塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区新太古代陆壳增生:米兰岩群和TTG片麻岩的地球化学及年代学约束

塔里木盆地东南缘的阿克塔什塔格地区,保存有较为完好的早前寒武纪基底变质岩——阿克塔什塔格杂岩,主要由米兰岩群、新太古代TTG花岗片麻岩和侵入其中的各类古元古代花岗片麻岩构成。其中米兰岩群和TTG片麻岩发育塑性流变褶皱和高角闪岩相-麻粒岩相变质,具有强烈的混合岩化,并遭受后期的角闪岩相变质改造。米兰岩群中的长英质片麻岩和TTG岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为(2 567±32)Ma和(2 592±15)Ma,二者普遍低Si高Al、富Na贫K、富Sr贫Mg、富集LILE和LREE,亏损HSFE和HREE、轻重稀土分馏强烈、Eu异常不明显,具有类似于埃达克岩的岩石地球化学特征,表明它们形成于俯冲带的岛弧环境,为岛弧玄武岩俯冲至下地壳部分熔融的产物,指示了塔里木盆地东南缘新太古代晚期古老克拉通的大陆地壳水平增生。在此基础上,文章还探讨了塔里木盆地周缘早前寒武纪基底岩系的年代格架问题,认为塔里木盆地具有统一的早前寒武纪变质基底。

胶北地体早前寒武纪重大岩浆事件、陆壳增生及演化

早前寒武纪重大岩浆事件是早期陆壳增生及演化的主要地质作用。本文通过系统总结最近几年胶北地体早前寒武纪重大岩浆事件代表性岩石的岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素研究的最新成果,厘定出太古宙～2.9Ga、2.7Ga及2.5Ga三期以TTGs岩浆事件为代表的陆壳增生事件。这些TTGs具有典型太古宙高铝TTGs的地球化学特征及正的εHf（t）值,锆石Hf模式年龄主要集中在ca.3.2～2.7Ga。两种不同的构造模式被用来理解胶北太古宙TTGs（陆壳）的成因：（1）加厚基性下地壳的部分熔融;（2）俯冲洋壳的部分熔融。根据胶北TTGs在时间上呈事件性侵位,空间上呈面状分布,以及相对较低的Mg#、Cr及Ni含量,前者可能更适合胶北TTGs的成因。确定了胶北古元古代2.2～2.0Ga黑云母/角闪石二长花岗片麻岩及～1.8Ga以二长（正长）花岗岩为代表的多期陆壳重熔事件。综合这些研究结果,初步总结出胶北早前寒武纪陆壳形成及演化历史：1）〉2.9Ga,主要为基性地壳（洋壳）的增生,并可能存在规模有限的、被剥蚀殆尽的太古宙早期陆壳;2）在～2.9Ga、～2.7Ga及～2.5Ga,由于地幔（热）柱上涌,ca.3.3～2.7Ga新生的加厚基性玄武质下地壳发生事件性部分熔融,并伴随有早期陆壳的重熔,形成主要由TTGs及少量陆壳重熔型（高钾）花岗岩组成的太古宙陆壳;3）ca.2.2～2.0Ga,可能由于地幔物质上涌,陆壳伸展,形成裂谷,陆壳物质重熔,形成ca.2.2～2.0Ga花岗质岩石;4）ca.1.95～1.85Ga,发生强烈的挤压碰撞构造作用,裂谷闭合,卷入挤压作用的物质发生高角闪岩相到高压麻粒岩相变质;5）～1.8Ga,地幔物质上涌,陆壳伸展减薄,陆壳物质重熔,形成～1.8Ga花岗岩。

