辽宁弓长岭鞍山群时代与物源--来自石榴十字云母片岩碎屑锆石U-Pb-Hf同位素特征与稀土元素组成的约束

鞍山群是华北克拉通东部陆块最重要的含BIF变质表壳岩之一,经历了绿片岩相—角闪岩相变质-变形作用,准确限定其沉积时代与物质来源,对于探究华北克拉通BIF的构造环境具有重要意义。利用LA-MC-ICP-MS(多接收激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪)对弓长岭鞍山群石榴十字云母石英片岩进行了碎屑锆石U-Pb-Hf同位素与稀土元素原位分析。根据碎屑锆石阴极发光图像特征与U-Pb年龄结果,获得石榴十字云母石英片岩中最年轻一组碎屑锆石峰值年龄为2528 Ma,限定了其原岩的最大沉积时代,结合区内约2500 Ma齐大山富钾花岗岩侵入鞍山群的野外地质关系,以及鞍山群经历了2510~2470 Ma变质作用,认为弓长岭地区鞍山群沉积时代为2528~2510 Ma,属于新太古代晚期。鞍山群十字石榴云母石英片岩碎屑锆石年龄集中在2931~2454 Ma之间,最主要的峰值年龄为2528 Ma。结合碎屑锆石内部结构特征,认为鞍山群主要物源为新太古代晚期酸性岩浆岩。代表性碎屑锆石Hf两阶段模式年龄为3532~2711 Ma,峰值年龄为2830 Ma,进一步揭示了中太古代晚期是鞍山—本溪地区地壳最重要的生长阶段。综合鞍山—本溪地区已发表的相关地球化学数据,推测弓长岭鞍山群可能沉积于活动大陆边缘的弧后盆地。

安徽省宿松变质杂岩岩石学特征和锆石U-Pb年龄研究

宿松变质杂岩的变质程度和变质年龄一致为人们所关注,且争论较多。为此,本次研究选择了宿松变质杂岩中3个石榴云母片岩进行了细致的分析。岩相学分析显示,该杂岩至少经历了3期变质事件,峰期变质矿物组合为石榴石+白云母+黑云母+斜长石+石英+帘石+金红石+方解石+磷灰石,没有任何超高压或蓝片岩相变质特征的印迹。温压评价表明,宿松变质杂岩峰期变质条件为T=460～540℃和P=0.85～1.10GPa,属于绿帘角闪岩相变质范畴。对这3个岩石标本的锆石U-Pb测年研究则表明,宿松变质杂岩具有4组年龄,其中来自锆石核部的年龄有3组,年龄分别为2.38～2.56Ga、1.97～2.19Ga和0.78～0.9Ga,均为碎屑锆石年龄,反映了该杂岩的物源的构成复杂性。来自锆石边部的年龄范围为248～255Ma,其Th/U比值为0.01～0.05,均<0.1,CL图显示边部锆石为片状和云雾状,为典型的变质增生锆石。根据矿物包裹体的拉曼光谱和岩相学分析,这些变质增生锆石为峰期变质阶段形成的,其加权平均年龄251±4Ma应为宿松变质杂岩的峰期变质时间。结合前人岩石学、年代学和构造背景的分析,宿松变质杂岩的北界应位于柳林-麻石沟-山龙一线。

桐柏山商丹断裂带东延段石榴云母片岩中石榴子石显微构造特征及变质—变形环境分析

韧性剪切带上岩石变质—变形条件的研究是探讨造山带造山过程及造山机制的重要环节。岩石中矿物显微、超微构造特征是造山带形成环境的真实体现,是造山带变形研究的基础。本文通过对商丹断裂带(即商南—丹凤断裂带)东延段桐柏山地区石榴云母片岩中石榴子石的位错特征及动态重结晶型式等显微构造特征,分析研究石榴子石塑性变形方式、变形机制及形成环境。该石榴子石的位错主要是自由位错、位错壁,位错运动以滑移为主,滑移面为1/2<111>{110}和<100>{001}。石榴子石的动态重结晶是由于晶体边界的亚晶粒生长和边界迁移而形成。用石榴子石—白云母地质温度计计算得出其形成温度为562～617℃,白云母中的压力计计算出的压力为0.77～1.02GPa。石榴子石的自由位错密度平均值为ρ=6.14×108/cm2,差异应力是0.51GPa,应变速率为0.497536nm/s。通过系统分析认为其位错特点与构造带的形成发展有关,早期经受了中级区域变质作用,随着造山作用导致的剪切带形成,该岩石经历了较强的应力作用,其中的石榴子石形成了高密度位错和亚晶粒,最后在相对低应力的热驰豫阶段产生重结晶,导致石榴子石产生塑性变形。

