英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分

TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类:(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500-1 600 MPa,深度≤50-60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500-1 600 MPa,深度≥50-60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500-1 600 MPa,深度≤50-60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500-1 600 MPa,深度≥50-60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。

识别富斜长石花岗岩类的岩石化学图解:评价与辨析

富斜长石花岗岩类指其实际矿物含量中斜长石在长石中的比例超过65%的花岗质侵入岩,包括英云闪长岩(tonalite)、奥长花岗岩(trondhjemite)和花岗闪长岩(granodiorite)。前寒武纪大陆地壳所包含的英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩组合被称为TTG岩套,现今弧岩浆组合也包括相当数量的英云闪长岩或奥长花岗岩以及花岗闪长岩。有效判别富斜长石花岗岩类对了解大陆地壳的组成以及地壳形成的过程和机制具有重要意义。本文基于全球典型英云闪长岩(含奥长花岗岩)、花岗闪长岩及其相关岩性的687组数据,以实际矿物v(Q)—v(A)—v(P)分类图为基准,对n(An)—n(Ab)—n(Or)、n(Q′)—n(ANOR)和w(SiO_(2)′)—w(CaO)/[w(K_(2)O)+w(CaO)]3种分类图解识别富斜长石花岗岩类的可靠性进行检验。结果表明三种判别图解对富斜长石长英质侵入岩的判别正确率在70%左右。对实际矿物含量v(Q)—v(A)—v(P)图解投影在英云闪长岩(含奥长花岗岩)的样品,w(SiO_(2)′)—w(CaO)/[w(K_(2)O)+w(CaO)]图解的判别准确率达90%,n(Q′)—n(ANOR)图解和n(An)—n(Ab)—n(Or)图解约为75%。对实际矿物含量QAP图解投影在花岗闪长岩的样品,3种图解的判别准确率均在70%左右。w(SiO_(2)′)—w(CaO)/[w(K_(2)O)+w(CaO)]和n(Q′)—n(ANOR)图解是识别英云闪长岩(含奥长花岗岩)有效岩石化学方法。实例研究表明,福建长乐—南澳构造带早白垩世和台湾大南澳晚白垩世侵入岩组合均不属于经典定义的TTG岩套。

贺根山缝合带白音呼舒奥长花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义

本文以出露于贺根山缝合带梅劳特乌拉蛇绿岩北侧的白音呼舒奥长花岗岩体为研究对象,通过野外地质调查和岩石学、地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨其成因、构造环境及二连—贺根山洋俯冲消亡过程。岩石地球化学研究表明,白音呼舒岩体富硅(SiO2=66.50%~73.04%)、高铝(Al2O3=15.11%~16.75%)、富钠(Na2O=3.50%~6.16%)、低钾(K2O=1.46%~2.38%),相对高锶(Sr=167.0×10^-6~441.0×10^-6)、低钇(Y=5.30×10^-6~9.51×10^-6),富集Ba、Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素和HREE,无明显Eu异常。岩石学和岩石地球化学特征表明,白音呼舒侵入岩体属于英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩(Tonalite—Trondhjemite—Granodiorite,TTG)岩系,与高Si高锶低钇中酸性岩(Adakite,埃达克岩)类似,形成于大洋俯冲带岛弧环境,为俯冲洋壳脱水熔融的产物。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,白音呼舒奥长花岗岩体的形成年龄为309.2±1.6 Ma,表明该岩体侵位于晚石炭世,反映了贺根山缝合带晚石炭世大洋俯冲带TTG岩浆作用事件。结合二连—贺根山缝合带石炭纪蛇绿岩、石炭纪—二叠纪岛弧型岩浆岩和中生代后造山A型岩浆岩的时空分布与演化关系,表明古亚洲洋二连—贺根山洋盆在晚石炭世并未关闭,而是处于大洋俯冲消减和陆壳增生过程中。

TTG岩套的成因及其形成环境

TTG岩套是一类包含了三种岩性的岩石组合,即英云闪长岩（tonalite）—奥长花岗岩（trondhjemite）—花岗闪长岩（granodiorite）.TTG岩套的规模在太古宙最大,是早期陆壳的主体且在各地质历史时期均有发育.该岩石组合是岩石学定名,多数样品的地球化学特征相似：富Na,高Al2O3（平均＞15％）,低Mg、Ni、Cr,富集LREE、亏损HREE、高Sr、低Y、低Yb且无明显的负Eu异常.其微量元素特征与Adakite（高锶低钇中酸性岩,“埃达克岩”）类似.目前多数学者认同其为变玄武质岩石部分熔融后的熔体,主要争论在于其源岩的变质程度.笔者认为TTG岩套的源区不应局限于某个变质相,而是涵盖了较大的P-T范围.对于其形成环境的探讨,笔者认为应该以地球演化不同时期的地球动力学背景为前提,盲目地“将今论古”是不合理的.本文在总结前人研究成果的基础上提出3.8Ga之前的TTG岩套可能是在板块构造未启动的非俯冲条件下形成的;3.8 ～ 1.9Ga的TTG岩套产生在发育俯冲式板块构造且板块构造具有间歇式特点的背景下,此时可能既存在非俯冲环境下产出的TTG岩套也存在俯冲环境下产出的TTG岩套,而且其产出应该具有幕式特征;古元古代之后的TTG岩套可能无一例外均是俯冲板片熔融的产物.

