ICP-MS分析用地质样品制备过程中Nb、Ta等元素的特殊化学行为

常规PTFE对瓶亚沸蒸馏HF时,Nb、Ta等部分高场强元素提纯效果较差,甚至适得其反,暗示Nb、Ta在HF蒸馏过程中存在"挥发"作用。然而,高温、高压酸溶法溶解岩石样品时,Nb、Ta等并没有表现出类似的"挥发"作用。对Nb、Ta等在高温、高压酸溶法溶样过程不同实验阶段的行为进行了详细研究。研究结果表明岩石样品中的Al、Fe、Mg、Ca等主元素基体会影响Nb、Ta等元素在溶液中的存在形式和稳定性。当基体元素与Ta含量比值达到1×104以上时,Nb、Ta在稀硝酸介质中可以稳定存在,Ta回收率达到100%。进一步的研究结果表明,在HF中加入Al、Fe等基体,可以明显降低HF蒸出液中Ta浓度,增强HF中Ta等元素的提纯效果。在用于ICP-MS分析的样品化学制备过程中Nb、Ta表现出了不同的化学行为,在以稀硝酸为介质的Nb、Ta溶液中Ta的水解聚合程度和可能性远远大于Nb。因此,除了在样品提取前使样品溶液中保留足够的HF介质外,要获得准确的Nb/Ta比值应充分延长Ta的积分时间或者采用时间分辨分析信号平均值。

含U副矿物的地质年代学研究综述

简要介绍了目前已经发展起来的各种微区原位测年技术的特点和研究矿物内部结构的技术。微区原位测年技术有离子探针、激光探针同位素测年技术、电子探针、质子探针和X射线荧光探针Th-U-全Pb化学等时线年龄技术。综述了锆石、独居石、磷钇矿、榍石、磷灰石、金红石、斜锆石等含U副矿物在U-Th-Pb年代学研究方面的应用及进展,并介绍了锆石、独居石、磷钇矿、榍石等具有多世代性的矿物的成因判别方法,概括了用于岩浆过程、变质过程和沉积过程年代学研究常用的含U副矿物,及其相应的年代学研究需要注意及可解决的地质问题和适用性。总结了岩石年代学研究的主要进展和提取贮存在副矿物中有价值的年龄和成因信息需要解决的问题。

敦煌地块三危山地区花岗岩体地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素特征

敦煌地块主要由前寒武纪TTG片麻岩和变质表壳岩组成,并且出露有大量古生代花岗岩,对这些花岗岩的研究工作可以更深入地了解敦煌地块的构造演化及地球动力学意义。本文对三危山地区的党河水库花岗岩体和沙枣园花岗岩体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素的研究。研究结果表明：1党河水库岩体侵位时代为461.7-438.1Ma,沙枣园岩体的岩石组合为中粒二长花岗岩-细粒二长花岗岩,形成时代为457-433.9Ma,均属早古生代时期产物。2党河水库岩体为I型花岗岩,ε（Hf）（t）为-5.5到＋2,t（DM2）为1.3-1.7Ga。结合地球化学特征,判断其源岩为中元古代古老地壳为主,同时含部分新生地壳成分的（变）基性岩。沙枣园岩体为S型花岗岩,ε（Hf）（t）为-8.6到-0.9,t（DM2）为1.5-1.9Ga,其源岩为富长石贫黏土的（变）杂砂岩,源岩时代为古元古代晚期至中元古代早期。3两个花岗岩体的残留相同样为石榴石、角闪石和斜长石为主的麻粒岩,并且部分源岩可能与Columbia超大陆的聚合和裂解有关。4党河水库岩体和沙枣园岩体均属造山带花岗岩,因此敦煌地块内的早古生代造山活动可提前至461.7Ma,并且结束时间晚于中央造山带。而敦煌地块造山活动时限和花岗岩的时空分布与北侧的天山-北山造山带具有较强的对应关系。推测敦煌地块在早古生代期间卷入了中亚造山带的造山活动中,未受或只是早期受到南侧的中央造山带影响。

