雅鲁藏布江缝合带东段杰莎蛇绿岩中铬铁矿特征及其构造背景

雅鲁藏布江缝合带东段加查县杰莎岩体主要由蚀变较强的方辉橄榄岩和纯橄岩、豆荚状铬铁矿组成。铬铁矿矿体呈东西向,倾向北西,矿体的围岩为纯橄岩及方辉橄榄岩,长20~40m,宽1~3m。镜下特征和电子探针分析结果显示铬铁矿中铬尖晶石的Cr#=67.9~88.5,Mg#值变化在64.6~68.2之间,TiO2含量为0.06%~0.18%,Al2O3含量为13.1%~16.5%,表明杰莎铬铁矿为高铬型铬铁矿。方辉橄榄岩中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的矿物化学特征表明杰莎岩体既具有深海地幔橄榄岩特征,也具有岛弧地幔橄榄岩的特点。并且依据铬尖晶石-橄榄石/单斜辉石的矿物化学成分,识别出杰莎岩体至少经历了2期过程,包括早期部分熔融(20%~30%)和晚期的岩石/熔体反应作用(35%)。因此,杰莎地幔橄榄岩和铬铁矿可能与雅鲁藏布江缝合带中其他岩体一样,经历了洋中脊及俯冲带的多阶段叠加的过程。     

西藏罗布莎康金拉铬铁矿区地幔橄榄岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

本文对罗布莎蛇绿岩康金拉11号铬铁矿矿体的近矿围岩纯橄岩和方辉橄榄岩分别进行了锆石SHRIMP U-Pb年代学研究。结果显示两个样品的年龄都非常发散:纯橄岩的时代跨越早白垩世到太古宙,年龄125.6±2.6~1791±23Ma,4粒锆石的加权平均年龄为130.0±2.8Ma(2.1%)。而方辉橄榄岩的年龄208.9±3.7~2770±44Ma,从晚三叠世到太古宙,2粒锆石的加权平均值为209.7±5.2Ma(2.5%),锆石的复杂年代学结果反映该岩石经历的多阶段地质演化过程。激光拉曼分析显示纯橄岩和方辉橄榄岩中的锆石含磷灰石、长石和石英为主的地壳物质包裹体,暗示其地壳成因,记录了地幔经历了地壳混染过程。这些物质存在于由洋底扩张形成的蛇绿岩中,表明俯冲下去的大陆地壳物质在地幔循环中被运移到海底扩张脊并出露地表。结合我们在康金拉地幔橄榄岩和铬铁矿中发现的大量异常地幔矿物,可能显示了一个地壳物质俯冲至地幔,而后从洋脊回到地表的物质循环过程,佐证了豆荚状铬铁矿多阶段多期次的演化模式。     

柴北缘超高压变质带的新元古代变质作用——来自锡铁山副片麻岩的岩石学及独居石年代学证据

同一造山带中所包含的多期造山作用信息是研究不同时代区域构造演化的重要依据,对理解不同时期造山过程中岩石组合及其地球化学演化有重要的指示意义。但由于晚期造山作用往往会部分或者完全抹除岩石中保存的早期造山作用信息,使得对记录多期造山作用的岩石中早期造山带变质作用及年代学信息的研究变得十分困难。独居石为一种副变质岩中的常见副矿物,由于其具有很高的U-Th-Pb体系封闭温度和对流体及变质温压条件的敏感性,使其可以记录多期造山过程中丰富的年代学信息。电子探针独居石原位化学定年方法使得年代学信息与岩石中矿物学信息及变质反应相联系,从而得到不同时期岩石记录的P-T-t轨迹。我们利用独居石电子探针原位U-Th-Pb定年手段与岩石学研究相结合的方法,在柴北缘早古生代加里东期超高压变质带锡铁山地区的含石榴石蓝晶石/夕线石黑云斜长片麻岩基质矿物及石榴石变斑晶的独居石中获得886±18Ma格林威尔期的年龄等时线。独居石稀土元素配分特征与新元古代变质独居石相吻合。通过传统矿物对温压计计算得到格林威尔期现存矿物组合记录了高角闪岩相变质温压条件607~727℃,6.5~10.0kbar,略高于区内记录古生代变质作用的副片麻岩。与记录古生代加里东期变质年龄的副片麻岩相比,格林威尔期副片麻岩在微量元素地球化学上具有高的稀土总量和明显的Eu的负异常特点(Eu/Eu*=0.50),并相应的亏损Ba、Sr元素,表现出活动大陆边缘沉积岩的地球化学特征。结合全球格林威尔期造山事件及罗迪尼亚超大陆的形成及裂解过程,我们认为柴北缘地区在新元古代时期应为与罗迪尼亚超大陆形成有关的活动大陆边缘地区。     

