秦岭岩群东段早古生代构造演化——来自界牌斜长角闪岩和长英质脉体的制约

北秦岭构造带早古生代构造格局和演化过程受到地质学界的长期关注,秦岭岩群在早古生代期间是否经历整体俯冲-深俯冲是存在较大争议的问题之一。西峡寨根地区界牌村附近寨根岩体围岩长英质片麻岩中出露了斜长角闪岩和长英质脉体,本文对其开展了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、岩石地球化学、矿物化学和锆石包裹体分析,以期为该问题的探讨提供新的限定。锆石U-Pb年代学研究表明,界牌斜长角闪岩原岩年龄为820Ma,变质时代为(422±5)Ma,锆石中出现斜长石和石英包裹体。该岩石具有与区内榴辉岩相似的岩石地球化学特征,岩石中存在2类角闪石,分别形成于角闪岩相变质和之后的退变质阶段,长英质脉体中存在大量继承/捕获锆石。其中,1115~1576 Ma、502~517 Ma锆石来自秦岭岩群高压-超高压长英质片麻岩,908~935 Ma锆石来自寨根岩体,该岩石形成时代为(447±4)Ma,在420 Ma受到变质改造。长英质脉体具有富w(K_(2)O)、Rb和Ba,低w(CaO)、w(Fe_(2)O_(3)^(T))、w(MgO)和w(TiO_(2))的特征,表明其可能是秦岭岩群高压-超高压长英质片麻岩中(多硅)白云母脱水熔融的产物。综合本文和前人研究,界牌斜长角闪岩在早古生代期间只经历了角闪岩相变质作用,并非榴辉岩退变质产物,为秦岭岩群没有经历整体陆壳俯冲-深俯冲提供了进一步的证据。420~460 Ma期间,俯冲-深俯冲陆壳在折返抬升时由于幔源岩浆上涌以及广泛的部分熔融作用和岩浆侵入而破碎,最终与未发生俯冲的陆壳岩石发生混杂。

大陆碰撞造山带榴辉岩相的熔体活动:来自南阿尔金基性麻粒岩中长英质脉体的证据

本文通过对南阿尔金巴什瓦克基性麻粒岩中长英质脉体的岩相学、锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及全岩主微量地球化学的综合研究,首次限定了该区基性麻粒岩中长英质脉体的形成时代为491±2 Ma (MSWD=0.91),此年龄与寄主麻粒岩高压—超高温阶段(榴辉岩相)的变质时代在误差范围内近一致,表明长英质脉体形成于榴辉岩相的变质阶段。由于长英质脉体中锆石明显不同于寄主基性麻粒岩中变质锆石的形态特征,基本排除了长英质脉体中的锆石为捕获锆石的可能性。此外,该长英质脉体中的锆石具有少量的长石、石英包裹体和较低的Th/U比值(0.05-0.41),锆石稀土元素配分模式图显示其具有重稀土富集和Eu负异常的特征,这些证据表明长英质脉体中的锆石可能结晶于变质熔体之中。长英质脉体的全岩地球化学特征显示其该脉体具有相对较低的K2O值,基本上排除了其来源于围岩长英质麻粒岩的可能,而且这些锆石的Hf同位素特征与寄主岩石的锆石Hf同位素特征具有相似性,表明形成长英质脉体的熔体为内部来源。结合全岩地球化学特征,推测其可能为基性麻粒岩发生部分熔融所致。

崇山剪切带混合岩化长英质脉体锆石U-Pb年龄及其意义

受印度和欧亚板块碰撞影响,西南三江地区新生代以来发育一系列大型走滑剪切带。为了确定其中碧罗雪山-崇山-澜沧江剪切带的剪切属性和时限,对崇山剪切带大理永平县永保桥地区进行了详细的野外地质考察和室内分析,观测资料表明其左行走滑剪切特征明显。同时,获得崇山剪切带内混合岩化长英质脉体激光剥蚀-等离子体质谱仪(laser ablation-inductive coupled plasma-mass spectrometer,LA-ICP-MS)锆石U-Pb年龄为(24.6±2.0)Ma,表明该带在晚渐新世处于走滑剪切深熔阶段。结合前人研究成果,在新生代剪压应变分解条件下,碧罗雪山北段、碧罗雪山至崇山段、澜沧江段分别具有右行走滑、左行走滑和右行走滑特征。