敦煌地块南部古生代花岗岩地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素特征研究

敦煌地块出露有大量古生代花岗岩，对这些花岗岩的研究可以更深入的了解敦煌地块的构造演化及其地球动力学意义。本文对敦煌地块南部的安盆沟复式花岗岩体和小草湖花岗岩体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素的研究。研究结果表明：（1）安盆沟岩体岩石组合为正长花岗岩．花岗岩，其中正长花岗岩侵位于早古生代（431Ma），花岗岩侵位于泥盆纪（～360Ma）和石炭纪（～340Ma）；小草湖岩体主要为似斑状花岗岩，侵位时代为石炭纪（340Ma）。（2）安盆沟早古生代正长花岗岩的sHf（t）为-11．7到-6．3，tDM2为1．8—2．2Ga，而晚古生代花岗岩的sHf（t）为-12．3到-5．5，tDM2为1．7～2．1Ga，二者Hf同位素特征相似，推测源岩均为古元古代-中元古代时期的含泥质成分的（变）砂质岩。小草湖似斑状花岗岩为加厚下地壳部分熔融成因的埃达克质岩石，εHf（t）变化于-16．7至-4．9，tDM2变化于1．8～2．4Ga之间，源岩为古元古代古老地壳物质。两个岩体的部分源岩可能与Columbia超大陆的汇聚和裂解有关。（3）安盆沟正长花岗岩、花岗岩和小草湖似斑状花岗岩的残留相分别为麻粒岩、角闪岩和麻粒岩-角闪榴辉岩，反映了形成深度和变质级别的不同。（4）敦煌地块内的早古生代造山活动结束时间明显晚于中央造山带，并且早古生代造山活动以及早-晚古生代花岗岩与北侧的天山-北山造山带存在时空上的对应关系，敦煌地块可能在古生代期间卷入了中亚造山带的造山活动中。

地幔的Ba同位素地球化学

钡(Ba)是大离子亲石碱土金属元素,也是流体活动元素。Ba在地幔熔融过程中高度不相容,因此在地壳中含量远高于地幔。Ba同位素在低温环境和流体作用下可发生显著的分馏,而在高温基性和中性岩浆过程中分馏有限。因此,近年来Ba同位素得到了越来越多的关注,成为示踪地壳物质俯冲再循环的新工具,特别有助于鉴别流体和沉积物对地幔的影响。准确获取上地幔Ba同位素组成是开展应用研究的前提,目前关于地幔Ba同位素组成的研究很少,还存在很大的争议。本文对Ba同位素分析方法、分馏机理和重要地质储库的组成进行了总结。本文重点讨论了幔源岩浆岩的Ba同位素变化,以及岩浆岩和变质岩中的Ba同位素分馏行为及潜在应用,并对当前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。

宽甸橄榄岩包体微区地球化学特征及其岩石圈地幔演化

华北克拉通东部宽甸新生代碱性玄武岩中携带的地幔橄榄岩包体为我们认识该地区岩石圈地幔性质和演化过程提供了约束。根据橄榄石的Mg#可将宽甸橄榄岩包体分成两类：第1类为低Mg#二辉橄榄岩包体（橄榄石Mg#相对较低：89．8～90．3），其单斜辉石具有高rri02（0．38％～0．57％）、A1203（4．41％～6．87％）、Feor（2．46％～3．73％）、MnO（0．08％--0．11％）含量和低＆#（7．42～14．2）的特征，它们所经历的部分熔融程度较低，这些特征类似于中国东部晚白垩世和新生代玄武岩中低Mgt＊橄榄岩，代表了新生饱满的岩石圈地幔；第2类为高Mg#方辉橄榄岩包体（橄榄石Mg#相对较高：91．0～92．3），其单斜辉石具有低n02（0．03％～0．33％）、A1203（2．27％～5．49％）、FeOr（2．04％--2．40％）、MnO（0．07％～0．08％）含量和高Cr#（15．3～25．8）的特征，它们经历了较高程度的部分熔融作用，其难熔的地球化学特征完全不同于低Mg#二辉橄榄岩，却与克拉通内部太古宙和元古宙地幔包体类似，代表了古老难熔岩石圈地幔的残留。两类橄榄岩包体的平衡温度没有显著差异说明宽甸岩石圈地幔不存在明显的分层现象，而是新老岩石圈地幔混杂出现。宽甸橄榄岩包体的微量元素特征表明了它们受到过多期复杂的地幔交代作用，交代介质类型不仅有硅酸盐熔／流体还有碳酸盐熔体，其来源既有太平洋板块俯冲释放的熔／流体，又有因受太平洋板块俯冲扰动而上涌的软流圈熔体，因此太平洋板块俯冲可能对华北克拉通的破坏起到了重要作用。

