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超高压变质作用:地球科学的新热点游振东教授,中国地质大学,武汉430074关键词 超高压变质作用 碰撞造山带 大别苏鲁 深俯冲 隆升与折返 大陆动力学 超高压变质作用是变质压力达2.5Gp a以上的超深变质作用。
以出现柯石英、金刚石等超高压变质矿物为标志。
我国大别苏鲁是世界上出露最好、延伸最长的超高压变质带。
代表中晚三叠纪扬子陆块向中朝陆块深俯冲过程中巨量陆壳物质曾经进入地幔深度达150km。
超高压变质的形成和折返、隆升岩石记录的精细研究,可以获得变质的P T轨迹,进而重塑“先挤压、后拉张”的构造演化模型。
超高压变质作用的研究为板块构造理论在大陆的应用,展开新前景,已经成为地球科学的新热点之一。
1引 言板块构造理论主要植根于20世纪60年代初地质和地球物理学家们对洋底的探测,从而逐渐地认识到大洋岩石圈板块的运动、俯冲和消减,可是大陆岩石圈的厚度远大于大洋的岩石圈,现有的板块构造理论是否也适用于大陆呢?近20多年来国内外地质学家已经在地球的16个碰撞造山带中发现超高压变质岩石和其中所含的微粒超高压矿物如柯石英和金刚石等,暗示着原先的陆壳岩石,可以因俯冲作用被拖带进入地幔深处150～200k m[1]。
在≥2.5Gp a的压力条件下重结晶形成了超高压岩石,而后迅即折返到地表。
所以超高压变质矿物和岩石的发现和研究,敲开了大陆板块构造体制的大门,它们见证了陆壳物质是如何进入地幔深处,而后又折返地表的。
可以说超高压变质作用为重塑大陆地壳板块的汇聚、俯冲和折返的地球动力学过程提供了科学依据,因此,超高压变质作用已成为当代地球科学的新热点。
大别山苏鲁造山带是世界上出露条件最好的超高压变质带,20世纪80年代中期以来吸引了许多国内外地质学家的关注,提高了超高压变质的研究程度。
本文将以大别山和苏鲁超高压变质带资料为基础,展示我们现今认识到的超高压变质带的形成及其折返地表的过程。
2什么是超高压变质作用超高压变质作用是一种超深的变质作用,岩石中以出现柯石英,金刚石等具有极高生成压力的矿物为特征。
２０２４／０４０（０２）：０５５３ ０５７０ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２４．０２．１１洪涛，胡明曦，唐俊林等．２０２４．新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征：来自矿石构造、３Ｄ成像技术与年代学的约束．岩石学报，４０（０２）：５５３－５７０，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２４．０２．１１新疆西昆仑大红柳滩花岗伟晶岩型锂矿叠加改造成矿特征：来自矿石构造、３Ｄ成像技术与年代学的约束洪涛１，２ 胡明曦１，２ 唐俊林３ 蒋泽立１，２ 张璋１，２ 高俊３，４，５ 徐兴旺３，４，５ＨＯＮＧＴａｏ１，２，ＨＵＭｉｎｇＸｉ１，２，ＴＡＮＧＪｕｎＬｉｎ３，ＪＩＡＮＧＺｅＬｉ１，２，ＺＨＡＮＧＺｈａｎｇ１，２，ＧＡＯＪｕｎ３，４，５ａｎｄＸＵＸｉｎｇＷａｎｇ３，４，５１ 中山大学地球科学与工程学院，广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室，广州 ５１０２７５２ 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），珠海 ５１９０００３ 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京 １０００２９４ 中国科学院大学，北京 １０００４９５ 中国科学院地球科学研究院，北京 １０００２９１ ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｆＧｅｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄＧｅｏｈａｚａｒｄｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔ ｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ２ ＳｏｕｔｈｅｒｎＭａｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｕａｎｇｄｏｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ（Ｚｈｕｈａｉ），Ｚｈｕｈａｉ５１９０００，Ｃｈｉｎａ３ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ４ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ５ ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＡｃａｄｅｍｙｆｏｒＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ２０２３ １０ ０５收稿，２０２３ １２ ０５改回ＨｏｎｇＴ，ＨｕＭＸ，ＴａｎｇＪＬ，ＪｉａｎｇＺＬ，ＺｈａｎｇＺ，ＧａｏＪａｎｄＸｕＸＷ ２０２４ ＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＤａｈｏｎｇｌｉｕｔａｎｇｒａｎｉｔｅ ｐｅｇｍａｔｉｔｅｔｙｐｅｌｉｔｈｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔｂｅｌｔｉｎＷｅｓｔＫｕｎｌｕｎ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ：Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｆｒｏｍｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，３Ｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，４０（２）：５５３－５７０，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２４．