本期文章导读

173汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展汞是毒性最强的重金属元素之一,且容易在环境中迁移,已经备受国内外环境学家的关注。汞是唯一存在质量分馏和非质量分馏的金属元素,在地球化学示踪过程中其二维体系表现出明显的优势。     

辽东岫岩地区古元古代花岗伟晶岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

辽东岫岩地区位于胶—辽—吉古元古代造山/活动带内,区域内广泛存在花岗质伟晶岩脉或岩体,对其进行研究具有重要的构造意义。研究区出露大量古元古代花岗伟晶岩,前人将其统一划归到花岗质混杂岩和辽河岩群内。本文通过详细的野外地质调查和室内综合研究,将该套花岗伟晶岩脉解体为出来,重新厘定为新的填图单元。本文对研究区2件花岗伟晶岩样品进行岩石学、岩石地球化学、锆石LA-ICP-MS稀土微量元素和U-Pb定年的综合研究,获得花岗伟晶岩的原岩年龄,并对其岩石地球化学、成因和构造环境进行了探讨。花岗伟晶岩主要矿物组合为钾长石+斜长石+石英±白云母±电气石,花岗伟晶结构,块状构造。岩石地球化学分析结果显示其均匀具有一致的地球化学特征。它们均显示高的SiO2(72.1%~75.3%)、Al2O3(13.5%~16.4%),低CaO(1.42%~2.03%)、MgO(0.15%~0.76%)、P2O5(0.01%~0.02%%)、TiO2(0.06%~0.17%)等含量;稀土元素总量偏低,稀土富集、重稀土亏损,稀土配分曲线右倾型,明显的正δEu异常;微量元素富集大离子亲石元素(Cs、Rb、Ba、U),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)等特征。样品(DST-TW1和WJG-TW1)锆石CL图像强度均较弱,前者大部分锆石不能反映矿物内部结构,后者大部分锆石能显示弱振荡环带,这一特征与锆石U含量均较高(1253.1×10-6~12861.5×10-6、874.5×10-6~5319.1×10-6)相吻合。锆石虽具有岩浆锆石的自形特征,但其Th/U值(0.01~0.26和0.01~0.62)较低,稀土配分模式显示热液锆石特征,在(Sm/La)N—La和Ce/Ce*—(Sm/La)N图解上偏热液锆石区域,此花岗伟晶岩脉可能是母岩浆高度结晶分异后的残余岩浆热液结晶而成,偏热液性质。本文研究的2件样品(DST-TW1和WJG-TW1)年龄分别为1864±20 Ma(MSWD=0.19)和1903.6±4.7 Ma(MSWD=0.041),其侵位时间介于1.9~1.86 Ga之间。从岩石地球化学、形成时代推测其物源与研究区周围~1.87 Ga的S型花岗岩具有亲缘关系。从构造环境来看,研究区内古元古代花岗伟晶岩形成于胶—辽—吉造山带弧陆碰撞结束后伸展的构造体制下,在主期花岗质岩浆上涌之后,地壳在不断伸展和松弛垮塌,大量残余岩浆或岩浆热液上涌形成伟晶岩的岩脉、岩墙或岩体,侵位时代从~1.9 Ga到~1.74 Ga。从而推测胶—辽—吉造山带在碰撞后的构造折返过程中一直处于伸展的构造机制,后造山阶段至少持续了160 Ma。     

陕南西乡寒武纪梅树村期微古生物群产出层位的地球化学特征及古环境和古气候条件研究

陕南西乡微体化石对于研究寒武纪大爆发具有非常重要的意义,前人研究大都局限于微体古生物的研究,而化石的成岩背景以及古环境研究尚属空白。因此本文通过测试主微量稀土元素及氧同位素来分析研究区的古沉积环境,在一定程度上填补了这一区域的空白。研究手段虽然在地化领域比较常见,但具有重要的参考价值。本文通过对富含小壳化石的“宽川铺段”及其上、下地层的微量元素Sr/Ba、Ni/Co、Sr/Cu、Rb/Sr、Mn/Fe等比值及主量元素、稀土元素含量、氧同位素特征的综合研究发现,研究区灯影组顶部环境为缺氧状态到宽川铺段弱氧化状态再到郭家坝组底部缺氧状态的海相沉积环境;水动力条件较弱,水体先上升后下降;上白云岩段、宽川铺段是较为温暖的气候,且比郭家坝组底部气候干旱。这对于研究该区寒武纪梅树村期的古环境和古气候变化具有重要的理论意义。     

