摘要:

摘要:

摘要:华北吕梁地区出露的以陆源碎屑沉积为主的汉高山群为中元古界底界界线层型的理想候选剖面,其时代的确定对认识华北前寒武纪地质演化历史及初始盖层的确定及Nuna超大陆聚散的研究具有重要的意义。目前,汉高山群的时代、划分对比及其意义还存在较大争议。本研究使用SHRIMP (二次离子质谱仪)对汉高山群安山岩中的锆石进行了U-Pb同位素分析,获得其²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄加权平均值为1 769±9 Ma (2σ)。这是首次直接测得汉高山群锆石U-Pb年龄。另测得同一层位的小两岭组3个不同部位火山岩中的锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄加权平均值分别为1 792±18 Ma、1 773±19 Ma和1 778±20 Ma,与汉高山群的年龄在误差范围内一致,故认为汉高山群和小两岭组的时代分别为1 769±9 Ma和1 792~1 773 Ma。结合前人的研究资料,认为汉高山群和小两岭组的形成时代为1 780 Ma左右。吕梁地区汉高山群的剖面地层连续,发育区域上分布较为稳定的安山岩,是华北克拉通中南部极好的区域等时标志层。该时期的裂谷沉积和火山岩在扬子陆块西部、劳伦大陆西北部、澳大利亚北部、南美巴西圣弗兰西斯科(São Francisco)克拉通、非洲刚果克拉通及西伯利亚克拉通均有产出,且可以对比,显示同时期由Nuna超大陆初始裂解引起的陆内裂谷沉积地层的全球分布特征,由此提出国际中元古界底界应该下移,并且汉高山剖面可作为国际上新的中元古界底界的候选层型剖面。

摘要:有关胶-辽-吉带巨量变沉积岩系时代与物源归属问题一直存在争议。利用LA-MC-ICP MS技术对出露于该带北段通化地区集安群变质表壳岩、片麻状花岗岩、斑状花岗岩和TTG片麻岩样品开展了锆石U-Pb与Lu-Hf同位素分析。结果显示,集安群变质表壳岩碎屑锆石年龄呈现2.5 Ga与2.1 Ga两个明显的主峰,不同类型变质岩中碎屑锆石的年龄分布并不一致。变质程度较低的含墨变粒岩碎屑锆石年龄集中在2.5 Ga左右,反映主要来自新太古代地质体。变质程度较高的夕线石榴堇青片麻岩、透辉片麻岩和大理岩碎屑锆石含量很少,且普遍遭受了变质改造,难以反映真实的物源时代。集安群变质锆石年龄呈现1.95~1.90 Ga、1.90~1.85 Ga和1.85~1.80 Ga 3个阶段,根据定量相图模拟的变质锆石与熔体的产出关系,推断第1阶段年龄代表了变质地体降温初期,第2阶段年龄代表了降温后期大规模熔体冷凝结晶时代,第3阶段则与地体进一步抬升到地壳浅部层次的构造运动有关。集安群变质表壳岩的锆石εHf (t)值介于-12.40~+6.17之间,主峰在-8~-2之间,二阶段模式年龄介于3.0~2.3 Ga之间,并且与太古宙TTG片麻岩和古元古代片麻状花岗岩具有同源演化特点。通化地区太古宙角闪斜长片麻岩(TTG)的侵位年龄为2 574±11 Ma,锆石εHf (t)值介于1.87~7.30之间,二阶段模式年龄介于2.89~2.60 Ga之间,显示为新生地壳部分熔融产物。片麻状花岗岩的侵位年龄为2 104±18 Ma,锆石εHf (t)值介于-2~+2之间,模式年龄介于2.8~2.7 Ga之间,显示为新生地壳与古老表壳岩共同熔融产物。未变形斑状花岗岩的侵位年龄为1 888±8 Ma,锆石εHf (t)值介于-5.43~+0.03,模式年龄介于2.7~2.5 Ga之间,显示主要为古老表壳岩重熔产物。总体来说,胶-辽-吉带早期2.3~2.0 Ga期间呈现典型大陆裂谷发育特征,晚期1.95~1.85 Ga期间呈现碰撞造山带演化特点,二者可能分属不同的构造热事件。

