黑龙江省上古生界伊利石的成因标志及其地质意义

采用XRD技术,对黑龙江省上古生界泥质岩石中伊利石结晶度、多型和b值进行了测定,以揭示该区晚古生代极低级变质作用特征。测定结果表明,伊利石结晶度（Kübler指数）主要变化于0.31～0.77 °Δ2θ,伊利石（白云母）b值主要变化于8.983～9.011 A伊利石（白云母）多型为1M_d型、1M_d+2M₁混合型和2M₁型。上述伊利石矿物学参数揭示出,该区上古生界泥质岩石主体属于中-低压相晚期成岩带-低级近变质带范畴。进一步的研究表明,伊利石b值和伊利石结晶度存在明显的负相关关系,即随伊利石b值的逐渐增大（压力升高）,伊利石结晶度逐渐减小（温度升高）,暗示伊利石形成于一种正常的与埋深有关的成岩-变质环境,继而揭示出该区上古生界的成岩作用与变质作用是一个统一的连续过程而不是两个相互无关的地质事件。结合区域地质背景和内蒙、吉林等地伊利石的研究成果可以认为,东北地区上古生界并未遭受大规模的绿片岩相区域变质作用,局部出现的某些绿片岩相（或更高级别）的变质岩应是动力变质作用或接触变质作用的产物。     

吉林省东部石炭-二叠系伊利石的成因标志

吉林东部石炭-二叠系主要是一套泥质岩石, 其详细深入的矿物学工作尚不多见。利用JSM-6700F场发射电镜及INCA能谱仪,研究了伊利石的显微形貌和微区成分。采用D/max-2500 X-射线衍射仪,研究了伊利石的结晶度、多型和b₀值。结果表明:研究区伊利石结晶度变化于0.26~0.77,平均值为0.44;伊利石（白云母）多型有3种类型,分别为1M_d型、1M_d+2M₁混合型和2M₁型;伊利石（白云母）b₀值为8.996~9.045,平均值为9.007Å。石炭系伊利石结晶度变化于0.26~0.50,平均值为0.35,主要呈2M₁多型,b₀平均值为9.011Å,主要是低级近变质带的产物;二叠系伊利石结晶度变化于0.26~0.50,平均值为0.42,主要为1M_d+2M₁混合型多型,b₀平均值为9.004Å,主要为晚期成岩带的产物。     

内蒙古锡林郭勒地区上古生界极低级变质作用:伊利石和镜质体反射率的证据

本文使用D/max-2500X射线衍射仪研究了内蒙古锡林郭勒地区上古生界泥质岩石伊利石的成因标志,讨论了有机质镜质体反射率对变质温度的表征。研究区上古生界泥质岩石伊利石的标型特征为:伊利石结晶度分布于0.28～>0.77之间,平均值0.40;伊利石(白云母)多型以2M1型为主,2M1+1Md多型和1Md多型相对较少;伊利石(白云母)b0值变化于8.983～9.046之间,平均值9.019,指示其形成于成岩-极低级变质作用。有机质镜质体反射率具有示踪变质温度的作用,应用Barker and Pawlewiez(1986,1994)、Barker and Goldsteinl(1990)和Mullis et al.(2001)建立的镜质体反射率地质温度计,对研究区上古生界泥质岩石变质温度进行了估算,揭示古地温处于136～321℃之间,温度估算值主要分布在180～260℃之间,平均值为245℃,这表明研究区上古生界遭受了成岩-极低级变质作用,变质程度属近变质带。研究区上古生界泥质岩石的Ro值主要分布在1.01%～3.67%之间,表明有机质演化处于成熟-过成熟阶段,泥质岩石具有生烃的能力,部分层位可能具有形成油气资源的潜力。     

长沙—澧陵—浏阳—带冷家溪群及板溪群的甚低级变质作用

湘东长沙-澧陵-浏阳一带中晚元古宇的冷家溪群及板溪群遭受了区域甚低级变质作用.在本地区所采的＜2μm的样品中,冷家溪群伊利石结晶度的Kübler指数为0.18～0.26°△2θ,板溪群为0.21～0.28°△2θ(Kisch国际标样校正).从而可把本地区冷家溪群的区域变质划归浅变质带和近变质带上部,温度大约为280～400℃.板溪群划归近变质带上部,温度大约为250～300℃.并未普遍达到目前人们认为的绿片岩相或者是低绿片岩相.样品中冷家溪群伊利石(白云母)b0值的范围在0.8999～0.9042 nm,板溪群为0.9018～0.9042nm.由冷家溪群b0频率累积曲线图,得出本区冷家溪群处于较典型的中压区.     

湘北杨家坪中新元古宇和下古生界的近变质作用与成岩作用

运用伊利石结晶度、K云母晶格常数b0、应变值τ、颗粒大小分布与矿物组合分析等低温变质指示数据对湘北杨家坪剖面中晚元古宇和下古生界的近变质作用和成岩作用进行了研究。Kisch国际标样用于校正伊利石结晶度的测定。中晚元古宇伊利石结晶度Kübler指数范围为:0.21~0.24°Δ2θ,而下古生界为0.28~0.67°Δ2θ。表明近变质作用影响了中晚元古宇和部分下古生界。按照Kisch国际标样的成岩/变质界限(0.21~0.38°Δ2θ,CuKα),将剖面划分为北部近变质带和中南部成岩带。由绿泥石化学成分地质温度计估计近变质峰期温度约为260℃。K云母晶格常数b0值变化范围0.9000~0.9045nm,平均为0.9017nm,表明近变质作用处于中压-中低压力范围。近变质带伊利石(主要是中晚元古宇)的多型为2M1型,而成岩带伊利石(主要是下古生界)的多型为2M1+1M混合类型。平均对数粒度与对数方差之积(GLR)称为对数总成熟效应具有不同的两组分布特征即近变质作用区(GLR1.88)与成岩作用区(GLR1.88),这是一个新的发现。后变质作用的构造应力不仅可产生断层,而且可引起矿物的应变,从而导致衍射峰的宽化,使得近变质带伊利石结晶度值次生变大到成岩值范畴。与剖面南部地区(长沙-澧陵-浏阳,黄土店-仙溪,沅古坪)比较,杨家坪剖面中晚元古宇和下古生界经历了中压-中低压近变质作用和成岩作用的影响。这一结果与多数前人认为的"元古宇板溪群处于绿片岩相或亚绿片岩相或低绿片岩相而震旦到下古生界为沉积盖层"的观点不同。     

江南隆起带褶皱基底变质变形温压条件研究

江南隆起带褶皱基底变质变形温压环境是地学界所关注的重要基础地质问题。作者通过对该区有代表性剖面中样品的伊利石结晶度指数、b0值、流体包裹体测温以及变质矿物相的分析,认为该区变质变形具非均匀性,但总体处于低温、低中压环境(估计温度为300~400℃,压力为3~5kbar,地热梯度为25℃/km)。结果还表明,褶皱基底中块体的垂向相对运动约为2km,造山过程表现为大范围的整体抬升,不同的构造单元有大致相近的变质变形环境。因此,江南隆起带褶皱基底这一宏观变形强烈、微观变形甚弱的现象属于低温下准塑性变形结果。     