中央碰撞造山带中两期超高压变质作用：来自含柯石英锆石的定年证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金-祁连,往东经秦岭,延至大别苏鲁,全长超过4000 km.柴北缘片麻岩中含柯石英锆石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±1 3.8 Ma,锆石的退变质年龄419±6.7 Ma.SHRIMP U-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45 Ma,上交点年龄1545±100Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82 Ma和下交点493±170 Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441±9 Ma,449±9 Ma,和442±9Ma,平均444±9 Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄.认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金-柴北缘延至东部大别-苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现.认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录,如中央造山带中大量10亿年左右的花岗岩及基性超基性岩类;罗德尼亚大陆之后第一次裂解作用可能发生在8亿年左右;其后早古生代加里东期的洋盆裂开,蛇绿岩和超高压变质岩石的大量出现是一次十分强烈的板块构造事件,从东到西,沿中央造山带均有分布;加里东期造山事件之后印支期沿该造山带又有一次大的板块裂解和俯冲碰撞作用,表现在勉略蛇绿岩洋壳及大别-苏鲁印支期超高压变质带的存在.中央造山带保留和记录了多期裂解、会聚事件,通过对其解剖,不仅可以认识中国大地构造格局和演化,并由此理解全球的大陆漂移、一系列大裂解和大会聚等重大地质事件.     

中国西部柴北缘—阿尔金的超高压变质榴辉岩及其原岩性质探讨

中国西部祁连山柴北缘地区和南阿尔金地区存在一条被阿尔金断裂错开 4 0 0km ,但构造上相连的早古生代超高压变质带。通过对柴北缘地区大柴旦、锡铁山、都兰和南阿尔金地区且末一带榴辉岩的岩石地球化学研究 ,发现榴辉岩原岩主要由玄武岩和苦橄岩两类岩石组成 ,进一步分为高Ti型 (w(TiO2 ) =2 %～ 5 % ) ,中Ti型 (1%～ 2 % )和低Ti型 (<1% ) 3种类型 ,识别出榴辉岩的原岩类型有洋脊玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和洋岛玄武岩类等产在不同环境的岩石类型。榴辉岩的Nd同位素组成与现代洋脊玄武岩类相似 ,ε(Nd ,0 )主要为正值 ,少量为轻微负值 ,表明榴辉岩的原岩曾是海底玄武岩 ,并且经过了消减俯冲作用 ,混入了部分的地壳物质。榴辉岩的超高压变质年龄为 5 0 0～ 4 4 0Ma,原岩年龄分别为 80 0～ 75 0Ma和～ 10 0 0Ma。研究表明 ,柴北缘滩涧山群中存在两套时代不同的基性超基性岩 ,一套为产在绿梁山的新元古代时期形成的蛇绿岩组合 ,新获得的年龄值为 (76 8±39)Ma(Rb Sr)和 (780± 2 2 )Ma(Sm Nd) ,另一套主要为产在赛什腾山的晚寒武世岛弧火山岩 ,形成时代约在 5 15～ 4 86Ma。榴辉岩的岩石化学成分和Nd同位素组成 ,以及 80 0～ 75 0Ma的原岩时代与其中的新元古代基性岩类可以对比。初步认为它们是同一套岩石?     

