黑龙江东部依兰珠山变辉长岩的年代学、地球化学及其构造意义

对黑龙江东部依兰珠山变辉长岩进行了锆石年代学和地球化学研究,以确定其形成时代、成因及构造背景。变辉长岩锆石均呈自形-半自形晶,具典型的条痕状吸收特征和较高的Th/U比值(0.20~0.86),暗示其岩浆成因。LA-ICP-MS U-Pb测年结果为(256±3)Ma,表明珠山变辉长岩形成于晚二叠世。地球化学特征显示变辉长岩具有贫硅,富镁、铁、铝、钙的特征;其轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(Rb、Ba)富集,重稀土元素(HREEs)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf和Ti)亏损。结合区域地质资料,认为珠山变辉长岩为俯冲流体交代地幔楔的产物,其形成可能与古大洋板块的俯冲作用有关,暗示佳木斯地块与松嫩地块在晚二叠世之前尚未碰撞拼合。     

辽东地区北辽河群变酸性火山岩形成的时代及构造背景:古元古代陆内裂谷,还是活动大陆边缘?

辽东半岛辽河群出露于胶-辽-吉活动带北段,发育大量的古元古代花岗质岩石、镁铁质侵入体和火山-沉积岩系。本文在河栏地区北辽河群中新识别出一套变酸性火山岩,并对其进行详细的岩石学、锆石LAICP-MS U-Pb年代学、全岩地球化学和锆石Hf同位素的研究,以确定其形成时代、源区性质及其构造属性。变酸性火山岩中的锆石多呈自形-半自形晶,发育明显的振荡环带结构,Th/U比值=0.34~0.92,指示其为岩浆成因。对岩浆锆石的定年结果表明,变酸性火山岩的原岩形成于古元古代((2 153±11)Ma),该年龄在误差范围内与区域上广泛出露的辽吉花岗岩属于同期岩浆作用的产物。岩石地球化学特征表明变酸性火山岩具有高SiO_2(64.09%~72.82%)及相对较低的Nb/Y比值(0.24~0.42),属于亚碱性火山岩,而样品的CaO、MgO、Fe_2O_3等含量明显偏高,可能与后期强烈的热液活动有关;其稀土元素配分模式均呈右倾型,LREE/HREE=7.57~11.13,(La/Yb)N=7.60~11.53,δEu=0.14~0.22;在微量元素蛛网图上表现为大离子亲石元素(Rb、K)的富集和高场强元素(Nb、Ta)及Ti、P的亏损,显示出弧岩浆的特征;锆石ε_(Hf)(t)值介于-12.00~+6.88,二阶段Hf模式年龄(T_(DM2))介于3 467~2 310Ma。上述特征表明,研究区内变酸性火山岩的原始岩浆起源于中—新太古代增生的下地壳物质的部分熔融,在岩浆演化过程中可能伴有少量古老地壳物质的加入。结合前人有关辽吉花岗岩及区域镁铁质侵入岩、变质作用等资料,认为辽东半岛河栏地区北辽河群变酸性火山岩形成于活动大陆边缘环境,其地球动力学机制可能与龙岗地块南缘大洋板块的俯冲作用有关。     

中国东北地区晚古生代构造-岩浆演化历史

中国东北地区位于中亚造山带东段,由多个不同构造属性的微陆块拼贴而成,包括额尔古纳地块、兴安地块、松嫩-张广才岭地块、佳木斯地块以及那丹哈达地体。伴随不同微陆块的复杂拼贴演化过程,东北地区发育强烈的晚古生代岩浆作用,因此这些岩浆作用的产物是记录东北地区晚古生代构造演化历史的重要媒介。根据东北地区晚古生代岩浆岩的岩石学、年代学以及地球化学等特征,发现大兴安岭地区晚古生代岩浆作用以石炭纪-二叠纪为主,其中早石炭世岩浆作用的产物为辉长岩-闪长岩-花岗岩组合,晚石炭世产物以花岗质岩石为主以及少量辉长岩,二叠纪岩浆作用的产物以花岗质岩石为主,同时这些晚古生代岩浆岩大部分具有典型的弧属性特征;而吉黑东部地区则广泛发育的晚古生代岩浆岩,以二叠纪花岗质岩石为主,同时包含少量辉长岩,且这些二叠纪岩浆岩普遍表现出典型的弧属性特征。结合岩石学、年代学、地球化学以及同位素等资料,认为大兴安岭地区和吉黑东部岩石可能具有不同的构造-岩浆演化历史,同时东北地区内各微陆块具有复杂的地壳增生历史。

