萨迦穹隆北侧苦堆淡色花岗岩的形成机制及对喜马拉雅造山带演化的约束

萨迦穹隆位于北喜马拉雅片麻岩穹隆带中部。野外构造解析表明,萨迦穹隆北侧剖面可划分为由浅变质特提斯喜马拉雅沉积岩系构成上构造层,糜棱状石榴石片岩构成中构造层,糜棱状的正片麻岩和副片麻岩复合体构成下构造层(穹隆核部)。从上构造层向中构造层变质变形程度连续增高,但没有明显的拆离断层分隔,中构造层与下构造层被拆离面分隔。不同构造层次都具有统一的近北倾的线理和面理,运动学特征都指示了上盘向北的伸展剪切,表明萨迦穹隆北侧剖面的剪切变形可能代表了藏南拆离系在北喜马拉雅穹隆的出露。苦堆白云母花岗岩和石榴石花岗岩以顺层(面理化)和切层形式侵位于下构造层片麻岩中,呈现明显的同构造变形特征。两类淡色花岗岩具有相似的全岩主量元素特征:高的SiO_(2)(73.26%~74.87%)、Al_(2)O_(3)(14.37%~15.03%)和CaO(1.51%~1.81%),A/CNK指数在1.08~1.16之间。白云母花岗岩表现出较高的Ba(398×10^(-6)~739×10^(-6))和Sr(135×10^(-6)~165×10^(-6)),低的Rb(180×10^(-6)~201×10^(-6))和Rb/Sr比(1.22~1.34),变化的Eu/Eu*(0.76~1.47),轻重稀土分异明显,球粒陨石标准化稀土元素配分图呈明显右倾趋势。石榴石花岗岩表现出低的Ba(204×10^(-6)~282×10^(-6))和Sr(81×10^(-6)~103×10^(-6)),较高的Rb(243×10^(-6)~281×10^(-6))和Rb/Sr比(2.37~3.22),明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.46~0.66),轻重稀土分异不明显,球粒陨石标准化稀土元素配分图呈“海鸥型”。苦堆淡色花岗岩的初始87 Sr/86 Sr比为0.762732~0.766668,ε_(Nd)(t)为-13.1~-12.5,与大喜马拉雅结晶岩系一致。年代学结果表明苦堆白云母花岗岩形成于约27Ma,石榴石花岗岩形成于27.5~28.1Ma。根据岩相学、年代学、运动学、地球化学等分析,认为苦堆白云母花岗岩起源于大喜马拉雅结晶岩系白云母水致熔融,源岩为大喜马拉雅较深位置的变杂砂岩,石榴石花岗岩是白云母花岗岩进一步结晶分异的结果。同构造的苦堆淡色花岗岩反映了渐新世早期藏南拆离系已经启动,藏南拆离系的启动诱发了地壳深部的白云母水致熔融,形成淡色花岗岩,并沿着藏南拆离系侵位。喜马拉雅造山带在渐新世(集中于28~26Ma)已从碰撞增厚转换为代表松弛与折返的伸展构造背景。

内蒙古大青山-盘羊山晚中生代-早新生代构造事件及其对华北北缘构造演化的启示

内蒙古大青山和盘羊山位于华北克拉通北缘,其复杂的地质构造对华北克拉通北部中—新生代构造演化具有重要的指示作用。大青山以北的盘羊山逆冲体系,形成于晚二叠世至早三叠世古亚洲洋的闭合,晚侏罗世可能受蒙古-鄂霍次克洋闭合的影响而重新活动。大青山地区发育4期中—新生代变形构造,从老至新依次是:SE-NW向伸展形成的呼和浩特变质核杂岩、NW向逆冲的大青山逆冲体系、以不变形花岗岩为核心的构造穹窿、大青山山前断裂及高角度正断层。发生于约142~132 Ma的SE-NW向伸展,形成于造山增厚地壳的重力垮塌,并形成呼和浩特变质核杂岩和相关的拆离体系。大青山逆冲体系形成于约130~120 Ma,代表造山过程中地壳荷载与板块汇聚的抗衡导致的构造反转,另一可能是古太平洋俯冲的远程效应。自约120 Ma以来,大青山处于一个构造-热松弛期,导致该区约120~90 Ma的冷却事件被广泛记录,并形成以不变形花岗岩(约114 Ma)为核心的穹窿构造;这些事件可能与华北克拉通的峰期破坏相关。大青山山前断裂和相关的高角度正断层开始于始新世,可能是印度-欧亚大陆碰撞和太平洋板块运动方向改变的远程效应所致。古亚洲洋和蒙古-鄂霍次克洋的闭合导致华北克拉通北缘地壳增厚,引发早白垩世造山晚期的垮塌和伸展,形成呼和浩特变质核杂岩。自120 Ma开始,大青山开始受华北克拉通破坏的影响,并形成后造山伸展。新生代,大青山受新特提斯和太平洋构造域的远程影响。