微陆块属性及过程:我国东北地区岩石圈地幔性质差异之根本

我国东北地区位于中亚造山带的东段,由多个微陆块俯冲拼合所组成,是研究壳幔相互作用的理想地区。但该区岩石圈地幔性质,包括壳幔属性是否解耦、是否有古老地幔残留、导致地幔性质差异的机制是什么,都还不清楚。东北地区多地出露新生代玄武岩并有橄榄岩捕虏体,如松嫩-张广才岭地块的阿巴嘎、五大连池和蛟河,兴安地块的哈拉哈、诺敏和科洛,以及与华北拼合褶皱带处的双辽、伊通和汪清等。其中阿巴嘎、哈拉哈、诺敏、科洛和蛟河的橄榄岩含有Mg#≥91.5的橄榄石,最大Re亏损年龄是2.1~1.9Ga,富集Sr、Nd同位素组成且变化范围大,反映交代作用强烈,这些特征与大陆岩石圈地幔有明显的相似性;而拼合带处的双辽、伊通、汪清及松嫩-张广才岭地块中的五大连池地幔包体橄榄石,Re亏损年龄总体为中元古代,Sr、Nd同位素组成变化范围小,交代作用弱,与大洋岩石圈地幔亲缘性更明显。这些差别总体反映出地块内部与地块边缘相比,有岩石圈地幔形成时代相对较老、亏损程度较高、地幔交代作用较强的特点。但也有例外的情况,如五大连池与科洛相比,更远离贺根山-黑河断裂带,但地幔属性更饱满,反映地块内部深部作用过程可能更强烈。因此,我们认为东北岩石圈地幔性质差异的根本原因与微陆块初始属性和后来的俯冲拼合及软流圈-岩石圈相互作用等有关。

汉诺坝玄武岩及幔源包体对大陆地幔不均一性的指示

了解大陆地幔的不均一性对于理解地壳成分再循环、壳-幔相互作用等过程至关重要。本文通过对华北克拉通北缘汉诺坝地区来自不同地幔深度幔源岩石(玄武岩及橄榄岩和辉石岩包体)的研究进行综述,探讨了地幔在垂向上成分的不均一性特征。汉诺坝玄武岩的研究揭示了汉诺坝地区软流圈顶部存在再循环的碳酸盐化榴辉岩以及岩石圈底部具有富集的古老洋壳和沉积物成分。另外,玄武岩携带的橄榄岩和多类型辉石岩包体记录了不同来源(蚀变洋壳、沉积碳酸盐岩、碎屑沉积物、拆沉下地壳、软流圈)且不同成分(硅酸盐、碳酸盐)的熔/流体活动。富集地壳来源的熔/流体加入明显影响了汉诺坝地区陆下地幔成分的均质性,使得陆下地幔在微米至千米尺度存在明显的成分不均一特征。汉诺坝地区陆下地幔不均一性的认识为了解地壳物质再循环提供了绝佳的窗口。

