华北克拉通北缘中段二叠纪苏吉火山岩及其形成机制

本文报道了集宁北部商都县西井子镇一带苏吉火山岩的岩石学、地球化学、锆石年代学及Hf同位素组成。锆石定年显示,苏吉火山岩形成于早-中二叠世(267±2Ma、272±2Ma和270±3Ma)。研究区内的苏吉火山岩为一套酸性火山岩组合,SiO_2、Al_2O_3含量较高并具有极低的Mg#;其轻稀土元素和大离子亲石元素相对富集,高场强元素Nb、Ta、Ti明显亏损。苏吉火山岩的锆石εHf(t)呈较高的负值(-17.3~-5.9)并具有相当古老的Hf二阶段模式年龄(1667~2386Ma),指示它们的原始岩浆主要源自古老地壳物质的部分熔融。系统的地质填图显示,华北克拉通北缘中段存在一条数百千米的晩古生代火山岩带。苏吉火山岩的形成可能与古亚洲洋向华北克拉通俯冲有关,当时华北克拉通北缘存在一个安第斯型活动大陆边缘。     

华北板块北缘东段二叠纪的构造属性:来自火山岩锆石U-Pb年代学与地球化学的制约

本文对华北板块北缘东段大河深组、关门咀子组火山岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年和岩石地球化学研究以便制约该区的区域构造演化。大河深组和关门咀子组火山岩中的锆石均呈自形-半自形晶,具有清晰的岩浆振荡生长环带和条痕状吸收(玄武安山岩)的特点,其Th/U比值高达0.31～1.56,表明其岩浆成因。测年结果表明,桦甸大河深组流纹岩形成于早二叠世(279±3Ma～293±2Ma),珲春和图们关门咀子组玄武安山岩和玄武岩分别形成于早二叠世(275±7Ma)和晚二叠世(250±5Ma)。大河深组火山岩SiO2含量介于64.9%～75.4%,Mg#值介于0.21～0.57,属于中钾-高钾钙碱性系列,明显富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)、亏损高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta、Ti)以及P元素,类似活动大陆边缘火山岩;其锆石的εHf(t)值为+0.9～+10.37,Hf同位素二阶段模式年龄值为785～1240Ma,表明它们均起源于中-新元古代新增生玄武质下地壳的部分熔融。珲春早二叠世关门咀子组属于中钾钙碱性系列;贫硅(53.4%～53.7%)和HFSEs,富铝(16.4%～16.8%)和LILEs,具有较低的稀土元素总量,以及较平坦的稀土配分型式,显示出岛弧火山岩的地球化学属性;该组火山岩的原始岩浆应起源于受俯冲板片脱水熔融交代的亏损地幔楔。图们晚二叠世关门咀子组玄武岩SiO2含量为48.7%～49.6%,Mg#值高达0.64～0.72,相对富集LREEs和LILEs,亏损HREEs和HFSEs,具有火山弧玄武岩的地球化学属性,同时其εNd(t)=+6.01,暗示其原始岩浆起源于亏损的岩石圈地幔。综上所述,我们认为早二叠世至晚二叠世期间,华北板块北缘东段(吉林中部地区)和兴凯地块西南缘均处于古亚洲洋的俯冲作用下。     

吉林省伊通地区早二叠世火山岩成因——锆石U-Pb年代学和岩石地球化学证据

吉林省中部伊通地区火山岩大地构造上位于华北板块北缘东段。本文对其进行了岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和岩石地球化学特征的研究,进而探讨了火山岩的成因。伊通地区玄武安山岩中锆石均呈自形—半自形,具有明显的岩浆震荡生长环带和较高的Th/U值,表明其为岩浆成因。锆石定年结果表明玄武安山岩形成于(285±2)Ma,即早二叠世。伊通地区早二叠世火山岩的岩石组合为玄武安山岩和安山岩,样品SiO₂质量分数为51.29%～58.91%,Mg^#值为39～66,属于拉斑系列,相对富集轻稀土元素(LREEs)、大离子亲石元素(LILEs),亏损高场强元素(HFSEs)。综合研究认为伊通地区早二叠世火山岩岩浆来自受俯冲流体交代的亏损地幔楔,形成于古亚洲洋南向俯冲的活动大陆边缘环境。结合区域研究成果,认为华北板块北缘早二叠世处于古亚洲洋南向俯冲作用之下。     