新疆阿尔泰造山带伟晶岩型稀有金属矿床成矿作用

花岗伟晶岩与稀有金属(Li、Be、Nb、Ta等)矿床关系密切。关于伟晶岩成矿模式、伟晶岩与花岗岩之间的成因关系等,已有大量研究和讨论,但仍然存在争议。新疆阿尔泰是我国著名的伟晶岩及稀有金属矿床集中区,研究资料丰富。本文系统分析了阿尔泰伟晶岩的地质背景与成矿地质特征,阐明阿尔泰造山带伟晶岩与花岗岩存在3种关系:(1)缺乏成因联系,伟晶岩可能为变质脱水熔融形成的独立伟晶岩;(2)可能为“兄弟关系”;(3)可能为“母子关系”,共同构成花岗岩-伟晶岩成岩成矿系统。作者提出一个包含多种成因伟晶岩的成岩成矿构造模式,可能在矿带、矿田、矿床尺度上都适用。阿尔泰造山带稀有金属伟晶岩成矿省的形成受到古生代地层的控制。阿尔泰造山带处于典型的幔坡带,为长期活跃的构造活动带,极易受到外部构造域的干扰,在晚三叠纪受到特提斯构造域的一系列陆块向北漂移并拼贴到欧亚大陆南缘的远程效应影响而发生大规模的稀有金属成矿作用,在侏罗纪,其构造活动及成岩成矿作用则受新特提斯构造域和蒙古-鄂霍茨克洋构造域地质作用的远程效应共同影响。

纳米矿物在地球科学的研究进展

纳米矿物广泛存在于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈内,是地球系统的重要组成部分。纳米矿物的微小尺寸使其具有不同于宏观矿物的特殊结构、物理化学性质和地质行为,研究固体地球系统中各类纳米矿物的形成机制、分布特征和转变规律进而从微观角度深入理解地质过程已成为国际地学的研究热点。本文总结了地学常用的纳米矿物研究方法,介绍了纳米矿物参与下的“非传统”矿物生长、微量元素吸附和矿物相变等过程。同时本文结合实例梳理了地球系统不同地质过程中非生物相关纳米矿物的成因机制及其对地质过程的指示意义,包括发生在岩浆、热液或胶体体系中从无到有的结晶过程,先存矿物的溶解-再沉淀过程(水岩反应作用),以及先存岩石或矿物的应变破碎过程(陨石冲击、构造活动、火山活动)等,讨论了纳米矿物与成矿的关系,并对纳米地球科学未来的研究方向提出了展望。

柴北缘西段晚新生代构造地貌演化:中更新世构造隆升分隔柴达木盆地与苏干湖盆地

通过对野外观察点沉积特征和构造地貌的分析,发现中更新世柴达木盆地和苏干湖盆地的古地理环境发生快速的变化。柴达木盆地和苏干湖盆地早更新世(2.54~0.78 Ma)发育广泛的湖泊,古水流的流向显示此时二者存在水系沟通。中更新世以来(0.78 Ma至今),软沉积变形构造指示的柴北缘构造带持续构造活动事件导致小赛什腾山逐渐隆升,成为完全分隔柴达木盆地与苏干湖盆地的地形屏障,原有的湖泊环境在山前地区转变为冲积扇-洪积扇及辫状河环境,在远端地区转变为孤立的小型咸水湖环境。因此,柴北缘构造带中更新世的构造隆升事件导致柴达木盆地和苏干湖盆地古地理环境和流域体系的剧烈变迁。隆升形成的柴北缘构造带阻断发源自南祁连地区的河流,最终减少柴达木盆地的入湖径流量,促进中更新世以来柴达木盆地内湖泊的萎缩和干涸。