     

黑龙江东部桦南地区早白垩世花岗闪长斑岩的成因及其地质意义

为确定黑龙江省东部桦南地区早白垩世花岗闪长斑岩的岩石成因及其构造背景,对花岗闪长斑岩样品进行了锆石U-Pb年代学与地球化学测试分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果显示,桦南地区花岗闪长斑岩形成于(123±1)Ma的早白垩世。岩石具有较高的SiO_2(66.06%~68.75%)和全碱(6.40%~7.23%)含量,较低的MgO(1.19%~1.50%)含量,并且富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U、K)和轻稀土元素,亏损Nb、Ta、Ti及P元素,显示其具有I型花岗岩属性。花岗闪长斑岩的正ε_(Hf)(t)值(+6.30~+11.51)及其二阶段模式年龄(778~445Ma)指示其原始岩浆来源于新生地壳物质的部分熔融。结合年代学、地球化学特征与区域地质调查结果,认为桦南地区早白垩世花岗闪长斑岩的形成与太平洋板块的俯冲作用有直接联系。     

华北陆块2.56～2.52 Ga增氧事件对成矿和生命演化的影响

地球表层大气氧浓度的显著增高是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境,促进了生命演化,而且加速了表生地质过程,形成一系列适应环境突变的岩石和重要矿床。地球在前寒武纪时期曾发生过两次大气快速增氧事件,分别为大氧化事件(GOE)和新元古代氧化事件(NOE)。本文主要论述华北陆块新太古代晚期增氧事件的时限及其对成矿和生命演化的影响。华北陆块新太古代晚期形成千余个氧化物相BIF型铁矿床和矿点,属于阿尔戈马型,累计查明资源储量约335.36亿t,占全国铁矿总资源储量46%。该类矿床和矿点形成于弱碱性氧化环境,成矿时代主要介于2.56～2.52 Ga,并经历了2.51～2.50 Ga的变质作用。通过对BIF型铁矿床中矿石的Ce异常、铁同位素组成和硫同位素非质量分馏效应(MIF-S)等特征研究,显示在2.56～2.52 Ga期间大气圈的氧浓度大幅度升高,并由缺氧还原环境变为具一定氧浓度(1%～10%PAL)的氧化环境,暗示华北陆块在此期间曾出现过一次显著的增氧事件。其对华北陆块的成矿作用产生了重要影响,主要表现在以下三个方面:(1)形成大量氧化物相BIF型铁矿床,这是中国最重要的铁矿...     

自动矿物分析技术在鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿矿物鉴定和赋存状态研究中的应用

鄂尔多斯盆地是我国重要的砂岩型铀矿成矿区之一。铀矿物赋存状态研究对砂岩型铀矿的成因认识、找矿勘查及选冶开采具有重要意义,但其矿物组成复杂,铀矿物粒度细小、种类繁多且赋存状态多样,致使研究初始的鉴定阶段就存在难点。目前普遍使用放射性照相法和电子探针（EMPA）两种方法开展铀矿物鉴定分析工作。放射性照相可一次性得到光片中所有铀矿物赋存位置、赋存状态和放射性形态,但无法鉴定矿物种类,耗时较长且需在暗室中进行;电子探针可得到铀矿物背散射图像和各元素含量,但在高倍数下薄片中寻找含量少、粒度小的铀矿物费时费力,并且在黑白背散射图像中无法快速判断伴生矿物种类。本文以鄂尔多斯盆地北缘-南缘-西缘砂岩型铀矿为研究对象,将自动矿物分析系统（AMICS）运用于砂岩型铀基础研究中,结合扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）鉴定出研究区铀矿物有铀石、晶质铀矿、沥青铀矿和硅钙铀矿,黄铁矿和钛氧化物与铀矿物关系密切,识别出其他伴生矿物还有石英、金红石、长石、云母、高岭石等。本文建立的AMICS-SEM-EDS分析方法,实现了铀矿物及其共生矿物组合的快速识别鉴定和赋存状态研究。     

