大别山镁铁质下地壳的Pb同位素成分:来自榴辉岩的制约

北大别高温超高压杂岩带中榴辉岩的岩石学和地质年代学研究已经证明它们为华南板块新元古代镁铁质下地壳岩石经三叠纪深俯冲变质成因。基于此,开展了北大别榴辉岩的Pb同位素地球化学研究。结果表明:北大别榴辉岩表现出与北大别片麻岩相似的低放射性成因Pb同位素特征,并具有更低的N(²⁰⁸Pb)/N(²⁰⁴Pb)值;其初始Pb同位素组成分别为N(²⁰⁶Pb)/N(²⁰⁴Pb)_i=15.217～17.522,N(²⁰⁷Pb)/N(²⁰⁴Pb)_i=15.077～15.540和N(²⁰⁸Pb)/N(²⁰⁴Pb)_i=35.219～38.082,表现出目前已知的大别造山带3个含榴辉岩的超高压变质岩片中最低的Pb同位素组成,这进一步证明北大别榴辉岩的原岩来自于俯冲镁铁质下地壳;北大别榴辉岩表现出较宽的Pb同位素组成变化范围,其中最低的Pb同位素组成源自于具有低w(U)/w(Pb)值、低w(Th)/w(U)值演化特征的晚太古代至古元古代镁铁质下地壳,而相对较高的Pb同位素组成则继承于新元古代底侵的幔源岩浆,表明北大别榴辉岩的Pb同位素特征是幔源岩浆混染古老镁铁质下地壳的结果。与大别山中生代埃达克质岩的Pb同位素对比研究表明,早白垩纪拆沉再循环的陆壳物质中不仅含有镁铁质下地壳岩石,还含有长英质下地壳物质,大别山深部的长英质下地壳随镁铁质下地壳一起拆沉并再循环进入地幔。     

勉略缝合带三岔子辉绿岩墙锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成——古特提斯洋壳俯冲的年代学证据

为了弄清楚勉略构造带中三岔子岛弧火山岩的形成时代及源区特征,对南秦岭勉略缝合带三岔子岛弧蛇绿混杂岩中的辉绿岩墙样品进行了锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素组成及微量元素组成研究。结果表明,三岔子辉绿岩中的锆石主要包括2个年龄区间:有8颗锆石记录古生代年龄信息,其n(²⁰⁶Pb)/n(²³⁸U)年龄为264～487Ma,w(Th)/w(U)为0.4～0.8,其中有6颗锆石的N(¹⁷⁶Hf)/N(¹⁷⁷Hf)初始值为0.281934～0.282292,对应的ε_<sub>Hf(t)值为-9.4～-16.4,为典型的壳源岩浆锆石,另外2个测点(BQG-014,BQG-021)的N(¹⁷⁶Hf)/N(¹⁷⁷Hf)为0.282722～0.282798,对应的ε_<sub>Hf(t)值为4.5～6.3,为典型的幔源岩浆锆石;有15颗锆石记录了元古代—太古代的年龄信息,N(²⁰⁷Pb)/N(²⁰⁶Pb)年龄主要为1713～2559Ma,N(¹⁷⁶Hf)/N(¹⁷⁷Hf)初始值为0.281288～0.282263,对应的ε_<sub>Hf(t)值为-1.3～8.7,绝大部分锆石的ε_<sub>Hf(t)值大于2,显示出幔源岩浆锆石的特征。根据锆石Hf同位素组成,BQG-014和BQG-021样品为典型的幔源岩浆锆石,因此,其形成年龄(264～295Ma)应代表了勉略洋消减过程中一次重要的大陆弧岩浆作用时间。     