北山南部早二叠世A型流纹岩地球化学特征及其地球动力学意义

北山南部晚古生代构造背景争议已久,该区下二叠统普遍发育一套流纹岩系,但尚未对其开展系统的年代学与地球化学研究。本文首次对该区下二叠统5条代表性剖面中的流纹岩进行了元素地球化学、锆石U-Pb定年、全岩Sr-Nd及锆石Hf同位素等研究。U-Pb年龄介于294. 7～272. 7Ma之间,结合古生物资料,明确其喷发时代为早二叠世。该区早二叠世流纹岩大多属高钾钙碱性系列,呈钙碱-碱钙质,为准铝-过铝质岩石。岩石主量元素Si、K、Na、Fe含量高,贫Ca、Mg;微量元素富集Ga、Rb、Zr、Hf、Y,亏损Ba、Sr等;稀土元素存在明显负Eu异常;呈现高Fe OT/MgO与10000×Ga/Al比值,这些特征表明该区早二叠世流纹岩为A型流纹岩。独山剖面流纹岩锆石具有高的εHf(t)值(+11. 4～+16. 7),Hf模式年龄(tDM2)为231～573Ma;干泉剖面流纹岩锆石εHf(t)值为-8. 8～+8. 9,Hf模式年龄(tDM2)为802Ma～1961Ma;珊瑚井和俞井子剖面中的流纹岩具有低的εNd(t)值(-4. 21～-2. 92),高的(87Sr/86Sr)i值(0. 7108～0. 7223),Nd亏损地幔模式年龄(tDM)为1256～1386Ma,其锆石εHf(t)为正值(+1. 3～+17. 0)(tDM2为691～1797Ma);沙红山南剖面流纹岩εNd(t)值(-2. 00～-1. 81)较低,Nd亏损地幔模式年龄(tDM)为1207～1222Ma,锆石εHf(t)值介于+1. 6～+10. 7(tDM2为623～2576Ma)。地球化学特征表明独山剖面的流纹质岩浆为古生代新生地壳的重熔,其它剖面酸性火山岩岩浆则主要为中新元古代地壳物质熔融所形成,揭示了北山南部早二叠世岩石圈伸展减薄的地球动力学背景,结合该区构造岩浆事件序列、地层学以及沉积学等其它地质学证据,认为北山南部早二叠世为裂谷环境。     

阿拉善地块北缘朱拉扎嘎毛道晚二叠世火山岩的发现

研究区位于阿拉善地块北部的朱拉扎嘎毛道地区,根据前人研究,该区还未发现火山岩出露。通过对朱拉扎嘎毛道地区的岩石样品野外观察和室内薄片鉴定,确定该区存在球粒流纹岩。该套球粒流纹岩玻璃质含量较高,约75%,玻璃质呈球粒状,有脱玻化现象,其中还包含大量自形程度较高的长石颗粒,可能表明球粒流纹岩在喷发之前捕获有围岩成分。锆石U Pb年龄表明,该套球粒流纹岩的主要喷发时间为晚二叠世。根据LuHf同位素组成,U Pb年龄为240~325 Ma的锆石,εHf(t)全为负值(-39.2~-13.0),且模式年龄远远大于U Pb年龄,表明形成这套球粒流纹岩的岩浆来源于古老地壳再循环。而研究区位于华北板块西部块体的北缘,所以该套球粒流纹岩是由华北板块西部块体北缘的古老地壳物质再循环产生。     

