胶北早前寒武纪变质基底多期岩浆-变质热事件:来自TTG片麻岩和花岗质片麻岩中锆石U-Pb定年的证据

本文采用LA-ICP-MS技术,对胶北地体TTG片麻岩和花岗质片麻岩中锆石进行系统原位U-Pb定年和稀土、微量元素的分析,发现研究区早前寒武变质结晶基底存在多期岩浆-变质热事件。4件TTG片麻岩和2件花岗质片麻岩锆石样品记录了2909±13Ma、2738±23Ma、2544±15~2564±12Ma和2095±12Ma 4组岩浆事件年龄,以及2504±16~2513±32Ma和1863±41Ma 2组变质事件年龄。结合以往TTG片麻岩和花岗质片麻岩的地球化学及Nd同位素研究发现,约2738Ma的TTG岩浆事件可能代表胶北地体地壳最主要的生长事件,而2544~2564Ma的岩浆事件则可能代表古老地壳重熔的最强烈岩浆事件,约2095Ma岩浆事件则反映了胶-辽-吉构造带内部在该时期与地壳拉张作用有关的岩浆活动。2504~2513Ma是研究区以及华北克拉通早前寒武基底最主要的一期变质热事件,可能与地幔柱(热点)岩浆的底侵作用有关,而TTG片麻岩记录的约1863Ma的变质年龄与研究区基性和泥质高压麻粒岩相岩石记录的麻粒岩相变质时代一致,暗示TTG片麻岩可能也经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用,上述研究进一步表明胶北地体在古元古代的确存在一期陆-陆碰撞的重要造山事件。该项研究成果对于进一步深入探讨胶北乃至华北克拉通早前寒武纪变质基底的形成演化、岩浆-变质热事件序列及其构造背景具有重要的科学意义。     

左权-赞皇变质杂岩的地球化学特征及其构造意义

左权变质杂岩位于华北克拉通中部造山带的中南段,赞皇变质杂岩西南。两杂岩区出露的早元古代——晚太古代变质岩石类型主要有:长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、石榴角闪岩、云母片岩和长石石英岩等。通过详细地野外地质调查、岩相学以及地球化学研究发现,左权变质杂岩与赞皇变质杂岩有类似的地球化学性质,其中,长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩和角闪岩的原岩均有正、有副,按原岩性质可分为变质沉积岩、变质花岗质岩石和变质基性岩三类。变质沉积岩的原岩为粘土岩或杂砂岩,物源以上地壳的长英质成分为主,REE配分型式与PAAS以及上地壳平均成分类似,原岩在形成过程中经历了中——低等程度的风化作用,沉积背景为有演化岛弧发育的活动大陆边缘;变质花岗质岩石的原岩为中酸性侵入岩,形成于大陆边缘弧环境,与变质沉积岩呈侵入接触关系;变质基性岩的原岩是拉斑——钙碱玄武质岩石,其稀土总量较低、轻稀土轻微富集,地壳混染作用明显,总体形成环境类似于现代大陆边缘的岛弧构造环境。基于以上地球化学特征推测左权——赞皇变质杂岩形成于典型碰撞造山环境,卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲——碰撞过程。     

扬子地块西南缘大红山群石榴白云母-长石石英片岩的白云母40Ar-39Ar定年及其地质意义

大红山群是扬子地块西南缘出露的古元古代结晶基底,主要经历了绿片岩相-低角闪岩相变质作用.本研究对大红山群老厂河组变质中酸性岩和变质沉积岩——石榴白云母-长石石英片岩中的白云母进行了40Ar-39Ar测年,得到三个样品的坪年龄和40Ar/39Ar等时线年龄结果较统一,坪年龄代表的变质年龄分别为837.7±4.2Ma、839.6±4.2Ma和844.2±4.2Ma.变质沉积岩和变质中酸性岩的变质时代类似,均介于837～845Ma.大红山群变质基性岩中变质锆石的U-Pb定年年龄为849±12Ma(杨红等,2012),40Ar-39Ar测年数据与锆石定年数据相结合,说明大红山群古元古代结晶基底中的火山岩和沉积岩均在新元古代经历了同期变质作用,其主期低角闪岩相变质作用发生于新元古代837～850Ma.结合前人发表的扬子西缘～750Ma的变质年龄,扬子西缘从北向南的区域变质作用时限可扩展到750 ～850Ma.此外,扬子西缘存在750～850Ma的岩浆事件,本文研究结果说明,扬子地块西缘在新元古代不仅发生了大规模岩浆作用,也发生了750～850Ma的区域变质作用,扬子西缘存在新元古代的岩浆-变质事件.岩浆事件与变质事件之间可能存在相关性,即新元古代岩浆作用引起了扬子西缘的区域动力热流变质作用.     