柴北缘苦水泉金矿英云闪长岩和细粒闪长岩年代学、地球化学和Hf同位素及地质意义

苦水泉金矿床位于柴北缘构造带中段,是近年来新发现的金矿床。该矿床具有造山型金矿的特征,矿体沿断裂构造分布在英云闪长岩中,空间上与细粒闪长岩脉密切相关。本文对苦水泉金矿中的英云闪长岩和细粒闪长岩进行了地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素研究。全岩地球化学分析显示,英云闪长岩具有富钠贫钾(Na_2O/K_2O=6.24～13.09)、高Sr低Y(Sr/Y=205～335)的埃达克岩的特征,与锡铁山榴辉岩中的埃达克质浅色脉体十分相似;细粒闪长岩富铝、钙、铁,贫镁,富集轻稀土(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs),贫高场强元素(HFSEs),Ni、Co含量低,为典型的大陆下地壳来源的岩石。锆石U-Pb定年显示,英云闪长岩和细粒闪长岩分别形成于429.9±2.5Ma和428.0 ± 1.9Ma,Hf同位素分析显示英云闪长岩锆石ε_(Hf)(t)值为+9.8～+11.9,二阶段模式年龄(t_(DM2))为613～747Ma,细粒闪长岩锆石ε_(Hf)(t)值为-31.4～-9.9,二阶段模式年龄(t_(DM2))为1722～2803Ma。综合分析表明柴北缘在早志留世正处于大陆地壳俯冲、折返阶段,苦水泉英云闪长岩为俯冲洋壳变质的榴辉岩在陆壳折返阶段发生部分熔融的产物,细粒闪长岩起源于古老的玄武质下地壳的部分熔融。分布在细粒闪长岩上下盘的矿体品位通常远高于平均品位,说明细粒闪长岩为金矿化提供了热动力和热液,也可能提供了部分成矿物质,使得矿体的品位局部变富,由此近似的将细粒闪长岩的年龄作为苦水泉金矿的成矿时代(～428Ma)。苦水泉金矿成矿时代和构造背景的确定,指示柴北缘在早志留世陆壳折返阶段存在一期金矿化。     

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_2O_3(13.96%)、CaO(1.61%)、Na_2O(4.61%)以及Fe_2O_3(3.67%)、MgO(0.62%)、TiO_2(0.28%)、P_2O_5(0.08%)等,但贫K_2O(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,I_(Sr)值介于0.7039-0.7055之间,ε_(Nd)(t)值介于-7.30～-5.87之间,锆石的ε_(Hf)(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。     

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。     

鲜水河断裂带乾宁段岩石特征与内部结构及其物理-化学性质

断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜、扫描电镜、粒度统计、粉末X射线衍射分析（XRD）和薄片X射线荧光光谱分析（XRF）等多种研究方法,对鲜水河断裂带岩石特征、结构构造、物性、矿物成分及化学元素分布开展了详细的分析,并探讨了相关变形行为和滑移机制。分析表明：（1）断裂带核部主要由黑色断层泥、浅黄色及黄色断层角砾岩和灰色碎裂岩、灰色断层角砾岩组成,呈单核对称结构;（2）黑色断层泥厚3~5cm,具有快速滑动结构特征,表现为断层粘滑行为。断层泥可划分出13个滑移带,最窄滑移带厚约40μm,至少代表13期古地震事件;（3）断层泥主要由伊利石、高岭石和石英等矿物组成,其中边部伊蒙混层含量异常高,为最新一次古地震的主滑移带。由于伊利石和伊蒙混层（或蒙脱石）为主要黏土矿物的断层泥渗透率低、孔隙流体压力大,以及发现断层泥楔入脉,表明地震过程中断层滑动存在热增压弱化机制;（4）从断层泥不同滑动带中碎块蚀变程度和矿物分布特征来看,地震主滑动带有向碎裂岩方向迁移的趋势。推测断层在滑动过程中,更趋向于向弱矿物含量高（如伊利石、伊蒙混层）、强矿物含量低（如方解石、高岭石）的围岩一侧迁移。     