北京周口店太平山南坡晚古生代碎屑锆石U-Pb年代学及其大地构造意义

为了探讨华北板块北缘晚古生代的隆升历史和古亚洲洋的闭合过程,利用碎屑岩的锆石U-Pb年代学、Hf同位素和锆石微量元素组成对北京周口店太平山南坡晚石炭世-早二叠世地层进行物源分析,并判定源区的大地构造背景.5件样品的碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在3个时代:显生宙（285~425 Ma）、古元古代（1 700~2 450 Ma）和新太古代（2 500~2 747 Ma）.前寒武纪的锆石年龄主要集中在2.5 Ga和1.8 Ga,与华北克拉通的前寒武纪基底岩石相似.显生宙的锆石年龄主要集中在308~297 Ma,最年轻的峰值年龄在299~291 Ma,在误差范围内与地层沉积年龄相似,因此这些最年轻的碎屑锆石属于早二叠世同沉积锆石.29颗同沉积锆石的Hf同位素结果显示,原始176Hf/177Hf比值介于0.282 021~0.282 318,ε_Hf（t）值介于-20.1~-9.6.显生宙锆石的年龄谱特征以及Hf同位素组成与内蒙古隆起同期的岩浆锆石特征十分相似,因此显生宙碎屑锆石可能来源于内蒙古隆起,并伴随有少量来自北侧兴蒙造山带南部的早古生代岛弧碎屑的输入.二叠纪同沉积锆石的微量元素特征表明锆石结晶的岩浆源区具有大陆岛弧的构造属性.上述数据表明:（1）华北板块北缘在晚石炭世-早二叠世为活动大陆边缘;（2）晚古生代古亚洲洋向华北北缘的持续俯冲消减导致了内蒙古隆起的快速隆升;（3）古亚洲洋闭合的时间应晚于早二叠世.      

Discovery of the Late Carboniferous alkaline volcanic rocks in the Guyang area,eastern Yinshan Block,and its geological implicationsSCIEI北大核心CSCD

在华北克拉通北缘阴山地块东部固阳地区发现了假白榴石粗面玄武岩和钾质粗面岩两种高钾准铝质碱性火山岩。地质年代学数据显示,假白榴石粗面玄武岩的磷灰石U-Pb年龄为322±14Ma,钾质粗面岩的锆石U-Pb年龄为315.6±7.5Ma,说明其形成时代均为晚石炭世。岩石地球化学特征显示,二者均富Al、Fe,贫Mg;富集大离子亲石元素(如Rb、Ba和K),相对亏损高场强元素(如Ta、Nb和Ti),轻重稀土分异明显,富集轻稀土,相对亏损重稀土,Eu异常不明显;高(87Sr/86Sr)i比值(0.710028~0.714745),低εNd(t)值(-9.0~-17.2),表现出相似的交代岩石圈地幔源区和地壳混染特征。将该碱性火山岩与兴蒙造山带晚石炭世-早二叠世中基性火山岩和阴山地块白垩纪中基性火山岩进行岩石类型对比,发现华北克拉通北缘产出的火山岩多为高钾碱性系列,而兴蒙造山带中产出的火山岩则多为钙碱性系列;与兴蒙造山带晚石炭世-早二叠世中基性火山岩进行岩石成因对比,发现它们的岩浆源区和混染程度并不相同,即固阳地区碱性火山岩为受到早古生代俯冲沉积物交代的岩石圈地幔部分熔融所形成的岩浆在上升过程中混染华北克拉通TTG片麻岩后喷发的产物,而兴蒙造山带中火山岩的产出则多为亏损地幔部分熔融所形成的岩浆在上升过程中轻度混染地壳物质后喷发的结果。在固阳地区发现晚石炭世碱性火山岩,代表着古亚洲洋在该时期的后造山伸展作用范围已延伸至华北克拉通北缘。     

