录了1.85～1.95Ga的麻粒岩相变质事件,暗示着胶-辽-吉造山/活动带更有可能穿越郯庐断裂,向鲁西南延伸至蚌埠-霍邱一带及其以西的第四系覆盖区之下的变质基底。而辽南地块和狼林地块大量1.85～1.95Ga变质热事件和1.8～1.9Ga、～2.1Ga两期岩浆事件的记录,则表明辽南地块和狼林地块（至少是一部分变质基底）曾卷入到胶-辽-吉古元古代构造演化事件之中。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带构造演化过程及其形成的大地构造背景,目前有三种构造模式,包括：裂谷开启-闭合模式、弧（陆）-陆碰撞模式和先裂谷-后碰撞造山演化模式,然而,带内异常复杂的巨量火山-沉积岩系的物质组成、多期/多阶段的岩浆作用事件、多种变质作用类型和十分复杂的变质演化P-T-t轨迹样式、多期/多阶段复杂的构造变形特征,难以采用上述任何一种构造演化模式来加以合理解释。由此可见,有关胶-辽-吉古元古代构造/活动带南侧边界需要进一步准确厘定,有关狼林地块和辽南地块的构造归属,特别是胶-辽-吉造山/活动带在古元古代构造演化的动力学过程及其形成的大地构造背景还有待进一步深入探讨。

辽东岫岩北部王家堡子一带富铝片麻岩的变质作用及其地质意义

高级变质富铝片麻岩出露于辽东岫岩北部王家堡子一带南辽河岩群变质岩石中,通过详细的岩相学和变质作用研究,确定其变质峰期典型矿物组合为Sil+Grt+Crd+Bt+Pl+Kfs+Qz;峰期后存在典型的减压反应Grt+Sil+Qz→Crd。早期进变质阶段以出现十字石、蓝晶石为特征,晚期退变质阶段以石榴石变斑晶和黑云母转变为绿泥石为特征。传统地质温压计估算的富铝片麻岩峰期变质条件为:T=640℃~690℃,P=5.5~7.0 kbar;峰期后减压阶段变质条件为:T=560℃~660℃,P=4.7~4.9 kbar;晚期退变质条件为:T=520℃~560℃,P=2.9~3.0 kbar。矿物组合特征、矿物相转变结构及其温压条件变化反映其具有近等温减压的顺时针P-T轨迹演化特征,不同于前人所获得的逆时针P-T轨迹。研究结果认为南、北辽河岩群在古元古代可能经历了相同的变质作用演化过程。

沉积建造在辽东半岛古元古代杨木杆硼矿富集成矿过程中的重要作用

为深入了解辽东半岛古元古代硼矿富集成矿过程中沉积建造的作用,选取辽东宽甸地区杨木杆硼矿开展系列野外考察、室内显微观察与同位素特征研究。该矿床硼矿体产出在辽河岩群里尔峪组和高家峪组内,是胶辽吉造山带内典型的硼镁石型矿床。对不同种类、不同品位矿石进行详细研究,发现变余结构与交代结构是主要的矿石结构特征,反映了明显的后期成矿热液交代过程。不同类型矿石和矿区围岩硫同位素测试显示,硼矿床的矿石δ^(34)S值为14.2‰~19.5‰,平均值为17.7‰,黑云变粒岩和电气变粒岩δ^(34)S值为12.0‰~13.3‰,平均值为12.7‰,蛇纹石化大理岩和蛇纹岩δ^(34)S值为15.6‰~23.1‰,平均值为19.3‰。硫同位素研究结果表明S有来自于辽河群沉积建造和火山建造的特征,结合前人硼同位素研究结果,认为沉积建造在硼矿就位过程中起到了重要作用。虽然硼矿的产出与胶辽吉古元古代造山带的演化密切相关,但活泼的B元素在多种地质过程中均可能活化和重新分布,难以单纯从硼矿的产出来限定胶辽吉造山带早期演化模型。

辽东翁泉沟硼矿区二长花岗岩脉锆石U-Pb年龄及对成矿时代的制约

辽东地区翁泉沟硼矿区露天采场产出一条切穿硼矿体的二长花岗岩脉.本研究采集了该二长花岗岩脉的薄片、化学分析样品,并进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测试分析.该二长花岗岩脉具有高SiO_(2)含量,为71.82%~75.68%,较高的Na_(2)O+K_(2)O含量,为8.41%~10.57%,属钙碱性-高钾钙碱性系列花岗岩.岩脉中锆石颗粒呈自形柱状,CL图中较黑,因铀含量较高引起.U-Pb上交点年龄为1842±29 Ma,其中9个测点得出1842±30 Ma的加权平均年龄,反映了该花岗岩脉侵位于古元古代晚期,同时翁泉沟硼镁铁矿成矿应早于该时代.此年龄与前人研究古元古代胶辽吉造山过程中变质作用峰后时间相吻合,反映了古元古代造山作用过程中伴随了硼矿成矿事件.