０２．１１Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｇｒａｎｉｔｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｏｒｅｄｅｐｏｓｉｔｓａｒｅｐｒｏｄｕｃｔｓｆｒｏｍｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈａｒｅｅａｓｉｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｕｃｈａｓｍａｇｍａｔｉｃ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｔｈａｔｅａｓｉｌｙｌｅａｄｔｏａｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍ Ｔｈｉｓｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｒｅａｃｔｉｖａｔｅｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍｉｎｅｒａｌｂｏｄｉｅｓｂｕｔａｌｓｏｍｉｇｈｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｎｅｗｏｒｅ ｆｏｒｍｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｇｒａｎｉｔｅｐｅｇｍａｔｉｔｅ ｔｙｐｅｏｒｅｄｅｐｏｓｉｔｓｃａｎｙｉｅｌｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉａａｎｄｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓｔｒａｔｅｇｉｃｍｉｎｉｎｇｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｉｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｒｅｃｌｕｓｔｅｒａｒｅａｓ ＴｈｅＤａｈｏｎｇｌｉｕｔａｎｇｒａｎｉｔｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｌｉｔｈｉｕｍｏｒｅｂｅｌｔｉｎｔｈｅＷｅｓｔＫｕｎｌｕｎｏｆＸｉｎｊｉａｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒａｒｅｍｅｔａｌｐｅｇｍａｔｉｔｅｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｌｔｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ Ｔｈｒｏｕｇｈｄｅｔａｉｌｅｄｆｉｅｌｄｓｕｒｖｅｙｓ，ｗｅｈａｖｅｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅＤａｈｏｎｇｌｉｕｔａｎｇｒａｎｉｔｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｌｉｔｈｉｕｍｏｒｅｂｅｌｔｐｒｅｓｅｒｖｅｓｄｅｔａｉｌｅｄｒｅｃｏｒｄｓｏｆａｌａｔｅ ｓｔａｇｅｄｕｃｔｉｌｅｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｗｈｅｒｅｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｅｄｓｐｏｄｕｍｅｎｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｖｅｉｎｓｃｒｏｓｓｃｕｔｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅｃｏａｒｓｅ ｇｒａｉｎｅｄｓｐｏｄｕｍｅｎｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｖｅｉｎｓ ＢｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇＣＴｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｃａｎｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｒｅ，ｗｅｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｐｏｄｕｍｅｎｅｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｏｖｅｒａｌｌｖｏｌｕｍｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｃｃｕｒｒｅｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓｔｒｏｎｇｌｙｄｅｆｏｒｍｅｄｚｏｎｅ Ｔｈｅｍａｉｎｂｏｄｙｏｆｄｕｃｔｉｌｅｌｙｄｅｆｏｒｍｅｄｓｐｏｄｕｍｅｎｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａ‘ｂｏｏｋｓｈｅｌｆ’ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｐｏｄｕｍｅｎｅ，ａ‘ｍｉｃａｆｉｓｈ’ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅ，ａｎｄｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｑｕａｒｔｚｆｌｏｗｂａｎｄｓ ＴｈｅＵ Ｐｂｄａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｎｉｏｂｉｕｍ ｔａｎｔａｌｕｍｍｉｎｅｒａｌｓｉｎｔｈｅｄｕｃｔｉｌｅｌｙｄｅｆｏｒｍｅｄｓｐｏｄｕｍｅｎｅｐｅｇｍａｔｉｔｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄａｌａｔｅｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｅｖｅｎｔａｔｃａ １９３Ｍａ ＩｎｓｉｔｕＲｂ Ｓｒｄａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｌｅｐｉｄｏｌｉｔｅｗｉｔｈ‘ｍｉｃａｆｉｓｈ’ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｌｓｏｉｎｄｉｃａｔｅｄａｓｉｍｉｌａｒａｇｅａｒｏｕｎｄ１９５Ｍａ Ｔｈｅａｆｏｒｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｅｖｉｄｅｎｃｅｓｕｐｐｏｒｔｓａｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄａｌｔｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｅｖｅｎｔｐｏｓｔｄａｔｉｎｇｔｈｅ 本文受到国家自然科学基金原创探索项目（４２２５０２０２）、广东省引进人才创新创业团队“大数据 数学地球科学与极端地质事件”项目（２０２１ＺＴ０９Ｈ３９９）、自然科学基金重大研究计划集成课题（９２１６２３２３）、广东省自然科学基金面上项目（２０２２Ａ１５１５０１０００３）和国家自然科学基金面上项目（４２２７２０７５）联合资助第一作者简介：洪涛，１９８９年生，男，副教授，主要从事稀有金属伟晶岩成矿过程解析、战略性关键矿产集成与科普、锂铍金属熔体／残留相实验岩石学研究工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｈｏｎｇｔ５＠ｍａｉｌ ｓｙｓｕ ｅｄｕ ｃｎｗｉｄｅｌｙｏｃｃｕｒｒｉｎｇ２１２～２０６Ｍａ（Ｕ Ｐｂｄａｔｉｎｇｏｆｎｉｏｂｉｕｍ ｔａｎｔａｌｕｍ ｉｒｏｎｍｉｎｅｒａｌｓ）ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｅｖｅｎｔｉｎｔｈｉｓｒｅｇｉｏｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｔｅｃｔｏｎｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｗｅｓｐｅｃｕｌａｔｅｔｈａｔｄｅｔａｃｈｍｅｎｔｆａｕｌｔｓｃａｕｓｅｄｂｙｌａｔｅ ｓｔａｇｅｍａｇｍａｔｉｃｄｏｍｉｎｇｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｕｃｔｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｅａｒｌｉｅｒ ｆｏｒｍｅｄｐｅｇｍａｔｉｔｅａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓ Ｔｈｕｓ，ｉｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｃｅｒｔａｉｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｇｕｉｄｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍｉｎｅｒａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｉｎｔｈｅＤａｈｏｎｇｌｉｕｔａｎｒｅｇｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ ＷｅｓｔＫｕｎｌｕｎ；ＰｅｇｍａｔｉｔｅＬｉｄｅｐｏｓｉｔ；Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ摘 要 花岗伟晶岩型矿床是大陆演化的直接产物，这类矿床易受后期岩浆、构造、变质等地质作用影响，使得矿床自身发生改造变形导致叠加改造成矿。
