湘赣地区中生代镁铁质岩浆作用与岩石圈伸展

综合分析了华南内部中生代 (178～ 80Ma)镁铁质岩石的年代学和元素同位素地球化学特征。研究表明区内主要发育 4期镁铁质岩浆活动 :2 2 0Ma± ,175Ma± ,12 0～ 15 0Ma ,80～ 90Ma ,其中 2 2 0Ma仅在道县发育辉长岩包体。地球化学上区内 175Ma左右的宁远太阳山和赣中项家碱性玄武岩和 80～ 90Ma的镁铁质岩石主要表现为Hawaii OIB玄武岩的元素同位素地球化学特征 ,而175Ma的其他镁铁质岩石表现为岩石圈地幔属性。 12 0～ 15 0Ma的镁铁质岩石则介于岩石圈地幔端员与软流圈地幔端员之间。时、空上表现为以郴州—临武断裂为界 ,西侧自 170Ma左右的EMI型为主向 80～ 90Ma的OIB型为主迁移演化 ,而东侧则自老而新自EMII型 (175Ma)为主演变为以OIB型 (80～ 90Ma)为主。上述资料暗示区内至少存在 4期强烈的岩石圈减薄作用 ,软流圈物质上涌和岩石圈伸展减薄是华南中生代岩浆作用形成的主要机制。但 2 2 0Ma左右的伸展减薄范围局限 ,而较大规模的岩石圈伸展减薄和软流圈上涌始于 178Ma ,其形成可能与华南印支造山作用的后造山 (或后碰撞 )拉张裂解地球动力学背景有关。同时也暗示郴州—临武断裂可能是界定中生代EMI型扬子岩石圈和EMII型华夏岩石圈地幔的重要边界。     

江绍断裂带晚中生代镁铁质火山岩成因及其深部过程意义

本文对沿江绍断裂带的江山和浦江两地区中生代镁铁质火山岩进行了Ar-Ar年代学、岩石学和元素-同位素地球化学研究。Ar-Ar年代学结果显示,江山玄武岩的形成年龄约为99Ma,为晚白垩世喷发产物;浦江玄武岩和玄武质安山岩的喷发时间为111～112Ma,属于早白垩世。两区中生代镁铁质火山岩都为中钾钙碱性系列,根据其地球化学指标可划分为三组:第1组为江山OIB型玄武岩,在微量元素组成上无Nb-Ta亏损和Pb负异常,高ε_(Nd)(t)和低(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值,总体上显示出类似洋岛玄武岩的元素-同位素组成特征;第2组为高钛磷玄武岩,Nb-Ta弱负异常和明显Pb正异常,中等ε_(Nd)(t)和(~(87)Sr/~(86)Sr)_i比值;第3组为低钛磷玄武岩,强烈Nb-Ta负异常和中等Pb正异常,低ε_(Nd)(t)(-6.0～-3.7)和高(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为特征。三组镁铁质火山岩相互之间缺乏分异演化关系,也不是同一母岩浆经历地壳混染作用的结果。对比三组镁铁质火山岩的La/Nb、Ba/Nb、Zr/Ba比值和Sr-Nd同位素模拟结果,我们认为江绍断裂带晚中生代玄武岩为软流圈-岩石圈相互作用的产物,从早期(111～112Ma)到晚期(99Ma)镁铁质岩浆地幔源区软流圈组分的比例越来越多而岩石圈成份逐渐减少的趋势。考虑到该区晚中生代的盆岭构造格局与邻区郴州-临武断裂带同时期镁铁质岩浆的产出特点,华南地区在早白垩世晚期到晚白垩世期间发生了强烈的岩石圈伸展-减薄作用。     

镁铁质-超镁铁质层状岩体基本特征及岩浆作用

镁铁质-超镁铁质层状岩体可以产于多种构造环境,岩体具有典型的层状构造和韵律结构。层状岩体形成时主要的岩浆作用有重力分异作用、双扩散对流作用、压实作用、同化混染和岩浆混合作用等,其中重力分异作用很好地解释了层状岩体垂向上岩石类型的变化和矿物组分的变化,双扩散对流作用和岩浆混合作用在韵律层理形成过程中起了很重要的作用,而压实作用对岩浆演化晚期阶段补堆晶结构的形成作用明显,同化混染作用可改变岩浆的成分,导致岩浆分异产物的组成和成分的变化。堆晶结构的不同主要依赖于粒间液体的活动性和晶粥的渗透率,补堆晶结构形成需要高渗透率,而粒间液体不活动时将有利于正堆晶结构的形成。岩石组合、岩石结构、矿物组分及其变化规律很好地记录岩浆分异过程、岩浆补给等信息,可以用来讨论层状岩体的岩石成因:温度压力条件、原生岩浆及其演化过程等。     