准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制--基于物理实验模拟研究

准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界广泛讨论的问题,并一直存在争议。基于区域地质背景和前人研究成果,采用物理砂箱实验模拟准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制。实验结果表明,乌夏、克白断裂带主要由一条西倾的主断裂控制,两侧断裂不对称分布,为不对称状花状断裂。红车断裂带主要由2条主断裂控制,呈雁列状分布,整体表现为近似对称的花状构造。通过物理模拟正演,认为准噶尔盆地西北缘早石炭世—晚三叠世演化过程可分为2个阶段,即残余洋盆俯冲阶段和右旋走滑阶段。准噶尔盆地西北缘构造石炭纪—三叠纪地层圈闭发育,可能是逆冲断裂和褶皱形成的断鼻、断块和排列背斜,这些伴生构造圈闭是准噶尔盆地西北缘油气成藏的关键因素。

浙江龙游杂岩变质作用演化、锆石U-Pb定年及其构造指示意义

华夏地块加里东期构造热事件的属性问题一直存在较大争议,主要集中在是陆内造山作用还是陆间造山作用两种观点。龙游地区变质杂岩作为华夏地块东北部加里东期高级变质地体的重要组成部分,对其开展变质作用与锆石U-Pb年代学研究,可以为限定该期构造热事件的成因背景提供重要约束。在详细野外工作基础上,选择了5件代表性变质杂岩样品(2件长英质片麻岩样品和3件变基性岩样品)开展研究工作。通过岩相学与矿物化学,并结合定量相图计算,确定龙游地区高压基性麻粒岩经历了三个阶段的变质演化过程:(1)压力峰期阶段(M 1),矿物组合为Grt+Cpx+Pl+Hb+Qtz+Ilm,温压条件为855~865℃/1.04~1.15GPa;(2)温度峰期阶段(M 2),矿物组合为Grt+Cpx+Opx+Pl+Hb+Qtz+Ilm,温压条件为870~928℃/0.95~1.11GPa;(3)固相线降温、降压阶段(M 3),矿物组合为Cpx+Opx+Pl+Hb+Qtz+Ilm,温压条件为810~860℃/0.55~0.86GPa。总体构成顺时针样式的PT演化轨迹,反映其成因与造山作用有关。锆石U-Pb定年结果显示龙游地区长英质片麻岩碎屑锆石年龄集中于950~800Ma,高压基性麻粒岩碎屑锆石年龄集中于890~680Ma,显示物源主要来自于新元古代地体,并非古元古代变质基底。龙游地区变质杂岩主要记录了两个阶段的变质锆石U-Pb年龄,分别为460~440Ma和420~400Ma,前者可能代表了压力变质峰期阶段,后者则相当于温度变质峰期后的地体抬升冷却阶段年龄。综合各方面信息,可以认为华夏地块加里东期构造热事件很可能缘于增生后的扬子地块与某一未知陆块发生的陆-陆碰撞造山作用。

显生宙碰撞造山带超高温变质作用的加热机制:来自二维数值模拟的约束

大量的岩石学证据表明:碰撞造山带中常发育900~1100℃的超高温变质作用。然而,碰撞造山带中如何出现如此极端的超高温条件仍然存在争议。为了更好地理解超高温变质作用加热机制和碰撞造山带中主要热源的相对贡献,我们建立了一系列高分辨率二维热-动力学模型,借此探讨了俯冲大陆岩石圈密度亏损程度、大陆地壳放射性生热率和大陆汇聚速率等因素对碰撞造山过程中超高温变质主要热源的影响。当大陆岩石圈密度亏损(Δρ=ρ软流圈地幔-ρ岩石圈地幔)大于50kg/m^(3)时,有利于发生大陆平板俯冲,软流圈地幔无法上涌为地壳物质提供热源;此时,具有较高放射性生热率(>3μW/m^(3))的地壳可以发生“浅俯冲-折返”型超高温变质作用。而当大陆岩石圈密度亏损小于10kg/m^(3)时,大陆上地壳在深俯冲阶段首先发生超高压榴辉岩相变质作用,随后伴随着大陆岩石圈地幔后撤和软流圈上涌,进而出现以异常高的地幔热流加热为主的“深俯冲-折返”型超高温变质作用。此外,较低的大陆汇聚速率(<1cm/yr)更有利于“深俯冲-折返”型超高温变质作用的产生。将数值模拟结果与特提斯构造域的变质岩石数据和地球物理观测进行对比,我们认为在现今板块构造体制下,由具有密度亏损程度较高的大陆岩石圈平俯冲有利于“浅俯冲-折返”型超高温变质作用的发生,而由密度亏损程度较低的大陆岩石圈俯冲可能导致“深俯冲-折返”型超高温变质作用的产生。