大别山镁铁质下地壳的Pb同位素成分：来自榴辉岩的制约古晓锋;刘贻灿;刘佳【期刊名称】《地球科学与环境学报》【年(卷),期】2017(39)1【摘要】The eclogites from the North Dabie high-temperature and ultrahigh-pressure complex zone in central China have been previously documented by petrology and geochronology to be transformed from the Neoproterozoic mafic lower continental crust underneath South China block during the Triassic continental deep subduction.An integrated study of Pb isotopic geochemistry on the whole rocks and omphacites of the eclogites from North Dabie was carried out,providing new insight into the Pb isotopic compositions of the mafic lower continental crust.The results show that the eclogites here display low radiogenic Pb isotopic characteristics similar to the surrounding gneisses with even lowerN(208pb)/N(204Pb);(N(206Pb)/N(204Pb))i,(N(207Pb)/ N(204pb))i and(N(208Pb)/N(2-04pb))i of the eclogites are 15.217-17.522,15.077-15.540 and 35.219-38.082,respectively,showing the lowest Pb isotopic compositions in the three eclogitebearing ultrahigh-pressure metamorphic slices of Dabie orogen,and documenting a mafic lowercrustal origin of their protoliths;the variation range of Pb isotopic compositions of the eclogites is large,and the lowest Pb isotopic compositions are demonstrated to be derived from the Paleoproterozoic to Archean maficlower continental crust with low w(U)/w(Pb) and w(Th)/ w(U),while the relatively higher Pb isotopic compositions are inherited from the Neoproterozoic mantle-drived magma,suggesting the precursors of the eclogites from North Dabie are formed by mantle-drived magma contaminated with variable degrees of ancient mafic lower continental crustal materials during the pared to the Pb isotopic compositions of the Mesozoic adakitic rocks derived from partial melting of delaminated lower continental crust in Dabie orogen,it is suggested that the recycled lower crustal materials contain both mafic and felsic lower-crustal rocks,implying the lowermost felsic lower continental crust together with the whole mafic lower continental crust in Dabie orogen may have been delaminated and recycled into the underlying convective mantle.%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(204 Pb)值;其初始Pb 同位素组成分别为N(206 Pb)/N(204 Pb)i=15.217～17.522,N(207 Pb)/N(204 Pb)i=15.077～15.540和N(208 Pb)/N(204 Pb)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.【总页数】13页(P34-46)【作者】古晓锋;刘贻灿;刘佳【作者单位】中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,安徽合肥230026;中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥 230026;中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,安徽合肥230026;中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥230026;中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,安徽合肥230026;中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥 230026【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.大别山北部镁铁-超镁铁质岩带中榴辉岩的分布与变质温压条件 [J], 刘贻灿;徐树桐;李曙光;陈冠宝;江来利;周存亭;吴维平2.大别山超高压变质榴辉岩的氦同位素组成及对其形成环境的制约 [J], 李善芳;李延河;丁悌平;伍宗华;古平等3.大别山金河桥榴辉岩矿物O-Nd-Pb同位素体系及其对扩散速率的制约 [J], 李秋立;李曙光;郑永飞;龚冰;洪吉安4.大别山超高压榴辉岩和片麻岩锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素研究 [J], 郑永飞;赵子福;吴元保;张少兵5.大别山北部榴辉岩的Pb同位素特征 [J], 刘贻灿;徐树桐;刘颖;涂湘林;江来利;陈冠宝;吴维平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中大别腹地榴辉岩U-Pb年代学研究的开题报告