糜棱岩化过程中细粒白云母多型与结晶度的演变——以郯庐断裂带南段为例

郯庐断裂带南段韧性剪切带出现在大别山东缘与张八岭隆起高压变质带之上。根据韧性剪切带糜棱岩中同构造矿物组合、黑云母的存在以及长石的变形行为,推测其变形-变质温度为400-450℃。b_0值分析表明,这些糜棱岩是在低压环境下形成的。对一系列糜棱岩样品的XRD分析显示,糜棱岩中同构造细粒白云母的多型类型皆为1M 2M_1型,指示即使在400℃以上环境下1M型仍没有消失。糜棱岩化过程中不断新生的细粒白云母初始时刻为1M型,接着发生向2M、型的转变。由于新生细粒白云母的不断产生,即使在较高温度环境下形成的糜棱岩仍含有1M型。所分析糜棱岩结晶度Kubler指数介于0.23～0.42°△2θ,多属于近变带范畴,显示其结晶程度差于实际所经历的温度。本文所测定的细粒白云母结晶度值与粒径成反比,由于糜棱岩化中细粒白云母不断的新生与结晶生长常不充分,实测的结晶度是不同时刻形成的、具不同结晶度的细粒白云母的混合结晶度。糜棱岩化过程中时间短、富流体活动、新生矿物不断发生等特性,使其中细粒白云母多型与结晶度的演变规律不同于沉积岩的甚低级变质。     

东北地区上古生界泥质岩石共存黏土矿物

利用电子显微镜(JSM- 6700F)配合能谱仪(INCA),进行了黏土矿物显微形貌和微区成分的研究.自生伊利石和绿泥石通常片径为1～3 μm,边界平直;碎屑(次生或原生)伊利石和绿泥石一般片径＞3μm,呈不规则的片状集合体形态.在化学成分上自生、碎屑伊利石和绿泥石基本一致.共存黏土矿物出现的几率和相对质量分数研究表明...     

贵州梵净山前寒武系甚低级变质作用研究

本文运用伊利石结晶度、绿泥石结晶度、云母b0值和绿泥石地质温度计研究了梵净山前寒武系甚低级变质作用。结果表明经Kisch伊利石结晶度标样校正的伊利石结晶度Kübler指数为0.20~0.99°Δ2θ,绿泥石结晶度árkai指数为0.22~0.63°Δ2θ。由此阐明梵净山前寒武系经历了成岩作用到浅变质作用的影响,迄今依然保留了成岩带、近变质带和浅变质带的岩石记录。成岩岩石具有伊蒙混层特征成岩指示矿物,浅变质带具有钠云母特征变质指示矿物。钾云母(伊利石)b0值范围为:0.9000~0.9045nm;平均0.9018nm,b0值累积频率曲线分布介于典型中压—中低压系列之间,估算的压力为366MPa。峰期变质温度为293~364℃,平均342℃,古变质温压梯度为27℃/km。近变质带界线穿越地层和梵净山背斜轴线,表明甚低级变质作用为成岩-构造运动同期或后期构造增厚引起下部和底部岩石随温压的升高而产生的。     

内蒙古二连盆地上古生界油气勘探前景

二连盆地晚古生代海相—海陆交互相碎屑岩和碳酸盐岩沉积建造广泛发育,主体未遭受区域变质,暗色泥岩和碳酸盐岩类烃源岩发育良好。地质调查和烃源岩初步分析评价结果表明,该区发育泥鳅河组、本巴图组、阿木山组、寿山沟组、哲斯组、林西组6套烃源岩系和多套有利的生储盖组合,其中的暗色泥岩/灰岩可达到中等—好烃源岩标准,有机质类型属于Ⅱ2~Ⅲ型,热演化程度总体处于成熟—凝析油湿气阶段,具有较大的油气资源潜力,可作为二连盆地油气勘探的重要新层系。     

内蒙古大青山煤田晚古生代砾岩的沉积特征

大青山煤田晚古生代地层中有 1 4层沉积砾岩。其中,晚石炭世地层中赋存 8层,二叠世 6层。通过对这些砾岩层的野外测量、室内岩矿鉴定等综合分析研究,查明晚石炭世的砾岩几乎全是稳定的单成分砾岩,石英砂岩和燧石质砾石的含量高达 93 %以上,砾石最大扁平面均向南倾,倾角在 5° - 1 0°之间,与砾岩伴生的粗粒石英砂岩发育大型低角度双向交错层理,萨胡环境判别参数等特征表明晚石炭世砾岩为滨海环境下的产物。二叠世的砾岩则主要是复杂成分的砾岩,尤其是早二叠世晚期及晚二叠世初期形成的 2层砾岩中砾石种类达 1 5种,以中酸性火山岩和火山碎屑岩砾石为主,并含较多量的变质岩和中酸性侵入岩砾石,砾岩层各种特征表明二叠世砾岩为河流相产物。大青山煤田晚古生代沉积砾岩的形成与北部造山带的隆升密切相关,它们是前陆盆地的沉积产物。     

