新疆表壳元素地球化学特征

本次研究以国家"305"项目新获得积累的新疆地球化学勘查数据为基础,以岩石地层分区为框架,按照岩石地层单元出露情况,利用面积加权方法,在地理信息系统和数理统计分析系统下,对新疆及其三个主要地层区——塔里木地层区、中南天山-北山地层区和北疆地层区进行了39种元素的表壳元素丰度计算。计算结果显示新疆及其三个主要地层区表壳元素丰度总体表现出上陆壳的特点,但又各具差异,反映出新疆地壳的不均一性,塔里木地层区主要表现出成熟上陆壳,北疆地层区表现为年轻上陆壳,中南天山-北山地层区则呈现过渡特点。通过统计、对比,本次研究指出新疆表壳元素丰度受岩石地层单元元素丰度和岩石地层单元地表出露面积控制,其变化是地壳演化历史的产物,总体上并不服从正态分布,前人利用迭代剔除法获得的结果是值得商榷的。

安徽省域及地层区表壳元素丰度特征

地壳元素丰度的计算尚处在探索性研究阶段。笔者根据岩石测量成果,采用岩层厚度和岩石出露面积加权平均,计算安徽省域及3个地层区40种元素或氧化物的表壳丰度值。通过与陆壳丰度值和所在构造区域丰度值对比,本次计算的丰度值波动范围小,富集元素与省内已发现矿种元素大部分一致,较好地反映了安徽省及3个地层区表壳丰度特征,为安徽省地质找矿、环境监测、土地利用等建立了一份地球化学基础性资料。

新疆西准噶尔表壳元素地球化学特征的地质意义

根据西准噶尔地区1∶20万化探均匀采集的780余个岩石样品分析结果,基于全样本统计和迭代剔除方法,得到新疆西准噶尔地区表壳(出露地壳)的36种元素丰度值.同时对其中的SiO2、TiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、P2O5 10种常量元素氧化物,按氧化物之和为100%进行了归算.西准噶尔地区表壳在化学成份上相当于花岗闪长岩.与日本岛弧上地壳元素丰度值相比,西准噶尔地区表壳富集TFe2O3、Na2O、TiO2、P2O5和Cu、Sr,而亏损CaO和Co、Cr、Nb、Ni、Pb、Sb、Th等元素.从元素比值来看,西准噶尔地区表壳的K/La、K/Th、Nb/La、Th/La、La/As、La/Sb等比值与日本岛弧上地壳相应元素比值相当;而K/Na比值低于岛弧上地壳,La/Cr比值高于岛弧上地壳.西准噶尔地区表壳在成分特征上与典型的岛弧造山带上地壳相近.加里东期和海西期岛弧造山作用是影响和制约西准噶尔地区表壳元素地球化学特征的重要地质因素.

新疆天山表壳元素地球化学特征

根据天山地区(4244°N,8189°E)1∶20万化探采集的900余个岩石样品的分析结果,基于全样本统计和迭代剔除方法,得到新疆天山地区表壳(出露地壳)的39种元素丰度值;对其中的SiO2、TiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、P2O510种常量元素,按氧化物之和为100%进行归算。与全球大陆上地壳元素丰度值相比,天山地区表壳元素丰度富集SiO2、MnO和Ag、As、Bi、Sb元素,明显亏损CaO和Be、Co、Cr、Ni、Mo、Sn、V、W等元素。从元素比值来看,该区表壳的Ba/La、K/La、K/Th、Nb/La、Th/La、Y/La值与全球大陆上地壳相应元素值相当;而K/Na、La/As、La/Sb值明显低于全球大陆上地壳。该区表壳化学成分相当于花岗闪长岩,同时表现出相对富钠和As、Sb元素的特征;这一地球化学特征与区内出露的表壳岩石主要是加里东期和海西期岛弧造山作用的产物有关,相对富钠的成分特征与岛弧岩浆活动中的Adakite质岩浆作用有关。