1. 研究背景
榴辉岩是一类含有榴石和辉石的基性火成岩，广泛分布于地球上的大陆和洋岛。
榴辉岩具有重要的地质意义，是研究岩石圈物质循环和板块构造演化的重要材料。
中大别腹地位于中国东北地区，是中国最大的岩浆超产区之一，其中榴辉岩也分布广泛，但其年代学研究尚不完备。
2. 研究目的
本研究旨在利用U-Pb年代学方法，对中大别腹地榴辉岩进行年代学研究，确定其形成时代和地质意义，为进一步研究该区域的岩浆演化和岩石圈动力学提供基础数据支持。
3. 研究方法
本研究主要采用LA-ICP-MS技术对榴辉岩中的锆石进行U-Pb年龄测定，以确定榴辉岩的形成时代。
同时，还将采集榴辉岩样品，并通过显微镜、XRD、XRF等分析手段进行岩石学、地球化学、矿物学等方面的研究，以确定榴辉岩的成因和演化史。
4. 研究意义
通过本研究的年代学研究，可以进一步了解中大别腹地榴辉岩的形成时代和地质意义，为研究该区域的岩浆演化和岩石圈动力学提供基础数据支持。
同时，本研究还可以为全球榴辉岩的形成和演化提供参考，有助于揭示地球内部的演化过程和机制。
晚古生代—早中生代扬子板块西缘的构造-岩浆活动
宋谢炎;侯增谦;汪云亮;张成江
【期刊名称】《地质论评》
【年(卷),期】1999(0)S1
【摘要】根据晚古生代—早中生代扬子板块西缘基性岩浆活动的时空分布特点,尤其是峨眉山玄武岩的时空分布特点和古地磁研究资料,结合板块构造及地幔柱学说,笔者认为形成于早二叠世的盐源—丽江陆缘海裂谷、晚二叠世的攀西裂谷以及二叠纪末至早中三叠世的甘孜—理塘洋均为峨眉地幔热柱与扬子板块在这一时期顺时针旋转的共同作用所致,同时峨眉地幔热柱的活动构成了完整的威尔逊旋回。
【总页数】4页(P868-871)
【关键词】峨眉山玄武岩;扬子板块西缘;峨眉地幔热柱;古地磁
【作者】宋谢炎;侯增谦;汪云亮;张成江
【作者单位】成都理工学院;中国地质科学院
【正文语种】中文
【中图分类】P542
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5.扬子陆块西缘晚古生代玄武岩浆的性质和演化——玄武岩、辉绿玢岩稀土元素、微量元素地球化学研究 [J], 韩吟文;陈北岳;柳建华;许继锋
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中国科学D辑:地球科学 2009年 第39卷 第4期: 464~473 464 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP定年杨坤光①②*, 谢建磊②, 刘强②, 但卫②, 佘振兵②, 马昌前②①中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室, 武汉 430074;②中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074* E-mail: yangkunguang@收稿日期: 2008-08-28; 接受日期: 2008-10-30国家自然科学基金(批准号: 40334037)和中国石油化工股份有限公司科技研究开发项目(编号: P02009)资助摘要面理化含榴花岗岩是大别-苏鲁中生代碰撞造山带内大面积出露的一类特殊岩石类型, 它一般与高压超高压变质岩共生. 当前研究对该类岩石的成因、构造演化及与超高压变质岩关系等存在不同认识. 选择西大别北缘浒湾高压变质单元中的面理化花岗岩岩体进行锆石SHRIMP定年与构造变形特征分析. 测年结果表明, 岩体的锆石SHRIMP年龄为(762±15) Ma (MSWD=1.7), 代表了岩体侵位结晶年龄, 表明岩体形成于新元古代中晚期. 野外观测与显微构造分析显示, 浒湾岩体自侵位后经历多期构造变形. 早期变形表现为残留面理(S1)构成的片内无根褶皱, 主体变形表现为向北中等倾斜的透入性片麻理(S2)和韧性剪切变形, 这是岩体在NNE向SSW的近南北向挤压作用下与围岩共同变形的结果, 代表了浒湾高压单元在印支期向南逆冲的构造特征. 晚三叠世后, 岩体发育向南逆冲的脆性断层和向北正向滑动的断层, 代表了浅层次伸展引张的构造体制. 关键词SHRIMP定年构造分析含榴花岗岩浒湾大别山在大别-苏鲁造山带中, 大面积出露了普遍含有石榴石的面理化花岗岩, 它们往往出现在超高压高压变质带或邻区, 构成造山带内一类特殊的岩石类型[1,2], 这类岩石被称为面理化含榴花岗岩, 或变质花岗岩[1]、片麻状花岗岩[3]及花岗质片麻岩[4]. 岩石学研究表明, 该类面理化含榴花岗岩具有富硅、富碱、富高场强元素等拉张背景下碱性-A型花岗岩的地球化学特征[2,5~7]. 然而, 现今研究在面理化花岗岩成因、形成时代、与超高压变质单元关系、构造背景和动力学意义等重要科学问题上未取得共识, 甚至分歧较大, 这明显制约了对造山带主要岩石单元形成及构造演化的深入认识.当前, 有关面理化含榴花岗岩成因的认识主要存在以下观点: ①岩石原岩为晋宁期花岗岩, 侵位结晶于区域变质岩中[3], 在大陆俯冲过程中与榴辉岩一同经历超高压变质作用[8~11]; ②岩石原岩为区域杂岩(如大别杂岩)中的长英质岩石, 没有经历超高压变质作用, 是在超高压变质岩折返至中下地壳时卷入或重熔而在空间上发生重置[12,13]; ③含榴花岗岩是超高压岩石折返过程中退变质部分熔融的产物[2,6,7,14~17], 后期发生构造变形. 