大别造山带宿松地体早白垩世中—基性脉岩地球化学特征

大别造山带是三叠纪华南陆块俯冲于华北陆块之下所形成的陆 陆碰撞造山带,在早白垩世发育强烈的碰撞后岩浆作用。侵位于宿松群高压变质岩石中的大量中—基性脉岩是认识大陆板块深俯冲过程的壳幔相互作用和折返过程中岩石圈构造响应的重要载体之一。报道了有关宿松地体中—基性脉岩的岩石学和地球化学研究结果,探讨了其成因特征和源区演化?结果表明:中—基性脉岩总体具有安粗岩的性质,主量元素含量变化较大,SiO₂质量分数介于48.45%~61.37%,偏基性脉岩具有偏高的MgO、Cr、Ni含量;所有脉岩样品的微量元素和稀土元素组成均一,大离子亲石元素和轻稀土元素相对富集,重稀土元素和高场强元素亏损;脉岩样品都具有相对富集的同位素组成特征,包括较高的初始N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值(0.706 3~0.710 9),较低的ε_Nd(t)值(-22.7~-15.1);初始Pb同位素比值也相对偏低,初始N(²⁰⁶Pb)/N(²⁰⁴Pb)值为15.858 5~17.196 7,初始N(²⁰⁷Pb)/N(²⁰⁴Pb)值为15.207 2~15.332 1,初始N(²⁰⁸Pb)/N(²⁰⁴Pb)值为36.814 4~37.633 8, 这些特征暗示岩浆源区具有扬子板块下地壳物质的显著贡献。总之,中—基性脉岩具有高Sr含量和低Y、Yb含量,与埃达克质岩组成类似,可能指示宿松地体早白垩世中—基性脉岩的形成与增厚的造山带岩石圈拆沉及其和地幔的相互作用有关。     

四川泸定地区新元古代火山岩地球化学特征及其大陆动力学意义

四川泸定地区火山岩属于扬子地块西缘岩浆岩带,是“康滇地轴”北段的重要组成部分,出露在现今龙门山断裂带与鲜水河断裂带的交汇部位。该火山岩形成年龄为(772.4±5.5)Ma,属于新元古代火山岩。岩石SiO₂质量分数介于59.18％～72.44％,为一套典型的岩浆弧成因亚碱性高钾钙碱系列安山岩-英安岩-流纹岩组合。岩石微量及稀土元素具典型的岛弧火山岩特征,Nb和Ta强烈亏损,w(Nb)/w(Th)值为0.72～1.77,w(La)/w(Nb)值为3.12～7.36,w(Ta)/w(Yb)值为0.13～0.29,w(Th)/w(Yb)值为1.06～5.21,明显不同于大陆裂谷型火山岩组合以及与地幔柱相关的火山岩组合。岩石N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值为0.737 169～0.743 441,N(¹⁴³Nd)/N(¹⁴⁴Nd)值为0.512 091～0.512 549,N(²⁰⁶Pb)/N(²⁰⁴Pb)值为18.670 1～18.882 3,N(²⁰⁷Pb)/N(²⁰⁴Pb) 值为15.663 3～15.677 4,N(²⁰⁸Pb)/N(²⁰⁴Pb) 值为38.717 2～39.177 4,ε_Nd(t)值为-2.76～6.00,这充分表明在新元古代时期本区的构造背景为岛弧系统。由俯冲作用导致的地幔物质上涌,引起大陆边缘弧地壳熔融,形成了泸定地区这套陆缘弧中酸性火山岩组合。     

南秦岭老城花岗岩成因:锆石U-Pb年龄和Sr-Nd同位素的制约

老城岩体出露于南秦岭宁陕地区,属于五龙岩体群的重要组成部分。岩体的不同岩性单元均含有大量暗色微粒包体。锆石U-Pb年龄分析结果显示,寄主岩石形成年龄为213~219 Ma,其包体的锆石结晶年龄为211 Ma,属于早中生代五龙岩体群岩浆作用中期产物。岩石地球化学分析显示:寄主岩石的主体为花岗闪长岩和石英二长岩,具有低Si、弱过铝质、富碱和高Mg^#值(52~67)的地球化学特征,属于高钾钙碱性系列Ⅰ型花岗岩;暗色包体主要为闪长质成分,具有低SiO₂(53.64%~62.40%)、富碱和高Mg^#值(63~72)的地球化学特征,属于钾玄岩岩石系列。暗色包体与其对应的寄主岩石相比具有相对较低的初始N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值(0.704 66~0.705 82)、较高的εNd(t)值(-4.3~-1.6)和高Mg^#值,显示形成包体的原始岩浆可能源于幔源玄武质岩浆。Sr-Nd同位素地球化学特征显示,寄主岩石和包体之间发生过明显的成分交换,使这些成分在二者中大体达到平衡。对比南秦岭基底岩石的初始Sr-Nd同位素比值,推测老城花岗岩岩浆源区主要是新元古代基性下地壳物质。包体和寄主岩石的关系显示,岩浆混合可能为基性岩浆注入到已经开始结晶的酸性岩浆,两种岩浆发生不完全混熔,形成了寄主岩石和暗色基性包体。     