试论陆壳增生的两种基本模式及其对比

大陆地壳是地球形成演化的必然产物。大陆地壳由不同时代、不同类型、不同规模地体的拼贴而增生；同时已形成的大陆地壳沿着新的断裂．分裂、离散而减小。因此大陆地壳是地体拼贴增生与分裂离散的综合结果。太古代早期，原始陆壳形成后．主要通过环太平洋型与天山型两种基本模式达到陆壳的增生。环太洋型陆壳增生模式出现于陆块的边缘，由古大陆向大洋方向单向增生，增生年代由老到新，增生地体一般都有较大距离的移置，其增生与板块的俯冲作用密切有关。天山型陆壳增生模式出现在陆块的内部，其形成与陆块的开合作用密切有关，可以但不一定伴随有俯冲作用。当古大陆沿一定方向断裂带分裂、离散，其间形成新的海槽接受碳酸盐岩和正常陆源碎屑沉积物与来自地壳深部或地幔的火山物质。由于壳下应力条件改变．两侧古陆相向运动，海槽中物质受两侧古陆碰撞挤压，形成褶皱造山带，并把两侧的古大陆“焊接”成新的、范围更大的大陆地壳。

华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期(2.6~3.0 Ga)巨量陆壳增生:综述

在对一些重点地区新太古代早期—中太古代晚期(2.6~3.0 Ga)岩石的空间分布、岩石类型和形成时代作简要介绍基础上,文章总结了华北克拉通这一时代花岗质岩石的年龄分布模式、地球化学和NdHf-O同位素组成特征。新太古代早期—中太古代晚期变质基底具有如下特征:(1)新太古代早期—中太古代晚期岩浆作用在华北克拉通几乎连续分布,峰期为2.70~2.75 Ga;(2)新太古代早期—中太古代晚期岩石在华北克拉通广泛存在,主要分布在东部古陆块、中部古陆块和南部古陆块中;(3)新太古代早期—中太古代晚期侵入岩以英云闪长岩为主,存在奥长花岗岩和花岗闪长岩及其他类型岩石;(4)新太古代早期—中太古代晚期表壳岩规模很小,零星分布于花岗质岩石中,岩石类型主要为变玄武质岩石,一些地区存在变质科马提岩、变质安山质-英安质火山岩和变质碎屑沉积岩;(5)2.6 Ga可作为华北克拉通新太古代早期和晚期的界线;(6)TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,在Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图中位于高压、中压和低压TTG分布区;除少量富钾花岗岩外,华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期岩石大都具有亏损Nd-Hf同位素组成特征;岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似;(7)许多地区都具有类似地质特征,但一些地区显示出较大的独特性。新的研究进一步支持了这样的认识:与全球其他许多典型克拉通类似,新太古代早期—中太古代晚期是华北克拉通最重要的陆壳增生时期,主要区别是华北克拉通叠加了强烈的新太古代晚期岩浆构造热事件。

北山造山带中部晚志留世-早泥盆世侵入岩源区特征及其反映的陆壳增生机制

北山造山带中部发育大面积的晚志留世-早泥盆世侵入岩,多数花岗岩类显示正的εH(f t)值,反映了显著的大陆地壳增生。本次工作通过对白云山南侧晚志留世-早泥盆世石英闪长岩、花岗闪长岩的锆石Hf同位素分析,结合同时代的S-A型花岗岩的Hf同位素数据,认为伸展背景下年轻地壳熔融是北山造山带中部晚志留世-早泥盆世陆壳增生的主要方式。

华北北缘白云鄂博地区陆壳增生带断裂构造特征

为了深入了解白云鄂博地区陆壳增生带断裂构造的特征和形成时代,对研究区区域断裂进行地质测量和研究。研究表明,研究区内断裂构造受多期构造运动的影响,逆断层较发育。逆断层强烈变形,卷入了结晶基底地层,主要形成于晚古生代;正断层控制了晚中生代沉积地层的发育,主要形成于中生代。

