青藏高原南部岩脉分布及其研究意义

青藏高原是面积大、海拔高、时代最新的经典碰撞造山带,其演化过程被记录在各类地质作用中,包括各类岩浆作用。岩脉是与其他类型岩浆作用具有相似矿物成分的小规模侵入体,德国人Harry Rosenbusch早在1877年对其开展了系统研究。区域上大规模产出的基性岩墙群经常发育在伸展构造环境,并被认为代表地质历史时期发生的大陆裂解作用,其深部则与地幔柱或者热点存在相关。在青藏高原的羌塘地体、拉萨地体和喜马拉雅造山带发育了不同类型的岩脉或岩墙群。在羌塘地体中部出露面积约为40000km²的早二叠世（约283Ma）基性岩墙群属于大火成岩省（LIP）岩浆作用,与二叠纪中特提斯洋的初始打开有关。在西藏南部的特提斯喜马拉雅带产出的时代约为132Ma的白垩纪措美-班伯里大火成岩省岩浆作用,覆盖面积超过50000km²,其最早的岩浆作用可能代表了特提斯喜马拉雅之下大陆裂解之前孕育克格伦地幔柱头部的相关岩石圈伸展作用,并继续裂解导致了印度与澳洲大陆的裂解分离。本文着重讨论了高原南部的白垩纪以来的岩脉,它们主要发育在拉萨地体南部,蕴含了岩浆作用与构造作用的双重信息。它们具有不同的产状、成分、年龄和成因,对于揭示冈底斯弧演化、印度与亚洲大陆的碰撞过程,以及碰撞导致的高原应力状态变化等都具有重要的意义。高原南部岩脉主要分为三期：（1）时代约为90Ma的岩脉,具有玄武质到中酸性的成分,主要侵位在日喀则白垩纪弧后盆地,例如在南木林县南部出现的基性-酸性双峰式岩浆作用,可能代表了冈底斯岩浆弧之上发育的伸展作用。（2）时代约为50Ma的同碰撞期岩脉,主要侵入到林子宗火山岩、冈底斯岩基或者白垩世设兴组/昂仁组沉积地层等单元中,它们发育时间为60~41Ma,其峰期作用时间与冈底斯岩浆大爆发的时间一致,可能受控于深部俯冲的特提斯洋洋壳的断裂作用。（3）碰撞后中新世岩脉,多具有埃达克质岩石的地球化学性质,与区域上钾质-超钾质火山岩和埃达克质侵入岩的时代一致,它们是高原南部加厚下地壳部分熔融作用的产物,可能受控于下地壳拆沉作用或者与南北向裂谷带密切相关的板片撕裂有关。这些岩脉的延伸方向既有南北向,也有东西向,在构造上可能代表了高原隆升到最大高度后深部拆沉作用导致的山体垮塌伴生的伸展构造有关。

     

高压下测量岩石纵波速度的反射-透射法

:介绍了一种高压下测量岩石纵波速度的新方法——反射—透射法。并在室温高压 ( 0 .1～ 0 .3GPa)的条件下测量了麻粒岩和榴辉岩等样品的纵波波速 ,所获得的结果在误差范围内与前人的工作相吻合 ,而该方法能达到的实验压力更高。与透射法相比 ,反射—透射法的优点在于它适用于地幔岩石纵波速度的测量     

