藏南定结地区早中新世淡色花岗岩的形成机制及其构造动力学意义

定结日玛那穹窿位于高喜马拉雅带中段,由花岗片麻岩、变泥质岩、变基性岩及大量淡色花岗岩等组成,经历了角闪岩-麻粒岩相变质作用。为厘定淡色花岗岩的形成机制以及与高级变质岩的关系,我们对淡色花岗岩和高级变质岩进行了全岩元素和Sr和Nd同位素组成和SHRIMP锆石U-Pb地质年代学测试。全岩元素和Sr-Nd同位素测试结果揭示淡色花岗岩具有以下特征:(1)高SiO₂ (>72%),高Al₂O₃ (>12%)和高A/CNK比值 (>1.0);(2)高Rb,低Sr,高Rb/Sr比值(>1.0);(3)高∑REE和明显的负Eu异常;(4)高Sr同位素初始比值(0.7621~0.8846)和低ε_Nd(t)值(-13.0~-20.2)。淡色花岗岩的高Rb/Sr比值和Sr-Nd同位素系统特征表明其形成机制为主要为白云母脱水部分熔融作用,源区为由花岗片麻岩和变泥质岩组成的混合源区。SHRIMP锆石U-Pb年代学研究揭示出定结地区淡色花岗岩具有21.0±0.7Ma和15.8±0.1Ma 2期年龄,花岗片麻岩的锆石变质增生边年龄为22.2±1.4Ma,与该区的榴辉岩退变质年龄一致。这些数据共同表明,花岗片麻岩和 变泥质岩在22~21Ma发生高级变质和深熔作用,形成早期淡色花岗岩岩浆,在~16Ma进一步深熔,形成晚期淡色花岗岩岩浆。     

榴辉岩韧性剪切变形中的流体作用及地球化学效应

韧性剪切带是在较高温条件下机械与化学作用高度耦合的系统。韧性剪切带普遍含有一种或多种流体,流体是韧性剪切变形高度局域化和剪切变形组构形成的主要影响因素。在强应变岩石中,可利用变形矿物的元素地球化学的变化特征来反演参与变形的流体的地球化学性质。苏鲁-大别超高压变质带中,多数榴辉岩经历了强烈的韧性剪切应变和流体作用,形成高度局域化、尺度不等的韧性剪切变形带,为研究在高压-超高压条件下,参与流体的性质,应变和流体相互作用提供了重要机会。样品DH-2G是一强烈剪切榴辉岩,由石榴石、绿辉石、金红石,及少量的多硅白云母、黝帘石、角闪石、斜长石、石英、锆石和磷灰石组成。在不同应变域,矿物的粒度变化明显。在类变斑晶域,石榴石粒度比剪切条带中的小2~4倍。在以下讨论中,与细粒石榴石(石榴石-I)共生的绿辉石称为绿辉石-I,与粗粒石榴石(石榴石-II)共生的绿辉石称为绿辉石-II。电子探针和原位LA-ICP-MS测试结果表明:(1)除Ni外,两类石榴石没有显著区别;(2)两类绿辉石在主量元素上也没有明显的差异,但微量元素特征,尤其是稀土元素上,存在明显的变化。与绿辉石-I相比,绿辉石-II具有以下特征:(1)轻稀土明显降低,达25~40倍左右;(2)重稀土明显富集,升高5~10倍;(3)Ni、Zn、Co、Sc、Ba、Zr、Y、Rb、Hf和HREE明显升高,而 V、Sr、U、Th、Pb和LREE明显降低;和(4)微弱的正Eu异常, Eu/Eu^*=1.04~1.45,绿辉石-I基本上没有Eu异常。并且,剪切带域金红石的Nb/Ta比值从核部(<19.0)到边部(>20.0)显著增加。岩相学、元素和温压估计研究表明:在剪切过程中不存在外来流体,流体是由无水矿物(绿辉石、石榴石、金红石等)在超高压榴辉岩折返减压过程中通过压力降低出溶结构羟基或分子水,释放出流体,流体富含V、Sr、U、Th、Pb、Zr、Nb和LREE等微量元素。这些流体显著影响深俯冲地壳的流变学性质,是迁移活动元素(LILE和LREE)及保守元素(HFSE等)的重要载体,对超高压岩片的快速折返发挥关键作用。     