摘要:官都岩群是华北克拉通中部造山带赞皇杂岩中重要的变质火山-沉积岩系,经历了高绿片岩相-高角闪岩相变质,准确限定其沉积时代与物质来源对探究中部造山带新太古代-古元古代构造演化过程具有重要意义。利用LA-MC-ICP-MS (多接收激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪)与TIMA (矿物自动分析系统)对官都岩群中黑云变粒岩与石英岩进行了锆石矿物包体、U-Pb-Hf同位素与稀土元素原位分析。根据碎屑锆石内部矿物包体组成、阴极发光图像特征与U-Pb年龄结果,认为黑云变粒岩与石英岩中碎屑锆石中最年轻一组的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb谐和年龄分别为2 544 Ma或2 536 Ma,大致限定了其原岩的最老沉积时代,结合区内黄岔花岗岩岩体侵入官都岩群的野外地质关系,推测官都岩群沉积时代为新太古代末期,并非古元古代。官都岩群黑云变粒岩与石英岩碎屑锆石年龄图谱十分相似,最主要的峰值年龄为2 512 Ma,结合碎屑锆石内部矿物包体与结构特征,认为官都岩群主要物源为新太古代晚期中酸性岩浆岩。两阶段锆石Hf模式年龄揭示2 850~2 700 Ma为赞皇杂岩最强烈的地壳生长阶段。综合本文与中部造山带已发表的数据,认为官都岩群黑云变粒岩与石英岩中变质锆石记录了~2 500 Ma的变质年龄,表明华北克拉通中部造山带普遍遭受了~2 500 Ma变质作用,该期变质作用可能与新太古代晚期华北克拉通初步克拉通化有关。

摘要:北拉萨地块是青藏高原前寒武纪岩石出露最为广泛的地区之一,该地块的新元古代演化历史及其在超大陆演化中所扮演的角色一直存有争议。围绕这一科学问题,本文收集整理了北拉萨地块仁错地区前寒武纪念青唐古拉岩群的同位素年代学、地球化学和同位素地球化学资料,从中发现了3期新元古代岩浆-沉积-变质记录,包括:① 925~886 Ma,岩石组合为MORB型变质基性岩和变质沉积岩,代表了大陆裂谷最晚期的胚胎洋壳和伴生沉积物;② 822~671 Ma,主要为斜长角闪岩和花岗片麻岩,原岩为拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩、A2型花岗岩等,它们与同时代的角闪岩相变质记录共同形成于洋壳俯冲过程;③ 658~646 Ma,包括中基性侵入岩和火山岩以及榴辉岩相-角闪岩相变质岩,它们共同记录了陆-陆碰撞环境下俯冲洋壳的断离过程。上述3期岩浆-沉积-变质记录与莫桑比克洋的演化时限一致,分别对应威尔逊旋回中的胚胎期、衰退期和终了期。此外,本文还通过念青唐古拉岩群中的埃迪卡拉纪岩浆记录进一步约束了冈瓦纳超大陆北缘"西早东晚"安第斯型岩浆弧的时空分布特征。综合本次研究和前人成果可知,北拉萨地块起源于非洲大陆,在新元古代早期从非洲大陆裂解出来,在新元古代中期经历了莫桑比克洋的消减-闭合过程,随后在新元古代晚期就位于东非造山带北段并且受到了冈瓦纳超大陆北缘安第斯型岩浆弧的影响。

摘要:深熔作用是大陆地壳分异、元素迁移富集和混合岩化作用的主要机制和关键地质过程。吉南地区出露的太古宙基底普遍经历了角闪岩相-麻粒岩相变质及深熔作用,长英质淡色体及淡色花岗岩广泛分布。吉南和龙花岗-绿岩地体出露的太古宙变质石英闪长岩及相关的长英质浅色体和含斜方辉石(角闪石)淡色伟晶花岗岩的野外地质特征、相互关系及岩相学特征指示变质石英闪长岩经历了部分熔融,熔体发生了原地分凝聚集。锆石CL图像、U-Pb年代学、微量元素及Hf同位素分析显示,变质石英闪长岩与淡色伟晶花岗岩具有相同的岩浆锆石和变质重结晶锆石为主的锆石类型组成,其中后者以变质重结晶锆石为主,变质石英闪长岩的岩浆结晶年龄为2 535±14 Ma,二者的岩浆锆石具有统一的Hf同位素组成,变质重结晶锆石具有统一的U-Pb年龄,分别为2 495±22 Ma和2 491±10 Ma,统一的锆石微区Th、U含量及Th/U值,并且具有与岩浆锆石统一的Hf同位素成分,指示两者变质重结晶锆石与岩浆锆石具有形成于同一岩浆源区的初始结晶锆石,进一步指示变质石英闪长岩在约2.5 Ga经历了变质深熔作用,含斜方辉石(角闪石)淡色伟晶花岗岩源自变质石英闪长岩的原地部分熔融。结合华北克拉通及吉南地区新太古代末准同时的强烈岩浆作用和具有逆时针p-T轨迹的角闪岩相-麻粒岩相变质作用,其可能反映了华北克拉通东部陆块新太古代末在形成稳定克拉通过程中地幔物质上涌的热效应。