阿尔泰造山带花岗岩时空演变、构造环境及地壳生长意义——以中国阿尔泰为例

阿尔泰造山带横跨中、俄、哈、蒙四国边界,是中亚造山带主要组成部分,发育大量的花岗岩等侵入体。本文研究总结这些岩体的时空演变、成因类型和构造环境,并探讨其增生造山和地壳生长意义。依据锆石年龄,这些岩体可大致分为早中古生代的470～440Ma(中晚奥陶世)和425～360Ma(晚志留世—晚泥盆世)、晚古生代的355～318Ma(早石炭世)和290～270Ma(早二叠世)以及早中生代245～190Ma(中晚三叠世—早侏罗世)3个阶段5个期次,其中425～360Ma花岗岩可进一步细分为425～390Ma和380～360Ma两个峰期。早中古生代(470～360Ma)花岗岩体分布广泛,主要为钙碱性I型,多具不同程度变形,其中470～440Ma岩体变形极强(片麻岩体)。它们为同造山俯冲增生产物,形成于活动陆缘俯冲(470～440Ma)、继续俯冲弧后盆地伸展(420～390Ma)到聚合碰撞(380～360Ma)的过程中。早石炭世岩体发育于造山带南部,为不变形圆形状或不规则状,具典型碱性花岗岩特征,为晚(后)造山产物。早二叠世岩体主要发育于阿尔泰造山带南部,少量分布于造山带内部,多为圆形,不变形,少量变形岩体集中在额尔齐斯构造带内,成因类型以I、A型为特点,伴生有大量基性岩脉(体),显示为后造山底侵伸展环境。早中生代岩体为不变形圆形或不规则状,具有高分异I型和S型花岗岩特征,伴有稀有金属矿产,具有板内环境特点。花岗岩体同位素填图显示,阿尔泰中部块体岩体具有较低的εNd(t)值和老的Nd同位素模式年龄(1～1.3Ga),暗示存在古老地壳基底;由北向南εNd(t)值增高,模式年龄变年轻,显示陆壳向南生长,其中水平和垂向生长率分别为18%～28%和7%～8%。中生代时期阿尔泰造山带保留水平增生结构,没有发生大规模构造块体垂向叠覆。阿尔泰造山带经历了古陆缘构造演化,奥陶纪—志留纪陆缘俯冲,泥盆纪陆弧及陆缘边缘裂解、弧后盆地形成,晚泥盆世最终洋盆闭合及早石炭世各块体拼合的演化过程。该研究表明增生造山带中同样存在构造演化的阶段性;中亚增生造山作用不仅具有弧前增生,而且还存在陆缘裂解再拼合作用。

阿拉善地块北缘雅干花岗岩体地球化学、地质年代学及其对区域构造演化制约

位于阿拉善北部中蒙边境地区的雅干花岗岩体以二长花岗岩为主,岩体的锆石离子探针U-Pb年龄为283.2±2.2Ma(n=14,MSWD=0.016)。该花岗岩体具有相对较低的SiO2含量(66.96%～70.71%),和较高的Al2O3(15.05%～16.05%)和(Na2O+K2O)含量(7.24%～9.19%),且岩体钠含量稍高(Na2O/K2O>1)。雅干花岗岩体总体上表现为高钾钙碱性及偏铝质-过铝质的特征。岩体稀土元素总含量为101.9×10-6～133.1×10-6,在稀土元素配分模式图中,岩体表现为轻-重稀土元素中等程度-强烈分异,同时具有明显的负Eu异常(δEu=0.59～0.77);在微量元素原始地幔标准化蛛网图中,岩体表现为亏损Nb、Ta、P、Ti,富集Ba、Rb、Cs、Th、K等大离子亲石元素;岩体同位素特征则表现为具有高的(87Sr/86Sr)i值(0.707654～0.710235)以及负εNd(t)值。根据雅干花岗岩体的形成时代、地球化学特征以及相关的沉积建造特征,可推断该岩体形成于后碰撞环境,表明古亚洲洋在阿拉善地块北缘北部地区的分支于早二叠世(283.2±2.2Ma)之前已经闭合。

西大别造山带红安高压榴辉岩的变质演化:岩相学与Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-O(Fe2O3)体系中相平衡关系