西准噶尔南部庙尔沟岩体晚石炭世花岗闪长斑岩岩石成因及其动力学背景

位于西准噶尔南部的庙尔沟岩体主体由碱长花岗岩和少量紫苏花岗岩组成。本文在前人工作基础上,以岩体东南边缘新发现的花岗闪长斑岩为研究对象,开展岩石学、年代学和Hf同位素以及全岩地球化学研究,确定花岗闪长斑岩形成时代、揭示岩石成因类型及源区属性、探讨其与碱长花岗岩和紫苏花岗岩岩浆演化成因联系及其形成的深部动力学过程。锆石U-Pb定年结果显示,花岗闪长斑岩形成于317.4±1.9Ma,为晚石炭世早期岩浆活动的产物,明显早于紫苏花岗岩(～307Ma)和碱长花岗岩(～303Ma)。岩石地球化学数据表明,花岗闪长斑岩具有较高硅、中等铝,贫钙、铁、镁,富集Rb、K、Th、U,强烈亏损Nb、Ta、Ti的特征,为钙碱性弱过铝质I型花岗岩;紫苏花岗岩更多的表现出钙碱性-高钾钙碱性镁质I型紫苏花岗岩特征;碱长花岗岩为碱性准铝质-弱过铝质A型花岗岩。锆石Hf同位素分析结果表明,花岗闪长斑岩、紫苏花岗岩和碱长花岗岩均具有高正的ε_(Hf)(t)值(+11.6～+15.8)和年轻的二阶段模式年龄(325～600Ma),表明其原始岩浆主要起源于亏损地幔新衍生的年轻地壳物质。综合分析认为,庙尔沟岩体花岗闪长斑岩形成于晚石炭世早期洋壳俯冲背景,由底侵的、受流体交代的幔源基性岩浆与其诱发的年轻下地壳酸性岩浆在深部混合而成。紫苏花岗岩和碱长花岗岩形成于弧后伸展背景,前者是伸展初期继续底侵于下地壳的幔源玄武质岩浆降温释放大量的水和热诱使早期侵位于下地壳的镁铁质岩石再次发生部分熔融的产物,后者是伸展后期大规模软流圈地幔上涌底垫加热年轻中下地壳使其部分熔融而成。     

青海湖东岸全新世风成沉积地球化学特征及其古气候意义

青海湖地区因独特的地理位置,其古气候演化一直为学者们所关注。由于各类环境替代指标的多解性,以往研究中对青海湖地区末次冰消期以来特别是早全新世的气候特征存在不一致的认识。对青海湖东岸种羊场风成沉积物的元素地球化学特征及其古气候意义进行分析,结合磁化率、粒度和色度指标重建了过去约11 ka青海湖地区古气候演变过程。结果表明:1）化学蚀变指数（CIA）值和Al₂O₃-（CaO*+Na₂O）-K₂O（A-CN-K）三元图指示种羊场风成沉积经历了弱风化、中等程度的风化强度。CIA值的波动变化反映青海湖地区全新世期间经历了较大的干湿变化。2）亮度（L*）与总有机碳（TOC）含量呈高度负相关（R2=0.71,P<0.01）,可以间接地反映研究区古气候演变过程。3）种羊场（ZYC）剖面的多指标分析结果和剖面地层特征揭示青海湖地区在11.0~6.5 ka B.P.时期,风化作用较弱,气候可能相对温暖干旱;6.5~1.1 ka B.P.时期风化作用可能较强,为暖湿期,与古湖岸堤记录的湖面变化较为一致;1.1 ka B.P.至今,气候变得干旱。4）亚洲季风和太阳辐射的强弱变化可能造成有效湿度的高低变化,从而导致青海湖地区全新世气候干湿交替变化。