北京怀柔云蒙山地区花岗岩风化过程的地球化学基因

地球化学基因是近两年提出的一种新的地球化学示踪技术,本文选择北京怀柔云蒙山地区两个邻近的花岗岩风化剖面(编号为B和C)来分析岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因的属性特征。剖面B样品的化学蚀变指数CIA变化为51.3~58.9,WIG的范围为89.4~68.6,属于初始风化程度;剖面C样品的CIA变化为52.4~78.4,WIG的范围为84.8~25.3,属于中等风化程度。这种邻近剖面风化程度的明显差异表明微环境对岩石风化产物的影响是显著的。相对于剖面底部新鲜花岗岩而言,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为85%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。当相对于剖面顶部土壤样品时,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为80%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。依据≥80%的基因相似度标准(区分基因是否相似),尽管两个剖面在风化程度上存在明显差异,但岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因在两个剖面内部均表现出良好的遗传性和继承性,且在两个剖面之间体现出同源风化产物之间具有良好的相似性。相对于理想金矿石(其金矿化基因为12020202020)而言,金矿化相似度在剖面B和C中的范围分别为25%~50%和30%~50%。依据≥40%的金矿化相似度(即样品与理想金矿石的金矿化相似度)作为存在金矿化异常的标准,在两个剖面中均可识别出厚度约1 m左右的矿化异常层位。因此,金矿化基因除了具有地球化学基因的属性(遗传性、继承性、相似性)外,其金矿化相似度(即相对于理想金矿石的相似度)也有可能作为金矿勘查中的一个地球化学综合指标。     

Sr和Yb两个元素对花岗岩理论的重要意义——花岗岩研究的哲学思考

花岗岩研究已有几百年的历史,可是花岗岩却没有形成自己独立的理论体系,也没有系统的花岗岩分类。花岗岩非常复杂,如何化繁为简,归纳出花岗岩最本质、最核心、最关键的标志,是一个非常棘手的任务。本文从哲学的角度出发,发现Sr和Yb可能是两个具有特殊含义的元素,特殊在于,它们不仅具有一般微量元素的特点,还具有特殊的功能,关键是它们的行为与花岗岩部分熔融后残留的变质矿物组成(如石榴石、斜长石等)有关。可能正是由于这个因素,才使Sr和Yb具有其他微量元素所不可匹敌的功能。本文按照Sr、Yb的排列组合提出了一个系统的花岗岩分类。对于花岗岩的地球动力学意义,学术界一直有争论,本文认为板块构造只能影响到大陆边缘,影响不到大陆内部。大陆演化研究最重要的任务是恢复大陆地质历史上的变化,如大陆地质演化不同时期曾经发生过的伸展和挤压(有的还有旋转,是挤压的副产品)、抬升和垮塌、造山与盆地、加厚与减薄等。如何识别上述变化及其过程,目前在方法学上还十分困难。依靠Sr、Yb及其与残留相平衡的理论则提出了一个方案,能够解决或大体解决上述问题。例如,埃达克岩(高Sr低Yb)代表加厚地壳,南岭型(非常低Sr高Yb)代表减薄地壳,浙闽型(低Sr高Yb)和广西型(高Sr高Yb)代表正常厚度的地壳,喜马拉雅型花岗岩(低Sr低Yb)代表中压与高压过渡的状况。因此,按照Sr和Yb的变化,即可大致恢复地质历史时期大陆地壳温压条件的变化,推测大陆地貌的变化(平原、丘陵、高原、山脉),探讨构造应力的变化(挤压导致加厚,伸展导致减薄)等。此外,不同类型花岗岩还与成矿有关,大体是:埃达克岩与金铜有关,南岭型与钨锡有关,喜马拉雅型与金有关,而浙闽型、广西型基本上是不利于成矿的。但是,实践中也有金铜钨锡在空间上共生的实例,则金铜与钨锡可能成因上或成矿时代上或控矿因素上有所不同。问题还很复杂,还有许多现象很难解释,笔者只是从宏观角度给出了一个思路,一个概念,很多细节并不清楚。研究表明,科学与哲学是密切相关的,哲学是科学的高度概括。本文尝试从哲学的角度对纷繁复杂的花岗岩进行归纳和简化,只是一个初步的尝试,还有更多问题需要认真研究。     