胶-辽-吉造山带辽河群含钴层位里尔峪组变火成岩成因机制及其对复杂构造演化过程的制约

辽河群里尔峪组变基性岩与变长英质粒状岩石记录了胶-辽-吉古元古代造山带复杂演化过程的重要信息。该组不仅是辽东钴富集成矿的关键层位,也是深入探讨胶-辽-吉造山带古元古代起始构造背景及其演化过程的关键研究对象。本文通过野外地质调查、岩相学、全岩地球化学、锆石年代学以及Lu-Hf同位素的综合研究,对里尔峪组中变基性岩与变长英质粒状岩石的原岩属性、成因机制、年代格架及构造背景进行了深入研究,结合胶-辽-吉带古元古代的构造演化过程及其与Co元素的初始来源的内在成因关系进行了初步讨论。里尔峪组变基性岩岩石主要由斜长角闪岩与变角闪石岩组成,变长英质粒状岩石包括浅粒岩和变粒岩。野外观察发现大量变基性岩侵入到变长英质粒状岩石中。锆石U-Pb定年结果表明,变基性岩的原岩形成时代为2160~2130Ma,变长英质粒状岩石原岩的形成时代为2200~2160Ma,两者共同经历了1950~1850Ma古元古代变质事件的改造。根据地球化学特征,变基性岩可分为三种类型:第一类斜长角闪岩属于拉斑玄武岩系列,轻微富集LREE,类似E-MORB特征,Nb、Ta、Ti、Zr和Hf轻微亏损,暗示有限的流体交代和地壳混染,变质锆石ε_(Hf)(t)值为-2.3~5.9,t DM1集中在2200~2100Ma,表明其原岩来源于亏损的软流圈地幔,指示古元古代新生地壳生长事件;第二类斜长角闪岩属于钙碱性系列,具有右倾的稀土元素配分曲线,Nb、Ta和Ti元素明显亏损,Zr、Hf正异常,表明其原始岩浆在离开源区后可能经历了地壳混染;第三类变角闪石岩属于超基性岩,REE总量相对偏高,LREE相对富集,Nb、Ta、Ti、Zr和Hf明显亏损,显示出有限的地壳混染和大量流体交代,岩浆锆石ε_(Hf)(t)值为-2.3~6.7,t DM1集中在2500~2200Ma;变质锆石ε_(Hf)(t)值为-5.9~-0.4,t DM1集中在2500~2300Ma,其原岩应来源于富集的岩石圈地幔。在变长英质粒状岩石中,变粒岩的SiO 2含量低于浅粒岩的,二者原岩均属于钙碱性系列并具有相似地球化学属性,暗示原岩来源于相同的岩浆源区。变长英质岩LREE富集而HREE相对亏损;Zr、Hf正异常,而Nb、Ta和Ti元素明显亏损,与弧源陆壳岩石特征相似;岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值集中在-2~4,变质锆石ε_(Hf)(t)值则集中在-7~-1,两者t DM2集中在2900~2600Ma之间,表明其原岩为大陆下地壳太古宙TTG的部分熔融的产物。变长英质粒状岩石与变基性岩均指示其原岩形成于弧后盆地的构造环境,并经历了弧后盆地持续张裂至碰撞造山的演变过程,该过程可以划分为三个阶段:(1)2200~2160Ma期间,狼林陆块与北澳大利亚克拉通之间的大洋板块由西南向东北俯冲,随着俯冲的大洋岩石圈板块后撤,岩石圈开始伸展导致弧后盆地初始张裂;这一伸展作用导致软流圈地幔上涌,加热上覆太古宙大陆地壳;而由于持续的加热,大陆地壳开始部分熔融,形成了大量酸性火山岩(里尔峪组)及酸性侵入岩(条痕状花岗岩)。(2)2160~2130Ma期间,随着俯冲的大洋岩石圈板块后撤,导致上覆岩石圈进一步伸展减薄,弧后盆地继续拉张,软流圈地幔进一步上涌,减压熔融形成2160~2130Ma的基性岩浆;与此同时,软流圈上涌加热上覆岩石圈地幔,部分熔融形成少量富集型基性岩浆。(3)1950~1850Ma期间,狼林陆块与龙岗陆块发生陆-陆碰撞造山作用,并发生区域内角闪岩相-麻粒岩相变质作用;更为重要的是,里尔峪组钴的来源可能与基性岩浆作用密切相关,火山喷发过程中沿裂隙的流体从基性岩中萃取了Co元素,进而在里尔峪组沉淀形成富钴层位,并经历了古元古代变质-变形事件的改造。

