西昆仑克里雅地区晚三叠世S型花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代学、Hf-Nd同位素特征及其地质意义

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘大红柳滩稀有金属矿集区的白龙山矿床为模型,建立“晚三叠世S型花岗岩-伟晶岩+巴颜喀拉群地层+韧性剪切带的薄弱地段就位+锂铍化探异常”的组合找矿模型。为了探究位于大红柳滩东缘的克里雅地区是否具有发现稀有金属矿床的潜力,本文以这套组合找矿模型为指导思想,结合地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf-Nd同位素等方法对克里雅花岗岩体的研究成果,同时通过区域地层及其构造背景与白龙山矿床的对比分析,结果表明:克里雅岩体属于S型二长花岗岩,平均年龄为207±1.1Ma,与白龙山矿床母岩S型二云母花岗岩在误差范围内一致;此外,尽管克里雅区域锂铍化探异常较高,出露地层相同,且出露伟晶岩,构造形成环境同为后碰撞,但两者岩浆源区不一致。基于以上研究,本文认为克里雅地区不适合运用以白龙山伟晶岩型锂矿床为模型的找矿理论指导。

三峡地区早寒武世海水氧化还原环境的变化——来自罗家村剖面碳同位素解耦的证据

新元古代晚期到寒武纪早期是地球历史上生命演化和环境变化的重要转折期,此期间深海被认为广泛缺氧,而表层海水存在重大氧化还原环境的波动。选取宜昌三峡地区罗家村剖面下寒武统岩家河组、水井沱组为研究对象,基于生物地层学和无机碳同位素地层学对比,岩家河组、水井沱组分别对应纽芬兰统幸运阶至第二阶和第二统第三阶。根据此时间框架,系统研究了无机碳同位素和有机碳同位素解耦对水体氧化还原环境转变的响应。研究显示,海侵过程中底部缺氧水体的上升为初级生产力提供了充足的营养元素和生物必需微量元素,净生产力的提高导致了水体氧化还原环境的变化。光合作用产生的氧气使得表层海水处于暂时充氧的环境,这部分溶解氧随着溶解有机碳(DOC)储库的氧化而逐步消耗,海洋缺氧面积逐渐增加,有利于有机质的保存。底水上涌将深部缺氧水体中的DOC输入到表层水体,此氧化环境下DOC的持续氧化,导致形成的自生碳酸盐岩贫^(13)C,而早寒武世海水中容量可观的DOC库缓冲了δ^(13)C_(org)的变化,最终表现为早寒武世第二期—第三期过渡时期的碳同位素解耦现象。

华北克拉通中部造山带南段早前寒武纪变质杂岩的Hf-Nd同位素特征及其地壳演化意义

太华群和登封群变质杂岩的锆石U-Pb定年结果统计表明,华北克拉通中部造山带南段地区在新太古代-古元古代期间存在至少四阶段岩浆活动（2.85~2.72 Ga,2.57~2.48 Ga,2.34~2.30 Ga和2.20~2.07 Ga）。与中部造山带中、北段地区相比,南段地区的新太古代早期的岩浆活动略早,并具有相对较强烈的古元古代早期（~2.3 Ga）岩浆活动。新太古代早期（2.85~2.72 Ga）的TTG质岩石整体具有正的全岩ε_（Hf）（t）和ε_（Nd）（t）值,并且有εHf（t）值偏高的Hf-Nd同位素解耦现象,其源区形成与地幔交代作用相关。新太古代末期-古元古代初期（2.57~2.48 Ga）的TTG质片麻岩主要为正的全岩εHf（t）和εNd（t）值,部分样品具有ε_（Hf）（t）值偏低的Hf-Nd同位素解耦现象,为锆石效应的结果,其岩石成因以初生地壳物质部分熔融为主,存在少量古老地壳物质的再循环作用。古元古代早期（2.34~2.30 Ga）TTG质岩石和古元古代中期（2.20~2.07 Ga）的富钾岩及TTG质岩石的全岩ε_（Hf）（t）和ε_（Nd）（t）值均为负值,并具ε_（Hf）（t）值明显偏低的Hf-Nd同位素解耦现象,均为锆石效应的结果,其岩石成因以古老地壳物质的再循环作用为主。太华群和登封群片麻岩的全岩Hf-Nd同位素解耦主要与其源区形成过程存在地幔交代作用或者锆石效应有关,而与石榴子石效应关系不大,表明各阶段TTG质岩石的高Sr/Y、（La/Yb）_N比值和低重稀土含量等特征不是继承自源区,而确实反映了较大压力深度的岩浆活动过程。总体上,新太古代早期-古元古代初期为华北克拉通中部造山带南段地区主要的地壳生长阶段,而古元古代早-中期主要为地壳再循环阶段。