西秦岭新生代双峰式火山作用及南北构造带成因初探

本文提供了西秦岭新生代流纹岩的全岩化学、稀土微量元素和Pb、Sr、Nd同位素分析数据,以及新生代双峰式火山岩27个同位素定年结果。研究表明,西秦岭新生代双峰式火山岩具有与东非裂谷完全相同的岩石组合。K/Ar和³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素定年确定新生代双峰式火山岩的年龄从23~7.1Ma。双峰式火山岩中的钾霞橄黄长岩与钾玄岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr在0.704031~0.70525之间, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.408~19.062,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.476~15.677,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.061~39.414,ε_Nd=0.3~5.3,几乎全部为正值,与新特提斯地幔端元地球化学域非常相似,岩浆起源于与Ontong Java和FOZO地幔柱相似的亏损地幔源区。由此推测,火山岩的成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈地幔流向东移动和上涌有关,也是青藏高原向东扩展的一种响应。西秦岭新生代双峰式火山岩的厘定为查明南北构造带的性质提供了岩石探针,它证明南北构造带是一条大陆裂谷。但是,将西秦岭的双峰式火山岩产出的大地构造背景,深部地球物理以及地幔热结构与贝加尔裂谷和东非裂谷的地幔相比较可以看出,南北构造带的裂谷特征不同于东非大陆裂谷,也与贝加尔裂谷不尽相同。南北构造带的裂谷成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈物质向东的移动和上涌有关,其特征受西秦岭周边各个小块体间相对运动速度与方向以及东昆仑断裂-西秦岭北缘断裂运动性质的联合制约。由此推测,南北构造带是一条复杂的裂谷带,也可能是一个发展中的板块边界。     

特约主编致读者

岩浆岩是地球演化过程的重要物质记录,是重建板块构造过程中的大洋与大陆演化历史、揭示壳幔相互作用、地球深部高级变质作用和成矿作用等深部过程的“岩石探针”。近半个世纪,尤其是进入21世纪以来,随着分析测试技术的飞速发展,通过岩石学与同位素年代学、地球化学、矿床学等传统学科的紧密交叉融合,在对我国华北、华南、青藏高原等热点地区的深入研究中,涌现出了大量具有重要国际影响的原创性研究成果,在我国为实现从地学大国到地学强国的征程中留下了浓墨重彩的一笔。莫宣学院士在60年的岩石学研究中,提出并丰富了“岩石探针”的研究思路和方法,成功应用在青藏高原及邻区的科研实践中。本专辑论文注重“岩石探针”的研究思路与方法,围绕岩浆作用与深部过程所涉及的相关科学问题,开展了一系列深入研究,具体可以归纳为岩石探针与全球构造、岩石成因与区域演化和地质流体与成矿作用三个方面。 “岩石探针”的研究方法为揭示岩石圈结构与演化、从大洋到大陆的板块构造等全球构造中的关键科学问题提供了重要证据,专辑的9篇论文进行了这方面的综合论述。岩石组合的准确识别是进行岩石大地构造研究的基石,邓晋福等人把表征洋壳俯冲作用的英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩（TTG）岩石构造组合分为4个亚类,它们产出于不同构造环境,为重建岩浆弧壳幔物质结构与热结构、揭示洋壳俯冲有关的成矿过程提供了重要的岩石学依据。牛耀龄等人针对“俯冲带如何开始”的半个世纪难题,提出“岩石圈内横向物质组成差异导致的密度差是俯冲带形成的起因”和“所有岛弧一定有大陆（或海底高原）基底”的推论,并认为可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。岩石探针揭示了典型地区的构造演化历史,滇西羊拉花岗岩再现了金沙江古洋盆的穿时（246~213 Ma）碰撞闭合过程,而塔里木克拉通东北缘库鲁克塔格地区发育的约1 551 Ma基性岩浆活动则记录了中元古代早期的哥伦比亚超大陆裂解事件。青藏高原中、新生代冈底斯弧岩浆作用的成分与时空分布蕴含了特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的连续构造演化过程,而其中的约200 Ma和约90 Ma两个时间切面所代表的中生代冈底斯弧,因具有大量角闪石岩和玄武安山质平均成分,而可能成为探究中生代冈底斯弧成因、地壳垂向结构和地壳形成机制,解开大陆地壳形成与演化之谜的新例证。“岩石探针”与同位素地球化学示踪（全岩/锆石的元素和Nd Hf同位素）的高效结合,是探测深部岩石圈组成与演化、划分不同地球化学省和块体、刻画陆壳生长与造山带发育模式、分析区域成矿规律的重要手段,已经成功应用在我国华北克拉通、扬子克拉通、大别造山带、中亚造山带和青藏高原等重要地质单元,以及俄罗斯、澳大利亚、蒙古等国家的地质研究中。侯增谦等人在青藏高原地质研究中,识别出地壳物质三维架构（新生地壳/古老地壳/再造地壳）的成矿控制规律,即新生地壳控制Cu-Au-Ni矿床、古老地壳控制Mo-Pb-Zn和稀有金属、再造地壳发育Fe矿,将探究成矿作用的深部控制因素研究推到新的高度。 岩石探针方法广泛应用于阐述岩石成因与区域演化,专辑10篇论文分别在青藏高原南部的冈底斯岩浆岩带、高原东缘的滇西和川西地区,以及大别造山带、燕山造山带和兴蒙造山带开展了研究,为综合揭示区域构造岩浆变质成矿过程,提供了不可或缺的地质证据。 地质流体系统被认为是有效解剖固体地球科学问题的关键,将地质流体研究与岩浆作用、成矿作用紧密结合,是近年构造岩浆成矿作用研究的新趋势。专辑6篇论文内容涉及地质流体与成矿作用方面的研究,包括：介绍流体晶、流体岩及有效识别与流体共存的矿物岩石体系的方法,从而更好地揭示岩浆成矿作用过程;认为在胶东地区,有利的岩浆岩岩石组合、岩石成因与构造类型是区域上大型超大型金矿形成的物质基础;砂岩U矿、云南迤纳厂Fe-Cu-稀土矿床、东昆仑东山根Cu-Pb-Zn矿区的研究,为进一步阐述岩浆构造成矿的内在关联给出了新证据。     