关于东天山花岗岩与陆壳垂向增生的若干认识

东天山海西期主碰撞以后形成的花岗岩可分为三个阶段:挤压-伸展转折阶段(310～285Ma)、碰撞后伸展阶段(285～250Ma)和板内阶段(250～208Ma)。这三个阶段在岩石圈厚度、等温线形态和动力学状态等方面的差异,造成了不同阶段花岗岩岩体形态、岩石组合、岩相学和地球化学等方面的差异。除了底侵以外,幔源岩浆的内侵可以造成地壳不同层次岩石的部分熔融,也是花岗质岩浆生成的重要机制和地壳垂向增生的重要方式。东天山的片麻状花岗岩有一部分是变质交代成因的,这类花岗岩的形成与碰撞后幔源岩浆的底侵和内侵有关。变质峰期后韧性剪切带中构造细粒化的岩石是形成片麻状花岗岩的最有利部位。虽然这类花岗岩多数定位于地壳较深层次,但在内侵热量的影响下也可以定位于较浅层次。康古尔韧性剪切带的形成除了构造动力作用以外,还与地壳垂向增生,尤其是内侵有着密切联系,是构造动力、岩浆活动、变质作用和流体运移等复杂反馈的结果。博格达造山带碰撞前和碰撞后岩浆岩均具有正的ε_(Nd)(t)值,表明该造山带地幔早在碰撞前就已亏损,而碰撞后的地幔则继承了碰撞前地幔的亏损特征。东天山在印支期有一次重要的地壳垂向增生事件,其岩浆活动和成矿作用与古特提斯洋的俯冲和随后的碰撞密切有关,因此是东天山从中亚构造体制向特提斯体制转换的产物。

陆壳垂向增生的两种方式:以大兴安岭为例

本文讨论了大兴安岭由于中生代底侵作用形成的两种类型的陆壳增生方式： １） 来自地壳底部壳幔混源岩浆房的花岗岩和火山岩对上部陆壳的增生， 岩浆的侵位和喷发集中在１４５～１１５ Ｍａ， 它们具明显的幔源岩石同位素特征， 如正的εＮｄ （ｔ）值（０～４），低的８７Ｓｒ／８６ Ｓｒ 初始比值（０．７０４～０．７０８）等； ２）早中生代形成的镁铁－超镁铁质堆晶岩（２４１～２１４ Ｍａ）对下部陆壳的增生。

古吉黑造山带的演化与陆壳的增生

当把全球性洋陆结构体制用于区域性地质构造、特别是大陆古造山带研究时 ,我们发现还存在着一种“块带结构体制”区。本文所讨论的东北亚古吉黑造山带即是其中一例。古吉黑造山带 ,在空间上指松辽平原及其以东的吉林和黑龙江二省的东部山区。在时间上是指新元古代—早、中三叠世的造山演化历史。该区从新元古代起 ,就存在着晚太古宙所形成的松嫩、佳木斯、兴凯和龙岗等地块 ,及挟持其间的陆缘活动带 ,它是由古、中元古宙变质岩花岗岩系为结晶基底所形成的过渡型陆壳 ,从而构成了一个典型的块带结构体制区。通过阿森特兴凯期的弱造山 ,加里东期的次弱造山 ,早华力西期的次强造山和晚华力西期—早印支的强造山 ,使过渡型陆壳在造山作用的岩石圈深部动力学过程中 ,实现了壳幔能量和物质的交换 ;通过地幔物质的添加、陆壳物质的再循环 ,以英云闪长质深成岩垂直增生的模式 ,得到增长的同时成熟度不断提高 ,最终实现了向成熟陆壳的转化 ,并和诸地块实现了一体化 ,成为东北亚复合大陆的重要组成部分。这一过程 ,在陆壳物质成分的演化上表现尤为明显。无论是沉积物还是火山和侵入体的物质组成 ,总体上都向着富硅、富碱、特别是富钾的方向发展。作为造山带演化结束、成熟陆壳形成、复合大陆诞生的物质成分标志—?

陆壳的垂向增生

陆壳的垂向增生是幔源物质进入到下地壳和下地壳物质进入到地幔的双向过程 ,前者主要表现为壳下底侵作用 ,后者主要表现为岩石圈规模的拆沉作用 ,其中拆沉作用往往诱发了陆壳下大规模的底侵作用。下地壳部分熔融残余的超镁铁质岩沉入到岩石圈地幔的过程称为陆壳沉没作用 ,它可能是陆壳物质进入地幔的一种重要方式。