内蒙古白音诺尔铅锌矿铅同位素研究

内蒙古白音诺尔铅锌矿床是大兴安岭地区储量最大的铅锌矿床,矿体主要沿花岗闪长(斑)岩与大理岩接触带产出。为了查明成矿物质来源,对矿石中的硫化物和矿区内及外围主要侵入岩开展了铅同位素示踪分析。测试结果表明:矿石中硫化物的N(²⁰⁶Pb)/N(²⁰⁴Pb)为18.266～18.372,平均值18.296,N(²⁰⁷Pb)/N(²⁰⁴Pb)为15.501～15.579,平均值15.536,N(²⁰⁸Pb)/N(²⁰⁴Pb)为38.016～38.339,平均值38.138。铅同位素年龄校正计算结果表明:矿石中硫化物的Pb同位素比值与大理岩和花岗闪长(斑)岩非常相似,表明矿石中的铅主要来自花岗闪长(斑)岩和大理岩,说明成矿物质也主要来自这两类岩石,进一步证明了白音诺尔铅锌矿床的成矿与花岗闪长(斑)岩和大理岩有关,属于矽卡岩型矿床,与喷流沉积型和火山岩块状硫化物矿床有明显的差别。与区域上其他银多金属矿床对比发现,本区银多金属矿床的Pb同位素组成非常相似,其组成范围多有重叠,暗示这些矿床的矿石铅来源也非常相似,可能表明有一个共同的富银的基底或地层为这些银多金属矿床的形成提供了成矿物质来源。     

滇西腾冲地块勐连花岗岩及暗色包体锆石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素特征

滇西腾冲地块是东特提斯构造带的重要组成部分,广泛发育中生代和新生代岩浆作用。出露于腾冲地块东南部的勐连花岗岩及暗色包体的锆石U-Pb定年显示,勐连花岗岩形成时代为(127±2)Ma,暗色包体为(125±2)Ma。勐连花岗岩主要岩石类型为石英二长岩、花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩,属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,兼具部分S型花岗岩的过铝质特征。虽然暗色包体与花岗岩形成时代基本一致,但是暗色包体的矿物粒度更小,稀土元素总质量分数((305.2～322.8)×10^-6)更高,同时具有较高的w(Nb)/w(Ta)值(18.2～19.5)、较低的Pb同位素组成和更亏损的ε_Nd(t)值,表明勐连花岗岩内暗色包体应为异源包体,可能是基性岩浆侵入酸性岩浆中淬冷的产物。勐连花岗岩的全岩Sr-Nd同位素随SiO₂并没有明显的变化趋势,暗示地壳物质混染作用并不显著。Ba-Sr图解显示勐连花岗岩主要经历了斜长石和钾长石的分离结晶过程。二阶段Nd模式年龄(1.37～1.58 Ga)和上地壳类似的Pb同位素组成暗示中元古代高黎贡山群是勐连花岗岩的主要物质源区。但与高黎贡山花岗岩相比,更亏损的ε_Nd(t)值暗示勐连花岗岩源区中存在亏损地幔物质的加入。整体上,全岩初始N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值(0.710 020～0.712 001)和ε_Nd(t)值(-4.6~-2.1)暗示勐连花岗岩与拉萨地块北部岩浆带具有类似的形成环境。结合岛弧特征的构造环境和高w(Nb)/w(Ta)值的异源暗色包体,认为勐连花岗岩及暗色包体的形成可能是中特提斯洋俯冲-碰撞-闭合过程的产物。     

华北克拉通南缘小秦岭矿集区灵湖金矿床成因:流体包裹体和H-O、S-Pb同位素证据

灵湖金矿床位于华北克拉通南缘的小秦岭地区,矿体大多呈脉状产于断裂带内。成矿过程可初步划分为石英-黄铁矿、石英-多金属硫化物和石英-碳酸盐-黄铁矿3个阶段。Au主要沉淀于石英-多金属硫化物阶段。成矿期石英中发育富液两相、富气两相和H₂O-CO₂三相包裹体。石英-黄铁矿阶段发育富液两相包裹体,其完全均一温度为424 ℃～499 ℃,盐度为11.5%～13.6% NaCl_eq,密度为0.55～0.66 g·cm^-3; 石英-多金属硫化物阶段发育富气两相、富液两相和H₂O-CO₂三相包裹体,其完全均一温度为291 ℃～389 ℃,盐度为0.4%～11.8% NaCl_eq,密度为0.50～0.83 g·cm^-3; 石英-碳酸盐-黄铁矿阶段可见富液两相和富气两相包裹体,其完全均一温度为206 ℃～289 ℃,盐度为8.3%～22.2% NaCl_eq,密度为0.83～0.99 g·cm^-3。成矿流体具有高温、中低盐度和低密度等特征。灵湖金矿床中石英的δ¹⁸O_H2O值为0.7‰～4.5‰,δD值为-106.4‰～-86.1‰。H-O同位素分析结果表明,成矿流体主要来源于岩浆水。矿石硫化物的δ³⁴S值为-8.5‰～2.4‰,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值为17.202～17.796,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb值为15.448～15.473,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值为37.712～38.255。S-Pb同位素分析结果表明,成矿物质主要来源于低级下地壳部分熔融形成的花岗质岩浆。灵湖金矿床为岩浆热液型金矿,流体相分离和温度的降低是导致矿质沉淀的主要机制。     