五台岩群石榴云母片岩地球化学特征及其地质意义

五台岩群石咀亚群石榴云母片岩主要由石榴石、黑云母、白云母、斜长石、石英和钛铁矿等构成,少量样品含绿帘石、十字石、蓝晶石或斜方闪石。样品的SiO2为51.75%～69.06%,Al2O3为11.99%～20.39%,个别贫钠,稀土元素配分模式上显示轻稀土富集、重稀土相对亏损的样式,无明显Eu异常,高场强元素和大离子亲石元素与世界典型页岩成分一致。元素间的协变关系指示粘土矿物控制了岩石的化学成分。通过原岩类型判别、重矿物优选堆积判别、物源判别和沉积构造环境判别等方法,恢复其原岩以页岩为主,无明显的重矿物优选堆积,沉积物主要来自五台地区同时代的TTG或/和基性岩石,沉积于弧盆环境,可能的沉积时代为2.53～2.50 Ga。结合THERMOCALC变质相平衡模拟和变质锆石SHRIMP U-Pb定年结果,得到其在～1.95 Ga经历了p-t轨迹为顺时针样式的蓝晶石型变质作用。

北淮阳变质单元中“浅变质”带——佛子岭群主期变质条件和碎屑锆石年代学探究

佛子岭群为北淮阳变质单元的重要组成部分,其位于大别碰撞造山带最北缘,处于扬子和华北板块的结合部位,构造位置极为关键。长期以来,佛子岭群一直被视为扬子板块北缘沉积产物,并以加积楔形式产出。然而,随着年代学和构造地质学的研究的深入,对其构造归属和形成动力学机制产生了差异性认识,究其原因主要是对佛子岭群变质属性缺乏准确的判定所致。为此,本研究对佛子岭群展开了详细的野外观测和区域变质岩石学研究,以及岩相学、热力学和年代学分析。研究表明佛子岭群构成较为复杂,主体由细粒的云母石英片岩、石英云母片岩和石榴云母片岩构成。主期变质PT条件评价显示,其温压范围为610~620℃和0. 9~1. 0GPa,普遍经历了中-高压角闪岩相变质,并非为"浅"变质产物,并卷入了较深层次的俯冲-折返过程。锆石U-Pb年代学研究表明,佛子岭群年龄跨度较大,范围为3101±48Ma^413±9Ma,可分为5组年龄,年龄峰值分别为2537Ma、1567Ma、940Ma、749Ma和440Ma,显示了华北和扬子板块混合物源特征,最年轻的年龄峰值暗示其形成于早古生代晚期。

大别山南部黄镇—凉亭河一线宿松变质杂岩岩石学和峰期变质温压条件及与高压榴辉岩对比研究

通过对宿松变质杂岩的野外地质观测、岩相学和热力学评价及其峰期变质温压条件的空间变化特征的研究,并对比南大别高压单元研究结果,探讨宿松变质杂岩的岩石构成和变质特征。研究表明宿松变质杂岩自北向南可分为I、II和III三个带,主体仅经历了绿帘角闪岩相至角闪岩相的变质作用,温压范围为t=398～613℃和p=0.61～1.53GPa,平均温压值为t=517℃±50℃和p=1.03±0.21GPa。该变质杂岩未显示任何蓝片岩相的变质特征,其内部也没有温度分带或连续变化的趋势。对比南大别高压单元的峰期变质条件,它们压力差至少可达p=0.92GPa,温度差可能在t=45℃,两者应在构造作用下叠置在一起。