大别-苏鲁地区晚中生代镁铁质岩地球化学对造山带岩石圈地幔性质的约束

来自大别-苏鲁地区晚中生代镁铁质岩石表现出类似于岛弧火山岩的富集大离子亲石元素（LILE）、轻稀土元素（LREE）和相对亏损高场强元素（HFSE）的微量元素地球化学特征,和高度富集的放射成因Sr（ISr：0．7065～0．7090）和低放射成因Nd（εNd（t）=-19～-10）的同位素组成;同时它们显示出一定程度的Nb／Ta和Zr／Hf内部分馏特征,反映其地慢源区曾受到了相对富金红石和CO2的熔体交代作用。我们倾向认为深俯冲陆壳在俯冲或折返过程中发生部分熔融作用形成的熔体与地幔反应是形成大别-苏鲁地区造山带富集岩石圈地幔的重要机制。     

华北地区晚中生代重大构造转折的地质证据

华北地区在侏罗纪和白垩纪分别发生了两次不同性质的岩浆活动,早期形成一套高锶石英闪长岩,另一期为钾玄岩系。两套岩石分别代表地壳加厚和减薄的构造背景,两次岩浆活动的转折期大致在130Ma左右,此外,华北地区自垩纪广泛分布的碱性岩同样表明区域内在白垩纪曾发生过强烈的岩石圈伸展作用。这一地质特征与区内盆地地震剖面、造山带构造活动年龄、变质核杂岩的年龄、早向坚世太平洋板块运动方向和运动速率的改变以及郯庐断裂左旋运动年龄等地质资料相佐证。因此华北地区岩石圈减薄作用主要发生在早向垩世时期,晚侏罗世——早白垩世是华北地区中生代重大构造发生的转折点。     

华南陆块东部晚中生代岩浆作用的深部动力学过程

本文总结和回顾了过去几年来本研究团队在华南陆块东部(主要是东南沿海地区)开展的火成岩岩石地球化学研究进展,并重点探讨了晚中生代(白垩纪)岩浆作用的深部动力学过程,取得了以下主要认识:(1)华南晚中生代镁铁质岩浆作用记录了古太平洋板块从俯冲到后撤-撕裂的深部动力学过程,其地幔源区的富集组分从进俯冲时期的板片上覆沉积物逐渐过渡到后撤-撕裂阶段的下部镁铁质洋壳;(2)长英质火山岩的地壳源区从俯冲阶段的低温(700～810℃)含水下地壳转变为后撤-撕裂阶段的高温(790～860℃)贫水陆壳;(3)东南沿海地区晚中生代经历了强烈的弧地壳增生和置换作用,形成了具有“等同位素效应”的双峰式侵入杂岩体。我们提出的板片俯冲-后撤-撕裂模式同样适用于解释华南陆块东部早中生代构造-岩浆演化的深部的动力学机制。     

新疆坡北镁铁-超镁铁质岩体地球动力学背景探讨

坡北镁铁-超镁铁质岩体位于塔里木板块东北缘的北山地区,主要由坡一、坡三、坡七和坡十等十几个侵入体组成,已发现坡一和坡十岩体赋存大型Cu-Ni硫化物矿床,目前对坡北含矿岩体成岩成矿构造背景存在不同认识。本文对坡一岩体各类岩石的矿物、主量和微量元素组成进行了系统分析,坡北岩体橄榄石Fo值范围为83.17～90.2,斜方辉石主要为古铜辉石,单斜辉石主要为普通辉石和透辉石;铬尖晶石Cr^#和Mg^#值变化范围分别为0.45～0.69和0.11～0.41,具有由富铝、富镁向富铬、富铁方向演化的趋势。微量元素具有明显的Nb、Ta和Ti负异常,Pb正异常。岩体主量元素变化特征主要受橄榄石、辉石和斜长石分离结晶/堆晶作用控制。模拟计算表明,岩体母岩浆MgO含量为16.09%,FeO含量为10.38%,岩浆结晶温度为1 331～1 411℃,为高温苦橄质岩浆。坡北岩体是早期受俯冲流体交代的岩石圈地幔在塔里木地幔柱作用下发生较高程度部分熔融的产物。     