藏南特提斯喜马拉雅带始新世隆子-恰嘎次火山岩区:雅拉香波二云母花岗岩的高位岩浆体系

已有的数据表明,大约在中始新世(44～40Ma),西藏特提斯喜马拉雅带(雅拉香波穹窿地区)经历了一次特别的地壳深熔作用,产生了大量高Sr/Y比值的二云母花岗岩.在雅拉香波穹窿南部的隆子-恰嘎地区,发育一套流纹质次火山岩,以小岩体或岩脉形式侵位于侏罗纪日当组的砂岩和页岩之中.岩相学观察、锆石U-Pb年代学、全岩元素和同住素(Sr、Nd)地球化学数据表明:(1)该次火山岩形成于约43～41Ma,与北部二云母花岗岩体的形成年龄相似;(2)该次火山岩经历了强烈的岩浆演化后期的岩浆-热液作用和钙长石分离结晶作用,导致该套岩浆岩强烈的Eu负异常、明显降低的Sr含量和锆石岩浆增生边的普通Pb和U浓度明显升高;和(3)该套次火山岩和二云母花岗岩属于同一岩浆过程的不同的构造层次,在时间、空间和成岩物质来源上具有一致性,同属于中始新世青藏高原主碰撞时中下地壳部分熔融的产物.     

藏南昂仁县桑桑地区林子宗群火山岩的形成时代和地球化学特征

桑桑地区林子宗群火山岩Sr、Nd同位素地球化学特征和SHRIMP锆石U-Pb地质年代学数据表明：①林子宗火山岩以高钾流纹岩为主,属于高钾钙碱性系列岩石,形成于49.8Ma±0.92 Ma,属于帕那组火山岩地层;②林子宗火山岩稀土元素配分模式较为一致,相对于HREE,强烈富集LREE;③林子宗火山岩具有相对低的初始Sr同位素值（87Sr/86Sr（i）=0.70488～0.70569）和较高的初始Nd值（εNd（i）=-1.38～-1.58）;④总体上富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,与岛弧型火山岩的地球化学特征类似。桑桑地区林子宗火山岩在形成过程中明显受到角闪石和斜长石分离结晶作用的影响。可能是俯冲的新特提斯洋板片断离或变陡,进而导致经历过俯冲交代作用的富集岩石圈地幔甚至局部下地壳发生部分熔融,形成的初始岩浆发生混合作用,并在近封闭条件下发生高度分离结晶作用的产物。结合已有的结果,认为冈底斯带南带普遍经历了50Ma左右的岩浆作用。     

切开地壳上地幔,揭露大陆深部结构与资源环境效应——深部探测技术实验与集成(SinoProbe-02)项目简介与关键科学问题

本文简要介绍国家科技专项"深部探测技术实验研究"第二项目"深部探测技术实验与集成"(SinoProbe-02)的研究目标、国际趋势与国内需求、主要研究内容、技术路线与研究方法等,着重介绍拟聚焦研究的关键科技问题.预期通过本项目的实施,实验并集成可行的深部探测方法技术组合和综合解释方法技术平台;项目实施的深部探测实验剖面...     

藏南侏罗纪残留洋弧的地球化学特征及其大地构造意义

沿雅鲁藏布江缝合带残留一系列中生代洋弧,厘定这些洋弧的形成时代和地球化学性质对于理解新特提斯洋的消减过程、确定南拉萨地体的组成和限定印度-欧亚板块的碰撞时限等都具有重要的意义。泽当微地体位于雅鲁藏布江缝合带东段,主要由英云闪长岩、花岗闪长岩和角闪岩组成。SHRIMP锆石U-Pb定年结果表明,位于泽当西部的花岗闪长岩(简称泽当花岗闪长岩)形成于157.5±1.4Ma,与东部的英云闪长岩形成时代相近。全岩元素和同位素(Sr和Nd)地球化学分析结果表明泽当花岗闪长岩具有以下地球化学特征:(1)较高的SiO2(64.4%～68.4%)和Al2O3(16.9%～18.4%);(2)较高的Na2O/K2O比值(>2.1),显示富钠的特征;(3)富集LREE,亏损HREE,从Ho到Lu稀土分布样式上翘((Ho/Yb)N=0.69～0.90)和明显的Eu负异常;(4)较低的Y(<7.19×10-6)和Yb(<0.88×10-6),较高的Sr/Y>119.7和La/Yb>22.4,在Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图解中,泽当花岗闪长岩都落入埃达克岩区域内;(5)87Sr/86Sr(t)(0.704065～0.704439)值较低,εNd(t)(+5.1～+6.1)值较高,显示其来自亏损地幔的特征;(6)亏损Zr、Hf、Ti和Y等高场强元素,富集大离子亲石元素,显示了岛弧岩浆岩的典型特征。上述数据表明,泽当花岗闪长岩不仅具有明显的岛弧岩浆岩的特征,而且具有显著的埃达克质特征,可能是在来自地幔楔部分熔融体的板底垫托作用下,新生基性下地壳重熔的产物。泽当微地体是一个残留的晚侏罗纪洋弧系统,是中生代新特提斯洋洋内俯冲系统的残留。     