冀北梁头岩体年代学和地球化学特征及对古亚洲洋闭合时限的启示

华北板块北缘古亚洲洋闭合时间一直存在较大分歧,冀北张北梁头二长花岗岩体位于华北克拉通北缘中段,毗邻古亚洲洋构造域东南缘,对揭示古亚洲洋闭合时限具有重要启示。本文以梁头岩体为研究对象,开展了岩石学、地球化学、锆石U- Pb年代学和Hf同位素研究,探讨了其形成时代、岩石成因和构造环境。锆石LA- ICP- MS U- Pb测年表明,梁头岩体的侵位年龄为262. 5±2. 6 Ma,形成时代为晚二叠世。岩石学和岩石地球化学研究表明,梁头岩体具有较高的SiO2(70. 27% ~ 73. 89%),Na2O(4. 2% ~ 4. 55%),K2O(3. 87% ~ 4. 64%),Sr(417×10-6 ~ 827×10-6)含量,较低的Yb(0. 286×10-6~ 0. 518×10-6),Y(2. 74×10-6 ~ 6. 98×10-6)含量。岩石富集Sr等大离子亲石元素和LREE,亏损Ti、P、Nb、Ta等高场强元素和HREE,轻重稀土分馏明显(LaN YbN=15. 6 ~ 67. 3),具有弱的正Eu 异常。该岩石显示高锶低钇中酸性岩（Adakite, 埃达克质岩）的地球化学特征,形成于陆缘弧环境,为陆弧岩浆岩。锆石的εHf(t)值为-17. 50 ~ -11. 12,模式年龄tDM2为1989~2390 Ma。结合华北克拉通北缘晚石炭世—早二叠世陆弧岩浆岩的时空分布与演化特征,梁头陆缘弧二长花岗岩体的存在表明古亚洲洋在晚二叠世(262. 5±2. 6 Ma)可能仍处于向华北克拉通北缘的俯冲消减过程中,古亚洲洋闭合时间可能应在晚二叠世末。     

北山南带音凹峡地区酸性火山岩年代学、地球化学研究:二叠纪裂谷岩浆作用的新证据

北山造山带位于中亚造山带南缘中段地区,是中亚造山带、塔里木克拉通和华北克拉通的构造结合部。年代学资料表明北山南带晚古生代存在一期重要的岩浆活动,所形成的岩石类型包括了镁铁-超镁铁质杂岩、花岗岩类以及酸性火山岩。音凹峡地区位于北山南带,该地区广泛分布着厚度巨大的二叠系。这套地层主要是由酸性火山岩及火山碎屑岩组成,流纹岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为273±1 Ma,为早二叠世。针对音凹峡地区酸性火山岩的地球化学研究发现,其具有高SiO_2、K_2O+Na_2O、Al_2O_3含量、低Fe_2O_3~T、Mg O、P_2O_5含量;富集轻稀土元素,重稀土元素无分异,具有明显的Eu负异常;微量元素方面,酸性火山岩富集Cs、Rb、Th、U、Zr和Hf等元素,而相对亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素。酸性火山岩的锆石ε_(Hf)(t)值为-6.0~3.9,具有较老的Hf同位素模式年龄,t_(DM2)=1046~1669 Ma。音凹峡酸性火山岩的地球化学证据表明这套火山岩系可能由中-新元古代壳源岩石部分熔融形成,并与幔源岩浆进行了不同程度的混合,之后发生了分离结晶作用。综合音凹峡地区同时代镁铁质岩石、花岗岩类的研究成果,以及该地区二叠系沉积建造及火山岩特征分析可知,北山南带在早二叠世应处于大陆裂谷的构造背景。     

兴蒙造山带南缘早—中二叠世砂岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其构造意义

利用LA-MC-ICP-MS分析技术,对兴蒙造山带南缘下二叠统三面井组和中二叠统额里图组砂岩中的碎屑锆石进行了U-Pb年龄和Hf同位素研究。结果显示,三面井组砂岩记录了3组碎屑锆石年龄:280~369Ma(4颗)、1800~2271Ma(43颗,峰值1877Ma)和2507~2711Ma(9颗)。额里图组砂岩碎屑锆石年龄集中分布在271~371Ma(9颗)、1258~1395Ma(18颗,峰值1326Ma)和1695~2454Ma(34颗,峰值1864Ma)3个年龄区间。对比研究发现,样品中的元古宙和太古宙碎屑锆石是华北克拉通古老基底的反映;晚古生代锆石具有较低的ε_(Hf)(t)值(-5.3~-23.7)和较老的Hf模式年龄(1124~3039Ma),与华北克拉通北缘晚古生代岩浆岩具有一致性,而明显区别于兴蒙造山带内岩浆岩Hf同位素特征,说明前者是其物源供给区。结合区域资料认为,华北克拉通北缘在早―中二叠世期间不存在类似安第斯型的俯冲大陆边缘,三面井组和额里图组砂岩是在伸展背景下沉积形成的。     