辽东黄花甸地区古元古代花岗质岩浆作用及其地质意义

胶-辽-吉古元古代造山/活动带的辽东黄花甸地区出露大量古元古代花岗质岩石,前人将该区的花岗质岩石统称为花岗质混杂岩。本文通过详细的野外地质调查和室内综合研究,将该套花岗质混杂岩解体为时代及性质完全不同的两类花岗岩——黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩。其中黑云母二长花岗岩具有块状、条痕状、片麻状的不同构造类型,均显示富SiO_2(72.37%~77.44%)、贫Al_2O_3(11.69%~13.21%)、富K_2O(3.97%~5.11%)的特征,Na_2O/K_2O=0.64~1.08,TiO_2含量在0.18%~0.34%之间,MnO、MgO和P_2O_5的含量较低,分别为0.01%~0.07%、0.12%~0.32%和0.01%~0.06%,铝饱和指数A/CNK集中分布在1.33~1.45之间,A/NK在1.49~2.60之间,属于过铝质高钾钙碱性系列;微量元素Sr、Ba、Ti、P强烈亏损,具有明显的Eu负异常,具有A型花岗岩的特征。黑云母二长花岗岩的锆石大部分为具有清晰震荡环带结构的岩浆锆石,从3个样品获得LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄分别为2185±29Ma、2183±13Ma、2166±10Ma,据目前所获得南辽河群碎屑锆石年龄(1.95~2.15Ga),本文认为黑云母二长花岗岩的侵位时代要早于南辽河群地层沉积的时间,构成了南辽河群地层沉积的基底。花岗闪长岩呈岩枝状侵入黑云母二长花岗岩和里尔峪组地层中,富SiO_2(72.54%~74.31%)、Al_2O_3(15.01%~16.17%),全碱(K_2O+Na_2O)平均7.77%,相对富钠(Na_2O/K_2O=1.27~2.82),贫钙、镁,MgO平均为0.26%,CaO平均为1.59%,Mg#值平均为54.0,铝饱和指数A/CNK集中分布在1.61~1.78之间,A/NK在1.49~2.60之间,属于过铝质钙碱性系列,具明显的Eu正异常,Y/Yb低,Sr/Y高,而且强烈亏损Th、Ta、Nb、Ti等高场强元素,富集Ba、K、Rb、Sr等低场强元素,具有埃达克质花岗岩的特征。花岗闪长岩的锆石大部分为具有清晰震荡环带结构的岩浆锆石,从2个样品获得LAICP-MS锆石U-Pb年龄分别为1995±18Ma、1995±13Ma。可以推断花岗闪长岩的侵位时代为2.0Ga左右。本文认为具有A型特征的黑云二长花岗岩是陆块内部拉伸减薄-裂解过程中下部地壳部分熔融的产物,具有埃达克质特征的花岗闪长岩是俯冲过程中所形成火山弧或活动大陆边缘岩浆活动的产物。以上研究表明胶-辽-吉古元古代造山/活动带可能经历了在2.2~2.15Ga左右的拉伸裂解过程和2.0Ga左右俯冲挤压的构造演化过程。

辽东古元古代热液铀矿床形成的大地构造背景

辽东半岛是胶-辽-吉古元古代造山带的一部分,经历了古元古代早期裂谷作用和古元古代末期碰撞造山过程。裂谷阶段形成了A型花岗岩(2.09~2.18 Ga)、辽河群沉积(2.05~1.93 Ga)。1.90~1.93 Ga期间裂谷闭合碰撞造山,辽河群遭受强烈变形、变质。1.83~1.90 Ga造山带构造折返,伴随垮塌、软流圈地幔上涌,发生区域退变质作用,形成造山后环斑花岗岩、斑状花岗岩、碱性正长岩和花岗伟晶岩。1.83 Ga辉绿岩的出现标志地壳进入伸展张裂阶段。尽管辽东地区古元古代铀矿化的类型多样,包括单铀型(3075铀矿床、410铀矿床)、铁-铀型(405铀矿床)、铁-硼-铀型(翁泉沟含铀铁硼矿床),但是铀的成矿时代一致,集中在1.83~1.90Ga。辽东地区古元古代末期的铀成矿作用形成于太古宙龙岗地块与狼林地块碰撞造山之后的伸展环境,可能与碰撞造山晚期俯冲陆块的构造折返和/或造山带垮塌及软流圈地幔上涌加热下地壳有关。