摘要:为揭示华北克拉通北缘中晚三叠世解放营子花岗闪长岩的岩浆混合机制,对寄主岩石和镁铁质包体中斜长石和角闪石开展了电子探针分析。分析结果显示,多斑和少斑包体边部的斜长石斑晶发育An值增加的突变环带,环带的An值为32~46,明显高于核部和边部斜长石的An值(18~31),而核部的An值与寄主岩石中斜长石的An值一致,该特征指示突变环带结构是镁铁质岩浆捕获并改造寄主岩石中斜长石的结果。少斑包体中心部位的斜长石斑晶核部具有熔蚀结构,残余部位的An值(40~47)高于熔蚀部位的An值(32~36),但总体大于边部和基质中细粒斜长石的An值(17~35),反映包体的中心部位受到了长英质成分的改造。另一方面,寄主岩石中角闪石斑晶TiO₂含量(0.50%~1.10%)明显低于包体角闪石TiO₂含量(1.17%~2.47%),而寄主岩石基质中细粒角闪石TiO₂含量(1.58%~2.26%)与包体角闪石TiO₂含量相近,指示寄主岩石演化晚期有富TiO₂的镁铁质成分混入。综合分析表明,解放营子岩体形成过程中,镁铁质和长英质岩浆之间既存在宏观尺度上的机械混合,也存在微观尺度上的以矿物间元素迁移为特征的化学混合。

摘要:锆石是研究早期地球演化的重要矿物之一,它的U-Pb年龄结合其微量元素以及同位素成分是反演寄主岩石成因乃至地球动力学背景的重要手段。本文从锆石矿物包裹体、微量元素、U-Pb同位素体系、Lu-Hf同位素、O同位素以及Si、Zr和Ti同位素这6个方面综述了近10年来前人取得的主要研究成果,总结了次生矿物包裹体可能产生的方式以及原生矿物包裹体对早期地壳成分的制约、S型花岗岩的增加和构造体制转换之间的关系、放射性Pb富集的机制及识别方法、Lu-Hf体系反映的克拉通稳定的机制以及原始O同位素的确定及其对早期地球水圈状态的制约等。上述研究成果说明锆石学是研究地球早期地壳演化和构造体制不可或缺的重要研究手段。

摘要:在早期地球(>2.6 Ga)的大陆地壳中,富钾花岗岩系所占的比例十分有限,对古老花岗岩的研究可为揭示大陆地壳演化过程提供重要制约。本文对出露于鞍山弓长岭地区的古太古代富钾花岗岩进行了详细的野外地质和锆石U-Th-Pb-Hf同位素研究,它们的主要矿物组合为钾长石(40%~60%)、斜长石(10%~30%)、石英(约30%)和少量黑云母及白云母,以包体形式与大规模中太古代(2.9 Ga)花岗岩共生,具有与后者相同的构造和变形特征。古太古代花岗岩中绝大多数岩浆锆石的Th、U含量分别为100×10^-6~600×10^-6、400×10^-6~1 500×10^-6,且Th/U值较高(0.10~0.93),13个谐和数据点加权平均年龄为3 337±24 Ma (MSWD=1.5),代表其侵位时代。另有3.76~3.60 Ga的继承或残余锆石存在。锆石初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf_i值为0.280 391~0.280 857,一阶段亏损地幔模式年龄(t_DM1)为3 856~3 327 Ma。Hf同位素组成的变化表明:①鞍本地区在古太古代晚期之前已经形成了一个具有多期岩浆作用记录的古老陆核;②太古宙大陆地壳的稳定化过程是不同步的,华北克拉通在2.5 Ga形成统一的大陆地壳之前,研究区很可能在古-中太古代就已经完成了区域陆壳的成分分异,并形成了稳定的陆壳结构。