印度—亚洲大陆主碰撞过程的火山作用响应

广泛发育在西藏冈底斯岩浆岩带中的林子宗火山岩及其与下伏地层间的区域性不整合 ,提供了印度—亚洲大陆碰撞 (在西藏南部 )的构造火成岩新证据。岩石学、主元素、微量元素、稀土元素及Nd Sr Pb同位素地球化学研究表明 ,林子宗火山岩早期带有较多陆缘弧火山岩特征 ,中期开始出现标志陆内岩浆活动的钾玄岩 ,晚期更多地显示了加厚陆壳条件下火山岩的特点 ,记录了由新特提斯俯冲消减末期过渡到印度—亚洲大陆碰撞的信息。系统的40 Ar/3 9Ar同位素测年确定林子宗火山岩的年龄区间为 4 0 .84～ 6 4 .4 7Ma ;其底部年龄给出了林子宗火山岩与下伏地层间不整合形成时间的最晚时限 (～ 6 5Ma)。该不整合面上、下之地层在沉积相、变形样式与变形程度上均截然不同 ,反映形成环境的重大变化 ,标志着一次重大的地质事件。根据上述事实 ,结合青藏高原岩浆活动的区域时空分布 ,及西藏南部地层、古生物与沉积研究成果 ,笔者认为印度—亚洲大陆碰撞开始于 6 5Ma左右(K/T界限时间 )。     

不同类型岩浆岩中锆石环带特征研究

通过观察不同类型岩浆岩中锆石晶形,用统计学的方法对华南和西藏地区不同岩性下的锆石晶形结构进行系统对比分析,定量研究锆石环带密度及其成因。结果表明不同成因类型的花岗岩Th/U和长宽比(L/W)有明显的区别;锆石环带发育的紧密程度与SiO2含量有很大的相关性;高温条件下易形成较宽的结晶环带,低温条件下形成较窄的岩浆环带。     