西大别造山带红安高压榴辉岩主要矿物为石榴石、绿辉石、冻蓝闪石、石英和绿帘石,有时可见蓝闪石、多硅白云母和钠云母。石榴石具有生长环带且边缘成分变化大,可分为代表峰期的Ⅰ型边(X_(Mg)高、Grs低)和受退变质改造的Ⅱ型边(X_(Mg)低、Grs高)。石榴石内蓝闪石包体发育冻蓝闪石退变边,说明包体不能完全反映进变质条件。基质绿辉石比包体绿辉石Jd含量低,在一个晶体内成分有明显变化和沿解理缝发育冻蓝闪石,显示峰后绿辉石有成分变化和退变质改造。基质中冻蓝闪石晶体较大,核部见有蓝闪石残留,说明二者有成因联系。冻蓝闪石和绿辉石都发育后成合晶结构,石榴石有韭闪石的反应冠状体。在THERMOCALC程序计算的P-T视剖面图中,石榴石Ⅰ型边反映的峰期P.T条件为2.4～2.6GPa、570～585℃,和基质中多硅白云母Si含量等值线限定范围一致,对应硬柱石蓝闪石榴辉岩组合。石榴石Ⅱ型边P-T范围为1.9～2.4GPa、530～570℃,低于峰期条件。在可能的峰后降压过程中,岩石先后主要经历了硬柱石脱水生成绿帘石和蓝闪石、绿辉石退变为冻蓝闪石的反应阶段。绿辉石、冻蓝闪石发育的后成合晶说明晚期退变过程缺乏流体,石榴石的韭闪石冠状体也可能在该阶段产生,都受局部成分域控制。红安高压榴辉岩中各矿物与成分代表不同变质阶段,称其为冻蓝闪石榴辉岩只是对现有主要组成矿物的描述,不是基于共生关系的严格岩石学命名。

江南造山带中段大湖塘同构造花岗斑岩的成因--锆石U-Pb年代学、地球化学和Nd-Hf同位素制约

大湖塘钨多金属矿床位于江南造山带之九岭-鄣公山隆起西段。本文对大湖塘与成矿有关的燕山期花岗斑岩开展了锆石U-Pb年代学、地球化学、Nd-Hf同位素研究。结果表明,较早期(成矿期)大湖塘花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为146.01±0.78Ma。花岗斑岩具有高硅富碱的特征和较高的分异指数DI,结合主、微量元素特征,该花岗斑岩应属于高分异的S型花岗岩。Rb/Sr、Rb/Nb比值都明显高于上地壳所对应的均值0.32和4.5,也都大于中国东部上地壳所对应的均值0.31和6.83,表明其源自成熟度较高的地壳物质。Nb/Ta和Zr/Hf比值明显低于正常花岗的Nb/Ta比值11和Zr/Hf比值33~40,而且存在REE四分组效应,说明在岩浆演化晚期存在流体-熔体的强烈作用。不均匀的Hf同位素组成[εHf(t)=-19.9^-5.3;tDM2=1.54~2.46Ga]显示该花岗斑岩主要是由年龄为1.9~1.6Ga的前寒武古老地壳(可能是双桥山群)和部分基性岩熔融形成的,并且混入了少量扬子克拉通晚太古代的基底岩石(2.5Ga)。较早期花岗斑岩A/CNK值均大于1.15,暗示其不应为火山弧花岗岩,应属于同构造(同碰撞)花岗岩,而较晚期花岗斑岩在构造判别图解上则显示出后碰撞特点。较早期和较晚期花岗斑岩形成的构造背景演化过程,表明本区经历的从挤压向伸展转变的"挤压-伸展旋回"过渡期持续了约11Ma。正是长达11Ma的"挤压-伸展旋回"为本区多期成岩作用所必需的动力持续供给提供了充分的时间,而这也是本区能够发生大规模W-Cu成矿作用的一个重要的地质前提。

初论微陆块在中亚造山带演化中的作用:以锡林浩特微陆块为例

镶嵌状拼合在中亚造山带众多的古老陆壳块体或微陆块,是前期古亚洲洋的特征之一。本文重点讨论的是锡林浩特微陆块,组成微陆块基底的锡林郭勒杂岩既经历了早古生代的构造热事件,也保留了前寒武纪的古老锆石。当晚古生代(C2—P1)造山带遭受到强烈的伸展变形和底侵作用时,锡林浩特微陆块又起到支柱作用:当微陆块的南、北边缘发生裂谷活动时,微陆块内部却保持了稳定的滨-浅海相沉积环境;在微陆块受到来自上地幔的底侵作用时,微陆块通过伸展背景下非造山的双峰式岩浆活动,及其与微陆块再次重熔有关的碱性花岗岩侵位,使得陆壳发生进一步的垂向增生和固结,保持了造山带的构造格局。本文讨论的正是在底侵作用的深部背景下认识该区在晚石炭世出现的一些独特的地质现象。