内蒙中部苏左旗早石炭世火山岩年代学与地球化学研究：对中亚造山带东部石炭纪构造演化和地壳属性的制约

本文对苏尼特左旗北部沙尔塔拉地区原定早二叠世大石寨组火山岩进行了系统的岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、主微量元素和锆石Hf同位素研究。定年结果显示,该套地层中火山岩的形成时代可分为～3465Ma和3351Ma两期,其岩石组合分别为玄武安山岩-安山岩-英安岩-流纹岩和英安岩-流纹岩,其形成时代为早石炭世,而非前人认为的早二叠世。玄武安山岩具有高Al_2O_3( 17%),低MgO含量(243%～270%)和Cr、Co、Ni的特点,可能是高温低压和含少量水条件下母岩浆经历了橄榄石和辉石(早)以及斜长石(晚)等分离结晶作用的产物;相对富集轻稀土元素、大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr)以及Pb、Zr和Hf,亏损重稀土元素和Nb、Ta和Ti,具有较高的正ε_(Hf)(t)值(892～1379),同时存在大量434～490Ma的捕获锆石,表明早石炭世早期玄武安山岩的原始岩浆应起源于陆内伸展机制下受早期俯冲流体交代的亏损岩石圈地幔部分熔融,并经历了一定程度的地壳混染。英安岩和流纹岩的主微量元素特征(富硅、铝,贫铁、镁,富集LREEs和LILEs,亏损HREEs和HSFEs等)和锆石Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)值分别为797～1214和835～1471,t_(DM2)分别为838～577Ma和812～407Ma),暗示它们的原始岩浆主体来源于新元古代末期和早古生代新增生的地壳部分熔融,同时,335Ma英安岩和流纹岩显示出高温(平均值为876℃)和A型花岗岩的特征,表明它们形成于陆壳伸展环境。安山岩的地球化学特征显示其岩浆可能是上述中基性和酸性岩浆混合的产物。另外,研究区石炭纪以新增生地壳的部分熔融为主,而且酸性火山岩锆石Hft_(DM2)整体随岩浆活动时代变新而变年轻。综上所述,早石炭世早期玄武安山岩表现出板内成因特点,安山岩具有岩浆混合成因,玄武安山岩与同时代英安岩-流纹岩共同构成了双峰式火山岩组合,从而表明研究区早石炭世早期已经处于陆内伸展环境;而早石炭世中期酸性火山岩的形成也进一步揭示了伸展作用的持续进行。结合前人沉积、变质作用等方面的研究成果,本文认为研究区石炭纪所记录的拉张环境可能与古亚洲洋在泥盆纪闭合后的伸展环境有关。     

内蒙古乌拉特后旗乌兰敖包地区二叠纪中-基性火山岩地球化学、年代学、Hf同位素特征及其地质意义

内蒙古乌拉特后旗乌兰敖包地区中-基性火山岩位于华北陆块北缘西段,野外出露岩性主要为灰黑色-深灰绿色玄武岩、深灰绿色玄武安山岩和灰绿色安山岩等。岩石样品中SiO_2含量49.33~65.84%,Na_2O含量0.53~5.49%,K_2O平均值为0.25~6.40%,属于钙碱性系列;由基性到中性岩石中稀土总量呈增加趋势,轻稀土元素富集程度增加,δEu负异常逐渐明显;微量元素显示火山岩普遍具有不同程度的Ta、Nb亏损,U、Ba、K等大离子亲石元素富集特征,具有俯冲带弧岩浆岩的特征。火山岩中岩浆锆石U-Pb测年结果为285.0±2.3 Ma和265.0±1.5Ma,表明其形成时代为早-中二叠世;火山岩与下伏地层接触关系及捕获锆石的年龄特征指示,乌兰敖包地区火山岩形成在华北陆块北缘之上。锆石Hf同位素信息指示岩浆起源于受俯冲板块影响的亏损地幔,岩浆上升过程中加入了壳源物质。     