砂岩型铀矿微区原位U-Pb同位素定年技术方法研究

铀矿物定年一直是成矿年代学中的难点,随着微区原位U-Pb同位素定年技术的发展,可以直接针对矿石矿物(铀矿物)进行同位素定年;但是其中的砂岩型铀矿由于其存在状态复杂,在原位定年中剥蚀要求高,也缺乏合适的外部校正标准物质,所以定年准确度有待提高。本文研究了两种微区原位U-Pb同位素测年的方法,对砂岩型铀矿定年进行了尝试,试图解决铀矿测年中的无基体匹配问题并提高砂岩型铀矿定年水平。一是建立了一种激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪联合电子探针进行微区原位U-Pb同位素测年的技术(LA-MC-ICP-MS&EMPA)。通过优化实验方法,对秦岭陈家庄花岗岩型铀矿进行了测试,获得与同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)一致的年龄结果,证明了微区原位U-Pb同位素测年无基体匹配标准物质分析的可行性;并利用此法获得鄂尔多斯盆地红庆河和塔然高勒砂岩型铀矿的微区原位U-Pb同位素年龄信息。二是尝试了利用飞秒激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(fsLA-MC-ICP-MS)对红庆河和宁夏宁东砂岩型铀矿样品进行微区原位U-Pb同位素定年,并获得了微区原位U-Pb同位素年龄,表明飞秒激光剥蚀技术在砂岩型铀矿定年中有很好的应用前景。本文提出,比较单一且年龄偏老的单矿物样品可以选择LA-MC-ICP-MS&EMPA联合法进行分析,需要高空间分辨率的样品建议使用fsLA-MC-ICP-MS法。     

辽吉古元古代活动带的双成矿带地质特征

辽吉活动带是华北陆块最具代表性的古元古代造山/活动带,不仅发育巨量的古元古代陆壳沉积物质和岩浆活动,而且经历了十分复杂的构造演化过程,以及多期岩浆-变质事件的叠加改造。辽吉活动带的形成和构造演化时期,也是该区的一次重要成矿期,以矿种多、规模大、层状或层控为主而发育大型-超大型矿床为特点,其中菱镁矿、滑石、硼、铅锌、钴、金和铀等矿产具有重要的经济价值。辽吉活动带由出露厚度达万米的古元古代辽河群、集安群、老岭群和不同阶段、不同类型的岩浆岩所组成。其主体发育两套变质岩石:一套为变质碎屑岩-碳酸盐岩组合,以变质相相对较低为特征,出露地层为北辽河群和老岭群,形成于靠近龙岗陆块的被动大陆边缘浅海盆地环境;另一套是由变质火山-沉积岩系和辽吉花岗岩共同组成的地质构造单元,变质相相对较高,地层分布在南辽河群和集安群,形成于远离大陆边缘俯冲体系下的弧岩浆构造环境。此外,形成于与被动大陆边缘构造环境相关的成矿带内分布着菱镁矿床、滑石矿床、铜钴矿床和铀矿床等,形成于活动大陆边缘弧岩浆构造坏境内的成矿带主要分布硼、铅锌和金等矿床。研究表明,海城菱镁矿、后仙峪硼矿、翁泉沟硼矿、范家堡子滑石矿、大横路铜钴矿和猫岭金...     