秦岭甘湫池花岗岩质崩塌振动台试验研究

地震诱发山体崩塌常形成巨大的灾害,特定地形地质条件下山体地震动力响应特性及破坏机制研究是工程地质的重要难题。本文以秦岭地区具代表性的翠华山甘湫池花岗岩崩塌为研究对象,制作有效反映花岗岩工程地质结构的试验模型,开展大型振动台试验,研究山体地震动力响应规律和崩塌变形破坏机制。试验发现,边坡内部加速度放大系数随激振强度的增加呈现出显著的三阶段变化趋势;水平加速度响应呈现出随高程的增加而单调增大的特征,而竖直加速度响应随着高程的增加出现先增加后减小再增加的波动变化特征;边坡的固有频率变化曲线可以分为3个阶段,整体呈现下降的趋势,表明边坡动力特性发生变化;破坏后的边坡可以分为2个区域:后缘启动区和崩塌堆积区。边坡在地震激振作用下的破坏过程为地震波激振输入→坡体后缘形成拉张裂缝→裂缝向下扩展贯通→不稳定坡体滑动→堆积坡脚。反演了山体破坏的4个阶段:振动致裂阶段、高速启动阶段、撞击减速阶段和堆积阶段,结果与现场工程地质调查分析十分一致。研究翠华山甘湫池花岗岩崩塌的发育特征、成因机理和演化过程,研究成果对揭示秦岭北缘乃至秦岭地区崩塌形成机制、发育规律和灾害有效防控、地质遗迹开发和保护具有重要意义。     

阿拉善地块南缘古生代花岗岩类研究进展

阿拉善地块处于华北克拉通,塔里木克拉通和祁连造山带的交汇处,其南缘古生代花岗岩广泛分布。结合近年来阿拉善南缘古生代花岗岩研究成果,从锆石U-Pb年代学和地球化学等方面进行分析总结,认为阿拉善南缘早古生代花岗岩主要受控于祁连造山带的构造演化,其岩浆活动可分为两期,中奥陶世—早志留世和中志留世—早泥盆世,前者处于俯冲环境,后者为后碰撞伸展环境;晚古生代花岗岩仅零星出露于龙首山地区,岩石地球化学特征与宗乃山—沙拉扎山构造带花岗岩相似,与中亚造山带的构造演化相关。并对目前研究中存在的问题和未来研究的方向提出了建议。     

滇西漕涧地区崇山杂岩带始新世花岗岩的发现及其地质意义

崇山杂岩带为滇西三江造山系西侧边缘的一条重要边界构造,属青藏高原造山带的南东缘.带内岩浆活动强烈,前人认为其主要由晚元古代、中生代的花岗岩组成;而据地质调查发现,带内新生代的岩浆作用十分发育.本文对带内新发现的灰白色黑云二花岗岩进行研究,获得了锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄为34.88 Ma和35.25 Ma,表明其侵位于古近纪始新世.岩石地球化学表明,黑云二花岗岩为钾玄质-高钾钙碱性系列的过铝质花岗岩类,稀土元素配分曲线为右倾,其中LREE明显富集,HREE为不同程度亏损,具明显的负Eu异常;富集Rb、Th、Ce、Sm和亏损K、Ba、Ta、Hf、Y等元素,且为淡色花岗岩特征;据锆石Hf同位素测试分析,εHf(t)值为–2.35～+2.33和TDM2为962～1259 Ma,表明了花岗岩岩浆源区为壳幔混合的产物,以及源岩主要源自中元古代—新元古代陆壳基底物质的部分熔融.综合研究认为,始新世黑云二长花岗岩形成于喜马拉雅期碰撞造山向造山晚期转换阶段,是一套典型的"超厚地壳"部分熔融和壳幔相互作用的淡色花岗岩;以及其侵位时间代表了漕涧地区喜马拉雅碰撞造山阶段的完成和造山晚期阶段的开始,且转换时间约为35 Ma.     

中亚造山带南缘中—新元古代地壳的揭示——来自北山—阿拉善北部钻遇碱性花岗岩的年代学和Hf同位素示踪研究

前寒武纪微陆块是北山—阿拉善北部增生造山带的重要组分,旱山、雅干和珠斯楞—杭乌拉地区的前寒武纪基底是否存在学界尚存争议.居延海介于北山造山带北部和阿拉善地块北缘的构造衔接部位,受限于巴丹吉林沙漠覆盖,岩石露头极少,我们通过钻井工程,钻遇一套晚石炭世碱性花岗岩,锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征揭示,该花岗质岩浆锆石结晶年龄为(312±1)Ma(MSDW=0.46,n=18)和(315±2)Ma(MSWD=0.93,n=15),具有正的εHf(t)值,介于+0.8～+4.4之间,平均值为+2.2,对应二阶段模式年龄TDM2为1048～1267 Ma,平均值为1183 Ma,具有古老地壳的源区属性.通过与旱山构造带、雀儿山构造带、雅干构造带和珠斯楞—杭乌拉构造带的晚石炭世花岗质岩浆对比分析,结合旱山构造带、雅干构造带和珠斯楞—杭乌拉构造带0.9 Ga花岗质岩石的出露以及区域上的重磁资料解译,我们认为旱山、雅干和珠斯楞—杭乌拉构造带存在中—新元古代地壳,且可开展进一步的衔接关系研究.     