华北克拉通南缘潘河~1.5Ga正长岩的厘定及其构造意义

华北克拉通是否曾是Columbia超大陆的组成部分并具有一致的裂解过程一直存在争议,而已知的中元古代非造山岩浆组合集中分布于华北克拉通北缘是引起有关裂解过程争论的重要原因。作者近来在华北克拉通南缘,河南省卢氏县潘河地区,厘定了一组中元古代走向近东西的正长岩脉群。正长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为1469±8Ma(MSWD=1.4)。岩石类型主要为黑云母正长岩,局部有少量霞石正长岩。岩体的SiO2变化于51.3%～65.7%之间,碱含量较高,K2O+Na2O总量8.32%～13.0%,铝含量较高(Al2O3=18.7%～20.0%),为碱性过铝质岩类。岩体轻重稀土分馏较为显著(La/Yb)N=14.5～34.5,具有显著的Eu负异常(δEu=0.2～0.3),强烈富集Rb、Ba、Th等大离子亲石元素和Nb、Ta、Nd、Tb等高场强元素,而Sr、Ti、P、Eu等元素显著亏损。岩石εHf(t)=-14.79～+8.16,Hf模式年龄为2.93～1.74Ga,指示成岩物质主要来源于富集岩石圈地幔的部分熔融并有地壳物质的加入。岩体形成于板内伸展构造环境,这表明华北克拉通的南缘也同时记录了华北克拉通曾经在中元古代发生过大规模的伸展作用,其伸展过程可能与Columbia超大陆的裂解有关。     

内蒙古中部达茂旗地区三叠纪花岗岩和钾玄岩的地球化学、年代学和Hf同位素特征

内蒙古索伦山缝合带南侧达尔罕茂明安联合旗北部分布有车根达来花岗闪长岩-闪长岩和西别河火山岩。车根达来花岗闪长岩为高钾或中钾钙碱性系列岩石,化学成分相当于埃达克岩。闪长岩为中钾钙碱性系列岩石,呈大小不等的包体产于花岗闪长岩中,化学成分相当于正常岛弧深成岩。但是,花岗闪长岩[εHf(t)=-4.56～-1.56]和闪长岩[εHf(t)=-5.01～-1.88]锆石Hf同位素组成指示其源区为古老的(镁铁质)陆壳或富集地幔。锆石SHRIMPU-Pb定年给出车根达来花岗闪长岩的年龄为245Ma±1Ma,闪长岩包体的形成年龄为239Ma±2Ma。西别河火山岩为钾玄岩,喷发年龄为224Ma±2Ma。火山岩以大量的、年龄分散的捕虏晶(260～1556Ma)为特征,指示了大陆背景。这些三叠纪侵入岩和火山岩形成于古亚洲洋闭合(中晚二叠世)之后,没有明显的构造变形,应为中亚造山带的造山后演化的岩浆岩记录。     

内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘变形花岗质岩石的时代、成因及其地质意义——锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