桂西南古特提斯洋演化：来自凭祥地区花岗岩的证据

凭祥地区位于滇-琼缝合带东段,是研究古特提斯东部闭合史的重要区域。对凭祥伏波山花岗岩进行了岩石学、地球化学、年代学、 Nd及锆石Hf同位素分析研究：LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为244.7±0.9 Ma(MSWD=0.45),其形成于三叠世早期;样品具高硅(SiO₂含量73.88%～75.88%、中铝(Al₂O₃为11.61%～12.03%)、中碱(Na₂O+K₂O为6.89%～7.25%)等特征,属高钾钙碱性系列,A/CNK值为1.08～1.39,属于强过铝质A₂型花岗岩;富集Rb、 Th等大离子亲石元素,相对亏损Nb、 Ta、 Ti等高场强元素,并且有较低的ε_Nd(t)值(-10.9～-10.2),反映其具有俯冲消减作用形成的岛弧岩浆岩地球化学特征;ε_Hf(t)值(-12.9～-7.2)具有地壳同位素特征,反映其岩浆源...     

广西铜坑锡多金属矿黄铁矿的Re-Os同位素组成及成矿物质来源示踪

利用Re-Os同位素技术,对大厂铜坑锡多金属矿床中的黄铁矿进行了Re、Os同位素组成的测定,获得黄铁矿等时线年龄为(122±44)Ma。黄铁矿的N(¹⁸⁷Os)/N(¹⁸⁸Os)初始比值为0.56±0.12;γ_<sub>Os值为197.46～394.16,平均值为293.49,介于地幔与地壳之间,结合矿物中普通Os的w(Os)_u对w(Re)/w(Os)比值,提出了其成矿物质来源可能为壳幔混合来源的新认识。     

西秦岭造山带早中生代花岗岩成分多样性及形成机制

花岗质岩体产状及组成上的差异主要受控于源区性质和岩浆过程。以西秦岭造山带内几个代表性早中生代花岗岩为例,简要介绍其形成中所记录的岩浆过程,探讨花岗岩成分多样性的原因。西秦岭造山带内S型花岗岩是变泥质岩部分熔融的产物; 根据地球化学特征可分为两类,即高Sr含量、低Rb/Sr值和稀土元素总含量的Group A,及低Sr含量、高Rb/Sr值和稀土元素总含量的Group B,其分别可由白云母水致熔融和脱水熔融形成。糜署岭岩体的暗色微粒包体中发育3类晶形和成分不同的锆石,其与寄主岩石的锆石具有一致的U-Pb年龄; 其中,暗色微粒包体中的类型3锆石与寄主岩石中锆石具有一致的晶形和ε_Hf(t)值,捕获于寄主岩石,而类型1和类型2锆石具有较高的Th/U值和ε_Hf(t)值,结晶于混合程度不同的基性岩浆,其基性端元可能来自幔源岩浆; 因此,糜署岭岩体的暗色微粒包体记录了壳-幔岩浆混合过程。中川岩体由形成时代没有明显差异的5个岩相呈同心环状产出; 边部的似斑状花岗闪长岩被含斑中粒黑云母二长花岗岩侵入,中粒黑云母二长花岗岩被中粒电气石二云母花岗岩侵入,后者又被细粒黑云母二长花岗岩侵入; Rb-Sr-Ba微量元素特征显示各岩性之间不存在成分分异趋势; 因此,中川岩体的环带结构是由多期次岩浆侵位、聚集形成的。     