数字地质填图技术中的数字剖面系统

数字填图系统(RGMAP)是中国地质调查局运用数字填图技术、自主研制开发的数字地质填图的GIS系统,它使传统的地质调查发生了巨大的变化。RGMAP由两大部分组成地质路线系统和地质剖面系统;每一部分包含两个子系统野外掌上机系统和室内桌面系统。数字剖面系统的野外掌上机系统的使用,使实测剖面的全部野外观测记录实现了数字化采集。数字剖面系统的桌面系统可以自动计算厚度,自动生成剖面图和柱状图,极大地提高了地质剖面的测量与剖面图制作技术。

西大别西北部浒湾变质带榴辉岩的年龄和性质及其对秦岭-大别-苏鲁造山带多期演化的制约

浒湾高压变质带位于大别造山带的西北部,是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化过程和时间的关键地区。我们对产于该高压变质带的三个榴辉岩样品进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质。苏家河榴辉岩中的变质锆石颗粒具低Th/U值、弱的Eu负异常、较平坦的重稀土(HREE)配分模式,以及低的176Lu/177Hf值。表明这些锆石形成过程中有石榴子石的存在而缺乏斜长石,因此形成于榴辉岩相变质条件。Ti含量温度计计算表明,这些变质锆石的形成温度约为655°C和638°C,与在榴辉岩相变质作用温度条件下形成一致,206Pb/238U年龄加权平均结果为309±4Ma(2σ),代表了榴辉岩相变质作用时间的最佳估计值。胡家湾变质锆石可能形成于前进变质作用阶段,206Pb/238U年龄加权平均值为312±11Ma(2σ),这一结果在误差范围内与苏家河的年龄结果一致。锆石U-Pb年龄和微量元素分析结果表明,榴辉岩核部的锆石属岩浆型,年龄为406±5～420±7Ma(2σ),表明原岩晚于中古生代华北与秦岭地体的碰撞时间。三个榴辉岩样品的锆石颗粒εHf(t)值的变化范围较大(-4.9～21.3)。变质锆石与岩浆锆石的Hf同位素的变化范围相近,少数变质增生边部锆石与核部残留岩浆锆石给出较一致的Hf同位素组成,表明变质增生锆石可能是原岩岩浆锆石溶解再结晶作用的结果,因此保留了原岩的初始Hf同位素组成。高的εHf(t)值表明它们的原岩来自亏损的地幔源区,可能是古特提斯洋壳;而低εHf(t)值则归因于地壳混染作用。少量继承核锆石的出现表明榴辉岩的原岩形成过程中有古老地壳物质的加入。浒湾地区一些榴辉岩具明显的来自扬子板块大陆地壳的年代学和地球化学特征。该区古生代的洋壳和新元古代的陆壳在石炭纪共同经历了榴辉岩相变质作用,表明古生代古特提斯洋壳形成于扬子板块北缘边缘盆地的环境。高压变质作用的陆壳岩石可能在洋壳岩石的折返和保存过程中起到了浮力牵引的作用。扬子和华北克拉通的聚合可能经历了超过200Ma的多阶段过程。

大别榴辉岩Lu-Hf年代学研究

本文利用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)进行了同位素稀释法Lu-Hf年代学研究,建立了全岩Lu、Hf的分离条件.……