对内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘前人划为前寒武纪岩石的糜棱状花岗质岩石中锆石进行了U-Pb年龄测定和Hf同位素测试,结果显示其时代为晚古生代至中生代。楼子店扎兰营子片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为253.6±1.2Ma,锆石εHf(t)值为-8.6～-14.6,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.8～2.2Ga;朝阳沟糜棱岩化片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为150.43±0.79Ma,锆石εHf(t)值为-5.6～-14.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.6～2.1Ga;莫里海沟片麻状闪长岩的锆石206Pb/238U年龄为127.6±3.1Ma,锆石εHf(t)值为-5.1～-13.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.5～2.1Ga。不同岩性、不同形成年龄的3个样品的εHf(t)值主要为负值,说明这些岩石主要来自地壳岩石的部分熔融。2.2～1.5Ga的锆石Hf同位素两阶段模式年龄表明它们可能主要来源于华北克拉通下地壳物质的部分熔融。结合该区已经获得的锆石U-Pb年龄,将该区古生代至中生代花岗质岩浆作用划分为4个时期:早石炭世(327Ma)、二叠纪(285～252Ma)、中三叠世—早侏罗世(241～184Ma)、中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)。早石炭世喇嘛洞混合花岗岩的产出对应于古亚洲洋古生代向南俯冲于华北板块的时期,二叠纪花岗岩是古亚洲洋最后闭合、蒙古弧与华北陆块北缘拼合与伸展有关的岩浆活动的产物,大面积的中三叠世—早侏罗世的花岗岩是西伯利亚与华北陆块碰撞后地壳伸展的记录,中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)岩浆活动则发育在伸展构造背景中,与岩石圈减薄存在密切的成因联系。这些新年龄资料将为华北陆块北缘古生代—中生代的地质构造演化提供重要的年代学制约。     

华北克拉通北缘晚志留世末-早泥盆世钾质碱性岩的成因及对区域构造演化的限定

华北克拉通北缘晚志留世末-早泥盆世碱性岩的成因研究可以为古生代古亚洲洋与华北克拉通的相互作用过程提供重要信息。本文以内蒙古达茂旗黄合少正长岩为研究对象,开展了锆石U-Pb年代学、矿物化学、地球化学和Sr-Nd同位素的研究,并综合同带其他代表性岩体的岩石矿物及元素特征,探讨了华北克拉通北缘钾质碱性岩的岩浆体系性质、源区特征及构造动力学背景。黄合少正长岩的主要岩石类型为碱性长石正长岩,锆石SHRIMP U-Pb年龄为417.6±4.7 Ma,为晚志留世末期岩浆作用的产物;主要组成矿物为霓辉石和钾长石(An_0Ab_(2～5)Or_(95～98))及少量钠长石(An_0Ab_(95～100)Or_(0～5)),可见霓辉石内部部分转化为蓝透闪石或镁钠闪石;黄合少正长岩具有较高的全碱含量(Na_2O+K_2O=12.79%～15.30%)和里特曼指数(8.48～11.09),较高的K_2O含量(8.66%～13.78%)和K_2O/Na_2O值(2.10～9.07),指示黄合少正长岩属于钾质-超钾质碱性岩系列;较高的Sr含量和富集放射性成因的Sr同位素组成(初始~(87)Sr/~(86)Sr值为0.704 1～0.706 1),显示岩体起源于被俯冲沉积物交代过的富集岩石圈地幔。华北克拉通北缘晚志留世末-早泥盆世钾质碱性岩的发育,指示早古生代期间发育古亚洲洋板片向华北克拉通下的俯冲,俯冲相关物质对华北克拉通岩石圈地幔进行交代,形成含金云母/角闪石等交代矿物的易熔地幔;晚志留世末-早泥盆世时,由于微陆块的拼贴碰撞,华北克拉通北缘暂时处于碰撞后伸展演化阶段。     

西天山加满特一带早二叠世乌郎组双峰式火山岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成

西天山加满特一带基性与酸性火山岩在时空上紧密伴生,其SiO2含量分别为41.89%~52.75%和74.79%~78.51%,具 有明显的Daly间断,属于典型的双峰式火山岩组合,其中的基性单元属于碱性系列,酸性单元属于钙碱性系列。对流纹岩 进行LA-ICP-MS锆石U-Pb法测年和Hf同位素分析,获得其形成年龄为（294.2±0.8） Ma,属于早二叠世,其εHf(t)为较高的 正值（8.0~17.1）,二阶段Hf模式年龄TDM2(Hf)平均值为468 Ma。通过对加满特一带双峰式火山岩的地球化学特征和成因类 型进行探讨,表明其不属于同源岩浆演化成因,其中玄武岩是富集石榴石地幔源区发生了尖晶石相橄榄岩向石榴石相橄榄 岩过渡相部分熔融的产物,流纹岩是亏损地幔源底侵新生地壳部分熔融的产物,二者形成于板内伸展环境。结合区域构造 演化,认为西天山在早二叠世已经进入伸展构造背景。     