新疆阿尔泰表壳元素地球化学特征

根据阿尔泰地区1:20万化探均匀采集的1 100余个岩石样品的分析结果,基于全样本统计和迭代剔除方法,得到新疆阿尔泰地区表壳(出露地壳)的39种元素丰度值;同时对其中的SiO2、TiO2、Al2O3等10种常量元素,按氧化物之和为100%进行了归算。阿尔泰地区表壳在化学成分上相当于花岗闪长岩。与全球大陆上地壳元素丰度值相比,明显富集MnO、P2O5和As、Li元素,略富集SiO2和Sb元素,亏损CaO、Na2O和Pb、U以及相容元素Co、Cr、Ni等。阿尔泰地区表壳的K/La、K/Na、K/Th等元素比值与全球大陆上地壳相应元素比值相当;而La/As比值低于全球大陆上地壳,Th/Pb、Th/U、La/Cr比值高于全球大陆上地壳。阿尔泰表壳在成分特征上较典型的岛弧造山带上地壳更为成熟。加里东期、海西期岛弧造山作用以及海西期后的成岩成矿事件是影响和制约阿尔泰表壳元素地球化学特征的重要地质因素。

新疆东准噶尔地区表壳元素地球化学特征及其地质意义

根据东准噶尔地区1∶20万化探均匀采集的900余个岩石样品的分析结果,基于全样本统计和迭代剔除方法, 得到新疆东准噶尔地区表壳(出露地壳) 的39种元素丰度值; 同时对其中的SiO2、TiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O、P2O5 10种常量元素, 按氧化物之和为100%进行了归算。东准噶尔地区表壳在化学成份上相当于花岗闪长岩。与全球大陆上地壳元素丰度值相比, 明显富集Na2O、MnO和As、Sb、Ag元素, 略富集SiO2、TiO2、P2O5 和Y, 明显亏损Co、Cr、Mo、Ni、Sn、W等元素, 亏损CaO、K2O、MgO和Be、La、Nb、Pb、Sr、Th、U等元素。从元素比值来看, 东准噶尔地区地区表壳的K/La、K/Th、Nb/La、Th/La、La/As、K/Na比值低于全球大陆上地壳相应元素比值; 而La/Cr比值高于全球大陆上地壳。东准噶尔地区表壳在成分特征上与典型的岛弧造山带上地壳更为接近, 但较后者略为成熟。加里东和海西期造山作用是影响和制约东准噶尔地区表壳的元素地球化学特征的重要地质因素。

前寒武纪地球动力学(Ⅷ):华北克拉通太古宙末期地壳生长方式

地球早期大陆地壳的生长方式和壳幔动力学机制一直是国际前寒武纪研究的热点问题。尽管太古宙是大陆地壳生长的主要时期已基本获得共识,但是对于太古宙时期地壳生长的具体方式和壳幔动力学过程仍然存在很大的争议。部分学者提出地幔柱或者与拆沉相关的垂向构造体制,而其他学者主张与俯冲相关的侧向增生模式或者地幔柱-岛弧的联合作用体制。研究表明,太古宙末期科马提岩明显减少、富钾花岗质岩石普遍发育、地壳再循环速度显著增强,反映地壳演化的壳幔动力学机制发生了明显的转变。华北克拉通以发育大规模2.5-2.6Ga构造岩浆活动为特征,是探讨太古宙末期地壳生长方式和壳幔动力学机制转变的关键地区。本文系统总结了近些年来华北克拉通东部陆块西北缘早前寒武纪研究的最新进展,特别是对辽西、冀东、辽北和五台地区的新太古代晚期（约2.5-2.6Ga）表壳岩变质火山岩系进行了系统的岩石成因和壳幔作用探讨。研究表明,上述地区的变质铁镁质岩石可以划分为3个岩石成因系列：MORB型、IAT（岛弧拉斑玄武岩）型和CAB（岛弧钙碱性玄武岩）型,它们的原岩分别起源于洋中脊软流圈地幔以及受到不同程度俯冲流体交代的地幔楔的部分熔融。变质安山质-英安质火山岩分别具有类似高镁安山岩和埃达克岩的地球化学特征,它们的原岩形成过程可能与俯冲板片的部分熔融以及板片熔体与地幔楔的相互作用有关。结合整个东部陆块早前寒武纪的研究进展,我们提出华北克拉通在太古宙末期（约2.5和约2.7Ga）经历了强烈的地壳生长过程,其中新太古代早期（约2.7Ga）地壳生长以地幔柱-岛弧联合作用体制为主,而新太古代末期（约2.5-2.6Ga）以洋内俯冲和弧陆增生作用体制占主导地位。新太古代末期与俯冲增生相关的构造岩浆活动在Tarim克拉通、印度南部、南极洲Vestfold Hills地体以及南澳Gawler克拉通被广泛报道,这可能与类似显生宙板块构造体制的启动以及太古宙末期Kenorland超大陆的汇聚过程有关。