大别山双河超高压变质岩及北部片麻岩的U-Pb同位素组成

大别山超高压变质岩及各种片麻岩的U-Pb同位素地球化学研究表明, 出露于大别山南部的超高压变质岩具有较低的Pb含量(多数<4 mg/g)和较高的U/Pb比(多数>0.1), 以及较大的Pb同位素变化范围和较高的放射成因Pb(206Pb/204Pb = 16.535～ 20.405). 它们表现出在俯冲过程中经历了脱水、析出流体和Pb丢失过程及地幔Pb与上地壳岩石Pb混合的Pb同位素特征. 然而出露于大别山北部的片麻岩具有较高的Pb含量(多数 > 4 mg/g)和较低的U/Pb(<0.07)以及较低的Pb同位素比值(206Pb/204Pb = 15.781～16.647), 并与侵入南、北大别山的中生代花岗岩的Pb同位素特征相同. 它们表现出在俯冲过程中仅有少量流体析出和Pb丢失以及地幔Pb与下地壳Pb混合的同位素特征. 这些样品在230 Ma前的初始Pb同位素组成还表明南大别带超高压岩石的U/Pb比在大陆俯冲前很长一段时期内比北大别带片麻岩高. 这些观测表明南大别带出露的超高压岩石主要是深俯冲的上地壳岩石, 而北大别带具有中、下地壳的性质. 据此, 本文提出了在大陆深俯冲过程中, 俯冲陆壳拆离成若干岩片, 深俯冲的超高压上地壳岩片有可能沿断层逆冲到较浅部位的超高压岩石折返机制模型.     

大别山双河超高压变质岩变形构造

小于1km²,包含柯石英榴辉岩、硬玉石英岩及高压片麻岩、片岩的双河超高压变质岩片,其内部榴辉岩与高压片麻岩为非构造接触,而超高压岩片与外围低压片麻岩则呈现构造侵位关系。可能的解释是超高压变质岩片受后期构造影响构造侵位到中上地壳。     

大别山双河地区超高压变质岩流体包裹体成分及二氧化碳碳同位素研究

分步加热实验结果表明大别山超高压岩流体包裹体成分 (不计入水 )主要是CO2 ,其次为CO及少量的N2 和CH4;变质高峰期流体CO2 碳同位素值 ( - 2 5‰～- 30‰ )与地幔流体相差较大 ,说明其是原岩自身含碳物质在高温高压之下演化的结果 ,反映了超高压变质岩石虽然可能俯冲到地幔深度 ,但并未受到地幔流体的大规模作用 ,岩石中的流体系统是活动有限的、较为封闭的体系 .这可能与地壳岩石快速插入地幔、并又迅速折返至地表的动力学机制有关     

大别山-苏鲁地体超高压变质年代学——Ⅱ.锆石U-Pb同位素体系

超高压变质锆石在高压变质及退变质期间可发生少量Pb的连续扩散丢失,它不会显著破坏其~(207)Pb/~(238)U和~(206)Pb/~(235)U年龄的一致性,但却使它们小于~(207)Pb/~(206)Pb年龄.不含继承组分且普通Pb含量低的变质锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄,可能更接近超高压变质岩的峰期变质时代.报道了一组新的大别山超高压变质岩及其围岩的锆石U-Pb年龄数据,并给出峰期超高压变质时代为(228±2)Ma的结论.     