藏北聂荣地区早侏罗世末期的岩浆混合作用及构造意义

藏北聂荣岩体的岩浆源区性质和岩石成因还未能得到很好约束,直接限制了对班公湖-怒江缝合带早侏罗世构造岩浆演化历史的认识。为探讨这一问题,本文报道了聂荣岩体中的花岗质岩石及其闪长质包体的岩石学、全岩主量元素和微量元素地球化学、锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析结果。一件闪长质包体样品的锆石U-Pb年龄为175.0±1.3Ma,与其寄主花岗岩类样品的年龄(174.5±1.4Ma,175.9±0.4Ma)同期。聂荣岩体中～175Ma的寄主岩石均属于偏铝质到过铝质(A/CNK=1.04～1.16)钾玄岩系列的花岗闪长岩到碱性花岗岩,标准刚玉分子数为0.6%～2.1%,包括I型和S型两种成因类型,富集大离子亲石元素、轻稀土元素和Pb,锆石εHf(t)值为-9.8～-3.7,Hf同位素地壳模式年龄为1.45～1.84Ga,主要来源于成熟地壳物质的重熔;闪长质包体在成分上主要属偏铝质钾玄岩系列的二长闪长岩,锆石εHf(t)值变化范围大(-10.3～-1.2),Hf同位素亏损地幔模式年龄介于0.87～1.22Ga,其来源可能与古老岩石圈地幔物质的部分熔融有关。聂荣地区在早侏罗世末期很可能发生了来源于成熟地壳物质深熔或重熔的熔体(占大比例)和岩石圈地幔来源的幔源岩浆之间的混合作用,混合过程中幔源组分的输入使S型熔体向I型熔体转化。在～175Ma侵位的聂荣岩体很可能是这种由岩浆混合作用形成的母岩浆再经历一定程度的分离结晶作用形成的。结合碎屑锆石研究成果,本文暂时主张聂荣岩体可能是与由班公湖-怒江洋壳北向俯冲所引起的聂荣微陆块和羌塘地体间碰撞相关的产物,这可能指示班公湖-怒江洋壳沿聂荣微陆块南侧的分支,在侏罗纪早期既发生了南向俯冲(俯冲于拉萨地体之下),又发生了北向俯冲(俯冲于羌塘地体之下)等地球动力学过程。     

冈底斯带南部桑日高分异I型花岗岩的岩石成因及其动力学意义

冈底斯岩浆岩带位于西藏南部的拉萨地体南缘,它形成于特提斯洋和印度-亚洲大陆长期俯冲碰撞过程中,是青藏高原花岗岩最发育的地区。前人对冈底斯岩浆带中各类型花岗岩的成因、源区、时空分布以及其地球动力学意义进行了详细大量的研究,但是对高分异花岗岩的具体成因、演化过程以及在70~65Ma拉萨地块的地球动力学演化过程研究较少。本文选择冈底斯南缘白垩纪末桑日花岗岩进行研究,揭示了桑日花岗岩的岩石学特征、锆石U-Pb年龄、锆石Hf同位素特征和地球化学特征。本文样品LA-ICP-MS测得的锆石U-Pb年龄为67~66Ma。桑日花岗岩属于高钾钙碱性系列,具有高Si O2(74.26%~76.93%)、高K2O+Na2O(7.87%~8.56%),低P2O5(0.02%~0.04%)和Ca O(0.28%~1.00%),以及富集K、Rb、Th,亏损Nb、P、Ti的高分异I型花岗岩的特征。在锆石Hf同位素上,桑日花岗岩εHf(t)0(+4.6~+10.9),且具有Hf不均一的特征。结合前人研究,本文认为桑日花岗岩是高分异I型花岗岩,在特提斯洋板块北向俯冲过程中,板片回转,俯冲洋壳脱水产生的流体进入地幔楔,引发地幔楔发生部分熔融产生镁铁质幔源物质并底侵上涌,导致浅部地壳发生部分熔融,并与幔源岩浆混合,从而在浅部形成混源岩浆房,最终在侵位与成岩后期经历高程度的分异演化形成的。     

大别超高压榴辉岩高温高压下电导率实验研究

为研究大陆中下地壳高导层成因及与物质组成之间的关系,用模拟实验的方法在不同的温度、压力条件下分别测定了干的和1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩的电导率.结果表明,干榴辉岩平行线理方向的电导率比垂直于线理方向的高,但两个方向上的活化能相近.在中下地壳条件下,干榴辉岩的电导率比中下地壳高导层电导率值低几个数量级.常温下1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩两个方向上的电导率对压力具有不同的依赖性;在中下地壳条件下,1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩的电导率可达到一般高导层的电导率值.无论干的还是饱和的榴辉岩都不能解释大别山20—50km深处的高导层成因,因此,在该深度范围内榴辉岩不可能是主要的岩石组成.