东昆仑加鲁河中三叠世含石榴石二云母花岗岩的成因及地质意义

东昆仑造山带广泛发育晚古生代-早中生代富含暗色微粒包体的花岗闪长岩类,被认为是研究壳幔岩浆混合作用的天然实验室,然而同时代的过铝质-强过铝质型花岗岩在该地区鲜有报道.在东昆仑东段加鲁河地区新识别出一套含石榴石二云母花岗岩,为了探究其成因归属及地质意义,我们对其开展了详细的矿物学、岩石学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及锆石Lu-Hf同位素研究.该套岩石呈多条近平行脉状侵入花岗闪长岩中,主要组成矿物包括石英、斜长石、钾长石、黑云母和白云母,副矿物中可见少量石榴石.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得含石榴石二云母花岗岩成岩年龄为242.0±1.4 Ma,属于中三叠世岩浆活动产物.化学成分上,该岩石具有高SiO2(74.49%~75.24%)、高K2O(4.21%~4.33%)、低P2O5(0.02%~0.03%)含量和过铝质-强过铝质(A/CNK值为1.08~1.12)特征,表现出较高的分异程度.其U、Th、Pb、Rb等元素相对富集,Nb、Ta、P、Ti等元素相对亏损,其中P、Ti强烈亏损,这可能与磷灰石及钛磁铁矿的早期结晶分异有关.稀土元素总量较低为(61.55×10-6~119.05×10-6),有弱负Eu异常(δEu=0.51~0.65).锆石εHf(t)值变化范围为-8.19^-2.78(均值为-5.61),二阶段模式年龄(TDM2)为1.3~1.6 Ga,全岩Nb/Ta比值8.22~9.67(接近地壳比值10.91),这与区域内近同期的黑云母二长花岗岩特征相似,均指示该岩石可能源于下地壳的重熔.岩石中广泛发育的富云包体暗示岩浆上升途中捕获围岩物质,岩浆存在明显同化混染作用.综上,本文认为东昆仑加鲁河地区的含石榴石二云母花岗岩脉为一套过铝质-强过铝质的高分异I型花岗岩,是下地壳部分熔融产生的长英质岩浆经历长期结晶分异作用并在上升途中受到围岩同化混染作用之后的产物.

辉南新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体矿物化学与华北岩石圈地幔演化

利用电子探针和LA-ICPMS对吉林辉南新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的矿物进行了主、微量元素分析,讨论了辉南陆下岩石圈地幔的性质及其在华北克拉通破坏过程中的意义。橄榄石、单斜辉石和尖晶石的Mg#和Cr#均表明该区陆下岩石圈地幔主体是饱满的,同时也存在少量过渡和难熔型地幔。单斜辉石球粒陨石标准化的REE配分形式包括LREE亏损、倒U字型REE和LREE富集等不同类型,这些特征说明辉南陆下岩石圈地幔经历了低于10%的分离部分熔融作用,并遭受后期硅酸盐熔体交代作用,但个别样品有碳酸岩熔体交代的残留。橄榄石Mg#和平衡温度无相关性,说明辉南陆下岩石圈地幔不存在明显的分层而是交叉并置的。这些地幔特征和华北东部其他地区新生代的主体地幔性质相似,显示饱满地幔和难熔地幔的共存,可能是熔-岩反应、侵蚀作用和上涌软流圈物质冷却转变置换的综合结果。

1.5～3.0 GPa压力条件下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融实验研究

以大别山东部碧溪岭超高压变质榴辉岩为实验样品,使用活塞圆筒式高温高压装置,在1.5～3.0GPa,800～950℃下进行封闭体系的脱水熔融实验.结果表明:(1)1.5～2.0GPa下,含5%多硅白云母榴辉岩的初始熔融温度(Tm)≤800～850℃,熔融形成比例为3%的花岗质熔体;(2)随着温度和压力变化,榴辉岩中多硅白云母脱水熔融形成不同反应产物.1.5～2.0GPa和800～850℃下,多硅白云母和黝帘石在亚固相下析出流体使岩石部分熔融,蓝晶石形成斜长石反应边;(3)随着温度升高,多硅白云母与绿辉石、石英发生熔融反应,形成更长石、蓝晶石和熔体,更长石是多硅白云母在榴辉岩中主要的脱水熔融反应产物;(4)1.5～3.0GPa,≥900℃的脱水熔融反应形成镁铝榴石分子较高(37.67%～45.94%)的新生石榴石;在2.4～3.0GPa,≥900℃下,反应产物中形成钾长石和硬玉,代表反应体系处于更高压力下的流体不饱和状态.实验初步约束了1.5～3.0GPa下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融固相线.将实验结果与大别-苏鲁地区超高压榴辉岩的部分熔融特征相结合,推断大别-苏鲁多硅白云母榴辉岩在折返过程中发生脱水熔融的压力和温度区间应为1.5～2.0GPa,800～850℃,并指示超高压榴辉岩在不同变质相转变过程中可能经历了流体活动性明显不同的部分熔融过程.