扬子克拉通西缘康定杂岩中花岗质岩石的成因及其构造意义

扬子克拉通西缘康定杂岩中的片麻状花岗岩主要由英云闪长岩、花岗闪长岩、灰白色细粒二长花岗岩和少量的粉红色粗粒二长花岗岩组成。其中英云闪长岩和花岗闪长岩形成于797～795Ma,灰白色细粒二长花岗岩SHRIMP锆石定年产生一个^(206)Pb/^(238)U权重平均767±24Ma,被解释为该期花岗质岩浆的结晶年龄。英云闪长岩、花岗闪长岩和灰白色细粒二长花岗岩和其中的闪长岩包体表现为右斜式稀土配分模式,具有很高的(La/Yb)_N比值,无Eu异常,在原始地幔标准化的多元素蜘蛛网状图上表现了明显的Nb、Ta、P和Ti负异常。而粉红色粗粒二长花岗岩却表现了平坦的稀土配分模式,具有强烈的负Eu异常和强烈的Nh、Ta、Sr、P和Ti负异常,但是富集大离子亲石元素。所有这些片麻状花岗岩具有ε_(Nd)(t)=-0.57～+5.67,绝大部分样品ε_(Nd)(t)>0。结合地质学、岩石学、地球化学和Sm-Nd同位素特征,康定杂岩中英云闪长岩、花岗闪长岩和灰白色细粒二长花岗岩形成于来自亏损地幔的初生地壳玄武质岩石和相关的杂砂岩在高压条件下的部分熔融,而粉红色粗粒二长花岗岩的岩浆导源于表壳岩低压条件下的部分熔融。结合这些片麻状花岗岩的岩石成因和构造鉴别,表明扬子克拉通西缘康定杂岩中新元古代片麻状花岗岩形成于安第斯型活动大陆边缘。

科马提岩是TTG源区的重要水源

TTG是指奥长花岗岩(Trondhjemite)、英云闪长岩(Tonalite)、花岗闪长岩(Granodiorite)系列岩石,是太古代克拉通地壳的主要组成部分。理解TTG的形成与演化有助于我们破解早期地球的演化奥秘。由于太古代的岩石记录十分匮乏以及TTG本身的地球化学特征变化较大,其形成源区的特点尚不明确。近年来,一些实验岩石学结果表明:在自由水的参与下,(变质)玄武岩可以通过相对低温条件下(750~950℃)的部分熔融产生具有TTG化学组成的岩浆。然而,关于TTG岩浆源区中水的来源,目前还存有争议。

硅同位素组成揭示早太古代大陆地壳生长机制

地球是太阳系中唯一具有厚长英质陆壳的行星,其中30%~70%部分早在3.0 Ga前就已经形成。富钠的TTG(英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩)和富钾的GMS(花岗岩-二长岩-正长岩)是组成这一阶段地壳最主要的两类岩石,也是理解地壳早期大陆地壳生长的关键,但是目前对于这些花岗质岩石如何从基性源岩演变而来却并不清楚。硅是大陆地壳中最丰富的元素,且具有相似的娃同位素组成。

最古老陆壳物质:综述

最古老陆壳物质指≥3.9 Ga锆石和≥3.8 Ga岩石,其发现是了解地球最早期陆壳形成演化的关键.全球范围内,迄今已在近20个地区发现最古老锆石,在8个地区发现最古老岩石.最古老锆石遍布各个大陆,主要存在于太古宙岩石中,但在许多地区仅有1~2颗发现.西澳杰克山-纳瑞尔山是≥3.9 Ga锆石发现最多的地区,全球最古老4.4~4.3 Ga锆石也来自这里.它们普遍显示岩浆振荡环带,结构和组成上与花岗质岩石中的岩浆锆石类似,表明陆壳岩石在地球形成之后不久就出现了,在冥古宙晚期已有了相当的规模.最古老岩石主要分布于北半球,规模通常很小,但在西南格陵兰分布范围很大,达1000 km^(2)以上.岩石以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(tonalite-trondhjemite-granodiorite,TTG)为主,一些地方存在以变质玄武岩和超基性岩为主的表壳岩,也有条带状铁矿等沉积岩存在.>3.5 Ga TTG岩石地球化学组成上存在变化,普遍具有低的Sr/Y和La/Yb比值,表明它们大多形成于相对低压的条件下.≥3.5 Ga岩浆锆石和碎屑-外来锆石Hf同位素组成存在大的变化,ε_(Hf)(t)从正值到负值都有,大多数锆石都具有负的ε_(Hf)(t)值,暗示其大多来自于富集地幔或类似于球粒陨石储库的物源区.Hf同位素组成富集的古老TTG岩石和锆石(≥3.9 Ga)在全球多个地区存在,支持了岩浆海事件形成全球性镁铁质-超镁铁质地壳的认识.在3.8 Ga,最古老陆壳的物质组成和形成条件已显示出多样性,表明陆壳在那时就已达到较高的演化程度.代表早期陆壳演化重要转折的壳源富钾花岗岩在3.65 Ga之后才开始形成,大规模形成的时代更晚.一些地区(西南格陵兰,加拿大的萨格利克-希布伦)存在大规模~3.5 Ga基性岩墙群,表明某些地区陆壳在那时规模就十分巨大,达到了相当的刚性.最古老陆壳物质形成方式存在争论,主要有陨石撞击、冰岛模式、岛弧岩浆作用、板底垫托、热管构造、深成软盖构造等不同解释.本文对最古老陆壳物质今后的研究方向作了展望.在华北克拉通、鞍山-本溪和冀东地区最有希望取得重大突破.