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与成矿作用的新进展

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与Cu、Ni、Co、PGE(铂族)、V、Ti、Cr、Fe等金属成矿作用关系密切。镁铁质—超镁铁质岩浆能否成矿主要由岩浆源区的性质、构造背景以及是否存在古老且一直活动的深大断裂等因素决定。介绍了一些世界上典型矿床的新的成矿模型及寻找与镁铁质—超镁铁质岩有关的PGE矿床的新技术与新方法。     

西藏拉萨地块南缘晚白垩世镁铁质岩浆作用的年代学、地球化学及意义

镁铁质岩石所反映出的壳幔作用信息可以为地壳增生发生的时间和方式提供可靠的证据。本文报道了南部拉萨地块东段朗县至米林之间晚白垩世镁铁质岩石的岩石学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学以及锆石Hf同位素数据。锆石U-Pb定年结果表明,角闪辉长岩侵位于98~88Ma,高Al₂O₃(17.25%~19.46%),低MgO含量(3.89%~5.07%)及Mg^#(44~50),与高铝玄武岩特征相似,属于中钾钙碱性岩石,富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),铕异常不明显(δEu=0.82~1.06),(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.70427,ε_Nd(t)值为3.0,具有高且正的锆石ε_Hf(t)值(+11.8~+17.2)。这些晚白垩世镁铁质岩石可能是来自俯冲板片的沉积物熔体交代地幔楔物质发生部分熔融并经历一定程度镁铁质矿物分离结晶作用产物。     

华北陆块东部晚中生代基性岩浆作用的地球化学研究

华北陆块晚中生代(早白垩世)基性火成岩沿着郯庐断裂带存在显著的元素-同位素地球化学分区。其西侧(鲁西区)火成岩在主量元素上以高Mg、Fe和低Al、Ti为特征,在微量元素上富集LILE、LREE和强烈亏损HFSE(Nb、Zr、Hf、Ti和P),同时显示出EM1型Sr-Nd同位素组成;其东侧(鲁东区)火成岩则相对低Mg、Fe和高Al、Ti,在微量元素上也表现出LILE、LREE富集和Nb、P亏损的特征,Ti、Zr、Hf异常不明显,并表现出EM1+EM2的Sr-Nd同位素组成。鲁西区基性火成岩源于陆内岩石圈伸展-减薄作用下古老而富集的岩石圈地幔减压部分熔融作用的结果,鲁东区则为被俯冲陆壳物质改造的富集岩石圈地幔减压部分熔融作用产物。中生代华北陆下岩石圈地幔性质仍为古老富集型地幔,因此至少在早白垩世前不可能存在地幔柱作用和大规模的下地壳拆沉作用。     

中国东部中生代岩浆作用与岩石圈减薄

对中国东部新生代玄武岩及其包体的Ｓｒ Ｎｄ 同位素资料的总结表明,中国东部现今岩石圈地幔具有强烈亏损性质,现今岩石圈地幔是新生的。岩石圈减薄主要发生在中生代晚期,并与中国东部大面积、强烈的中生代岩浆活动在时间上相对应,且具有自西向东岩石圈减薄逐渐增强的趋势。分析表明,中生代期间印度洋型软流圈地幔的侵入与中国东部的岩石圈减薄密切相关。     