摘要:报道了胶北地体古元古代中期花岗片麻岩的SHRIMP锆石年龄和全岩地球化学组成。锆石测年结果显示,本次研究的花岗片麻岩年龄为2 184~2 112 Ma,经历了~1.85 Ga的变质作用。尽管采自不同地区花岗片麻岩的地球化学组成存在明显差异,但它们普遍具有高SiO₂、Na₂O+K₂O、Zr含量,高10 000Ga/Al值以及高的锆石饱和温度,指示其原岩为A型花岗岩。结合已发表数据,认为胶北古元古代中期花岗片麻岩原岩主要形成于2.13~2.10 Ga和2.19~2.17 Ga两个阶段。通过对比发现,2.13~2.10 Ga的花岗片麻岩具有更高的Zr含量和锆石饱和温度,且它们的锆石εHf (t)值也高于2.19~2.17 Ga的花岗片麻岩。2.19~2.17 Ga的花岗片麻岩原岩可能由胶北~2.7 Ga和~2.9 Ga的TTG高温脱水熔融而成,而2.13~2.10 Ga的花岗片麻岩原岩可能由胶北~2.5 Ga的TTG在更高的温度下部分熔融而成。两期花岗片麻岩原岩在源区和形成温度方面存在显著差异,暗示着胶北地体古元古代中期可能先后经历了两期不同的拉张作用。

摘要:碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响。现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题。地球是从太阳星云中通过星子吸积增生演化形成的,地球上的碳有一部分来自于地球的初始组成物质,还有一部分是通过大碰撞事件以及后期增生过程获得的。在地球形成之初的岩浆海时期,地核和地幔之间的分异作用使地核富集碳而地幔极度亏损碳,岩浆海和地球早期大气之间的相互作用可以把大气中的碳带入地幔中,原始地球和具有高C/N及C/S值的星胚碰撞可以提高地球的碳含量。此外,富集挥发分的球粒陨石后期增生作用也可以为地球带来额外的碳。在早期板块构造阶段,板块俯冲的地热梯度要比现在高100℃左右,俯冲的蚀变洋壳和洋底沉积物在很浅部会通过脱碳反应或者熔融作用发生完全的脱碳作用,只有少量的碳可以通过碳酸盐化橄榄岩带入地球深部,由此造成的温室效应可以抵消早期太阳光度不足对地表气候的影响。地球早期碳循环过程和大氧化事件具有紧密的联系,大气中CO₂含量的升高、有机物的埋藏、无机碳酸盐和有机碳俯冲循环效率的差异等都是形成大氧化事件的关键因素。

摘要:豆荚状铬铁矿是十分重要的战略资源,目前学者对它们的成因尚未形成统一的认识。先前的研究主要从岩石学、地球化学和地质年代学等方面对铬铁矿的成因进行了约束,但对铬铁矿包裹体类型及其反映的地质过程还缺乏系统的总结和研究。通过对不同岩体的铬铁矿中矿物包裹体进行详细的研究,发现铬铁矿中含有丰富的矿物包裹体,分为5大类:①无水硅酸盐类矿物包裹体,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石等;②含水矿物,包括角闪石、绿泥石、蛇纹石等;③含铂族元素矿物和硫化物,包括Os-Ir合金、Pt-Fe合金、自然Os和自然Ir,以及黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等;④壳源矿物,包括锆石、金红石、石英、钙铬榴石等;⑤异常矿物,包括金刚石、碳硅石、柯石英等超高压矿物,以及自然镍、自然铬、自然铁和自然钛等。通过对比研究,确定它们形成于不同期次,进而初步拟定豆荚状铬铁矿形成过程存在4个阶段,分别为地幔深部的地幔柱/地幔对流、大洋岩石圈中地幔橄榄岩的部分熔融/岩浆结晶分异、俯冲带环境中的岩石-熔体反应和后期的热液蚀变/流体改造。认为铬铁矿中矿物包裹体记录了铬铁矿成矿各个时期的环境条件,针对铬铁矿中包裹体的详细研究可以更加准确地揭示铬铁矿的形成过程。

