摘要:

摘要:鄂尔多斯盆地西南缘广泛出露中元古代岩浆岩,相关研究对揭示Columbia超大陆裂解过程具有重要意义。为厘清岩浆成因及该时代构造演化特征,本文对鄂尔多斯盆地西南缘骑安沟地区的双峰式火成岩开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学与地球化学研究。锆石U-Pb定年结果显示,花岗斑岩和玄武安山岩的年龄分别为1 794±10 Ma和1 803±21 Ma,指示其形成于中元古代。地球化学特征表明,花岗斑岩为过铝质A₂型花岗岩,富集大离子亲石元素(LILE)且亏损高场强元素(HFSE),具有较高的Rb/Sr值(2.95~3.55),反映其源于地壳熔融。玄武安山岩属钙碱性系列,具有LILE选择性富集、HFSE显著亏损的岛弧型配分特征,稀土元素配分曲线右倾,较大陆地壳具高La/Nb(3.83~4.01)、La/Ta(342~355)值,指示其来源于富集岩石圈地幔,且受地壳物质混染影响,Nb/Ta=17.8~18.6,Rb、Th明显富集,Eu异常不明显(δEu=0.96~0.97)表明岩浆演化过程中未经历明显的斜长石分离结晶作用。根据构造判别图解及区域构造背景综合分析,认为该套双峰式火成岩形成于中元古代造山后大陆板内伸展环境,反映了华北克拉通约1.80 Ga期间的裂解事件。

摘要:基于云南建水地区1∶5万区域地质矿产调查,在研究区厘定了一套呈残片零星逆冲于三叠纪碎屑岩地层之上的枕状熔岩。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得14颗锆石加权平均年龄为352.3±5.9 Ma (MSWD＝1.7),属于早石炭世早期,代表了熔岩喷发时限。熔岩具有高碱(Na₂O＞K₂O,Na₂O/K₂O=2.93～65.7,平均23.1)、高铝(Al₂O₃=11.43%～16.67%)、低Ti(TiO₂=1.71%～2.62%,平均2.16%)特征,属于亚碱性玄武岩系列。熔岩稀土元素总量偏低,∑REE=101.81×10^-6～138.50×10^-6,富集Rb、Ba、Th、K等大离子亲石元素及Nb、Ta等高场强元素,显示板内玄武岩特有的大隆起型配分模式特征,与OIB相似。球粒陨石标准化稀土元素配分模式显示,熔岩具有轻稀土元素富集的右倾型配分模式,与板内或洋岛玄武岩特征相似。结合区域地质背景分析,认为建水枕状熔岩可能与师宗-弥勒北段基性火山岩、桂西靖西龙临一带早石炭世枕状玄武岩等一起,是扬子与华夏陆块在晚古生代早期板内伸展背景受古特提斯多岛洋系统控制的产物。

摘要:华北克拉通新太古代末期陆壳成分发生由富钠向富钾转变, 标志着陆壳趋于成熟化, 但是该转变具体发生在何时以及其过程尚不清楚。本文对华北克拉通中条山西南段新太古代末富钠和富钾花岗岩进行了详细的岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学以及Lu-Hf同位素研究, 以限定二者的形成时代和源区性质, 探讨其动力学背景及对陆壳成熟化的指示意义。U-Pb测年结果表明奥长花岗质片麻岩和二长花岗岩均形成于新太古代末期, 二者的形成年龄分别是2 531±18 Ma和2 527±54 Ma。根据全岩主量、微量元素和锆石Lu-Hf同位素分析结果, 推测奥长花岗质片麻岩主要是由新太古代早期下地壳镁铁质岩石发生部分熔融所形成, 而二长花岗岩主要由古老的高钾-中钾玄武质下地壳部分熔融所形成, 可能有少量变沉积岩(杂砂岩为主)的贡献。结合区域地质特征, 本文认为中条山地区新太古代末不同类型花岗岩是不同深度的源区物质(下地壳镁铁质岩石以及少量变沉积岩)在地幔柱作用诱导下发生部分熔融所形成。~2.53 Ga富钾花岗岩是该地区陆壳成熟化的标志, 指示着该地区地壳趋于稳定。