大兴安岭中段晚三叠世安第斯型安山岩:蒙古-鄂霍茨克大洋板片南向俯冲作用的产物

本文报道了大兴安岭中段火龙沟地区晚三叠世安山岩的锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素组成以及全岩地球化学数据,以揭示蒙古-鄂霍茨克大洋板片早中生代期间南向俯冲作用的过程。火龙沟地区安山岩的锆石均呈自形-半自形,具有典型的振荡生长环带和高Th/U(0.48~1.47)比值的特征,暗示其为岩浆成因锆石。锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年结果显示,火龙沟地区安山岩形成于236±1Ma的晚三叠世。这些晚三叠世安山岩的Si O_2含量为51.44%~66.67%,全碱(Na_2O+K_2O)含量为5.01%~6.88%,Al_2O_3含量为13.14%~19.20%,Fe_2O_3~T含量为5.11%~9.55%,Ti O_2含量为0.65%~1.66%,具有较高的MgO(2.15%~4.64%)、Cr(43.7×10~(-6)~212.0×10~(-6))和Ni(20.2×10~(-6)~100.0×10~(-6))含量以及Mg~#值(45~55),为钙碱性系列岩石。安山岩样品富集大离子亲石元素(Rb、K、Sr等)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等)和重稀土元素,且具有微弱的Eu异常(δEu=0.84~1.13),与俯冲带岩浆岩地球化学特征相似。安山岩中的锆石ε_(Hf)(t)值为+8.9~+11.6,相应的Hf同位素一阶段模式年龄(t_(DM1))为525~414Ma。上述特征表明火龙沟地区晚三叠世安山岩岩浆可能起源于俯冲流体交代的亏损地幔楔,源区可能还存在少量俯冲沉积物的贡献,并在岩浆演化的过程中经历了角闪石、斜长石和磷灰石等矿物的分离结晶作用。结合区域地质资料,认为研究区晚三叠世安山岩形成于蒙古-鄂霍茨克大洋板片南向俯冲作用相关的安第斯型活动大陆边缘环境,且蒙古-鄂霍茨克大洋板片在晚三叠世期间经历了低角度俯冲到高角度俯冲的转变。     

东北三江盆地始新世花岗闪长岩的发现及其地质意义:锆石U-Pb年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据

本文报道了三江盆地富锦地区临山花岗质岩体的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、全岩地球化学和Sr-Nd同位素与锆石Hf同位素资料,以确定其形成时代、岩石成因、源区性质及其构造属性。花岗闪长岩中的锆石均呈半自形-自形晶,震荡环带发育,Th/U比值=0.31~1.92,指示其岩浆成因。对岩浆锆石的定年结果显示,临山花岗闪长岩形成于~54Ma,这是目前东北地区报道的最年轻的花岗质岩浆作用。该期花岗闪长岩的SiO_2含量主要在68.71%~72.42%之间,Na_2O=3.29%~4.41%,K_2O=2.79%~3.47%,Na_2O/K_2O=0.95~1.58,A/CNK=0.99~1.12;该区花岗闪长岩富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs),亏损重稀土元素(HREEs)和高场强元素(HFSEs),且轻重稀土元素分馏较强[(La/Yb)N=21.8~34.1]。样品无明显Eu异常(δEu=0.84~1.19)。它们的(87Sr/86Sr)i=0.7068~0.7071,εNd(t)介于-2.4~-2.3之间;锆石εHf(t)值介于+1.7~+5.7之间,二阶段Hf模式年龄(tDM2)介于765~1020Ma之间。上述特征表明,该期花岗闪长岩属于弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩,其原始岩浆起源于中元古代末-新元古代期间增生的陆壳物质的部分熔融。对三江盆地与佳木斯地块东缘已发表锆石Hf同位素资料进行总结和时空对比发现,佳木斯地块东缘和三江盆地具有相似的地壳增生历史,暗示三江盆地之下的基底物质可能仍归属于佳木斯地块范畴。另外,新生代临山岩体的识别,限制了富锦隆起的时限为始新世之后,并非前人认为的中生代。