早期碰撞造山带的构造样式及其板块构造演化意义:以华北克拉通五台山花岗岩-绿岩区为例

早期碰撞造山带的研究是探索板块构造早期体制的前缘领域。五台山地貌高差巨大(达2437m)、山体雄伟、地质露头连续完整,是我国早前寒武纪地质研究的经典地区和认识大陆克拉通早期地壳演化的窗口,已成为世界早前寒武纪碰撞造山带的典型实例。围绕五台山构造样式的深入研究,对于揭示早期板块构造演化及中浅地壳构造层次具有重要的地质意义。大量的野外地质调查及构造横剖面研究表明,五台山东冶亚群为华北克拉通的早期沉积盖层,它以开阔复式向形为特征,不整合于造山杂岩及其前陆冲断带和前陆盆地之上。区域变质相的分布及豆村亚群主期褶皱枢纽指示,五台山花岗岩—绿岩区向西南掀斜,出露了新太古代碰撞造山带不同构造单元(造山杂岩及前陆冲断带和前陆盆地)中浅层次上连续而完整的构造剖面。前陆冲断带以沉积岩系大规模平卧褶皱和逆断层、蛇绿岩混杂带和基底构造活化为特征。造山杂岩发育低角度逆断层和复杂叠加褶皱,伴随不同时期花岗岩类的侵位。从浅部层次向深部,绿岩带复式褶皱逐渐被与TTG杂岩构造叠置的表壳岩构造岩片取代,构造面理由陡立趋于平缓。与世界其他花岗岩—绿岩区相比,五台山区完好保留了造山带挤压构造及其前陆盆地沉积,指示早期碰撞造山过程的强烈构造缩短和大规模地壳隆升作用,是研究早期板块碰撞造山过程的重要例证。

龙木错地区泽错岩体演化历史及构造意义:来自地球化学和年代学的约束

沿大型断裂带出露的深成岩体记录并保存了形成时的大地构造活动及后期演化和变形的重要信息。为了更好地理解羌塘西部花岗岩的成因机制和演化历史,本文选取了龙木错断裂南部的泽错岩体进行地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年代学及云母和钾长石40Ar/39热年代学分析。全岩地球化学判别图显示花岗岩样品为高钾钙碱性系列至钙碱性系列和过铝质。矿物组合表明无角闪石且含白云母。以上特征均显示出明显的S型花岗岩趋势。锆石U-Pb年龄为123±1. 7Ma至107±1. 4Ma,表明岩浆侵位的时代为早白垩世,此时班公-怒江洋仍在向北俯冲。云母和钾长石40Ar/39年龄及前人低温热年代学数据显示,侵位后岩体至少有四个阶段的冷却,包括120~90Ma、90~38Ma、38~26Ma和26~0Ma。第一阶段在侵位后10Myr内快速冷却至低于~320℃,而随后以相对较慢的速率冷却至~220℃。从90Ma到38Ma期间经历了较长时期极为缓慢的冷却,该阶段构造活动趋于静止,表明羌塘地体-拉萨地体碰撞应发生在90Ma之前。中新世受控于龙木错断裂左旋走滑的影响,最后一期的构造变形以东西向伸展为主,深成岩逐渐剥露至地表。龙木错断裂可能作为中新世以来高原物质向东运移西部边界的一条新的应力释放途径。

兴蒙造山带中与古亚洲洋演化有关的成矿系统初步研究

古亚洲洋演化过程中在兴蒙造山带中形成了大量金属矿床。早古生代早期,古亚洲洋向北俯冲,形成了奥陶纪多宝山-铜山斑岩Cu-Au成矿系统;早古生代晚期,古亚洲洋向南俯冲并形成了晚奥陶世白乃庙Cu-Mo-Au成矿系统和志留纪别鲁乌图海底喷流块状硫化物成矿系统。古亚洲洋在晚古生代早期向北俯冲,形成了晚泥盆世欧玉陶勒盖Cu-Au成矿系统。基本同时,古亚洲洋向南俯冲,形成了晚泥盆世哈达门沟Mo成矿系统。早石炭世,研究区构造体制从岛弧环境逐渐转变为陆内伸展环境,并在此过程中形成了豆荚状铬铁矿成矿系统和小型斑岩Mo-Cu成矿系统。