内蒙古苏右旗毕力赫金矿区安山岩LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄、元素地球化学特征及其形成的构造环境

毕力赫大型斑岩型金矿位于华北克拉通北缘早古生代增生造山带。矿区出露一套岩性为安山岩-英安岩-流纹岩的火山岩组合,安山岩属于亚碱性、高钾钙碱性系列,具有较高的MgO含量(2.05%~10.29%), 低的FeO^T/MgO比值和TiO₂含量(0.21%~0.85%);Cr (44×10^-6~473×10^-6)、Ni (19.3×10^-6~249.4×10^-6)含量高,亏损Nb、Ta、Ti、P,无或弱的Eu/Eu^*异常,具有安底斯型活动大陆边缘火山岩特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得安山岩和安山质凝灰岩成岩年龄分别为281±4.3Ma和281±12Ma,为早二叠世,这与毕力赫金矿成矿年代以及与成矿有关的花岗闪长斑岩结晶年龄一致,表明了矿区成岩-成矿作用与晚古生代华北板块与西伯利亚板块之间俯冲-造山作用有关,指示华北克拉通北缘寻找晚古生代浅成低温-斑岩型金(铜)矿具有巨大潜力。火山岩以及与成矿相关侵入岩出现U-Pb年龄为1.8Ga、2.0Ga和2.4Ga的古老继承性锆石,暗示矿区存在华北克拉通基底,古老变质基底岩石可能是制约本区金矿成矿主要因素之一。     

西天山加满特一带早二叠世乌郎组双峰式火山岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成

西天山加满特一带基性与酸性火山岩在时空上紧密伴生，其SiO2含量分别为41.89%~52.75%和74.79%~78.51%，具 有明显的Daly间断，属于典型的双峰式火山岩组合，其中的基性单元属于碱性系列，酸性单元属于钙碱性系列。对流纹岩 进行LA-ICP-MS锆石U-Pb法测年和Hf同位素分析，获得其形成年龄为（294.2±0.8） Ma，属于早二叠世，其εHf(t)为较高的 正值（8.0~17.1），二阶段Hf模式年龄TDM2(Hf)平均值为468 Ma。通过对加满特一带双峰式火山岩的地球化学特征和成因类 型进行探讨，表明其不属于同源岩浆演化成因，其中玄武岩是富集石榴石地幔源区发生了尖晶石相橄榄岩向石榴石相橄榄 岩过渡相部分熔融的产物，流纹岩是亏损地幔源底侵新生地壳部分熔融的产物，二者形成于板内伸展环境。结合区域构造 演化，认为西天山在早二叠世已经进入伸展构造背景。     

内蒙古中部苏尼特左旗大石寨组流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

内蒙古中部苏尼特左旗地区大石寨组酸性火山岩SHRIMP锆石U-Pb测年结果显示,2件流纹岩样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为272.1±3.1Ma和271.4±1.7Ma,说明大石寨组流纹岩喷发于早二叠世。锆石Hf同位素分析结果表明,εHf(t)值为+10.8~+13.1;Hf-Nd同位素耦合关系计算显示,其与同期形成的大石寨组玄武岩Nd同位素组成特点非常相似。全岩地球化学分析表明,该流纹岩高Si O_2,贫Ca O、Fe_2O_3*和Mg O,大部分样品属于过铝质、钙碱性流纹岩;富集轻稀土元素,轻、重稀土元素分馏中等,具明显的负Eu异常,富集Cs、Rb、Th、U和Zr,亏损Ba、Sr、Nb、Ta、P和Ti,指示其是富水的钙碱性基性地幔岩浆分离结晶作用的产物。结合区域地质资料,认为苏尼特左旗流纹岩形成于大陆岛弧背景。