扬子地块西南缘大红山群老厂河组变质火山岩的锆石U-Pb定年及其地质意义

大红山群是扬子地台西缘相对较老的地层单元,普遍经历了绿片岩相-低角闪岩相变质作用。其中部的曼岗河组、红山组已获得古元古代晚期～1.68Ga的成岩年龄,其底部的老厂河组却未有相关年龄的报道。大红山群的变质时代目前也无精确的年龄结果。本文以老厂河组厚层变质沉积岩中的薄层变质火山岩样品为研究对象,在岩相学研究的基础上,运用LA-ICP-MS方法对变质火山岩锆石进行原位U-Pb同位素定年及相关的微量、稀土元素测试,获得变质火山岩的原岩年龄和变质年龄:(1)老厂河组变质中酸性岩和变质基性岩中岩浆锆石微区的207Pb/206Pb加权平均年龄分别为1711±4Ma和1686±4Ma,限定老厂河组的形成年龄范围为1711～1686Ma;(2)变质基性岩(石榴斜长角闪岩)中变质锆石的206Pb/238U年龄为849±12Ma。本文结果表明,大红山群的形成时代可提早至1711±4Ma,又一次证明了扬子地台西缘古老结晶基底的存在;大红山群在～850Ma经历了一期新元古代变质事件,这期变质可能是与扬子地台西缘新元古代岩浆事件有关的区域变质事件。     

胶北地区早前寒武纪孔兹岩系的变质演化

在胶北地区出露大面积早前寒武纪孔兹岩,主体岩石为富铝片岩-片麻岩,夹有大理岩等变沉积岩。岩相学、成因矿物学和变质反应性质的研究以及温压条件估算结果表明,研究区孔兹岩系经历了四个阶段的变质演化。早期进变质阶段(M1)的矿物组合为石榴石及其内部的黑云母+斜长石+石英;峰期中-高压麻粒岩相变质阶段(M2)的矿物组合以含蓝晶石的麻粒岩相矿物组合为标志,该阶段最高的温压条件可达760℃、10.0kb;峰后近等温减压麻粒岩相退变质阶段(M3)发生一系列典型减压反应,以新生堇青石的出现为标志,形成了含堇青石的中-低压麻粒岩相矿物组合,稳定的温压条件为750～800℃、4.0～5.4kb;晚期降温退变质阶段(M4)以石榴石转变形成细小黑云母等退变矿物为特征,该阶段的温压条件为550～650℃、4.0kb。孔兹岩系变质演化P-T轨迹具有顺时针型式,先后经历了近等温减压(ITD)和近等压冷却(IBC)的P-T演化,标志着胶北地区早前寒武纪孔兹岩系曾经历了地壳加厚-构造隆升的动力学过程。     