东天山晚古生代构造转折:红山南-天木东地区岩浆岩年代学与地球化学的约束

东天山是中亚造山带的重要组成部分,区内晚古生代岩浆活动与成矿作用强烈,是理解中亚造山带构造演化与成矿作用的关键地区。然而,前人对东天山构造带由俯冲向碰撞转变的时间和过程仍存在较大争议。本文对东天山红山南-天木东地区广泛出露的晚古生代岩浆岩开展了野外考察和岩相学鉴定,进行了年代学和岩石地球化学分析,以限定其形成时代、岩石成因和构造背景,进而探讨晚古生代构造演化过程。红山南-天木东地区岩浆岩主要为早石炭世火山岩和侵入岩,次为早二叠世侵入岩。早石炭世火山岩主要为安山岩(328.8±2.0Ma)和英安岩,侵入岩主要为辉长闪长岩(328.7±1.8Ma);早二叠世侵入岩为黑云母二长花岗岩(290.3±2.1Ma)和石英闪长岩(290.0±1.6Ma)。早石炭世岩浆岩富含角闪石和斜长石,为钙碱性,准铝质系列,富Rb、Ba、Th、U和Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素和Sr-Nd-Hf同位素,具有岛弧岩浆岩特征,是交代地幔楔部分熔融的产物。相对于早石炭世岩浆岩,早二叠世侵入岩富含黑云母和碱性长石,富集SiO_(2)、Na_(2)O和K 2O,贫Al_(2)O_(3)、MgO、Fe_(2)O T_(3)及CaO,同位素更亏损,为碰撞后背景下新生加厚地壳部分熔融的产物。总之,红山南-天木东地区的早石炭世与早二叠世岩浆岩地球化学差异显著,指示东天山构造背景从早石炭世大洋俯冲体制转变为早二叠世碰撞后造山体制,即其构造转折时间为晚石炭世-早二叠世。

碳质物拉曼光谱变质温度计及其在造山带热结构重建与演化中的应用

变质沉积岩普遍含有碳质物,其源自沉积母岩中有机质。在变质过程中这些有机质逐渐转变为碳质物或石墨,且碳质物结晶程度可以作为变质等级的可靠指示标志。拉曼光谱是表征碳质物结晶度的有效工具,Beyssac et al.(2002a)基于碳质物拉曼光谱参数(R1=D1/G,D1和G为碳质物拉曼光谱峰强;R2=D1/(G+D1+D2),G、D1和D2为碳质物拉曼光谱峰面积)与寄主岩变质温度之间的线性关系构建了碳质物拉曼光谱温度计:T(℃)=-445(R2)+641,其简单且实用,并被应用到阿尔卑斯和喜马拉雅造山带热结构与折返机制研究中;随后,Rahl et al.(2005)对该变质温度计进行修订,修订后温度估算表达式为:T(℃)=737.3+320.9R1-1067R2-80.638R12,并将变质温度估算范围扩展为100~700℃。本文对碳质物拉曼光谱变质温度计的基本原理、方法、应用条件及其在造山带热结构重建与演化方面的研究进展进行了综述,并对碳质物拉曼光谱温度计与传统温度计估算的变质温度进行了系统的对比分析,结果表明碳质物拉曼光谱温度计代表峰期变质温度,不会受后期退变质影响,当传统温度计结果代表峰期变质温度时,二者计算结果一致。碳质物拉曼光谱温度计已被用于造山带热结构重建、折返过程的热演化,以及高应变带、流体相关热异常等研究。尽管变质过程的压力、变质持续时间、碳质物前体类型等因素对于碳质物拉曼光谱温度计的影响尚待研究,但与传统矿物组合温压计相结合,该方法可以有效评价峰期变质条件和造山多期热演化。