内蒙古图林凯蛇绿岩中埃达克岩SHRIMP测年：早古生代洋壳消减的证据

内蒙古图林凯蛇绿岩中,新发现了埃达克岩,岩性包括石英闪长岩、奥长花岗岩、斜长岩和英安岩。它们是温都尔庙—图林凯早古生代消减带的一种岩浆岩标志。精确的SHRIMP U-Pb测年表明:①石英闪长岩侵位于约467±13Ma,说明温都尔庙古洋壳的消减可能始于约467±13Ma或更早。随后不久,这一岩石经历了约451±18Ma的高级变质和部分熔融事件。②英安岩喷发于约459±8Ma,奥长花岗岩形成略晚,约451±7Ma,最后形成了斜长岩的岩墙,其时代约为429±7Ma。据此认为,温都尔庙—图林凯古洋壳在早古生代时期,经历了愈38Ma的消减事件。     

内蒙古牙克石地区晚古生代弧岩浆岩:年代学及地球化学证据

在内蒙古牙克石地区晚古生代岩浆岩中发现了岛弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩。火山岩由玄武岩、安山岩、英安岩及凝灰岩组成,属于钙碱性系列,它们富集大离子亲石元素(LILE)、轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)。玄武岩的SHPIMP锆石U-Pb年龄表明其形成于373.2±5.3Ma。锆石εHf(t)值为+14.67～+18.67,类似大洋中脊玄武岩(MORB)和现代俯冲带玄武岩的Hf同位素特征。上述特征说明,玄武岩很可能起源于受俯冲板片流体改造的亏损地幔楔,形成于活动大陆边缘。花岗闪长岩的结晶年龄为331.2±3.7Ma。岩石高SiO2、Sr,高Sr/Y比值,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素和Y及高场强元素,铕异常基本不明显,具备埃达克岩的地球化学特征。锆石εHf(t)值较高(+12.78～+14.54),说明源区可能为亏损地幔或新生的玄武质下地壳。根据微量元素组成认为花岗闪长岩主要起源于晚古生代底侵的岛弧玄武-安山质下地壳。弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩的发现表明,区内晚泥盆世-早石炭世发生过大洋板片的俯冲作用,可能与额尔古纳-兴安地块与松嫩地块的碰撞拼合密切相关。     

内蒙古塔尔气地区晚古生代花岗岩的锆石U——Pb 年龄及Hf 同位素特征

内蒙古塔尔气地区位于大兴安岭中段兴安地块上,该区出露大面积晚古生代花岗岩。其锆石的 LA-ICP-MS U--Pb 测年结果显示,正长花岗岩形成于335 ± 5 Ma,二长花岗岩形成于313 ± 3 Ma,花岗闪长岩形成于320 ± 1 Ma,表明塔尔气地区花岗岩为晚古生代多期花岗质岩浆活动的产物。花岗质岩浆的就位与古生代时期古亚洲洋闭合中洋壳俯冲作用有重要关系。花岗闪长岩的176Hf /177Hf 为0. 282 833 ～ 0. 282 951,εHf ( t) 为+ 1. 1 ～ + 5. 6,TDM2 为525 ～ 752 Ma,暗示花岗岩的源岩为新元古代-早古生代时期亏损地幔来源的基性下地壳物质。结合目前已发表的花岗岩Sr --Nd 和锆石Hf 同位素资料,认为兴安地块可能从中元古代就开始地壳增生,峰期集中在新元古代-早古生代。     