华北克拉通东部辽河群中两类斜长角闪岩年代学、地球化学特征及其地质意义

对辽东桓仁地区辽河群高家峪组中出露的斜长角闪岩进行岩石学、地球化学及年代学研究,显示高家峪组中的斜长角闪岩原岩为基性玄武岩,可划分为低Ti-E-MORB及高Ti-OIB两种类型:低Ti型样品原岩属拉斑玄武岩系列,轻微亏损Nb、Ta、Zr,明显亏损P,弱轻稀土富集、重稀土亏损,具有E-MORB地球化学特征;高Ti样品原岩属碱性玄武岩系列,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,轻稀土富集、重稀土亏损,具有OIB地球化学特征。两类斜长角闪岩具有较低的MgO、Cr、Ni含量及Mg;值,说明它们原岩不是原始岩浆,而是通过不同矿物相分离结晶作用形成。锆石U-Pb测年表明低Ti型和高Ti型斜长角闪岩成岩年龄分别为2158±15 Ma、2173±12 Ma,变质年龄分别为1870±6 Ma、1861±7 Ma。区域地质特征及岩石成因研究共同指示两类斜长角闪岩形成于弧后盆地环境,辽吉地区在古元古代早期可能处于活动大陆边缘弧后盆地构造环境,辽吉造山带的形成与弧-陆碰撞有关。

辽吉古元古代造山带小女寨变辉长闪长岩的成因及其对钴镍富集成矿作用的制约

辽吉造山带是华北克拉通一条重要的古元古代造山带,该造山带在古元古代盆地拉张时期接受了大量陆壳沉积物,这些沉积物质组成和多期的岩浆-变质事件为辽吉造山带富集成矿提供了有利的条件。辽吉造山带内除了发育与千枚岩-片岩相伴生的沉积岩-变沉积岩容矿型铜钴矿床,还发育与基性岩相伴生的岩浆型铜镍钴矿床。然而,对于岩浆型Co-Ni矿的富集成矿模式及钴镍富集规律的研究较为薄弱。本文选取辽河群小女寨变辉长闪长岩开展了岩相学、矿物化学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及硫化物硫同位素的研究,以进一步理清辽河群Co-Ni成矿机制及物质来源。变辉长闪长岩具有变化的SiO_(2)(26.1%~57.3%)、MgO(2.90%~25.0%)、CaO(3.17%~10.7%)和FeO^(T)(6.43%~38.94%)含量,属于钙碱性系列。具有轻稀土富集和重稀土平坦的稀土配分模式,相对亏损高场强元素(如Ta、Nb、Ti)。锆石U-Pb同位素分析获得的变辉长闪长岩变质原岩的形成时代为~2.17Ga。锆石εHf(t)值的变化范围为-1.3~+5.0,指示基性岩的岩浆源区来自富集地幔的部分熔融,可能与岩石圈伸展作用相关。变辉长闪长岩中钴镍主要赋存于辉砷钴矿(Co:14.8%~31.3%;Ni:2.92%~14.2%)和镍黄铁矿(Co:5.70%~8.53%;Ni:27.3%~34.0%)中,富Co-Ni的矿物与石英、绿帘石等矿物共生,指示其成矿作用可能与晚期热液有关。小女寨变辉长闪长岩硫化物的S同位素分馏程度较弱(+4.5‰~+5.5‰),表明成矿物质来源均一。且具有比地幔更重的δ^(34) S值,表明硫化物的S可能来源于大陆地壳。小女寨地区2个钻孔岩心样品均具有较高的Ni(0.09%~0.94%)、Co(0.01%~0.13%)和Cu(0.02%~0.79%)品位,表明辽吉造山带古元古代变基性岩具有Cu-Co-Ni的成矿潜力。