上述的不同认识直接影响到对面理化含榴花岗岩年代学数据的解释, 这主要表现在: ①面理化含榴花岗岩锆石U-Pb上交点年龄773~727 Ma 代表原岩形成年龄, 下交点年龄231~219 Ma与印支期超高压岩石峰期变质年龄相近, 代表了面理化含榴花岗岩经历了超高压变质作中国科学 D 辑: 地球科学 2009年 第39卷 第4期465用[8,18~21]或流体活动影响[3]; ② 面理化含榴花岗岩锆石U-Pb 谐和年龄234~227 Ma 解释为岩浆侵位年 龄[22,23], 文献中报道的锆石年龄773~727 Ma 解释为继承锆石年龄.东大别潜山双河岩体是超高压变质带内所出露典型的面理化花岗岩岩体, 其构造变形特征[24]与本研究西大别北缘高压变质带内的浒湾岩体具有一定相似性. 然而, 缺乏该类岩石精确的年代学数据一直是研究的薄弱环节. 因此, 本研究在浒湾岩体野外调查和构造变形研究基础上, 进行锆石SHRIMP 定年, 以期更好解析该类岩体的构造特征及区域演化意义.1 地质背景浒湾岩体位于河南新县以北浒湾镇南部, 区域构造位置位于扬子板块与华北板块中生代碰撞缝合带南侧, 沿缝合带自北向南有南湾复理石单元、八里畈构造混杂岩单元、浒湾高岩单元和新县超高压变质单元[25](图1(a)). 在浒湾高压单元(或苏家河构造混杂岩带)内, 主要岩性为变质花岗岩、片麻岩、糜棱岩、片岩、大理岩及高压榴辉岩岩块. 浒湾岩体出露面积21 km 2, 岩体呈近东西向延伸, 自西向东被两条近南北右行断裂带错开成3段: 西段(四面山-大米尖)、中段(孟良山)和东段(龙山寨)等3个组成部分(图1). 岩石普遍面理化, 片麻理总体向北, 倾角在30°~50°.浒湾面理化花岗岩新鲜面呈灰白色或浅肉红色, 中细粒状变晶结构, 粒径在0.5~4 mm, 片麻状构造. 主要矿物组合为钠奥长石+钾微斜长石+石英+白云母+石榴子石+绿帘石, 副矿物中可见锆石、榍石、磁铁矿和磷灰石. 强变形岩石中的石英、斜长石具有明显定向性, 斜长石呈眼球状, 白云母拉长呈云母鱼形图1 浒湾岩体地质简图地质简图主要据1:5万泼陂河幅(河南地矿局地质三队, 2000), 有改编. 研究区位置图主要参照liu 等[25](a)、索书田等[16](b). 1, 浒湾面 理化花岗岩; 2, 梅山或杨山岩系; 3, 南湾复理石带; 4, 八里贩构造混杂岩带; 5, 浒湾高压变质单元; 6, 新县超高压变质单元; 7, 白垩纪花岗岩; 8, 花岗斑岩脉; 9, 花岗岩脉; 10, 片麻理产状; 11, 逆断层; 12, 平移断层; 13, 推测断层; 14, 韧性剪切带; 15, 变晶糜棱岩带; 16, 糜棱岩带; 17, 区域韧性剪切带; 18, 推测地质界线; 19, 采样点; 20, 定年样品采样点杨坤光等: 西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP 定年466态(图2(a)). 岩石中石榴子石含量较少, 在1%~2%, 其边缘部位常被石英和长石穿插而呈筛状结构(图2(b)).岩体直接围岩为中新元古界苏家河群浒湾岩组(或千斤构造混杂岩[13])片麻岩, 主体岩性为含榴二云二长片麻岩、斜长角闪岩、片岩等. 由于多期构造变形及变质作用叠加改造, 浒湾岩体与围岩接触的大部分区段呈过渡状态, 局部出露有明显的构造边界. 例如, 在孟良山北高速公路隧道入口处(H W 20, 31°41.93′N, 114°53.79′E), 可以观察到面理化含榴花岗岩岩体与围岩片麻岩呈截然的构造平行接触关系(图2(c)), 岩体与围岩的宏观区域面理产状一致(向北约40°倾斜), 接触带北侧为浒湾岩组二长片麻岩, 接触带南侧为面理化含榴花岗岩, 两者之间发育宽约30 cm 的挤压劈理带, 带内富集云母和长英质矿物, 矿物定向排列但没有显示明显的运动学标志.2 浒湾岩体宏观变形宏观露头上, 岩体内以发育透入性面理为特点, 面理由弱定向的黑云母、石英等显示. 由于后期断层图2 浒湾面理化花岗岩显微观察与野外变形特征(a) 斜长石(Pl)、石英(Q)明显定向, 斜长石呈眼球状, 白云母(Ms)拉长呈云母鱼(正交偏光, 视域直径4.00 mm, HW10样品); (b) 石榴石(Gt)被长石和石英穿插, 呈筛状结构(单偏光, 视域直径0.20 mm, HW14样品); (c) 浒湾岩体与围岩片麻岩接触关系, 孟良山北侧高速公路隧道入口处; (d) 浒湾岩体内无根褶皱, 大米尖(HW06); (e) 浒湾岩体中逆冲断层, 后期正向滑动, 孟良山(HW20)中国科学 D 辑: 地球科学 2009年 第39卷 第4期467的活动错开, 岩体的西段、中段发生不同程度逆时针旋转, 使得西段面理向N 或NNW 倾, 中段则向N 倾斜. 岩体与围岩的协调式接触关系表明, 岩体侵入后与围岩一起卷入后期的构造变形.在岩体内部, 主要发育两期变形劈理, 早期劈理(S 1)受到后期改造而在局部残留, 表现为片内无根褶皱. 无根褶皱的轴面以向NNE 倾为主, 与后期面理(S 2)基本一致. 如在岩体西段大米尖(HW06)所测的无根褶皱轴面S 1 为356°40°∠, 1°39°∠, 褶皱小角度倾伏, 相应的透入性片麻理S 2为4°56°∠. S 1呈紧闭式褶皱, 转折端加厚, 翼部减薄并被S 2限制, 两者呈小角度共轴叠加(图2(d)). 具有宏观透入性的S 2片麻理是岩体内变形最强烈且占主导地位的变形形迹, 与围岩片麻理一致. 在岩体中, 同时发育与本期面理相协调一致的(石英脉)小型褶皱, 局部发育弱糜棱岩化带, 长石旋转斑指示向南运动. 在围岩片麻理中, 则发育有小褶皱和向北倾斜的韧性逆冲剪切带, 这些小构造均显示岩体具有向南逆冲的强烈挤压变形. 