云头界W-Mo矿床高演化花岗岩地球化学及Hf-Nd同位素特征研究

华南中生代发生了大规模的岩浆活动,形成了大量与花岗岩有关的钨、锡、钼、铋矿床。燕山期花岗岩的成矿作用已获得了较为充分的研究,而印支期花岗岩成矿作用也逐渐为人们所关注。目前发现的与印支期花岗岩有关的矿床的成矿元素组合主要以W(如油麻岭、邓阜仙、高岭),Sn(如荷花坪)和W-Sn(如仙鹅塘)为主(蔡杨等,2013;程顺波等,2013;郭春丽等,2011;张迪等,2015;章荣清等,2010)。

康定杂岩成因和构造意义——来自Hf同位素的证据

康定杂岩位于扬子地块西缘,通过对四川康定—冕宁—攀枝花—云南元谋地区出露的康定杂岩中基性、中性、酸性岩岩石学、锆石Lu-Hf同位素等多方面系统研究,确定这套岩石形成于岛弧环境。分析表明:康定杂岩中镁铁质侵入体锆石εHf(t)变化范围-4.2^+11.0,Hf模式年龄742~2386 Ma;长英质侵入体锆石εHf(t)变化范围-4.9^+9.4,Hf模式年龄为967~2707 Ma;暗示康定杂岩体复杂的构造成因。锆石Hf同位素分析表明其岩浆锆石具有与扬子地块西缘同时代镁铁质/长英质侵入体相似的Hf同位素组成,暗示其相似的岩浆起源。研究表明,康定杂岩为大洋俯冲背景下的产物,镁铁质侵入体来源于较为亏损地幔源区,长英质侵入体为新生陆壳与古老地壳物质相互作用形成的产物。锆石Hf同位素数据表明,康定侵入体杂岩中锆石Hf-全岩Nd解耦,为"锆石效应"与少量地壳物质加入共同作用结果。结合岩石学、地层学、构造及地球化学证据综合表明,新元古代时期,扬子地块可能位于Gondwana超大陆的边缘,而不是澳大利亚与北美Laurentia古陆之间的连接部分。

鄂东南地区殷祖岩体的成因及其地质意义:年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据

殷祖岩体是鄂东南地区六大岩体之一,也是目前该地区唯一不成矿的大岩体。LA-ICP-MS锆石UPb年代学数据显示,殷祖岩体至少有两次岩浆侵位活动。该岩体的主体岩性为石英闪长岩,侵位于148±1 Ma,早期黑云角闪辉长岩侵位于151±1 Ma。这一研究结果表明,鄂东南地区乃至长江中下游地区中生代的岩浆活动在~150 Ma时已经开始。根据野外侵入接触关系及元素地球化学特征,殷祖岩体的岩石类型大致可以分为两组:第一组为闪长-辉长岩类,包括闪长岩、黑云辉长岩和黑云角闪辉长岩,具有低SiO_2,低Ba、Sr含量,高TiO_2、FeOT、MgO及Y、Yb含量;第二组包括石英闪长岩和花岗闪长斑岩,具有高SiO_2,高Ba、Sr含量,低TiO_2、FeOT、MgO及Y、Yb含量。石英闪长岩的(87Sr/86Sr)i和εNd(t)值分别为0.70638~0.70719和-9.56^-7.59,锆石εHf(t)值为-10.21^-1.15,Nd-Hf同位素基本耦合;黑云角闪辉长岩的(87Sr/86Sr)i和εNd(t)值分别为0.70742和-9.79,锆石εHf(t)值为-24.58^-15.22,Nd-Hf同位素出现解耦。综合两期岩浆活动的侵位时间、地球化学以及Sr-NdHf同位素特征,推测它们可能是同一岩浆源区演化的产物,即均主要来源于富集岩石圈地幔。分离结晶作用在主体岩性石英闪长岩的形成过程中起了主导作用。早期小规模的辉长岩类出现Nd-Hf同位素解耦现象可能与石榴子石效应有关。

全岩Lu-Hf同位素研究综述

近半个世纪以来,同位素地质学得到了广泛的应用,所获得的年代学与地球化学数据为确定岩石的形成时间、演化及其地球动力学背景提供了重要参数。本文就全岩Lu-Hf同位素定年及岩石学应用等方面进行总结,结合对华北南缘包体的研究,对全岩Lu-Hf等时线定年、岩石成因研究、壳幔分异和地壳内部的演化等问题进行讨论,发现在Lu-Hf同位素分析过程中,仍需对Lu的衰变常数精准厘定,并对Hf同位素分离和提取方法进一步优化。