青藏高原拉萨地块早中生代高压变质作用及大地构造意义

在西藏拉萨地块的东部,从松多到加兴,在晚古生代石英岩和碳酸岩地层中分布着一条近东西走向的榴辉岩带。尽管受到不同程度的海水蚀变和后期流体/岩浆渗滤的影响,多数松多榴辉岩保存了类似于N-MORB的微量元素地球化学特征,这也与榴辉岩的Sr-Nd同位素系统特征一致。这些榴辉岩经历了压力约为2.6GPa、温度约为650℃的高压变质作用。石榴石-绿辉石-全岩Sm-Nd等时线给出(239±3.5)Ma的等时线年龄,表明在早中生代,拉萨地块内部至少发生过一期洋壳俯冲事件。以松多榴辉岩为代表的洋壳俯冲事件同时表明带状基墨里大陆的形成有可能是一系列微陆块碰撞拼贴而成。     

直接粉末制样-小型偏振激发能量色散X射线荧光光谱仪分析地质样品中多元素

采用小型偏振激发能量色散X射线荧光光谱仪,直接粉末制样法,分析了硅酸盐类岩石、土壤、沉积物样品。实验结果表明,主量元素的总分析精度优于2%RSD,主要受制样精度控制。不同含量的痕量元素的总分析精度一般优于5%RSD,含量低时可达约20%RSD。制样精度(方差)在分析总精度(方差)中所占的比例一般大于50%,且元素原子序数越小、含量越高(计数统计涨落小),所占的比例越大。实验还表明,对于大多数元素,在样品量大于1 g后,分析结果变化不显著;但Ba等重元素在样品量小于5 g时结果受样品量影响显著;实际分析中可以不必称量样品,但应保证所使用的样品量大于5 g。通过作为未知样品分析的标准参考物的分析结果和参校标准物质的回算结果的综合考察,并参照中国地质调查局多目标地球化学调查规范(1∶25万),该方法在常规情况下可定量分析K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、N i、Cu、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Pb、Th等20个元素,过渡金属元素的测定限在10 mg/kg左右。由于制样方法简单,无需制样设备,该方法适合于车载野外现场快速分析。     

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。     

西藏南部冈底斯大陆弧早白垩纪弧前伸展作用

在现今活动的俯冲带系统中,俯冲板片的后撤或回卷都可能导致弧前伸展作用,但弧前伸展作用是否局限于浅部构造层次,还是涉及整个岩石圈,是理解岛弧构造演化和地球化学效应的重要课题。在西藏冈底斯岩基南缘,保留着世界上典型的弧前盆地——日喀则弧前盆地。在该盆地的北缘,除了发育中新世闪长玢岩脉外,还发育一系列近东西向展布的辉绿岩脉,形成时代为106.6±0.8Ma(锆石U-Pb年龄)。基性岩脉在岩石学、矿物学和地球化学特征上较均一,具体表现为:(1)富集LREE,亏损HREE,但HREE平直;(2)强烈亏损Rb、Ba、Nb和Ta,微弱亏损Ti,但Zr和Hf不具亏损现象;(3)锆石Hf同位素组成(εHf(t)=+11.7~+15.4)较高;和(4)包含捕获的早侏罗世岩浆锆石。上述数据表明:在日喀则弧前盆地形成过程中,伴随着强烈的早白垩纪弧前伸展作用,诱发较亏损地幔发生部分熔融,形成不同于典型岛弧岩浆岩的基性岩,可能是在新特提斯洋北向俯冲过程中,海沟后撤,在弧前形成强烈的地幔角流的结果。同时,日喀则弧前盆地可能构建于早侏罗纪结晶岩系之上。