华北克拉通前寒武纪BIF铁矿研究:进展与问题

研究表明,BIF铁矿在华北克拉通的分布具有一定规律性。大规模BIF铁矿主要发育在绿岩带分布区的鞍山-本溪、冀东、霍邱-舞阳、五台、鲁西和固阳等地;华北克拉通时代最古老的BIF形成于古太古代,最年轻BIF形成于古元古代早期,但BIF铁矿的峰期为新太古代晚期(2.52～2.56Ga);BIF铁矿类型可划分为阿尔戈马型和苏比利尔湖型两类,但华北以晚太古代绿岩带中的阿尔戈马型为主,仅吕梁的古元古代袁家村铁矿具典型苏比利尔湖型铁矿特征。根据BIF在绿岩带序列中的产出部位和岩石组合关系,可将华北BIF划分为:1)斜长角闪岩(夹角闪斜长片麻岩)-磁铁石英岩组合;2)斜长角闪岩-黑云变粒岩-云母石英片岩-磁铁石英岩组合;3)黑云变粒岩(夹黑云石英片岩)-磁铁石英岩组合;4)黑云变粒岩-绢云绿泥片岩-黑云石英片岩-磁铁石英岩组合;5)斜长角闪岩(片麻岩)-大理岩-磁铁石英岩组合等5种类型。华北克拉通BIF形成时代与早前寒武纪岩浆活动的时间基本一致(2.5～2.6Ga),但与华北克拉通陆壳增生的峰期(2.7～2.9Ga)有一定偏差,其原因可能与新太古代晚期华北克拉通构造-热事件十分强烈有关。华北克拉通新太古代BIF大多形成于岛弧环境,但局部地区(如固阳)BIF铁矿可能形成于深部有地幔柱叠加的岛弧环境。华北克拉通BIF富矿主要有三种类型:原始沉积、受后期构造-热液叠加改造和古风化壳等,但总体不发育富铁矿,国外发育的风化壳型富铁在我国甚为少见。本文认为在探讨BIF铁矿类型时,需要从绿岩带发育序列进行综合判别。阿尔戈马型铁矿一般产于克拉通基底(绿岩带)环境,苏比利尔湖型铁矿一般形成于稳定克拉通上的海相沉积盆地或被动大陆边缘。华北克拉通BIF铁矿地球化学研究结果表明,BIF铁矿无Ce负异常且Fe同位素为正值,从而暗示铁矿沉淀的环境为低氧或缺氧环境,而铕正异常可能指示BIFs为热水沉积成因,其机制可能为海水对流循环从新生镁铁质-超镁铁质洋壳中淋滤出Fe和Si等元素,在海底排泄沉淀成矿,而条带状构造的形成可能归咎于成矿流体的脉动式喷溢。但对于BIF铁矿的物质来源、成矿条件和机制、富铁矿成因、华北克拉通不发育苏比利尔湖型铁矿的原因等方面,仍需深入研究。

新疆北部的两类埃达克岩

新疆北部有两类埃达克岩,一是俯冲型,形成于早、中泥盆世-早石炭世晚期(≥320Ma),包括了埃达克岩、富Nb玄武岩、高(富)Mg安山岩。第二类埃达克岩是底侵型,形成于中晚二叠世(≤280Ma)。第一类埃达克岩分布于西天山的阿拉套山、博罗科努山,中天山的骆驼沟和巴仑台,东天山的土屋-延东,阿尔泰山陆缘南富蕴-青河南,准噶尔盆地中部陆梁,克拉玛依等地。在阿尔泰陆缘南,苦橄岩与埃达克岩、富Nb玄武岩和高(富)Mg安山岩密切组合。第二类埃达克岩分布于西天山的阿吾拉勒山和东天山的三岔口,未发现富Nb玄武岩和高(富)Mg安山岩组合。俯冲型埃达克岩、富Nb玄武岩和高(富) Mg安山岩的高Sr低Y、Yb、富Eu及高ε_(Nd)(t)(+1．5～+10．0),低(^(87)Sr/^(86)Sr);(＜0．7070)的同位素组成,均一致表明其源区物质为洋壳板片,部分为地幔楔、弧前棱柱,产于岛弧环境;而底侵型埃达克岩源于底侵的幔源玄武质物质,形成于后造山环境。两类埃达克岩及其组合岩石的地质及地球化学特点,展示了中亚型造山在本区晚古生代陆壳增生作用的多样性:在增生构造过程上,有洋壳板片的斜俯冲、俯冲板片的撕裂、板片窗、俯冲剥蚀及玄武质物质的底侵作用等;在增生方向上,有洋壳板片的侧向斜俯冲,也有玄武质物质垂向上底侵于壳-幔边界;在增生物质上,有洋壳板片、地幔楔、受地幔楔混染的洋壳板片熔体,弧前棱柱、地幔楔受板片熔体交代后形成熔体及底侵的幔源玄武质物质。与两类埃达克岩有关,尤其是第一类埃达克岩及其组合岩石,在本区广泛发育了Cu、Au成矿作用,其中部分达到大型-超大型规模。因此,对埃达克岩及其组合岩石的识别及相关Cu、Au成矿作用的找矿勘探应予以足够重视。