辽西地区台里韧性剪切带中长英质脉体的变形演化机制研究

华北克拉通构造演化及破坏机制一直是地学界的热点话题,中生代华北克拉通东部主要受扬子板块的俯冲使区域内岩浆-变质事件频繁,形成一系列近EW向构造,包括位于辽西地区的一条中生代NEE向台里韧性剪切带。该韧性剪切带中发育有S-C组构、旋转碎斑、石香肠、长英质脉体等丰富的构造现象。通过野外观测和室内综合分析,识别出其中长英质脉体的演化序列为"分异脉→香肠化→透镜化→碎斑化→细粒化→丝带化"六个变形阶段。对各变形阶段样品切制垂直面理平行线理的薄片,并对薄片基质层进行二维有限应变测量分析与统计,包括真应变差(ε_1-ε_2)等值线图、岩层厚度比(S)等值线图、运动学涡度(W_k)等值线图。其中W_k在演化前期主要小于0.71,演化中期主要大于0.71,演化后期主要小于0.71,表明长英质脉体演化过程前期主要为纯剪切作用,中期为简单剪切作用,后期为纯剪切作用,同时W_k为正值和S小于1反映研究区内韧性剪切带在伸展减薄的动力学背景下形成,这对了解华北克拉通东部中生代构造演化提供了新的约束。

北山地区古元古界北山岩群中长英质脉内锆石U-Pb年龄及其地质意义

深熔作用是大陆地壳分异、元素迁移富集的重要地质过程。位于中亚造山带南缘的北山地区,笔者等对前寒武系北山岩群进行了研究,结果表明该岩群普遍经历了角闪岩相变质及深熔作用,长英质浅色脉体分布广泛,却鲜有文献报道。绵山地区出露的古元古代北山岩群斜长角闪岩及相关的长英质浅色脉体的野外地质特征、相互关系共同指示了北山岩群变质地层经历了部分熔融,熔体在原地分凝聚积。锆石LA-ICP-MS U-Pb测定结果表明,顺北山岩群变质地层片理产出的长英质浅色脉体锆石n(^(206)Pb)/n(^(238)U)加权平均年龄约为370 Ma,表明深熔作用发生时间为晚泥盆世;一测点的n(^(207)Pb)/n(^(206)Pb)年龄为1623±12 Ma,与前人报道的北山岩群测年结果高度相近,虽此年龄值不足为证,但结合产出特征,可能指示长英质浅色脉体的源岩为北山岩群。此外,北山岩群中深熔作用普遍发育,露头可见大量的石榴子石、电气石、云母类矿物,指示区内部分稀有元素成矿潜力巨大。

北秦岭超高压榴辉岩中长英质脉体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

北秦岭地区的早古生代超高压变质作用是整个秦岭-桐柏-红安-大别-苏鲁造山带内最古老的超高压变质记录,代表华南与华北板块之间最早的一期增生碰撞事件,然而目前对于该地区早古生代的构造演化过程仍存在较大争议.对北秦岭官坡超高压榴辉岩中的一个长英质脉体开展了详细的锆石形态学、微量元素和U-Pb年代学研究.结果表明,脉体中的锆石呈自形的棱柱状晶形,发育弱的振荡环带、面状分带或无明显分带特征,具有高的HREE、Y、U含量,低的Th含量和Th/U比值,说明锆石生长自含水熔体.另外,这些变质锆石具有LREE亏损、HREE相对富集的配分模式以及明显的Eu负异常,表明含水熔体形成于角闪岩相退变质过程.锆石的206Pb/238 U加权平均年龄为494±10Ma(MSWD=2.2),与北秦岭超高压变质作用的峰期年龄(490.4±5.8Ma)在误差范围内基本一致.北秦岭地体经历深俯冲作用之后发生快速折返,并在折返过程中发生角闪岩相退变质作用诱发俯冲板片部分熔融产生含水熔体.