辽宁锦州古生物化石和花岗岩国家地质公园地质遗迹特征及其地质背景

本文在系统收集、整理阜新—义县盆地和医巫闾山地区的地质学、古生物学、地貌学和年代地质学资料的基础上,对辽宁锦州古生物化石和花岗岩国家地质公园的地质遗迹景观资源进行了系统总结.进一步的研究揭示了阜新—义县盆地和医巫闾山同属于医巫闾山变质核杂岩系统,阜新—义县盆地的发育、热河生物群兴起与医巫闾山的形成密切相关.这一结论为整合地质遗迹资源,整体规划建设锦州国家地质公园,打造地质旅游品牌提供了科学支撑,同时也为将来申报世界地质公园提供了基础地质学理论依据.     

西藏甲玛矿床南坑高分异Ⅰ型花岗斑岩及黑云母矿物学特征

高硅花岗岩对于理解浅部岩浆房的行为具有重要意义。本文对西藏甲玛矿区南坑矿段的花岗斑岩开展了岩相学、岩石地球化学及黑云母矿物学研究。结果显示,该花岗斑岩具有高SiO2(73.39%~77.99%)、高K2O(4.34%~6.45%)和低P2O5(0.03%~0.06%)特征,铝饱和指数为0.97~0.98,富集Rb、Th、U和Pb,明显亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti和Eu等,属准铝质高分异I型花岗岩类;其中的黑云母具有高Al2O3(9.87%~10.92%)、高MgO(13.38%~14.64%)、高F(0.56%~1.11%)和高Cl(0.07%~0.12%)特征,Mg#为0.61~0.63,属镁质黑云母,黑云母源区为壳幔混合源。研究认为,该区花岗斑岩可能为甲玛矿区浅部埃达克质二长花岗斑岩的岩浆经矿物结晶分异演化出高硅残余熔体,并以岩脉形式上侵就位,而残留在岩浆房的物质结晶形成似斑状二长花岗岩,二者构成互补的关系,即主体为似斑状二长花岗岩,补体为高分异花岗斑岩。     

青海省那陵郭勒河中游晚三叠世侵入岩地球化学特征及地质意义

那陵郭勒河中游位于东昆仑西段祁漫塔格地区,分布着大量的花岗岩。对该地区晚三叠世侵入岩的研究有助于认识东昆仑造山带印支期构造-岩浆演化历史。对研究区内花岗岩进行了岩石学、年代学及岩石地球化学分析。分析结果表明,研究区花岗闪长岩和二长花岗斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(225.7±1)Ma、(213.74±1)Ma,为晚三叠世岩浆活动产物。岩石地球化学分析结果显示,该地区晚三叠世侵入岩属高钾钙碱性系列,饱和铝指数显示为偏铝质到过铝质,富集Rb、Th、K等大离子亲石元素和轻稀土元素,明显亏损Nb、P、Ti等高场强元素。花岗岩具有I型花岗岩特征,具有板块俯冲阶段的特征。通过分析认为岩浆岩形成于板块碰撞前的火山弧环境中。     

粤中从化地区佛冈岩基白垩纪花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地球化学特征

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,粤中从化地区发育一套白垩纪花岗岩,其形成时代为～145 Ma,属佛冈岩基的一部分.地球化学研究表明,花岗岩的SiO2含量为71.9％～77.72％(平均74.89％),Al2O3含量为12.17％～14.42％(平均13.24％),A/CNK为1.31～1.49(平均1.4),ALK全碱指数7.92～9.15(平均8.5),为过铝质高钾钙碱性系列花岗岩.它们的稀土元素总量(ΣREE)为(128.8～393.8)×10-6,Eu具负异常,δEu值为0.1～0.4,LREE/HREEE值为2.2～13.3;具有富集Rb、U、La、Nd、Sm和Lu,强列亏损Ba、Nb、Sr、P和Ti等元素特点.元素地球化学特征显示其为高分异I型花岗岩,可能是在高温条件下幔源物质诱导下地壳部分熔融后引发古老地壳杂砂-泥质源岩部分熔融而形成.综合区域地质资料分析,从化地区白垩纪花岗岩可能形成于古太平洋板块向欧亚板块俯冲的陆缘弧构造环境.