石榴石钇(Y)元素电子探针分析及应用——以佛子岭石榴云母片岩为例

石榴石是最重要的造岩矿物之一,通常能够保留早期的矿物结构和物质并记录较为晚期的变形和变质反应。石榴石钇(Y)元素环带特征丰富、复杂,不同的环带特征通常暗示不同的形成环境或经历了不同的变质事件,是变质演化历史研究的重要媒介之一。以往的研究中,多以LA-ICP-MS作为石榴石Y元素的主要分析手段,EPMA主要用于主量元素的分析。但是,LA-ICP-MS的束斑尺寸(44μm)和基底效应较EPMA(0~5μm)大,当石榴石颗粒小、包体和裂隙发育或成分环带以微区尺寸内存在较大变化时,大束斑更容易覆盖某些特殊信息。通过对石榴石Y元素测试参数的调试和标样验证,最终确定峰位测试时长和背景测试时长分别为140s和70s,并进行了PHA谱峰干扰剥离,降低检测限至54×10^(-6)。本文将通过对比佛子岭石榴云母片岩(LD025)4颗石榴石的EPMA主、微量原位分析(Ca、Mg、Mn、Fe、Y、Al、Si、Cr、Ti、Na)和LA-ICP-MS石榴石Y元素分析结果,论证EPMA分析Y元素的可行性。石榴石X-ray Mapping和主量成分剖面揭示该4颗石榴石均为生长环带,Mn呈钟形分带,Y与X Sps呈强烈正相关性,与X Grs、X Alm、X Prp相关性不清晰。EPMA和LA-ICP-MS分析结果显示Y含量曲线在核部和幔部具有良好的一致性,Grt1~Grt3中Y均表现出自核部(500×10^(-6)~1200×10^(-6))向幔部(200×10^(-6)~500×10^(-6))逐渐降低,极边部Y含量低(20×10^(-6)~200×10^(-6))且变化复杂;Grt4中Y含量差异相对较小(180×10^(-6)~450×10^(-6)),仅在边部出现不同程度的升降。因EPMA对于Y元素含量较低(<200×10^(-6))时灵敏度不够或者LA-ICP-MS束斑尺寸大容易掩盖边部窄带成分真实变化等原因,二者在边部Y元素差异较大。分别对EPMA和LA-ICP-MS的分析结果应用Grt-Xtm温度计和Grt单矿物压力计获得的变质PT结果显示Grt1~Grt3(核-幔-边)和Grt4(核-边)均记录较为完整、统一的温压演化过程。M1→M2→M3的变质温压变化分别为T=530~544℃、P=0.78~0.82GPa→T=577~616℃、P=0.89~0.98GPa→T=631~661℃、P=1.01~1.07GPa,表现为顺时针演化型式,M1至M3反映的是一个“暖俯冲”过程。根据温度评价结果,Grt1~Grt3(1.2~1.4mm,自形程度高)形成时间应早于Grt4(0.8mm,自形程度低)。由此可知,大颗粒的石榴石Y元素含量及变化特征通常更容易揭示相对完整的变质演化历史。本次研究为变泥质岩演化历史、变质温压评价等研究提供了不同视角和思路,结合EPMA主量(矿物成分、X-ray mapping、BSE分析)和微量元素(Y等)分析能够更加精准、全面地解读地质信息。

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩,岩石的矿物组合为石榴石、白云母、钠长石、绿泥石、石英及少量金红石、榍石。石榴石具有明显的成分环带,从核部到幔部Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]缓慢升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐渐降低,表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质过程;幔部到边部,Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低,Xgrs=[Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明显升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低,表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造,呈现扩散环带的特征。利用Thermocalc变质相平衡计算软件在Mn NCKFMASHO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的P-T、P-M(H2O)视剖面图,结合石榴石镁铝榴石等值线、钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为约27×105k Pa,523/580℃,对应的峰期矿物组合为(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H2O)。石榴石核部到幔部成分记录了主要的进变质演化,结合饱和水等值线的变化,判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程,岩石经历了蓝片岩相至榴辉岩相的变质演化;P-M(H2O)视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为,通过其变化特征可以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程,晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确定,此过程中,岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质,并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变质过程反映了快速抬升的构造运动过程,早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的P-T轨迹,峰期变质温压及变质演化特征,提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质,结合野外相互伴生的地质关系,认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。

福建平潭-东山变质带夕线石榴云母片岩中两期变质作用的岩相学证据及其构造意义

通过对福建沿海平潭－东山变质带中夕线石榴云母片岩的岩相学和变质作用特征的研究，讨论了该区变质作用的演化历史，为地质学家建立该区乃至整个东南部的构造演化模式提供科学的依据。研究表明，石榴夕线云母片岩实际上是两期变质作用叠加的产物，其中的石榴石、夕线石和黑云母等是第一期变质作用的产物，代表古老变质基底（泥质）的残余，而白云母和大部分石英（白云母石英片岩）则是在第二期变质作用（中生代区域变质）期间由前述变质基底改造而成。也就是说，在人们熟知的绿片岩相－低角闪岩相区域变质作用之前，还曾发生一期更高级的变质作用。第一期变质作用的条件为Ｐ＝０．５５～０．６２ＧＰａ，Ｔ＝６９２℃～７１７℃，达高角闪岩相；第二期变质作用在本区影响最大，并形成递增变质带，变质作用的温度和压力范围分别是Ｐ＝０．２～０．５ＧＰａ，Ｔ＝４００℃～５６０℃，属中低级变质。早期高级变质残余的发现使我们不得不重新考虑福建沿海变质带的变质演化与构造演化的过程。