华北东部地区中生代盆地格局及演化过程探讨

华北东部中生代盆地演化受控于欧亚构造域的板块挤压拼接和滨太平洋构造域"洋-陆"俯冲碰撞两大动力学背景,与兴蒙造山带、秦岭-大别造山带、太行山隆起及郯庐断裂带等陆内及周边造山带的形成、深大断裂发育演化以及深部动力等因素有着密切的联系。早-中三叠世华北地区基本继承了晚海西期以来的构造格局和沉积特点,地势北西高、东南低,为一南陡北缓、呈NWW向展布的大型内陆沉积盆地;晚三叠世扬子板块与华北板块剪刀式碰撞拼接,华北地区全面抬升,且西部抬升小,东部抬升幅度大,盆地范围向西部退缩,沉积范围缩小,东部地区地势较高,地貌复杂,以隆升剥蚀为主;早-中侏罗世华北东部处于由古亚洲构造域向滨太平洋构造域演化的过渡阶段,该时期太行山的形成将华北地区分割成东、西两个大盆,西部鄂尔多斯盆地依然为一个大型沉积盆地,东部渤海湾盆地区在早-中侏罗世的早期为一些小的山间沉积盆地群,主要表现为对印支期造成的大量NWW或近EW向逆冲断层及阔缓褶皱所产生的低洼地区的充填,晚期则表现为披覆式沉积;晚侏罗世-早白垩世太平洋板块活动取代了扬子板块、西伯利亚板块活动对华北地区构造演化的控制地位,中国东部进入大规模的裂陷或断陷盆地发育阶段,且出现了明显的分区性:在盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂系以东,由于受郯庐断裂带左旋走滑构造应力场的控制,主要发育NW或NWW向断陷盆地,而在该断裂系以西至太行山以东的地区,受左旋走滑影响较弱,主要发育NE和NNE向断陷盆地,在张家口-蓬莱走滑断裂带以北的下辽河坳陷区,盆地的长轴方向为NNE,属郯庐断裂带内部的走滑拉张盆地;晚白垩世郯庐断裂带以西的华北广大地区整体处于隆升剥蚀状态,仅在河南信阳盆地及冀中、临清、黄骅坳陷的少数低洼地区接受沉积,多以红色河湖相粗碎屑为主。研究华北东部中生代盆地演化对于该地区前第三系油气勘探具有指导意义。     

华北地块北缘泥盆纪岩浆活动及其构造背景

晚古生代—早中生代岩浆岩广泛分布在华北地块北缘,构成了沿华北地块北缘呈近东—西向分布的上千公里的岩浆岩带。泥盆纪岩浆岩作为其中的组成部分,虽然分布范围不及石炭—二叠纪岩浆岩广泛,但近十多年来随着研究工作的深入,越来越多的泥盆纪岩浆岩被发现,其构造背景及意义也逐渐引起重视。对华北地块北缘近年来发现的泥盆纪岩浆活动进行总结分析表明,泥盆纪岩浆活动时限在400~360 Ma左右,其中碱性侵入岩和基性—超基性侵入岩时代主要集中在400~380 Ma之间,沿华北地块北缘自东向西均有分布;火山岩则主要集中在400 Ma和360 Ma,主要分布在华北北缘东段的赤峰地区。泥盆纪侵入岩在岩石组合上以碱性杂岩及碱性花岗岩为主,其次为二长闪长岩、基性—超基性杂岩。泥盆纪火山岩则以变质流纹质火山岩—次火山岩—火山碎屑岩及变质玄武安山岩、玄武岩（斜长角闪岩）为主,总体上具有双峰式岩石组合特征。综合研究该地区构造演化历史及泥盆纪岩石组合、弱构造变形特征、岩石地球化学与同位素地球化学组成等,认为泥盆纪岩浆活动的形成与白乃庙岛弧和华北地块在晚志留世发生弧—陆碰撞后的伸展背景有关。华北北缘泥盆纪岩浆岩带的形成对于认识古生代期间地壳增生过程、方式及古亚洲洋最终闭合时间有重要科学意义。      

中国北东部及邻区中生代火山岩成因分析

运用大陆动力学原理及地幔热柱多级演化观点,通过对中国北东部及邻区中生代火山岩形成的构造环境分析,提出了地幔热柱的多级演化、中下地壳塑性层流及拆离带附近的岩浆房、上地壳的隆陷、区域应力场的变化及深大断裂的沟通是形成中国北东部中生代大规模火山活动的构造机制.     