柴达木盆地南缘金水口群的早古生代构造热事件:锆石U-Pb SHRIMP年龄证据

通过柴达木盆地南缘(东昆仑北缘)原定为金水口群麻粒岩相片麻岩和花岗质岩石中锆石的SHRIMP测定,确定其麻粒岩相变质时代为460Ma±8Ma,而具有深熔成因特征的花岗质岩石深熔作用时间为402Ma±6Ma。这些年龄数据表明,金水口群经历了早古生代与麻粒岩相变质和深熔作用有关的构造热事件,原认为是柴达木地块的前寒武纪变质基底明显在早古生代造山过程中发生了活化作用。花岗质岩石的继承锆石给出了少量太古宙和大量1600～1800Ma之间的年龄,代表了其锆石的主要源区物质年龄,这与祁连—柴达木地区以及扬子地块的地壳形成年龄基本一致,反映柴南缘(东昆仑北缘)的变质基底与扬子克拉通具有明显的亲缘性。     

西藏罗布莎Fe—Cr—Ni合金的x射线晶体学研究

在西藏罗布莎蛇绿岩块的铬铁矿中，存在一种Fe—Cr—Ni合金，电子探针分析确定其化学分子式为Ni0.45 Cr0．29 Fe0．26。其x射线粉晶衍射数据(括号内为I／Io，hkl)为：2．060(100，111)、1．775(70，200)、1．261(60，220)、1．076(50，311)、1．027(50，222)，晶体结构应属于金属元素的γ—Fe物相。按其所属空间群金属元素的排列方式，确定其原子坐标并计算了理论粉晶衍射图，结果表明，理论粉晶图谱与实测粉晶衍射数据基本一致。该Fe—Cr—Ni合金晶体学参数可归纳为：a＝3．5622A，空间群Fm3m，单位晶胞中的分子数Z＝4，Dc＝8．212g/cm^3。     

西藏蛇绿岩中不寻常的地幔矿物群

在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩的铬铁矿中，首次发现由100余种（亚种）矿物组成的地幔矿物群，其中包括：自然元素，合金，氧化物，硫（砷）化物和硅酸盐。根据实验资料，其中一部分是超高压成因矿物。可能来自地球核-幔边界，是地球外核与下地幔底部硅酸盐之间化学反应的产物，另一部分矿物可能来自下地幔，过渡带和上地幔。西藏地幔矿物群，无论在矿物学和地球动力学上均有重要意义。     

西藏罗布莎蛇绿岩豆荚状铬铁矿石中的合金成分

从西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎豆荚状铬铁矿床中 ,揭示出包含 70～ 80种矿物的一个地幔矿物群 ,其中特别引人注意的是含有多种合金。本文报道了已发现的合金类型和它们的化学成分。这些合金矿物主要通过人工重砂选矿提取的 ,少数合金在矿石光片中可以见到。本文报道的部分合金系有 :Ni(Fe) - C- Cr系 ,W-Cr- Co系 ,Al- Fe- L a系 ,Fe- Si- Ti系 ,Ag- Sn- Si系 ,Ni- Ir- Fe系 ,Fe- Pd- Pt系 ,Fe- Ni- C系。这些碳化物、金属硅以及铁合金等表明它们形成于还原环境 ,然而主岩铬铁矿石则形成于氧化环境 ,认为罗布莎铬铁矿是从玻安质岩浆中结晶的。这样合金矿物可能是外来晶体 ;或者它们形成于地核被后来上升的地幔柱带到浅部 ,包在铬铁矿中 ;或者是滞留在地幔中的成核物质后来被铬铁矿捕获。     

桐柏矿的晶体结构测定

桐柏矿(Cr3C2)是我国1983年发现的新矿物,因当时实验条件所限仅进行了晶体学参数测定而未进行晶体结构测定。最近在西藏罗布莎蛇绿岩块铬铁矿矿床中又一次发现该矿物,并获得了适宜进行X射线单晶衍射分析的单晶颗粒。采用SMARTAPEX单晶衍射仪电子耦合探测器技术,对该矿物进行了晶体结构的精确测定。测得该矿物属斜方晶系,空间群为Pnam,晶胞参数为a=0.5525(2)nm,b=1.1468(4)nm,c=0.2827(1)nm,晶胞体积V=0.1791(1)nm3,得到了精确的Cr和C原子坐标及其它晶体学参数,单位晶胞内分子个数Z=4{Cr3C2},计算密度D=6.677g/cm3,结构测定精度R(I>2σ(I))=0.0361。测定表明,该矿物属过渡金属碳化物结构,金属原子Cr与C原子呈非等大球的密堆积,C原子与最近邻的6个Cr原子配位,呈三方柱配位多面体,三方柱之间以共棱和共面方式连接。两种[CCr6]三方柱中,Cr—C平均键长分别为0.2047nm及0.2083nm。本文对该矿物与其它类似的过渡金属元素碳化物的晶体结构进行了对比研究。