加里曼丹岛西南部Lamandau地区辉石闪长玢岩全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素研究

Lamandau地区位于加里曼丹岛西南部巽他陆块,该区辉石闪长玢岩与铁铜金多金属矿床的形成密切相关。全岩Sr-Nd同位素分析结果表明,该区辉石闪长玢岩具有正的εNd(t)值(2.08~3.15)和较低的(87Sr/86Sr)i值(0.704230~0.704296),指示其来自亏损地幔源区,具有相对年轻的单阶段Nd模式年龄(0.67~0.74 Ga)。锆石Hf同位素组成与高温橄榄岩接近,进一步表明岩浆源区为新生的年轻岩石圈地幔。辉石闪长玢岩中锆石具有较低的εHf(t)(-2.80~2.20)值,低于全岩εNd(t)值,出现Nd-Hf同位素解耦现象,是受"石榴子石效应"影响的结果。岩石的Nd-Hf模式年龄属于新元古代,表明岩浆源区中可能有俯冲再循环的大洋沉积物加入。

大别造山带深部地缝合线与地表地缝合线的解耦及大陆碰撞岩石圈楔入模型:中生代幔源岩浆岩Sr-Nd-Pb同位素证据

中国东部华北和华南陆块的中生代镁铁质岩浆岩的Nd-Pb同位素存在显著差异:华北陆块中生代幔源岩浆岩的εNd值可低至-15～-21,206Pb/204Pb<17.9,而华南陆块的εNd值>-10,206Pb/204Pb>18.3.大别造山带北部发育的中生代辉石-辉长岩的εNd值可低至-19,206Pb/204Pb<17.3.这说明北大别带深部岩石圈的地球化学特征与华北陆块岩石圈类似,而不同于华南陆块.因此,虽然大别造山带华北与华南陆块地表地缝合线位于北大别带北侧,但是切割中国东部的中生代深部岩石圈Nd同位素剖面显示其深部地缝合线应位于北大别带以南.这与前人建议的郯庐断裂以东深部地缝合线南移现象是一致的,但与华南陆块地壳向北俯冲相矛盾.这一深部地缝合线与地表地缝合线的解耦现象可以用大陆碰撞岩石圈楔入模型来解释.俯冲板片断离后,两陆块的持续会聚可形成缝合带的强挤压环境,从而导致已折返的俯冲陆壳与未折返的镁铁质下地壳及岩石圈地幔分离,并使华北陆块下地壳及岩石圈楔入扬子陆块北缘俯冲陆壳和岩石圈地幔之间.这一构造作用导致华南陆块原俯冲陆壳向北仰冲,而华南陆块深部岩石圈向华北陆块下俯)中.它是导致大别山侏罗纪超高压变质岩的第2次快速抬升和岩石圈拆离(delamination)及相应岩浆作用的重要构造机制.大别-苏鲁造山带深部地缝合线?

长江中下游地区九瑞矿集区邓家山花岗闪长斑岩的地球化学与成因研究

邓家山是长江中下游成矿带九瑞矿集区西北部的一处矽卡岩型Cu-Au-Mo矿床。矿区与成矿关系密切的岩体为花岗闪长斑岩。本文通过锆石SHRIMP U-Pb定年确定,该岩体侵位于早白垩世早期(138.2±1.8Ma)。常微量元素分析结果表明,邓家山花岗闪长斑岩具有埃达克质岩的地球化学特征,表现为高Sr(>650×10^(-6))、Ba(>700×10^(-6)),低Y(<12×10^(-6)),Yb(<1×10^(-6)),Nb(<10×10^(-6)),Ta(<0.7×10^(-6)),富集轻稀土而强烈亏损重稀土(LREE/HREE=12.2～13.5)。邓家山花岗闪长斑岩的^(87)Sr/^(86)Sr_i为0.7068～0.7071,ε_(Nd)(t)为-2.7～-2.3,Nd同位素两阶段模式年龄T_(2DM)为1.13Ga～1.15Ga。锆石的Hf同位素分析结果表明,^(176)Hf/^(177)Hf值为0.282475～0.282539,计算的ε_(Hf)(t))值为-5.2～-7.5,Hf同位素两阶段模式年龄T_(2DM)为1.52Ga～1.67Ga。全岩ε_(Nd)(t)与锆石ε_(Hf)(t))之间出现了较为明显的Nd-Hf同位素解耦。根据以上特征,我们认为邓家山花岗闪长斑岩是壳幔相互作用的产物,即增厚下地壳拆沉并部分熔融,岩浆在上升过程中又与地幔橄榄岩发生大规模混染。