华北板块东缘晚古生代火山活动及其大地构造含义

在华北板块东缘,从皖北,鲁西到冀中,辽东,分布着一条长达千余ｋｍ的晚古生代北北东向火山活动带,已发现的火山岩主要为正常火山碎屑岩和沉积火山碎屑岩,岩石化学分析表明为钙碱系列中（酸）性火山岩,在华北晚古生代煤系中记录了这种强烈的火山活动,包含有丰富的火山碎屑以及由火山灰堆积蚀变而成的煤矸层（ｔｏｎｓｔｅｉｎ）。作者认为,在晚古生代,华北板块东缘可能存在一火山弧链,即华北板块东缘为一主支大陆边缘。     

华北陆块岩石圈减薄作用:热薄化与机械拉伸的数值模拟研究

针对华北陆块岩石圈减薄作用的动力学机制开展了一系列二维定量数值模拟研究。其模拟结果表明,在给定的岩石圈热传导和放射性生热条件下,岩石圈底部地幔热流(mantlethermalflux)的增加能导致岩石圈内热状态的明显改变,导致早古生代以来华北岩石圈厚度的巨大变化,当地幔热流达到35～40mWm-2,华北陆块的岩石圈厚度将减薄至100km以内。单纯的机械拉张同样能导致岩石圈厚度的薄化,但岩石圈厚度的减薄相对有限。即使拉张伸展率达25%,其岩石圈厚度最大减薄至150km。因此通过数值模拟的研究揭示了这样的事实,即华北陆块岩石圈厚度的减薄主要受制于岩石圈内热状态的变化,以热侵蚀的减薄方式为主,机械拉张作用可能对华北陆块岩石圈厚度的减薄作用有一定贡献。     

华北克拉通破坏前的状态——对讨论华北克拉通破坏问题的一个建议

中生代华北克拉通破坏是目前引人关注的研究课题。鉴于目前一些文章在表达克拉通状态时引用的地质图件不准确,忽略了华北克拉通从古至今的不同阶段的演化,不能正确的表达克拉通在破坏之前或之后的状态,本文强调华北克拉通破坏前的状态是研究的重要基础。华北克拉通是经历过多期克拉通化形成的。     

大别山晚中生代巨量岩浆活动的启动:花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约

采用原位锆石U-Pb定年和岩石学、地球化学综合等方法研究大别山及邻区岩浆岩的形成时代,结果表明:大别山中生代岩浆活动启动于晚侏罗世,大规模爆发于早白垩世。大别山南部的张榜花岗岩侵入体锆石LA-ICP MS年龄为150.3Ma±2.0Ma,是目前发现的大别山最早的中生代岩浆活动记录,比早白垩世岩浆活动的峰期(～130Ma)早约20Ma,标志着大别山晚中生代巨量岩浆活动的启动。锆石的LA-MC-ICP MS Hf同位素结果计算的εHf(t)为-29左右,二阶段模式年龄大约为3.05Ga,表明岩浆源区为与扬子陆核类似的大别山早前寒武纪变质基底,新生地幔物质贡献极少。年代学资料和地球化学指标的统计表明,长江中下游成矿带与大别山地区晚中生代岩浆活动在时间上是同步的,但二者岩浆性质和成因机制不同。大别山130Ma的拆沉物质主要为古老地壳物质,地壳加厚是陆陆碰撞的结果,幔源岩浆上涌出现在拆沉事件之后;长江中下游地区于150Ma因幔源岩浆底侵而使下地壳强烈加厚,引发了该下地壳于130Ma的拆沉作用,幔源岩浆的上涌贯穿整个过程。     

辽西中生代晚期岩石圈地幔的性质:来自玄武岩和地幔捕虏体的证据

辽西中生代玄武岩中幔源气榄岩捕虏体的岩石学、矿物学和地球化学研究表明，中生代岩石圈地幔是由古老富集型的岩石圈地幔和新增生的岩石圈地幔所组成。前者以角闪尖晶二辉橄榄岩为代表，它经历了富钠质的地幔交代作用。橄榄岩类捕虏体富含轻稀土元素，并具有较高的ω(^87Sr)/ω(^86Sr)比值；后者以二辉石岩为代表，具典型堆积结构，与本区尖晶石二辉橄榄岩相比，具有较高的稀土元素丰度。在矿物成分和稀土元素丰度上，本区辉石岩捕虏体类似于中国东部新生代玄武岩中幔源辉石岩捕虏体，这意味着辉石岩捕虏体可能是上地幔中更早期的岩浆堆积体。