摘要:对西天山别珍套山新发现的新元古代眼球状与条纹状花岗质片麻岩进行了系统的岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及全岩地球化学研究。结果表明,该片麻岩的结晶年龄为904.5±4.1 Ma~902±4 Ma,属于新元古代早期岩浆活动的产物。岩石具有高硅(SiO₂=65.23%~68.75%)、富碱(ALK=7.46%~8.89%)、高钾(K₂O/Na₂O=1.01~2.24)和强过铝质(A/CNK=1.05~1.18)特征,属于高钾钙碱性系列的典型S型花岗岩。微量元素方面,岩石明显富集Rb、Ba、Th及轻稀土元素(LREE),相对亏损Nb、Sr、Ti、P,并呈现中等程度的负Eu异常。综合研究表明,该花岗质片麻岩的岩浆来源于古元古代温泉岩群中杂砂岩夹少量泥质岩的高温脱水熔融,形成于同碰撞构造背景,与Rodinia超大陆聚合过程中的格林维尔期造山事件密切相关。本研究为伊犁地块前寒武纪基底的组成与演化提供了可靠的年代学与地球化学约束,并对认识伊犁地块与中天山、塔里木克拉通之间的构造亲缘关系具有重要意义。

摘要:塔里木盆地寒武系-奥陶系碳酸盐岩层系是重要的油气勘探领域,然而由于白云石化严重、常规测井曲线难以区分等,碳酸盐岩地层的划分与对比长期以来存在多解性,碳氧同位素为解决该问题提供了一种新思路。基于牙形刺生物地层的控制,本文对塔里木盆地塔东低隆起古城低凸起古城8井上寒武-中下奥陶统116个碳酸盐岩样品进行了碳氧同位素测试。结果显示,δ¹³C值分布在-2.32‰~+0.53‰之间,总体为负值,变化幅度小,表现为两个缓慢负漂-快速正漂旋回; δ¹⁸O均为负值,变化幅度小,表现为两个弱正漂-强正漂旋回。通过与其他典型剖面的对比,显示古城8井上寒武-中下奥陶统发育TOCE(top of Stage 10 isotopic carbon excursion)、COTICE(Cambrian-Ordovician transition isotopic carbon excursion)、MDICE(mid-Darriwilian isotopic carbon excursion)等碳同位素漂移事件。其中TOCE、COTICE漂移事件是首次在塔里木盆地发现,且可将寒武系/奥陶系界线置于TOCE和COTICE之间的δ¹³C正漂的转折点上,也即古城8井寒武系/奥陶系界线大致位于蓬莱坝组底界之上43.0 m处。此外,碳同位素曲线对比显示,古城8井可能缺失牙形刺Pygodus anserinus带和大部分的Pygodus serra带,存在明显的沉积间断。

摘要:华北克拉通东南部新元古界主要分布在鲁西、徐宿和淮南地区,地跨多个行政区划和构造单元,各区岩石地层单位命名各成体系,给区域地层对比带来了诸多困难,进而阻碍了华北克拉通东南部新元古界沉积环境演化、古地理格局及地热资源分布的完整、系统研究。本文在收集研究区内地层划分沿革、区域地层剖面资料的基础上,结合部分野外实测剖面,建立了华北克拉通东南部新元古代地层对比格架。通过宏观岩性和沉积构造描述,结合镜下沉积组分和沉积结构的识别,在新元古界碳酸盐岩中共划分出蒸发台地、局限台地、开阔台地、台地边缘礁滩及台地前缘斜坡5种沉积相带。结合对各剖面碳酸盐岩地层厚度的统计揭示,相对深水的台地边缘礁滩相带主要分布在研究区东南部围且沉积厚度大,向西、西北方向水体逐渐过渡为较浅水的开阔台地相带和局限台地相带,地层厚度也逐渐减薄,反映了新元古代研究区东南低、西北高,海水自南东向北西进侵的古地理格局。以此为基础结合热储评价标准,推测淮北南部的倪园组、望山组上部、金山寨组,淮南西北部四顶山组白云岩地层,以及淮南蚌埠东部的九里桥组、四顶山组礁滩相碳酸盐岩具有发育岩溶热储的潜力,为后续的地热开发提供了目标区域。