乌拉山地区早古元古代花岗质片麻岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及成因

早古元古代花岗质片麻岩类在华北克拉通孔兹岩带乌拉山地区广泛出露,是记录该区陆壳增生及构造演化的主要物质载体。4件代表性花岗质片麻岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,它们形成于～2.45Ga,并经历了～2.45Ga及约1.89～1.95Ga多期变质热事件;它们的岩石地球化学分析结果显示,稀土元素含量较高(∑REE=301×10-6～909×10-6),富集轻稀土元素、亏损重稀土元素,(La/Yb)N比值在13～56之间,无明显Eu异常(Eu/Eu*=0.76～1.81,平均为1.18),具有较高的Sr含量(在495×10-6～895×10-6之间),低的Yb含量(在0.5×10-6～2.61×10-6之间);微量元素原始地幔标准化蛛网模式图显示,强烈亏损Nb,Ta,Th,U及Ti等高场强元素,富集Ba,K,Rb及Sr等大离子亲石元素;它们为镁质、准铝质至弱过铝质、高钾钙——碱性系列,指示其可能形成于活动大陆边缘岛弧环境玄武质下地壳的部分熔融。暗示该区早古元古代时期的弧陆增生作用,并经历了从弧陆增生、陆——陆碰撞造山到造山后伸展的构造演化历史。

大兴安岭北端阿乌尼地区中生代杂岩体的岩浆混合作用

通过外野地质特征、岩相学、岩石地球化学等方面的研究,从不同的角度论证了大兴安岭阿乌尼地区出露的岩浆杂岩体在成因上具有岩浆混合作用的特点。同位素上具低的Sr初始比值和正的εN(dt)值,明显具有幔源特点,而微量元素相对富集大离子亲石元素和高场强元素又具有壳源特征,表明阿乌尼地区的岩浆岩可能是壳幔相互作用的产物。

内蒙古北山造山带白云山地区上泥盆统墩墩山组火山岩的厘定及其构造意义

北山造山带中部发育北西西向展布的洗肠井-白云山-牛圈子-红柳河蛇绿混杂岩带,白云山地区上泥盆统墩墩山组呈近东西向分布于蛇绿岩带两侧,该地层的岩石组合为底砾岩、岩屑砂岩、安山岩、英安岩、英安质角砾熔岩及英安质凝灰岩。锆石U-Pb年代学特征表明,英安质角砾熔岩及英安质凝灰岩的206 Pb/238 U加权平均年龄分别为368.1±1.8Ma、363.5±2.5Ma。白云山地区墩墩山组岩石组合及时代与牛圈子地区墩墩山群十分相似,具有可对比性。墩墩山组火山岩微量元素蛛网图中Nb-Ta负异常及Th/Yb-Nb/Yb构造判别图解显示了大陆边缘弧的地球化学特征,结合区域蛇绿岩及晚泥盆世岩浆岩的时空展布,我们认为,北山造山带中部晚泥盆世陆缘弧的岩石组合主要为花岗闪长岩(英安岩)和二长花岗岩(流纹岩),其形成可能与柳园洋的向北俯冲有关。墩墩山组酸性火山岩正的εHf(t)值(+1.4^+16.4)反映其源区具有幔源物质的贡献;Sr/Y-Y图解、MgO-SiO2图解及变化的Mg^#(17.6~62.5)进一步指示俯冲洋壳+地幔楔及弧增生物(变质玄武岩为主)为墩墩山组火山岩的主要源区,即洋壳及弧增生物的部分熔融是北山造山带中部晚泥盆世陆壳增生的方式之一。