中国大别山双河超高压变质大理岩的氧、碳同位素

中国大别山双河超高压变质岩板中发育了一系列大理岩层和透镜体 ,其δ18O值介于 1 1 1‰～ 2 0 5‰ (SMOW)间 ,δ13 C值介于 1 .0‰～ 5 .7‰ (PDB)间 .详细调查表明 ,大理岩的氧、碳同位素值在厘米尺度上表现出均一化 ,但在大于1m的范围内则不均一 .与已经同地幔中的碳发生均一化的挪威榴辉岩相大理岩不同 ,双河超高压大理岩的碳同位素则保留了沉积碳酸盐岩的特征 ,而且表现出白云石含量与δ13 C间的负相关关系 .与原岩相比 ,双河大理岩18O有所亏损 .这种亏损来自 3种可能的地质过程 :( 1 )在超高压变质作用前曾与亏损18O的水发生过氧同位素交换 ;( 2 )在超高压变质过程中发生过脱碳酸盐作用 ;( 3)在退变质过程中与围岩片麻岩在接触部位发生过有限的氧同位素交换 .氧、碳同位素研究表明 ,超高压变质岩的俯冲和折返过程历时较短 ,且在该过程中 ,流体的活动性极为有限 .     

大别山-苏鲁地体超高压变质年代学——Ⅰ.Sm-Nd同位素体系

原岩是辉长岩的含柯石英榴辉岩,其超高压变质作用将在“干”条件下进行,矿物具有较高的封闭温度,并能观察到Nd同位素不平衡现象.若榴辉岩原岩是变玄武岩,在超高压变质时,角闪石将分解并释放出水,因而矿物Nd同位素封闭温度较低,并可达到Nd同位素平衡.岩石后期蚀变及与深部流体的相互作用是影响Sm-Nd定年的最主要因素.大别山含柯石英榴辉岩的可靠Sm-Nd同位素年龄集中在221～232Ma,虽然数值略低,但接近榴辉岩的峰期变质时代.苏家河低温榴辉岩有可能是古生代洋壳俯冲成因.     

大别山榴辉岩的氦、氩同位素组成及其岩石成因

论述了石榴石和绿辉石的氦、氩同位素地球化学特征,并讨论了大别山榴辉岩的成因。测得3 He/4He 值为(1-19 ～4-63) ×10 - 7 ,40Ar/36Ar 值为1209 ～4416 ,4 He/40Ar 值分布在0-07 ～1-39 范围内,3 He/36 Ar 值的变化范围为(0-59 ～2-85) ×10 - 4 。大别山榴辉岩中保留了原始的稀有气体同位素, 但是退变质作用使氦同位素优先丢失。氦、氩同位素地球化学资料表明,榴辉岩可能形成于亏损的地幔或者是一种亏损型“地幔岩”中     

大别地块超高压变质期后伸展变形及超高压变质岩石折返过程

详细构造分析证明 ,现今观察到的大别地块内部超高压变质地体的区域构造样式 ,主要是在印支期 ( 2 40～ 2 1 0Ma)扬子与中 朝克拉通陆 陆碰撞及超高压变质作用期后形成的 ,具有变质核杂岩和多层伸展拆离带的组合格局 .通过鉴别挤压和伸展组构可知 ,超高压变质岩石由地幔深处折返和剥露于地表 ,至少经历过 3个不同的减压退变及构造变形阶段 ,其中 ,角闪岩相条件下的中下地壳近水平的伸展流动是一个重要的折返动力学过程 ,而且可能受到增厚的岩石圈地幔的拆沉及岩浆底侵作用的驱动 .     

大别山碰撞后镁铁-超镁铁岩的U-Pb同位素地球化学: 壳-幔相互作用及LOMU端元

对大别山祝家铺辉石岩-辉长岩的U, Pb同位素研究表明, 大别山碰撞后镁铁-超镁铁岩的低U, 高Pb含量及低U/Pb的特征, 可能是亏损软流圈地幔(DMM)或岩石圈地幔与下地壳之间相互作用的结果, 而与地幔热柱(plume)及深俯冲陆壳无关. 发现祝家铺辉石岩-辉长岩的高²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb样品具有LOMU端元的特点, Pb, Sr和Nd同位素联合示踪显示祝家铺辉石岩-辉长岩的源区有古老富集岩石圈地幔(LOMU)、下地壳物质以及亏损软流圈地幔三端元混合的特征. 形成大别山碰撞后镁铁-超镁铁岩初始岩浆的壳幔相互作用过程可能为: 碰撞后增厚的岩石圈发生拆离, 引发亏损软流圈上涌, 使得上涌的软流圈及尚未拆离的古老富集岩石圈地幔发生部分熔融. 它们析出的熔体垫托在壳幔边界层, 并与下地壳相互作用, 从而使得这种熔体具有富集岩石圈地幔和下地壳的地球化学特征.     

扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

对扬子板块崆岭高级变质地体中的一个片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-（MC）-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析.CL照片显示,该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石,有少量窄的变质边.岩浆锆石的年龄为（3218±13）Ma,表明该样品是扬子板块至今发现的最古老的岩石.它们的εHf（t）值为-2.33±0.51,两阶段模式年龄为（3679±49）Ma,表明其为更古老的（〉3.6Ga）冥太古代地壳物质部分熔融作用形成.变质边部锆石给出了（2732±16）Ma的年龄,表明变质作用发生在新太古代,扬子板块在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件.     

大别山北部榴辉岩的地球化学特征和Sr,Nd同位素组成及其大地构造意义

大别山北部镁铁－超镁铁质岩带中榴辉岩的岩石地球化学特征及Ｓｒ,Ｎｄ同位素组成表明：（ｉ）本区榴辉岩的原岩主要为拉斑玄武岩和少数可能为辉长岩,并且大多数可能属于扬子俯冲陆壳的一部分,为扬子陆壳（下地壳）俯冲变质成因,少数可能属扬子与华北大陆板块之间的古洋壳残片;（ｉｉ）本区榴辉岩大多具有Ｎｂ正异常、Ｋ负异常等,排除了它们形成于岛弧环境下的可能性;（ｉｉｉ）磨子潭－晓天断裂以南含榴辉岩和变质橄榄岩的变质镁铁－超镁铁质岩带可能代表扬子与华北两个大陆板块之间的碰撞缝合带．其中除含有扬子俯冲陆壳外,还混有古洋壳残片．     

广西栗木大岐岭隐伏花岗岩的成因及其构造意义:岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Nd-Hf同位素制约

对栗木锡多金属矿集区最新发现的大岐岭白云母二长花岗岩体进行了详细的U-Pb年代学、岩石地球化学和Nd-Hf同位素研究,讨论了岩体的成因、物质来源和构造意义.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,花岗岩形成于印支晚期,成岩年龄为(224.8±1.6)Ma.岩体富集SiO2和K2O,贫Na2O和CaO,A/CNK值变化于1.09~1.20之间,均落入强过铝质花岗岩区域,标准矿物刚玉含量为1.4 vol%~2.7 vol%.球粒陨石标准化稀土配分曲线呈轻微右倾形,强烈Eu负异常(δEu=0.08~0.17),岩体富集Cs,Rb,K等大离子亲石元素LILE和U,Pb,Ce,Hf等高场强元素(HFSE),明显亏损Ba,Sr,Ti等元素.锆石饱和温度(711~740℃)略低于S型花岗岩平均值(764℃).岩体的εNd(t)和εHf(t)值均为负值,分别变化于?9.1~?10.1和?3.7~?12.6之间,峰值分别出现在?9.2~?9.0和?6~?5之间,岩体的TDMC(Nd)和TDMC(Hf)分别变化于1.74~1.82 Ga和1.49~2.04 Ga之间,峰值分别出现在1.73~1.75 Ga和1.5~1.6 Ga之间,表明岩体形成的源区主要为晚古元古代-中元古代的壳源物质.7颗继承锆石给出了(248.6±4.3)Ma的加权平均年龄,说明在栗木地区存在印支早期花岗岩,其εHf(t)值为?6.7~?2.3,与大岐龄岩体相似,暗示在岩体形成过程中可能有印支早期岩浆物质的加入.岩体中(945±11)Ma继承锆石εHf(t)值为8.7,Hf同位素模式年龄(TDM(Hf))为1.14 Ga,与江南造山带东段新元古代岛弧岩浆的特征相似,推断新元古代岛弧岩浆岩可能参与了岩体的形成,新元古代岛弧岩浆带及扬子与华夏板块弧陆碰撞带可能向西南延伸至栗木地区.印支晚期后造山背景下,地壳的伸展和减薄导致地幔物质底侵,促使地壳物质发生部分熔融形成大岐岭岩体.     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物.关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录.     