内蒙古隆起晚古生代构造隆升的沉积记录

内蒙古隆起位于华北克拉通与兴蒙造山带的过渡部位,受古亚洲洋俯冲、闭合过程的影响,在晚古生代发生了重要的构造隆升。华北盆地北缘紧靠内蒙古隆起,其晚古生代沉积记录了内蒙古隆起的构造活动历史。本文对盆地冀北—辽西地区的晚石炭—中三叠世地层进行详细的沉积体系分析和物源研究,结果表明:1盆地由远滨—滨岸、扇三角洲、三角洲、河流四种沉积体系充填而成,总体上经历了由海陆交互到陆相的进积充填过程。在晚石炭—早二叠世,盆地边缘发育扇三角洲和河流体系,盆地内部由远滨—滨岸、三角洲与河流体系组成。在中二叠—中三叠世期间盆地整体发育河流体系。盆地的沉积中心位于唐山、宝坻一带;2古水流数据、碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素表明盆地物源来自内蒙古隆起,源岩由中上元古界碎屑岩和碳酸盐岩、寒武—奥陶系碳酸盐岩、晚古生代岩浆岩以及少量前寒武结晶基底组成。大量沉积岩碎屑颗粒表明内蒙古隆起在晚古生代被沉积盖层所覆盖,在二叠纪末期花岗岩以及片麻岩砾石的出现代表了内蒙古隆起隆升和侵蚀作用的加强;3根据沉积体系和物源变化将盆地划分为三个充填序列,这些序列记录了内蒙古隆起的隆升和侵蚀过程。晚石炭—早二叠世充填序列以沉积岩砾石、泥盆纪碎屑锆石和凝灰岩夹层为特征,物源来自沉积盖层和晚古生代火山岩。该序列记录了内蒙古隆起陆缘弧的初始隆升和同期火山活动。中晚二叠世充填序列以河流环境下的火山碎屑岩和火山岩为主要特征,记录了华北北缘与南蒙地块的碰撞过程,碰撞导致内蒙古隆起的隆升,同时伴随火山喷发。早中三叠世充填序列以辫状河粗碎屑和花岗质砾石为特征,记录了古亚洲洋闭合后的伸展环境。     

Reconstructing Late Paleozoic exhumation history of the Inner Mongolia Highland along the northern edge of the North China Craton

The Inner Mongolia Highland (IMH), along the northern edge of the North China Craton, was considered to be a long-standing topographic highland, whose exhumation history remains elusive. The aim of this study is to reveal Late Paleozoic exhumation processes of the IMH based on an integrated analysis of stratigraphy, petrography of clastic rocks, and U–Pb ages and Hf isotopes of detrital zircons from Permian–Triassic succession in the middle Yanshan belt. The results of the study show that the Benxi Formation, which was originally regarded as a Late Carboniferous unit, proves to be Early Permian in age because it contains detrital zircons as young as ∼298 Ma. The Lower Shihezi Formation is demonstrated to be a unit whose age spans the boundary of the Middle and Upper Permian, constrained by a U–Pb age of 260 ± 2 Ma from a dacite layer. Clastic compositions of conglomerate and sandstone change markedly, characterised by the predominance of sedimentary components in the Benxi–Shanxi Formations, by large amounts of volcanic clastics in the Lower and Upper Shihezi Formations, and by the presence of both metamorphic and igneous clastics in the Sunjiagou–Ermaying Formations. Sedimentary clastics include chert, carbonate, sandstone and quartzite, which may have been derived from Proterozoic to Lower Paleozoic sedimentary covers. Volcanic clasts were directly related to volcanic eruptions, while granite and gneiss grains were sourced from exhumed Late Paleozoic intrusive rocks and basement rocks. Detrital zircon U–Pb ages can be divided into five populations: 2.6–2.4 Ga, 1.9–1.7 Ga, 400–360 Ma, 325–290 Ma and 270–250 Ma. Precambrian detrital zircons are typically subrounded to rounded in shape, implying a recycling origin. Late Paleozoic zircons show oscillatory zones and their Th/U ratios >0.4, suggesting a magmatic origin. Most Phanerozoic zircons have negative ε_Hf(T) values of −3.2 to −25.5, which are compatible with those of Late Paleozoic plutons in the IMH. The results indicate that the IMH may have been covered with Proterozoic to Lower Paleozoic sedimentary strata, which then underwent subsequent erosion and served as provenances for adjacent Late Paleozoic basins. Vertical changes in both clastic compositions and detrital zircon ages in Permian–Triassic strata imply an unroofing process of the IMH. Three phases of the IMH uplift are distinguished. The first-phase uplift commenced 325–312 Ma and resulted from magmatic intrusion related to southward subduction of the Paleo-Asian Ocean. The second-phase uplift took place in the Middle Permian and may be attributed to crustal contraction related to the collision of the North China Craton and the Southern Mongolia terrane. The third-phase uplift happened at the end of the Permian, and may have been induced by upwelling of calc-alkali magma under an extensional setting.     