北秦岭晚三叠世关山岩体地球化学特征及成因机制

关山地区位于北秦岭与北祁连造山带的结合部位,目前有关关山岩体的岩石成因存在争议。锆石U-Pb定年结果表明关山岩体二长花岗岩的加权平均年龄为(236.3±4.0)Ma(样本数为6个,平均标准权重偏差为2.6)。地球化学特征显示岩石具有高Si(SiO₂ 含量(质量分数,下同)高于69%)、富碱(K₂O含量高于3.84%,Na₂O含量高于4.18%)、Mg^#值较高(50.4～51.0)的特征,轻稀土元素较富集,重稀土元素亏损且相对平坦,Eu呈微弱负异常(0.75～0.82),岩石富集Sr、Rb、Ba,亏损Y、Yb等,Sr/Y值为37.5～60.7,具有埃达克岩的性质。锆石Lu-Hf同位素(除去捕获锆石)分析结果表明,二长花岗岩5颗锆石具有负ε_<sub>Hf(t)值(-21.59～-4.49),对应的二阶段Hf模式年龄为1 538～2 622 Ma,1颗锆石为正ε_<sub>Hf(t)值(0.19),对应的二阶段Hf模式年龄为1 245 Ma,指示关山岩体来源于新元古代地壳物质。岩石具有高SiO₂、Al₂O₃含量,相比于地幔明显较低MgO以及Cr、Ni等元素含量,指示关山岩体来源于地壳物质的熔融,岩石较高Mg^#值说明其源区可能有地幔组分的加入。岩相学、地球化学、同位素特征和区域地质资料综合显示,关山岩体二长花岗岩形成于碰撞挤压环境,是下地壳增厚环境下脱水部分熔融的产物,其中伴随有地幔组分的加入。     

东天山三岔口地区早、晚古生代岩体成因及其对康古尔缝合带演化的意义

对东天山地区三岔口矿岩体和三岔口东岩体的成因及构造背景进行探讨。三岔口矿岩体为一套花岗闪长岩-闪长岩体,形成于443 Ma,为晚奥陶世岩浆作用产物。三岔口矿岩体具有轻稀土元素及大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的特征,表明其形成于岛弧环境,高放射成因Nd(ε_Nd(t)=6.6~7.5)和低初始N(⁸⁷Sr)/N(⁸⁶Sr)值(0.703 69~0.703 89)表明岩浆混合中的基性端元很可能起源于俯冲带亏损的岩石圈地幔,幔源岩浆底侵导致下地壳部分熔融,并与生成的花岗质熔体混合形成中酸性岩浆。三岔口东岩体为一套花岗岩-花岗闪长岩-闪长岩体,侵位时代约为322 Ma,属于中亚造山带碰撞后岩浆作用的产物。三岔口东岩体同样具有岛弧岩浆特征,富集轻稀土元素及大离子亲石元素,亏损高场强元素,但其岛弧特征继承自其下地壳源区的性质,东天山地区下地壳主要是早古生代形成的深埋弧岩浆岩拼贴而成的。三岔口东岩体同样由壳幔岩浆混合作用形成,其基性端元可由区内同期基性—超基性岩体模拟。三岔口矿火山弧岩浆组合的确立可将康古尔地区俯冲作用的时间追溯至奥陶纪。晚石炭世早期,康古尔缝合带区域构造由挤压向拉伸转换,三岔口东岩体对应区域的后碰撞构造演化阶段。     

西天山阿吾拉勒东南部晚石炭世—中二叠世中酸性小岩体成因及地质意义

西天山阿吾拉勒东南部艾肯达坂花岗岩和2752高地闪长玢岩浅成小岩体侵入于石炭系火山 沉积岩中,岩石无变形,呈均一块状,具斑状/似斑状结构,属准铝质到弱过铝质高钾钙碱性花岗岩类,富集Rb、Th、U、K和Pb等大离子亲石元素,贫Zr、Hf等高场强元素,显示中等到弱的负Eu异常,亏损Nb、Ta、P、Ti和Sr等元素,具壳源岛弧区岩浆作用的地球化学特征。这两个岩体锆石均为正ε_Hf(t)值和新元古代Hf陆壳模式年龄,指示其主要源自新元古代陆壳物质的部分熔融,个别锆石ε_Hf(t)值明显高表明岩体形成过程还有幔源岩浆物质的加入。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分别获得2752高地闪长玢岩307 Ma和艾肯达坂花岗岩282 Ma的形成年龄,与区域上同期小岩体一同对应于西天山大规模壳-幔花岗岩浆活动末期,证明在晚石炭世—中二叠世期间,伴随着西天山大规模花岗岩浆活动的减弱,出现一期重要的小规模中酸性岩浆活动。综合分析西天山晩石炭世—中二叠世各类岩浆作用,该时期中酸性小岩体为后碰撞向陆内伸展拉张过渡阶段岩浆活动的产物,指示西天山晚石炭世晚期深部动力学背景和构造环境发生了重要转折。