差应力在超高压变质岩形成过程中的作用——来自石英-柯石英转化的高温高压实验证据

文中概述了超高压变质岩在静水压条件下的形成温压范围和存在的问题 ,并重新整理和分析了Hirth等 (1994 )在差应力条件下石英向柯石英转化的高温高压实验数据。结果表明 ,存在较大差应力的条件下柯石英出现需要的围压 (1 2 0～ 1 2 5GPa) ,远小于静水压下的围压 (2 5～ 3GPa) ,显然差应力的影响是显著的。榴辉岩中部分石榴石存在塑性变形 ,这表明在碰撞造山的构造环境中构造差应力是客观存在的 ,而构造差应力的上限受岩石强度制约。因此 ,差应力在超高压变质岩的形成过程中起到了重要作用 ,而系统地进行高温高压实验研究是深入探讨这一问题必要而有效的方法之一     

川西南关刀山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄、元素和Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对川西南盐边关刀山岩体进行了系统的SHRIMP锆石U-Pb年龄和元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体是典型的Ⅰ型花岗岩,形成年龄为(857±13)Ma,是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧低钾拉斑玄武质岩石部分熔融形成的板内非造山岩浆活动产物。关刀山岩体很可能是Rodinia超级大陆下860～750 Ma超级地幔柱最早的岩浆活动记录。     

大别山超高压变质作用期前和期后水-岩相互作用的氢氧同位素证据

对大别山东部超高压变质岩单矿物进行了氢氧同位素分析 ,得到榴辉岩的全岩δ18O值变化较大 ( -5‰～ 9‰ ) ,而其中云母的δD值变化较小 ( -85‰～-70‰ ) .在石英与其它矿物之间存在氧同位素平衡和不平衡两种现象 ,并且部分榴辉岩中出现绿辉石与石榴石之间的氧同位素分馏“倒转” .然而 ,较低的榴辉岩δ18O值 ( -5‰～ 1‰ )反映了其原岩的氧同位素特征 ,是由于超高压变质作用之前与大气降水发生相互作用的结果 .大别 苏鲁造山带榴辉岩氧同位素不均一性的保存指示 ,引发前进变质作用的古板块俯冲是快速的 ,因而所伴随的变质流体流动为隧道式而不是弥散式 .退变质作用导致部分矿物之间出现氢氧同位素不平衡 ,但引起退变质反应的流体在稳定同位素组成上是内部缓冲的 ,其氢氧同位素组成取决于寄主岩石的化学性质 .     

俯冲陆壳与上地幔的相互作用——Ⅱ.大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩的Sr,Nd同位素地球化学

北大别具有Nb ,Zr,Ti负异常的同碰撞镁铁 超镁铁侵入岩的Sr ,Nd同位素组成具有EMI特征 ,其初始εNd值为 - 2 .4～ - 1 8.6 .与其片麻岩围岩和南大别含柯石英榴辉岩类似 .用与俯冲洋壳有关的地幔交代作用及陆壳混染均不能解释这一特征 .他们最可能源于俯冲陆壳析出流体交代的楔形地幔     

大别山东缘片麻状变质花岗岩的锆石U-Pb 年代学与地球化学: 对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示