此外, 在岩体与围岩中发育了一系列向南脆性逆冲剪切面(图2(e), 局部可见向北滑动的脆性正断层错断了连续面理或片麻理.因此, 不包括岩体后期断层的错开和块体旋转, 可以从宏观露头上解析出面理化含榴花岗岩至少经历了三期明显的构造变形.① 早期变形以局部残留面理及其构成的无根片内褶皱为特征. 由于岩体早期构造形迹保存较少, 局部残留的无根片内褶皱可能代表了岩体早期的变形面理, 残留面理应该是在岩体侵位后印支主变形期之前的变形构造, 由此显示岩石变形的多期性与复杂性.② 第二期为岩石的主期变形, 形成了与围岩一致的透入性片麻理S 2及岩体内部向北中等倾斜的韧性剪切断层, 该期变形限制和改造了岩体早期构造形迹, 自身则被后期脆性构造所切割错断. 由于浒湾和红安高压变质单元在空间上是新县超高压单元的上覆构造岩片[25,26], 二者在印支期板块汇聚过程中沿着构造边界(剪切带)向南呈楔形逆冲[25~28]. 因此, 浒湾岩体总体北倾的变形特征可与浒湾高压单元在印支期强烈变形特征对应和联系.③ 岩体的晚期变形主要表现为向南逆冲的脆性断层、向北正向滑动断层及伴生小构造, 这些脆性构造切割和改造早期韧性剪切变形与片麻理, 代表浅层次挤压与伸展引张的构造体制, 并较好地对应了八里贩-晓天断裂带及北淮阳构造带在晚三叠世以后的构造变形特征[28].3 显微构造测量与分析3.1 有限应变测量及分析含榴花岗岩中含有25%~30%的石英矿物, 利用石英颗粒进行应变分析是定量-半定量确定岩石变形程度的有效方法[24]. 为了便于分析对比, 本次研究对岩体内部、岩体边缘、围岩和剪切带等4个构造变形区带进行采样 (表1, 采样位置见图1). 所采样品既能反映出岩体、围岩的整体变形特点和应力状态, 同时可以进行强弱变形域间的对比. 在室内, 对每块定向标本切制3个互相垂直的主应变面(XY , YZ , XZ ), 分别对其中的石英颗粒用Robin 法进行测量, 每个薄片测40~50个颗粒. 得到3个主应变面应变量后, 计算出付林指数K 值(表1).测量结果表明, (1) 岩体的最大主应变面(XZ )应变值在1.54~1.81, 显示岩体整体变形较为均匀. 其中, 岩体边部变形略大于内部, 围岩变形略大于岩体并以剪切带内变形量为最大; (2) 岩体与围岩付林指数K 值在0.61~0.92, 说明岩体与围岩均受到较强的挤压变形. 剪切带的付林指数K 值为1.19~1.31, 以平面应变为主并受到剪切拉伸; (3) 岩体与围岩主应变轴方位近于相同, 主应变XY 面与面理基本一致, 应变椭球体长轴(X 轴)向NE 倾斜为主, 倾角中等并与透入性面理倾角一致, 应变椭球体短轴(Z 轴)向SW 倾为主. 从所测量应变主轴交角变化(不相互垂直)看出, 岩体与围岩共同经历非共轴挤压—剪切变形.因此, 岩石有限应变分析结果显示岩体与围岩共同经历挤压变形, 透入性面理代表挤压变形面, 所得应变值是浒湾高压单元在主变形期(印支期)的变形强度.3.2 石英C 轴组构分析采集定向标本切制最大变形面(XZ 面)薄片, 在普通费氏台上测量石英C 轴方位, 每个薄片测量120 ~150个颗粒, 使用计算机程序处理成岩组图(图3).杨坤光等: 西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP定年468 表1 浒湾岩体有限应变测量结果标本号XY YZ XZ K X轴产状Y轴产状Z轴产状构造位置HW08 1.24 1.27 1.54 0.89 5°∠43° 55°∠30° 195°∠50°HW09 1.29 1.38 1.73 0.76 5°∠40° 82°∠32° 223°∠51°HW11 1.32 1.35 1.71 0.91 354°∠45° 277°∠20° 155°∠38°HW12 1.28 1.39 1.70 0.71 25°∠42° 290°∠17° 195°∠59°HW14 1.33 1.36 1.72 0.92 25°∠50° 285°∠25° 185°∠40°岩体内部HW06-1 1.33 1.39 1.72 0.85 45°∠44° 310°∠28° 183°∠48°HW06-2 1.32 1.36 1.81 0.89 10°∠58° 65°∠45° 185°∠40°HW20 1.25 1.41 1.78 0.61 17°∠40° 90°∠24° 187°∠38°HW31 1.31 1.35 1.80 0.89 73°∠47° 267°∠50° 135°∠25°HW35-1 1.39 1.32 1.74 0.76 60°∠58° 285°∠30° 150°∠30°岩体边缘HW05-1 1.31 1.38 1.83 0.82 63°∠27° 330°∠70° 155°∠12°HW05-2 1.28 1.35 1.81 0.80 350°∠51° 85°∠10° 162°∠35°HW07 1.29 1.32 1.78 0.91 60°∠30° 342°∠40° 205°∠45°HW29 1.30 1.36 1.74 0.83 0°∠71° 72°∠29° 175°∠21°围岩HW10 1.38 1.29 2.44 1.31 15°∠45° 110°∠51° 245°∠42°HW16 1.35 1.29 2.23 1.29 77°∠46° 138°∠17° 233°∠54°HW30 1.31 1.26 2.12 1.19 42°∠47° 310°∠33° 195°∠45°剪切带在岩组图中, 石英C轴极密反映岩石变形环境与应力作用特征. 组构图显示岩体与围岩的最高极密相当接近, 总体在4.0%~5.5%, 进一步表明岩体与围岩共同卷入较强变形, 虽然不同采样点存在一定差异. 岩体内部极密集中在4.1%~4.7%, 岩体边缘的极密为4.0%~6.9%, 高于岩体内部, 且北侧高于南侧, 反映岩体边缘的变形高于岩体内部, 这与应变分析一致. 