北苏鲁威海地区伟晶岩的形成过程及其与超高压岩石深熔作用的成因关系

在北苏鲁超高压变质带的威海地区,普遍发育与含黑云母正片麻岩深熔作用存在密切成因关系的伟晶岩,它们主要以规模不一的脉体、无根不规则的透镜体赋存于超高压的含黑云母正片麻岩中.锆石中矿物包体的激光拉曼鉴定、锆石阴极发光图像分析、不同性质锆石微区U-Pb定年以及锆石原位微量元素和Lu-Hf同位素测试等综合研究结果表明,伟晶岩 (WH19) 中的锆石成因相对复杂,可划分为两种类型:第一类具有强发光效应 (白色) 的继承性岩浆结晶锆石的核 (Ic)、强发光效应 (灰白色) 新生岩浆结晶锆石的幔 (m) 和相对弱发光效应 (黑色) 的岩浆结晶锆石的边 (r);第二类具有强发光效应 (灰白色) 新生岩浆结晶锆石的核 (c) 和相对弱发光效应 (黑色) 的岩浆结晶锆石的边 (r).其中继承性岩浆结晶锆石核部 (Ic) 的矿物包体为Qtz + Kfs + Pl + Ap,与围岩含黑云母正片麻岩的基质矿物组合十分相似.继承性岩浆结晶锆石核部 (Ic) 记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为769～228 Ma, 所组成的不一致线的上交点年龄为788±21 Ma,下交点年龄为225±20 Ma,这两组年龄分别与围岩含黑云母正片麻岩的原岩形成时代和超高压变质时代完全一致,表明该类继承性岩浆锆石来源于围岩含黑云母正片麻岩.新生岩浆结晶锆石的核部 (c) 和幔部 (m) 的矿物包体为Qtz + Kfs + Ap,与伟晶岩的基质矿物组合相似,记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为223～217 Ma, 谐和年龄为219.5±1.4 Ma,应代表伟晶质岩浆的形成年龄或新生岩浆的初始结晶年龄.这组年龄比含黑云母正片麻岩的超高压年龄偏新,表明深熔作用应滞后于苏鲁地体超高压变质时代,更有可能发生于构造折返麻粒岩相升温减压退变质阶段.新生岩浆结晶锆石的边部 (r) 矿物包体相对较少,记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为217～211 Ma, 谐和年龄为214.6±1.7 Ma,应代表伟晶质岩浆结晶结束的时代.继承性岩浆结晶锆石 (Ic) 的176Lu/177Hf = 0.00031～0.00360,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282051 ～0.282348,εHf(t) = -8.3～2.4,T_(DM2) = 1.43～2.02 Ga,与围岩含黑云母正片麻岩中岩浆结晶锆石的Lu-Hf同位素特征完全一致,这进一步充分证明了新元古代含黑云母正片麻岩是深熔作用形成的伟晶质岩浆的母岩.麻粒岩相退变质阶段形成的新的岩浆结晶锆石的核部 (c) 和幔部 (m) 与继承性岩浆结晶锆石的Hf同位素特征存在明显差异,176Lu/177Hf = 0.00031～0.00099,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282175～0.282225,εHf(t) = -16.7～-14.9,T_(DM2) = 1.91～2.0 Ga,表明在麻粒岩相退变质阶段,围岩含黑云母花岗岩的深熔作用是在开放体系条件下进行的.与新生岩浆结晶锆石核部 (c) 和幔部 (m) 对比,新生岩浆结晶锆石的边部 (r) 具有偏低的~(176)Hf/~(177)Hf(t)、εHf(t) 和更加离散的176Lu/177Hf(t) 值,176Lu/177Hf(t) = 0.00059～0.00288,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282110～0.282168,εHf(t) = -20.6～-17.3,T_(DM2) = 2.03～2.21 Ma,表明伟晶质岩浆在临近结晶结束时仍然处在一个相对开放的体系条件.     

关于内蒙古巴音戈壁盆地早白垩世地层的讨论

从玄武岩的钾-氩同位素年龄和盆地演化的对应关系上讨论了巴音戈壁盆地早白垩世地层的时代,提出了气候转变作为巴音戈壁组上、下段划分的依据,对比了巴音戈壁组上段与苏红图组的关系,得出了早白垩世巴音戈壁盆地是一套火山—沉积地层的结论,重新定义了巴音戈壁组的含义,同时建议废除苏红图组。     

澜沧江南段临沧花岗岩的锆石U-Pb年龄及构造意义

临沧花岗岩是滇西地区出露面积最大的复式岩基,它是特提斯构造域的重要组成单元,是研究古特提斯俯冲-碰撞的重要窗口。本文通过对澜沧江南段澜沧-景洪地区广泛出露的临沧花岗岩的岩石学、地球化学以及锆石年代学综合分析,系统阐述该区花岗岩的原岩性质以及其形成的构造背景。临沧花岗岩主要岩石类型为黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学结果表明,该区临沧花岗岩侵位时代为217~233Ma。前人在澜沧江北段花岗岩也获得相似的侵位年龄,表明临沧花岗岩的南段与北段在形成时代上具有一致性。继承锆石U-Pb年龄主要峰期集中在2494Ma、1832Ma、1382Ma、959Ma、774Ma、482Ma,指示临沧花岗岩具丰富的物质来源。全岩主微量元素分析结果显示,临沧花岗岩的Na2O/K2O比值低,铝饱和指数(A/NCK值)大于1,属高钾钙碱性系列,过铝质花岗质岩石。轻重稀土分异明显,轻稀土相对富集,具有明显的铕负异常(Eu/Eu*=0.39~0.63);相容元素Cr和Ni含量较低,富集大离子亲石元素Rb和Ba,亏损高场强元素Nb-Ta和Zr-Hf。地球化学特征显示,临沧花岗岩来源于地壳沉积物的部分熔融,属S型花岗岩,形成于古特提斯洋闭合后的构造伸展阶段。     