在大别山超高压变质带的东缘, 广泛出露原岩为新元古代岩浆活动产物的片麻状变质花岗岩. 对区内5个典型岩体(黄镇、大坝、石马、双河和三祖寺)进行了详细的年代学和地球化学研究, 旨在确定这些岩石的原岩属性, 并探讨它们对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示. 这些岩石的组成矿物主要为石英、钠长石(更长石)、钾长石和少量角闪石、黑云母等, 部分岩体还发育霓石或霓辉石等碱性铁镁矿物, 由于经历超高压变质作用, 岩石中还常见多硅白云母、绿帘石及少量蓝晶石、石榴石等变质成因矿物. 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明, 区内片麻状变质花岗岩的原岩形成于新元古中期(770~780 Ma), 于早中生代时经历超高压变质作用, 并在215 Ma左右遭受高压榴辉岩相重结晶的改造. 地球化学上, 它们均具有高硅(SiO₂%=70.23%~77.23%)、准铝-弱过铝(ASI=0.90~1.05)的特征, 但不同岩体的地球化学组成仍存在差别, 与三祖寺岩体相比, 黄镇、大坝、石马和双河地区的片麻状变质花岗岩全碱含量(ALK=7.76%~9.45%)、铁镁比值[FeO^*/(FeO^*+MgO)=0.82~0.96]、高场强元素和Ga的含量均偏高, 10⁴×Ga/Al平均值高达3.07, 结合岩石中常含霓辉石, 以及锆石饱和温度较高(=816~918℃)等特点, 表明它们的原岩应为过碱性A型花岗岩. 三祖寺片麻状变质花岗岩的铁镁矿物主要为黑云母和由角闪石变质形成的绿帘石, 化学成分上富钙贫钾, K₂O/Na₂O=0.42~0.54, 其原岩应归属钙碱性花岗岩类(I型). 这些片麻状变质花岗岩同时具有“弧”和“裂谷”双重岩浆活动的地球化学印记, 其原岩为先前俯冲形成的弧来源地壳物质于伸展引张环境再造的产物, 指示扬子北东缘在新元古中期应处于被动裂谷的初始阶段, 而不应为地幔柱上涌引发的主动裂谷环境.     

浙西南变质基底基性-超基性变质岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素研究: 华夏地块变质基底对华南印支期造山的响应

应用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和锆石Hf同位素、微量元素以及锆石Ti含量温度计方法, 对浙西南华夏地块基性-超基性变质岩进行了研究. 由锆石U-Pb定年获得了该地区变质基底岩石的形成年龄和变质年龄. 原岩形成时的岩浆结晶锆石的U-Pb年龄约为1.85 Ga, e Hf(t)主要集中在-7~-3, 二阶段Hf模式年龄为2.9~3.4 Ga, 指示源区物质可能由太古代地壳物质重熔再循环所形成. 变质新生锆石的U-Pb年龄为260~230 Ma, Ti含量温度计显示其变质结晶温度为610~720℃, 与岩相学观察到的事实一致, 证明华夏地块在印支期经历了角闪岩相变质作用, 为华南二叠-三叠纪期间的构造演化提供了时间约束. 该变质作用可能与古太平洋板块俯冲到华南板块之下导致的地壳变形加厚有关. 印支期变质事件的认识对理解华南乃至整个东南亚地区在晚古生代-早中生代的构造演化具有重要意义.     

松辽盆地南部基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年:对盆地基底形成时代的制约

为了限定松辽盆地基底的形成时代,对松辽盆地南部7个基底花岗质岩石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究.锆石的阴极发光图像显示,7个基底花岗质岩石中的锆石均呈自形晶,且具有典型的岩浆生长振荡环带.测年结果表明,位于西部斜坡区洮6井(T6-1)石英闪长岩形成于(236±3)Ma;位于东南隆起区北部榆参1#(YC1-1)井下部(2126 m)闪长岩形成于(319±1)Ma,其中有(364±3)Ma的捕获锆石,其上部(1994 m)钾长花岗岩(YC1-2)形成于(361±2)Ma;位于东南隆起区南部十屋断陷内秦2井(Q2-1)、松南121井(SN121)、松南122井(SN122)和松南72井(SN72)基底花岗质岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为(161±5),(165±2),(165±1)和(161±4)Ma.统计结果表明,中侏罗世花岗质岩石构成了基底花岗岩的主体,同时基底中发育有海西期和印支期岩浆活动.这暗示松辽盆地是在中生代中侏罗世造山作用之后发展起来的中生代晚期陆内或陆缘裂谷盆地.