摘要:锂辉石伟晶岩脉中锂辉石具有特殊的锂辉石-石英共生(SQI)结构,研究其显微结构、构造特征及成因机制,对进一步揭示花岗伟晶岩型锂矿床的成矿机制具有重要意义。本文以川西马尔康李家沟晚三叠世-早侏罗世锂辉石伟晶岩脉为例,综合利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和电子背散射衍射等技术方法,对岩石矿物组成、主量元素和矿物晶体学取向等进行了研究,结合区域地质背景与前人研究成果,对川西李家沟锂辉石伟晶岩中SQI结构的形成机制得出以下初步认识: SQI 结构中的细粒锂辉石与主晶锂辉石在主量元素组成及晶体取向上高度一致,且主晶解理可连续延伸至SQI结构域内,表明二者原属同一晶体,具有相同的成分与结构特征; SQI 并非由岩浆热液交代或过冷结晶形成,而是早期锂辉石斑晶在区域构造应力作用下发生脆-韧性变形、被剪切破碎形成细粒锂辉石集合体,随后硅质熔体沿其裂隙系统贯入并结晶出石英而最终形成的; 石英的形态受锂辉石颗粒间隙控制,未见明显变形特征,且与外围石英相互连通,反映其形成于同构造变形期之后,为硅质熔体在锂辉石颗粒边缘间隙中结晶的产物; 李家沟锂辉石伟晶岩脉中SQI结构形成于造山挤压背景下,是变形诱导的产物。

摘要:金红石是水晶中常见的固体包裹体之一,它除了以单矿物包裹体的形式存在外,也会出现与赤铁矿连生形成"金红石星"的特殊生长现象。本文通过光学显微镜观察、激光拉曼光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜等测试以及晶体学结构分析,对水晶内金红石包裹体的晶体取向关系及其成因进行了研究。镜下观察可见水晶样品中金红石具有两种形态,一种金红石具不规则似竹节状断裂定向排列,另一种金红石呈长柱状,以赤铁矿为核心生长,形成近60°交角的"金红石星"。研究结果表明,水晶样品中的金红石包裹体均为先成包裹体或同生包裹体; 由于金红石的{100}或{010}面网与赤铁矿的{001}面网结构相似,所以金红石的{100}或{010}面可以与赤铁矿的{001}面彼此相接合而连生。金红石和赤铁矿的连生有两种可能的结晶学取向关系,分别是金红石的c轴平行于赤铁矿的<210>方向和金红石的<101>方向平行于赤铁矿的<210>方向。"金红石星"包裹体的形成源于母体赤铁矿-钛铁矿固溶体,随着温度降低固溶体分离为钛铁矿和赤铁矿,钛铁矿中的Fe²⁺被氧化成Fe³⁺,形成赤铁矿和金红石; 金红石在垂直赤铁矿{001}面的方向上成核并沿赤铁矿的{001}面逐渐生长,形成以赤铁矿为核心、金红石晶体以60°相交的"金红石星"。

摘要:与碳酸岩-碱性岩有关的内生稀土矿床是全球最重要的稀土来源,稀土元素在这类岩浆-热液体系中的富集成矿机理是稀土成矿研究中争议最为激烈的重要科学问题。由于自然界中稀土元素主要以氟碳铈矿和独居石产出,大部分研究也主要关注稀土磷酸盐和氟碳酸盐的矿物学和地球化学性质。但是实验结果表明,这两类稀土矿物在高温流体中的直接溶解能力有限,不足以形成稀土成矿流体。相比之下,碳酸岩中还存在另一类富钠的稀土碳酸盐矿物,包括碳铈钠石和黄碳锶钠石,这类稀土矿物因为形成条件特殊,同时矿物本身又极易受到后期热液改造而难以被有效保存,因而很少受到研究者关注。最新实验研究发现,氟碳铈矿通过与钠离子和碳酸根反应转变为碳铈钠石,是实现稀土元素超常富集的关键过程,同时稀土元素在富钠的碳酸盐流体中优先结晶为碳铈钠石或黄碳锶钠石,只有当碳酸岩浆中碱金属未充分富集或成矿流体与围岩发生充分作用、导致碱金属大量结晶为碱性硅酸盐矿物的情况下,稀土元素才会结晶为氟碳铈矿。这一发现与稀土元素在包裹体等封闭环境中普遍结晶为黄碳锶钠石、而在碳酸岩脉等开放环境中结晶为氟碳铈矿的现象高度吻合,表明这类富钠的稀土碳酸盐矿物对于揭示稀土元素的富集成矿过程具有重要指示意义。本文将从碳铈钠石和黄碳锶钠石矿物的晶体结构和地球化学性质出发,通过综合这两种矿物在碳酸岩稀土矿床中的分布状态以及相关成矿模拟实验结果,厘清这类矿物在稀土元素迁移富集过程中的重要作用,为建立碳酸岩稀土矿床的综合成矿模型提供重要线索。