扬子地块西南缘大红山群变质基性岩的地球化学研究及构造意义

扬子地块西缘近年报道了大量古元古代晚期的地层和侵入岩体,这些地层和岩体的构造环境多数被认为与大陆裂谷相关,而位于扬子西缘的~1.7Ga大红山群一直缺少相关的地球化学证据。本研究对大红山群两种变质基性岩——石榴(斜长)角闪岩(A组)和绿帘斜长角闪岩(B组)的主微量元素进行了地球化学分析,并对其构造环境进行了判别。A、B两组变质基性岩基本具有相似的地球化学性质:主量元素SiO2含量集中于46%~50%,MgO含量较低(5%~6%),但A组FeOT(平均14.28%)远高于B组FeOT(平均3.26%),可能与A组后期发生铁矿化作用有关;两组角闪岩的REE配分模式较一致:A组(La/Yb)N=1.52~4.67和B组(La/Yb)N=1.34~4.50,显示LREE轻微富集,Eu异常、Ce异常均不明显:Eu/Eu*=0.82~1.24,Ce/Ce*=0.93~1.05,两组样品稀土元素特征均具有类似富集型洋中脊玄武岩(E-MORB)的特征;二者的微量元素配分模式也基本一致:相容元素Cr、Co、Ni含量变化较大,不相容元素相对富集,Nb、Ta、Ti负异常不明显,Zr、Hf轻微负异常,其微量元素配分模式区别于岛弧玄武岩和OIB,而与E-MORB较一致。大红山群变质基性岩的地球化学性质可与东川群的基性侵入岩进行类比。A、B两组变质基性岩的原岩为拉斑玄武岩,通过不活动元素构造判别图解推断其构造属性为与富集地幔有关的大陆裂谷环境。变质基性岩中未受陆壳混染样品(Nb/La≈1)的微量、稀土元素地球化学特征显示其岩浆源区可能为富集地幔,结合前人已发表的相关εNd(t)推测大红山群变质基性岩的岩浆源区为不均匀的岩石圈地幔。同样,据扬子西缘相关火山岩的εNd(t)、εHf(t)值推测,扬子西缘1.8~1.5Ga变质火成岩的岩浆源区可能为不均匀的岩石圈地幔。本研究为扬子西缘1.8~1.5Ga大陆裂谷环境的构造岩浆活动提供了新的地球化学证据,大红山群与其同时代火成岩及地层的存在,共同表明了扬子西缘曾在古-中元古代发生了一系列与大陆裂解有关的构造岩浆事件,这期事件是哥伦比亚大陆裂解在扬子西缘的响应。     

新疆西南天山哈布腾苏河高压-超高压变质带中榴辉岩和蓝片岩的岩石学及变质演化

对西南天山哈布腾苏河一带出露的典型榴辉岩和蓝片岩进行了详细的岩相学、矿物化学和温压条件综合研究。榴辉岩可分为蓝闪石榴辉岩、钠云母榴辉岩、绿帘石榴辉岩和蓝闪石榴角闪岩（退变榴辉岩）4类,蓝片岩可分为含蓝闪石石榴白云母钠长片岩、石榴白云母蓝闪片岩和石榴白云母蓝闪石英片岩3类。新鲜榴辉岩主要矿物组合为石榴石+绿辉石+钠云母+绿帘石,退变榴辉岩则为石榴石+蓝闪石+角闪石;蓝片岩主要矿物组合为石榴石+蓝闪石+多硅白云母+钠云母+钠长石+石英。榴辉岩和蓝片岩中石榴石变斑晶均保存进变质生长环带,从核部到边部X_Mn和X_Fe降低,X_Mg和X_Ca升高,指示了升温进变质的演化过程。根据榴辉岩矿物共生组合、石榴石内部包体组合分布特征及传统地质温压计估算结果,确定榴辉岩经历了4阶段的变质演化：早期硬柱石蓝片岩相进变质阶段、峰期榴辉岩相变质阶段（t=543～579℃,p=1.5～1.6 GPa）、峰后绿帘蓝片岩相退变质阶段（t=～450℃,p<1.0 GPa）和晚期蓝闪绿片岩相退变质阶段（t<400℃,p<0.5 GPa）。利用p-T视剖面图计算的榴辉岩、蓝片岩峰期变质温压条件与传统地质温压计估算结果十分相近,其中榴辉岩的峰期变质条件t=520～550℃,p=1.7～1.9 GPa;蓝片岩峰期变质条件t=520～620℃,p=1.7～2.3 GPa。本文估算的榴辉岩峰期变质压力条件与前人根据柯石英的发现而认为研究区部分榴辉岩及其围岩曾经历超高压变质作用的认识明显相悖,原因可能如下：① 后期退变质作用引起研究区榴辉岩全岩成分、矿物化学成分的调整,在采用Grt-Cpx-Phe温压计和以全岩成分为基础的相平衡模拟方法估算峰期温压条件时受到影响,从而使估算峰期压力条件普遍偏低;② 西南天山的榴辉岩可能并非全都经历了超高压变质作用,高压、超高压榴辉岩可能分别代表了不同变基性岩块在不同俯冲深度变质的产物。