内蒙古中部地区晚志留世西别河组的区域构造学意义

晚志留世西别河组是发育于内蒙古中部地区的一套滨浅海相磨拉石沉积。西别河组广泛角度不整合在蛇绿混杂岩、岛弧火山岩、加里东期花岗岩和弧后盆地复理石沉积之上,揭示了其下伏杂岩之间的区域构造关联性,是内蒙古中部地区曾经发生过加里东期陆壳增生作用过程的证据。西别河组具有与欧洲老红色砂岩类似的区域构造学意义。

鲁西地块早前寒武纪构造-岩浆活动区划及演化的新认识

以野外区域地质调查为基础 ,结合前人的岩石学和年代学成果 ,根据地壳构造层次划分、构造作用及岩浆活动特征 ,探讨了鲁西地块的前寒武纪构造演化格局。鲁西地块的构造 -岩浆岩区可以划分为 :西部的TTG类岩区和东部的片麻状二长花岗岩区。TTG类岩石是鲁西地块新太古代陆壳岩浆活动的产物 ,片麻状二长花岗岩是TTG类陆壳岩浆活动之后在新太古代晚期发生的大规模陆壳增生活动形成的。贯穿两个构造 -岩浆岩区之间的多条北西向韧性剪切带表明鲁西地块在新太古代末发生的地壳加厚是两个岩区通过多条韧性剪切带挤压叠置实现的陆壳加厚作用所致。TTG岩区和片麻状二长花岗岩区内广泛发育的元古代未变形未变质的酸性岩脉和基性岩墙群表明鲁西地块在新太古代末两个岩区已经焊接在一起 ,进入元古代以后 ,鲁西地块完全克拉通化 ,具有刚性板块的特征。

东准噶尔西缘晚古生代火山岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及构造意义

白碱沟和帐篷沟剖面位于东准噶尔西缘,出露有大量古生代火山岩,是研究东准噶尔古生代火山岩及构造演化的有利区域。本文利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年法和Hf同位素系统对该区中的玄武岩、玄武质安山岩、流纹岩、角斑岩以及少量的凝灰岩和正长斑岩进行了地质年代学研究,认为它们形成于早泥盆世至晚石炭世之间(400～307 Ma)。玄武岩和玄武质安山岩多以岩脉产出,年龄在435～300 Ma之间,正的ε_(Hf)(t)(+0.7～+15.4)值,这意味着东准噶尔为年轻地壳控制,前寒武纪基底即便存在也非常有限。白碱沟地区侵入的正长斑岩锆石U-Pb年龄为307 Ma和315 Ma,正的ε_(Hf)(t)值,表明地壳物质的垂向增生。该区流纹岩锆石U-Pb年龄为323 Ma和315 Ma,也有正的ε_(Hf)(t)值,表明地壳物质的侧向增生。帐篷沟地区角斑岩和流纹岩锆石U-Pb年龄分别为336 Ma和332 Ma,其形成于火山弧或受到了部分岛弧物质混染的环境中。因此,在后碰撞伸展垮塌背景下,东准噶尔主要为俯冲增生地体,现今可定义为古生代马里亚纳型洋内岛弧。

洋脊俯冲及其在新疆阿尔泰地区存在的可能证据

本文综述了洋脊俯冲的研究历史与现状,论述了与洋脊俯冲相关的各种构造运动、岩浆活动以及成矿特点。同时,系统总结了阿尔泰南缘已报道的可能与洋脊俯冲有关的证据,如埃达克岩和富铌玄武岩、玻安岩、苦橄岩、A型花岗岩、双峰式火山岩、阿拉斯加型杂岩、酸性岩墙群等特殊的岩石类型,以及可能与洋脊俯冲相关的变质变形作用,认为洋脊俯冲模式可以合理的解释阿尔泰南缘的这些岩石组合以及变质变形作用。此外,分析了晚古生代阿尔泰南缘洋脊俯冲的时空分布,阐述了洋脊俯冲对中亚造山带陆壳增生及成矿的意义。