大别-苏鲁区超高压(UHP)变质岩的多阶段构造折返过程

追溯和重塑超高压变质岩由100多千米地幔深度折返至上地壳及地表的过程,对理解会聚板块边缘及大陆碰撞带的运动学和动力学是极为重要的.主要依据构造学、岩石学、地球化学和可利用的地质年代学资料,结合区域多期变形分析,大别-苏鲁区超高压变质岩的折返过程至少可分解出4个大的阶段.块状榴辉岩记录了三叠纪(约250～230Ma)大陆壳岩石的深俯冲/碰撞作用.超高压变质岩早期迅速折返发生于超高压峰期变质作用(P>3.1～4.0GPa,T≈800±50℃)之后,处于地幔深度和柯石英稳定域,相当于区域D2变形期阶段.分别与区域变形期D3、D4和D5对应的折返过程,以及后成合晶、冠状体等卸载不平衡结构发育和减压部分熔融作用2个中间性构造热事件,均发生在地壳层次.网络状剪切带在折返过程的不同阶段和不同层次均有发育,标志着在超高压变质带内的变质和变形分解作用曾重复进行.着重指出,超高压变质岩的折返,主要是由大陆壳的深俯冲/碰撞和伸展作用控制的构造过程,且受到俯冲带内、带外诸多因素的约束,其中水流体就起关键作用.

大陆深部地壳脱水熔融与水致熔融的演化特征及其流变学意义

深熔作用是链接地壳深部变质作用、构造变形以及岩浆活动的重要纽带,对大陆地壳演化及其流变学性质具有重要意义.根据是否有自由水的参与,深熔作用分为水致熔融和脱水熔融两种机制.脱水熔融主要通过云母、角闪石等含水矿物的分解来实现,其发生所需的温度一般大于650℃.在脱水熔融反应中会生成钾长石、石榴石等转熔矿物和部分熔体,该熔体呈水不饱和态,具有高Rb、高Rb/Sr比、高^(87)Sr/^(86)Sr,低Sr、Ba和Ca的特点.其产生的熔体含量主要受温压条件和全岩水含量的影响,在麻粒岩相条件下才有可能产生大量熔体.水致熔融是在含水流体参与下所发生的熔融反应,其最显著的特点就是所需温度较低,在角闪岩相条件下可以生成大量熔体.生成的熔体可以是水饱和或水不饱和,在高温条件下生成的水不饱和熔体具有向上迁移的能力.水致熔融生成熔体的地球化学特征与脱水熔融相反,Sr、Ca、Ba含量较高,Rb、Rb/Sr比较低.深熔作用不仅可以显著改变岩石的热力学和流变学性质,而且熔体的迁移可以促进地壳分异并形成广泛的淡色花岗岩,在陆壳的起源、改造和稳定中起着至关重要的作用.