摘要:大陆碰撞造山是地球深部碳循环的关键环节,其脱碳过程对全球碳收支及长期气候演化具有重要影响。相较于大洋俯冲带,大陆碰撞带具有更高的地温梯度、更偏硅铝质的成分及更弱的流体活动,不利于碳的保存,其脱碳机制以变质反应脱碳和熔融脱碳为主。本文系统总结了大陆碰撞造山带的脱碳机制,并重点结合古元古代"热"造山带(以华北克拉通孔兹岩带为例)的热力学模拟,探讨了早期板块构造体制下的碳循环特征,初步估计了脱碳通量。模拟结果表明,高地温梯度促使古元古代造山带在进变质早期即发生强烈且快速的变质脱碳,而显生宙冷造山带的脱碳作用则主要集中于折返阶段。碳酸盐岩在高温及流体参与下也可发生部分熔融(深熔碳酸岩),深熔形成的碳酸岩熔体活动性强,其在形成、上升及与围岩反应过程中的脱气作用是除了变质反应脱碳以外的另外一个重要的碳释放途径。本文指出,古元古代末期广泛发育的大陆碰撞造山及超大陆聚合事件,因其高热背景,可能导致大规模碳排放,对当时的全球碳循环和气候演化产生深远影响,其碳通量还需在未来模型中进一步予以定量约束。

摘要:地质体剥露是地球各圈层相互作用的产物,精确衡量剥露作用发生的时间和过程,已成为现代地球系统科学研究的重要内容之一。热年代学技术手段,尤其是裂变径迹与(U-Th)/He年代学,在其中发挥了核心作用。通常来说,对同一岩石样品中的同种矿物,裂变径迹年龄应大于或等于相应的(U-Th)/He年龄。但在实际研究中,通常会出现年龄倒转且(U-Th)/He单颗粒年龄分散超出分析测试误差的情况,这是低温热年代学领域一种常见但尚未得到足够关注的异常现象。本文试图澄清热年代学数据解读过程中存在的一些误区,并简要综述了辐射损伤的积累和退火、U和Th元素的分布、热历史和矿物化学成分等因素之间的相互作用关系。这些因素会显著改变晶体中裂变径迹退火及⁴He的扩散行为,造成裂变径迹退火温度的降低以及(U-Th)/He封闭温度的升高,进而形成年龄倒转现象。(U-Th)/He单颗粒年龄的分散以及裂变径迹和(U-Th)/He年龄的倒转蕴含了重要地质信息,能为解读复杂热历史提供关键线索。

摘要:粉色钻石因其艳丽的色彩、复杂的地质形成背景及极度稀有而备受关注,主要致色机理为550 nm吸收带(约占99%)与NV色心(约占0.6%)致色,前者见于Ⅰa及Ⅱa型,后者仅见于Ⅱa型。目前尚无法通过人工方法模拟天然塑性变形以引入550 nm吸收带,但可通过高温高压(HPHT)、辐照退火多阶段处理引入NV色心为钻石(Ⅰa型为主,Ⅱa型为辅)、合成钻石(Ⅰb-Ⅱa型、Ⅱa型)改色。部分化学气相沉积法(CVD)合成钻石中亦存在NVH与SiV色心致色。本文系统对比粉色钻石、处理钻石、合成钻石(CVD法或HPHT法制备)的宝石学与光谱学特征,提出一种基于紫外-可见光谱(UV-Vis)与红外光谱(IR)的快速鉴定方法,并结合光致发光光谱(PL)与钻石观察仪(DiamondView)实现对粉色钻石的综合鉴定。