内蒙古赤峰地区晚古生代A型花岗岩锆石U-Pb年龄及构造意义

内蒙古赤峰地区主体位于华北克拉通北缘的白乃庙岛弧带内。本文对赤峰北部的红庙子正长花岗岩和鸡冠山花岗斑岩进行研究,结果表明:两种岩体均显示出高硅、富钾、贫镁、低钙的特点,SiO2含量介于72.77%~76.80%之间,K2O含量为4.30%~5.38%,MgO和CaO的含量分别为0.09%~0.21%和0.21%~0.56%。样品Al2O3含量较高,变化于12.49%~13.54%之间,铝饱和指数A/CNK介于1.09~1.29之间,104×Ga/Al平均值为2.68(2.6),显示出红庙子正长花岗岩为I型向A型花岗岩过渡的岩石类型,更趋近于铝质A型花岗岩,鸡冠山花岗斑岩属于典型的铝质A型花岗岩;锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为392.0±2.5Ma(正长花岗岩)和377.4±1.6Ma(花岗斑岩),属于晚古生代。兴蒙造山带内目前存在大量的印支—燕山期花岗岩,此次晚古生代侵入体的发现揭示了兴蒙造山带是一个从晚古生代就存在的多期次、多阶段形成的复合造山带。结合区域地质和地球化学特征,岩体形成于白乃庙岛弧与华北克拉通北缘碰撞后的伸展环境。测试结果不仅是研究区白乃庙岛弧岩带内首个精确同位素年龄,也为白乃庙岛弧和华北克拉通的碰撞结束时间为早泥盆世提供证据。     

内蒙古中部晚石炭世—早二叠世古地磁新数据及其地质意义

对采自内蒙古苏尼特左旗白音乌拉乡晚石炭世—早二叠世宝力高庙组和敖汉旗安庆沟乡晚石炭世酒局子组的凝灰岩和凝灰质砂岩开展了古地磁学研究。宝力高庙组和酒局子组样品退磁特征表明,高温剩磁分量均以赤铁矿为主要载磁矿物,可能携带了岩石形成时期的特征剩磁分量。层面校正后2个组平均特征剩磁分量分别为:D=159.3°,I=-33.1°,α95=8.7°;D=328.8°,I=31.3°,α95=5.7°。这反映了内蒙古中部晚石炭世—早二叠世位于北纬17°—18°N。将所获得的古地磁结果与已发表的相邻地区古地磁数据进行比较,并结合古生物、古气候等地质数据,推测晚石炭世—早二叠世时内蒙古中部与华北地块关系密切,距离较近,而远离西伯利亚地块,内蒙古中部晚石炭世—早二叠世时可能是华北地块的组成部分。