摘要:本文通过夕线石的结构、成分及产出状态,系统讨论和总结了其变质形成过程。含夕线石的变质岩原岩未必对应泥质岩,富夕线石岩石成分上更不能与任何的泥质岩成分对应。原岩本身富铝如多数泥质岩是形成夕线石非常有利的成分条件,但是,即使有合适的温压条件,也未必能够形成夕线石,组分的差异性迁移才是夕线石形成的必要条件。夕线石的形成与变形、变质作用,尤其是深熔作用密切相关。浅色体、伟晶岩及花岗岩等均可通过变质、深熔作用演化而成。夕线石形成的关键是深熔作用中碱(土)金属的迁移、淋滤及其与硅铝组分的分离,从而造成局部Al₂O₃相对增加。夕线石尤其是毛发状夕线石对应于早期差异性变形-变质作用阶段。组分迁移过程中溶液或熔体组分的流动导致夕线石出现"应力定向"的假像、夕线石和相关矿物的聚集以及不同变质矿物的多个演化阶段。铝硅酸盐Al₂SiO₅的不同变体虽然成分相同,其所产出的岩石类型或环境仍有显著的差别,其形成不仅受温压条件控制,流体或熔体的酸碱性质也很重要,介质成分可影响到铝的配位。

摘要:阿拉善地块是一个被造山带和断裂带围限的前寒武纪微陆块,其早前寒武纪变质基底的性质和归属一直存在争议。本文根据笔者最近在阿拉善地块东部地区获取的研究资料,结合阿拉善地块近年来的研究进展,对阿拉善地块东部早前寒武纪变质基底的性质和归属进行了讨论,认为阿拉善地块东部地区出露的2.64 Ga的斜长角闪岩和~2.5 Ga的TTG片麻岩,明确指示阿拉善地块东部也存在新太古代变质基底。这些新太古代变质岩石的锆石Hf同位素模式年龄主要集中在3.38~2.88 Ga之间,与阿拉善地块东部的叠布斯格岩群和巴彦乌拉山岩群中古元古代锆石的Hf模式年龄(3.4~2.6 Ga)一致,表明阿拉善地块东部经历了古太古代晚期—新太古代早期的陆壳生长事件和~2.5 Ga的岩浆-变质事件。此外,阿拉善地块东部的早前寒武纪变质基底还记录了2.3~2.0 Ga的岩浆事件和~1.95 Ga、~1.85 Ga的岩浆-变质事件,与阿拉善地块西部和华北克拉通变质基底具有相似的地壳演化历史。对比分析锆石年代学数据和Hf同位素组成的结果表明,阿拉善地块东部早前寒武纪变质基底所记录的古元古代中晚期岩浆-变质事件与孔兹岩带极为相似,指示阿拉善地块很有可能在古元古代时期作为孔兹岩带的西延部分卷入到了这一古元古代造山带中。

摘要:华北克拉通古元古代胶-辽-吉带造山过程保存了丰富的变质-变形、岩浆-构造热事件与成矿作用记录,带内广泛存在的高压麻粒岩变质作用演化p-T-t轨迹呈顺时针,指示胶-辽-吉带经历了俯冲-碰撞-后碰撞折返伸展造山过程,但这时期的俯冲碰撞或陆-陆碰撞与之后伸展造山作用的时代目前仍有争议。本文对丹东地区大楼房古元古代花岗岩进行了系统的岩相学、锆石U-Pb年代学、全岩主微量元素和Lu-Hf同位素测试分析。研究结果显示,岩浆锆石加权平均年龄1 873~1 869 Ma,获得岩体的侵位时限为古元古代。大楼房岩体以片麻状黑云母二长花岗岩为主,具有高SiO₂(72.39%~74.20%)、中等Al₂O₃(14.66%~15.40%)、中等CaO (1.35%~1.84%)和低MgO (0.07%~0.35%)含量特征,稀土配分曲线右倾型,具强烈的Eu正异常;微量元素富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素,亏损P、Ti等高场强元素,为准铝-弱过铝质高钾钙碱性系列,具有与Ⅰ型花岗岩类似的岩石地球化学特征。εHf (t)值为-1.76~+1.45,锆石Hf同位素二阶段模式年龄为2 607~2 425 Ma,代表岩浆源区不仅来自地壳物质再循环,还有新太古代-古元古代物质加入到地壳中或有新生地壳的生成。不同于碰撞后伸展造山作用的花岗质岩石,丹东地区古元古代晚期片麻状二长花岗岩岩石地球化学特征与俯冲作用有关的活动大陆边缘弧花岗岩特征类似,且与北邻的集安地区泥质麻粒岩变质年龄相近,暗示胶-辽-吉带在古元古代晚期可能仍然存在俯冲碰撞作用,这对探讨该造山带的造山作用及其后的碰撞后伸展作用的过程和时限提供了重要约束。