辽-吉造山带东南边界位置探讨

华北克拉通内部的辽-吉造山带,代表着东部陆块的汇聚带.然而,这一重要构造带的东南边界位置长期没有准确地限定,存在着认识上的分歧.本文选择丹东地区基底内变沉积岩与变形-变质侵入岩进行了锆石年代学分析.结果表明,在丹东地区多处残留的变沉积岩,其沉积时代为古元古代,可与辽-吉造山带内的辽河群对比.丹东地区在古元古代也经历过广泛而强烈的区域变质作用,变质时间限定为1910~1864 Ma,可与辽-吉造山带碰撞造山中的变质作用对比.锆石年代学结果显示,丹东地区存在着一系列古元古代侵入岩,以1882~1827 Ma间岩浆活动产物居多.岩浆锆石年龄谱指示该区基底演化阶段经历过多期岩浆活动,峰期分别为2665,2500,2200,2095,2030和1865 Ma,也显示与辽-吉造山带的相似性.这一系列事实表明,丹东地区的基底组成与演化均与辽-吉造山带相似,应划归为该造山带的一部分,而非前人认为的狼林地块.对比分析前人的研究成果发现,整个辽东半岛都应属于辽-吉造山带的延伸,其东南边界至少达北东走向的鸭绿江断裂带.

多期构造变形事件对吉林南部大横路Cu-Co矿床富集成矿的制约

钴矿是重要的战略性金属矿产资源之一,对其成矿作用(如构造与成矿的关系)进行深入的研究能为前期指导找矿提供理论依据。本文对中国东部吉林白山市三道沟镇三岔河村大横路Cu-Co矿开展了相关工作,包括野外构造解析、钻孔-岩芯资料分析、钻孔薄片综合矿物分析系统(TIMA)实验和区域相关岩石年代学等。构造解析显示大横路Cu-Co矿围岩变形包括层片交切、S_(1)面理和褶劈理等构造要素。钻孔-岩芯资料分析矿区发育大量F_(2)紧闭褶皱、逆冲断层及断层相关褶皱、倒转褶皱F_(2)等。钻孔、探槽薄片样品TIMA实验显示含Co流体大量富集于低角度逆冲断裂、倒转褶皱韧性剪切域和断层相关褶皱转折端处。这些工作显示走向为NE的低角度逆冲断裂及断层相关褶皱对大横路Cu-Co矿的富集起到关键的控制作用。相关年代学工作,结合前人研究及大量区域地质资料表明:(1)矿区内逆冲断层及褶皱等控矿构造要素为古元古代构造事件的产物;(2)中生代构造事件对成矿作用的制约(Cu-Co矿的再富集)可能来自于白垩纪大规模的伸展作用。

辽东岫岩地区两类古元古代花岗岩年代学、地球化学及地质意义

辽东半岛岫岩一带出露大面积的辽河岩群变质地层与花岗岩类,是研究胶-辽-吉造山带早期演化的良好场所.通过系统采集岫岩地区大房身钾长花岗岩岩体与牧牛、松树沟二长花岗岩岩体和四门子花岗闪长岩岩体样品,进行了岩相学、地球化学与锆石U-Pb年代学研究.结果显示大房身与牧牛、松树沟岩体具有相近的高钾钙碱性A型花岗岩特征,SiO2含量介于70.56%~74.52%,Al2O3含量在11.85%~14.03%,K2O/Na2O高;岩石富集Ga、Zr、REE等元素,Sr、P、Ti等含量低;四门子岩体样品则具有较高的CaO含量(0.50%~3.76%),K2O/Na2O比值和A/CNK值均较低,相对更为亏损Nb、Ta、Hf等高场强元素,显示出I型花岗岩特征.锆石LA-ICP-MS测试显示钾长花岗岩样品U-Pb年龄为2198±11 Ma,二长花岗岩U-Pb年龄在~2171~2167 Ma,花岗闪长岩U-Pb测试结果为2166±11 Ma,几类花岗岩结晶年龄基本在误差范围内一致.I型花岗岩可能来自古元古代中期(~2.2~2.1 Ga)俯冲作用导致的弧岩浆活动,而A型花岗岩可能来自中下地壳物质的部分熔融的低压高温环境.结合辽吉地区报道的古元古代花岗岩类年龄资料,认为在岫岩地区及周边采集的两类古元古代花岗岩均产出在弧后拉张的构造背景下,胶辽吉造山带在古元古代中期演化接近"弧陆碰撞"模式,洋壳俯冲可能由西向东(现今方向)发生,并持续了较长时间.