青城子矿集区杨树金矿区石榴云母片岩地球化学特征及矿床成因

青城子矿集区是中国重要的铅锌银金矿集区,地处华北地台北缘东段辽吉裂谷内,区内产出多处小型至大型铅锌矿床及金银矿床,而杨树金矿床是典型的金矿床。杨树金矿床的矿体赋存于大石桥组三段四层、五层及其与盖县组底部接触带中,呈层状、似层状产出。对杨树金矿区赋矿围岩石榴云母片岩的地球化学特征进行了研究,结果表明:石榴云母片岩具有富硅、富铝特征,富集大离子亲石元素Rb、K及高场强元素U、Sm、Ce等,亏损Ba、Nb、Sr、P和Ti等元素,轻重稀土元素分异明显,轻稀土元素较重稀土元素富集。通过对样品进行原岩恢复和构造背景判别,结合前人研究成果,认为杨树金矿区赋矿围岩石榴云母片岩原岩为泥岩或砂岩,形成于被动大陆边缘,推测该矿床为变质—岩浆热液叠加型金矿床。

辽宁高家堡子银矿区石榴云母片岩地球化学特征及地质意义

石榴云母片岩是高家堡子银矿区重要的容矿围岩。岩石地球化学分析显示,石榴云母片岩具有副变质岩特征,富集大离子亲石元素(Th,K),亏损高场强元素(Nb,Ta,Ti),稀土元素总量较高(ΣREE均值169.28×10^(-6)),轻、重稀土元素分馏明显,轻稀土元素富集,具有δCe弱正异常,δEu中等负异常。野外观察结合地球化学特征研究,高家堡子银矿区石榴云母片岩原岩为泥岩、砂岩、杂砂岩,具有上地壳长英质物源特征,形成环境为被动大陆边缘环境。

阿拉善地块东部早古生代(约420 Ma)变质事件的发现及其地质意义:来自独居石与锆石U-Pb定年的新证据

前寒武纪变沉积岩系是阿拉善地块重要组成部分,准确测定其原岩成岩时代和变质时代,对于进一步认识阿拉善地块起源、形成、演化与亲缘性具有十分重要的科学意义.本文对阿拉善地块东部阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石石榴云母石英片岩开展了系统的野外地质调查、岩相学观察和同位素年代学研究.碎屑锆石U-Pb定年和野外地质调查表明,阿拉坦敖包地区德尔和通特组和祖宗毛道组碎屑锆石年龄介于3 306~1 146 Ma,并以出现中元古代锆石年龄(1 800~1 100 Ma)高频区为特征,最小一组碎屑锆石年龄约为1 123 Ma,结合区域上它们被约900 Ma花岗质片麻岩侵入的野外关系,阿拉坦敖包地区德尔和通特组与祖宗毛道组变沉积岩系的沉积时代被限定在1 123~900 Ma之间,为一套中元古代晚期-新元古代早期陆缘沉积建造,具有亲华北板块的特点.此外,变质独居石和变质锆石U-Pb定年和微量元素分析表明,阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石泥质片岩中发育大量变质独居石,它们具有典型变质独居石的稀土元素配分模式(轻稀土元素强烈富集而重稀土元素强烈亏损),其加权平均年龄为419±3 Ma(MSWD=7.1,n=40),类似地,一个锆石变质边也记录了406±7 Ma的206Pb/238U年龄.这些变质年龄被解释为阿拉善地块东部阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石石榴云母石英片岩遭受早古生代末角闪岩相变质-变形作用的时代,可能是阿拉善地块与周缘微陆块早古生代末碰撞造山作用的响应.

武功山杂岩高滩组沉积时代与物源特征:来自含榴云母石英片岩锆石U-Pb年龄与稀土元素组成的新证据

武功山地区高滩组是华南板块分布较为广泛的早古生代地层之一,经历了绿片岩相-角闪岩相变质,其沉积时代限定与物源性质确定对客观重建华南板块早古生代地壳演化过程具有重要的意义.本文利用LA-ICP-MS对高滩组中的含榴云母石英片岩进行了碎屑锆石U-Pb测年与稀土元素分析,获得含榴云母石英片岩最年轻一组碎屑锆石年龄为524±12 Ma,结合区域上高滩组被早古生代约462 Ma花岗岩侵入的地质关系,初步限定武功山地区高滩组的沉积时代为524~462 Ma.高滩组含榴云母石英片岩碎屑锆石U-Pb年龄变化于3622~497 Ma之间,最主要的年龄峰值为956 Ma,4个次要的年龄峰值分别为2456 Ma、1644 Ma、850 Ma与524 Ma.对比扬子、华夏陆块早古生代沉积岩系的碎屑锆石年龄图谱,发现高滩组与华夏陆块早古生代地层具有相似的物源特征,指示早古生代期间武功山地区属于华夏陆块的组成部分.