不同时空背景幔源物质对比与华北深部岩石圈破坏和增生置换过程

华北克拉通地幔破坏作用,使之成为世界研究大陆形成演化的最理想地区之一.但有关破坏机制、时限、范围及其动力学背景,甚至破坏前岩石圈状况等相关联问题都存争议.华北东部不同时代（如古生代、中生代和新生代）、位置（如地块内部与边缘、郯庐断裂带和重力梯度带）火山岩所携带捕虏体橄榄岩,及其南侧苏鲁-大别造山带地质体橄榄岩等直接的岩石圈地幔物质对比表明：华北古老岩石圈是不均一的、存在幔内薄弱带,中生代、新生代岩石圈减薄作用包括地幔伸展、熔体-岩石作用、不均匀侵蚀减薄与小幅增生增厚,从而实现难熔克拉通地幔被新生饱满岩石圈地幔置换作用等复杂过程.早中生代时,扬子大陆深俯冲碰撞引起华北岩石圈的完整性受影响甚至破坏、边缘受俯冲陆壳释放熔/流体交代改造、岩石圈地幔伸展和构造侵位以及受山根断离扰动软流圈物质上涌侵蚀等;早白垩世-早第三纪时,太平洋板块俯冲进一步扰动软流圈并强烈上涌侵蚀上覆岩石圈引起它的巨大减薄作用;晚第三纪以来上涌软流圈的热沉降作用带来小幅度岩石圈增生增厚过程,最终实现了已存岩石圈被新生地幔置换和岩石圈整体的减薄作用,并由此构成了陆内造山和克拉通盆地形成耦合过程的深部驱动力.郯庐等岩石圈深大断裂带是软流体物质上涌的良好通道,同时由于在岩石圈内部起通道作用的幔内薄弱带是不规则的,它们引导着软流圈物质侵蚀岩石圈和岩浆喷出地表的时间存在早、晚不一致现象.喷发时代为100Ma的玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部的一些地区在此之前（如125~100Ma）曾有过地幔置换作用发生.

地球深部物质释放如何影响地表环境?

因研究对象的不同,不同学科将地球分为浅表(环境、海洋、大气科学等)和深部(地质学)分别进行研究.从物质和能量角度,地表环境所占整个地球的比例都是极少的.所以深部地质过程释放的物质和能量必然会显著影响地表环境.人们通常认为地质时间尺度太长(以百万年计),故将深部地质活动视为地表环境变化的背景因素.但地质活动演变既有渐变式的(板块俯冲作用),更有突变式的岩浆作用.如火山爆发的时间尺度只有数小时到数天,这种时间尺度的变化可以明显影响人类文明尺度的地表环境变化.因此,深部物质释放过程,尤其是岩浆作用等影响地表环境的机理、范围和程度等问题已成为地球系统科学研究的前沿领域和难点问题之一.

滇东南老君山片麻岩穹窿变形构造与剥露过程

变质核杂岩或片麻岩穹窿中广泛出露大陆中-下地壳乃至地幔岩石,是研究深部地壳岩石剥露过程和流变学的理想场所,也是研究造山带折返或区域伸展过程的重要窗口.滇东南老君山地区位于华夏地块、扬子地块和印支陆块所夹持的特殊大地构造位置,其出露一套不同程度的变质-变形岩系和花岗质侵入岩体,且发育丰富的锡钨等多金属矿床,具有重要研究意义.通过对老君山地区宏观和显微构造、应力场分布和变形条件的深入分析,发现该区域总体呈现出穹窿状构造形态特征,同时发育典型的变质核杂岩构造单元,即强烈变形-变质的片麻岩核部(下盘)、拆离断层系及弱变质到未变质-变形的沉积盖层(上盘).下盘属于强烈的塑性变形域,并伴随有不同期次岩体侵入.片麻岩面理和线理产状分别具有弧形和放射状特征,整体为近南北向,倾向由下盘指向上盘,糜棱岩化随着远离拆离断层到下盘核部逐渐减弱并过渡为正常片麻岩.下盘和上盘之间是呈弧形展布的低角度拆离断层.靠近拆离断层的上盘变形岩石中保留了部分糜棱岩组构特征,主要由叠加变形的绿泥石化片岩、断层角砾岩、碎裂岩和断层泥组成.拆离断层附近和上盘发育有大量正断层,其应力场围绕核部呈弧形、放射状展布.获得下盘核部斜长角闪岩和片麻岩中的岩浆锆石U-Pb年龄集中在445~420Ma,为加里东期岩浆侵位年龄,也是老君山地区核部片麻岩岩石单元的主形成时期.锆石变质边的U-Pb年龄范围为241~230Ma,为印支期碰撞阶段的高级变质与高温缩短变形时限.在这个时期,该区域地壳经历了挤压收缩变形以及叠加拆离伸展剥露,并在晚期阶段伴随强烈的流体活动和热液成矿作用.