兴蒙造山带晚古生代伸展减薄过程:来自内蒙林西地区岩体的地球化学证据

内蒙古林西县双井地区出露一套含暗色包体的花岗质岩体,位于双井片岩和房框子单元花岗质片麻岩接触带,该岩体对厘定古亚洲洋演化阶段、西伯利亚板块和阿穆尔板块最终碰撞缝合时限具有重要意义。本文对该岩体进行了详细的岩相学、岩石地球化学以及锆石U-Pb年代学研究,讨论了该岩体成因、岩浆源区以及研究区造山带地壳演化等问题。岩体中暗色包体和周边花岗岩大部分锆石记录了-285Ma和-270Ma两期年龄,少量锆石记录了-320Ma的较老年龄,表明该区域在晚石炭世就存在岩浆活动,并在-285Ma、-270Ma更为显著,且岩浆活动具有幕式发生的特点,通过锆石的Ti温度计算得岩浆形成温度为-670℃。暗色包体相较周边花岗岩部分更富Al_(2)O_(3)(>13.96%)、CaO(>1.61%)、Na_(2)O(>4.61%)以及Fe_(2)O_(3)(>3.67%)、MgO(>0.62%)、TiO_(2)(>0.28%)、P_(2)O_(5)(>0.08%)等,但贫K2O(<2.10%),但二者发育有一致的变形现象,具有相同的侵位时代(误差范围内一致)、相似的微量元素配分模式、相近的Sr-Nd-Hf同位素组成,指示二者可能为同源岩浆不同演化阶段的产物。此外,暗色包体样品中,Zr/Hf比值介于31.74-37.08之间(接近原始地幔的Zr/Hf比值36.25),黑云母有壳源和壳幔混合源两种成因类型,ISr值介于0.7039-0.7055之间,εNd(t)值介于-7.30--5.87之间,锆石的εHf(t)介于-3.58-6.72之间等地球化学特征,均指示暗色包体的母岩浆在形成过程中有幔源物质的加入,以上特征显示岩体为壳幔混合源岩浆经历不同演化阶段后的产物。岩体中锆石Eu/Eu*与地壳厚度的拟合结果显示研究区在ca.290-270Ma地壳经历了一次显著的减薄过程(ca.50-35km),为区域存在地幔物质上涌提供了动力学证据。结合前人资料,本次研究的含暗色包体的花岗质岩体属于大石寨期,其母岩浆的形成、侵位时代,以及壳幔混合源等地球化学特征精细地约束了该区大石寨期岩浆活动的发育时间及过程,为研究西拉木伦缝合带晚古生代构造演化提供了新证据,同时也清晰地指示出古亚洲洋在晚古生代末期并不处于大洋俯冲阶段,而是造山后的伸展裂解阶段。

再论台湾造山带构造格架与演化过程

台湾造山带是中新世晚期以来相邻菲律宾海板块往北西方向移动,导致北吕宋岛弧系统及弧前增生楔与欧亚大陆边缘斜碰撞形成的。目前该造山带仍在活动,虽然规模很小,但形成了多数大型碰撞造山带中的所有构造单元,是研究年轻造山系统的理想野外实验室,为理解西太平洋弧-陆碰撞过程和边缘海演化提供了一个独特的窗口。本文总结了二十一世纪以来对台湾造山带的诸多研究进展,讨论了其构造单元划分及演化过程。我们将台湾造山带重新划分为6个构造单元,由西至东分依次为:(1)西部前陆盆地;(2)中央山脉褶皱逆冲带;(3)太鲁阁带;(4)玉里-利吉蛇绿混杂岩带;(5)纵谷磨拉石盆地;(6)海岸山脉岛弧系统。其中,西部前陆盆地为6.5Ma以来伴随台湾造山带的隆升剥蚀形成沉积盆地。中央山脉褶皱逆冲带为新生代(57~5.3Ma)欧亚大陆东缘伸展盆地沉积物由于弧-陆碰撞受褶皱、逆冲及变质作用改造形成的。太鲁阁带是造山带中的古老陆块,主要记录中生代古太平洋俯冲在欧亚大陆活动边缘形成的岩浆、沉积和变质岩作用。玉里-利吉蛇绿混杂岩带和海岸山脉岛弧系统分别为中新世中期(~18Ma)以来南中国海板块向菲律宾海板块之下俯冲形成的岛弧和弧前增生楔,其中玉里混杂岩中有典型低温高压变质作用记录,变质年龄为11~9Ma;岛弧火山作用的主要时限为9.2~4.2Ma。纵谷磨拉石盆地记录1.1Ma以来的山间盆地沉积。台湾造山带的构造演化可划分为4个阶段:(a)古太平洋板块俯冲与欧亚大陆边缘增生阶段(200~60Ma);(b)欧亚大陆东缘伸展和南中国海扩张阶段(60~18Ma);(c)南中国海俯冲阶段(18~4Ma);(d)弧-陆碰撞阶段(<6Ma)。台湾弧-陆碰撞造山带是一个特殊案例,其弧-陆碰撞并不伴随着弧-陆之间的洋盆消亡,而是由于北吕宋岛弧及弧前增生楔伴随菲律宾海板块运动向西北方走滑,仰冲到欧亚大陆边缘,形成现今的台湾造山带。