围岩结果表明, 岩体南边的两个组构极密程度较低, 均为 4.1%, 而岩体北部的相对较高, 达4.7%~5.3%, 说明岩体北部围岩变形程度大于南部围岩. 点极密主要反映较低温环境下与透入性面理S2相一致的挤压作用的应力方位, 高极密点主要为NNE或近NS向, 结合宏观变形与面理产状看出岩体及其围岩主要受到自NE向SW的挤压作用(因块体后期旋转, 挤压方位发生变化, 如HW05等), 这与有限应变分析结果相吻合.组构图中大圆环带一般反映高温环境下的构造变形, 而多个极密表示岩石受到多次的变形[23]. 少数组构图中还保留有不连续的大圆环带, 如HW31, HW25和HW05等样品, 这种组构与主期变形不同, 显示岩石曾经历过较高温度环境下的变形, 这说明岩体具有较为复杂的变形过程. 在岩体北缘和北部围岩, 多个高极密(如HW30和HW35等样品)反映岩体多期变形特点. 此外, 有些极密较为复杂的组构图显示构造变形的多期性, 如HW31样品发育垂直于面理S2的点极密(反映挤压变形), 还发育对称Ⅰ型交叉环带, 对应此区NNE向挤压作用和近东西向剪切. 此外, 岩体南部围岩HW37样品显示NW-SE向的挤压, HW40样品发育有环绕中间应变B轴近直立的不完整小圆环带, 可能反映早期变形.总体上, 浒湾岩体与围岩具有相同的石英C轴组构类型, 反映了二者在NNE-SWW向挤压下的共同变形. 结合宏观变形、区内榴辉岩变质年龄[25]和岩体年龄, 岩体组构对应浒湾高压单元在印支期的主体变形, 并且岩体北部构造变形强度高于南侧, 说明近南北向挤压作用由NNE向SSW. 岩石内部还残留有不完整大圆环带的高温变形组构, 推测这种残留组构是早于印支期的变形记录, 这与岩体早期宏观变形的无根褶皱相互验证. 岩石中多高极密点的变形组构代表了岩体及其围岩的多期叠加变形.4 浒湾岩体锆石SHRIMP定年从岩体中心变形较弱、无岩脉穿插的部位采集锆石 SHRIMP U-Pb定年所需的岩石样品约 5 kg, 采样位置如图1(HW06-2样品, 32°42.66′N, 114°52.52′E). 样品经机械粉碎、重磁分选, 在双目显微镜下挑选测年锆石. 锆石呈浅棕色, 半透明, 大小均匀, 多呈双锥状或长柱状, 晶面平直, 晶棱尖锐, 长约为100~中国科学 D 辑: 地球科学 2009年 第39卷 第4期469图3 浒湾岩体石英C 轴岩组图图例同图1杨坤光等: 西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP 定年470200 µm, 长宽比约为2:1至3:1, 部分锆石局部含包裹体. 选取相对洁净透明锥状和长柱状锆石粘在环氧树胶上磨平抛光, 暴露内部后镀金测试. 锆石 SHRIMP U-Pb 年龄在北京离子探针中心测试完成, 原理、方法及数据处理见文献[29].锆石样品共测定16个数据点, 测试结果见表2. CL 图像(图4)显示锆石具有明显的振荡环带, 所测数据点的Th /U 比值均大于0.5, 在0.56~1.35, 具有典型岩浆锆石特征. 图5为浒湾岩体锆石 U-Pb 年龄谐和图. 点2、点8和点10年龄明显偏小且偏离谐和线,图4 浒湾岩体测年锆石(样品HW06-2)CL 图像及206Pb/238U 年龄图5 浒湾岩体(样品HW06-2)锆石SHRIMPU-Pb 年龄谐和图Th/U 比值在所有数据中最小, 很可能有不同程度放射性成因铅丢失. 剩余11个点在一致曲线图上基本位于谐和线(图5), 谐和年龄在(762±15) Ma (MSWD =1.7), 代表岩体结晶年龄, 证明岩体形成于新元古代中晚期.大别造山带面理化含榴花岗岩年龄资料相对较少. 在浒湾及邻区, 1:5万宣化店幅得出锆石U-Pb 下交点年龄为211 Ma, 1:5万泼陂河幅(河南地矿局地质三队, 2001)得出锆石U-Pb 表面年龄为258 Ma. 值得注意的是, 深变质岩区中岩浆锆石的振荡环带与变质的重结晶锆石及变质新生锆石的形态特征不易区分, 锆石类型和形成环境需要锆石微量元素特征来限定和确定[30]. 上述258~211 Ma 的年龄测量方法主要为微量锆石U-Pb 法, 确定锆石类型的依据为阴极发光图像, 这样所获得的锆石U-Pb 年龄及其意义值得讨论和重新认识. 因此, 张宏飞等[22]所得浒湾岩体约230 Ma 的岩浆结晶年龄值得商榷. 程裕淇等[3]对东大别碧溪岭面理化花岗岩进行锆石SHRIMP 分析, 所获锆石核部年龄在(727±15) Ma 、边部年龄为223~219 Ma, 其核部年龄和解释就与本次所获得结果和认识非常接近. 孙海婷等[8]对东大别燕窝面理化花岗岩锆石U-Pb 年龄分析结果和解释也支持上述认识. 我们认为258~211 Ma 的年龄是印支期变质年龄更为合理, 这与区域变质事件相一致, 而大于700 Ma 年龄代表了原岩形成年龄, 该推论与Rowley 等[18]、Hacker 等[19]、陈道公等[20]、Liu 等[25]认识较为一致.5 讨论与结论5.1 浒湾岩体的变形期次与特点野外观测、显微构造分析及测年结果表明, 自新元古代之后, 浒湾岩体经历了复杂的变形过程. 从现存变形形迹来看, 主要保留有3期变形. (1) 早期变形为残留面理及片内褶皱, 这类变形由于受到印支期的强烈改造而保留较少. 对于扬子板块与华北板块古生代的构造变质事件, 至今存在不同认识. 杨巍然等[31]、Sun 等[32]相继报道浒湾西部熊店榴辉岩约420和310 Ma 的变质年龄, 他们认为前者可能代表扬子板块与华北板块在早古生代的对接与碰撞, 后者为退变质年龄; Sun 等[32]认为后者是扬子与华北的中国科学 D 辑: 地球科学 2009年 第39卷 第4期471表2 浒湾岩体锆石SHRIMP U-Pb 年龄定年结果a)点号 206Pb c /% U /ppm Th /ppm 232Th/ 238U 206Pb * /ppm 207Pb * /206Pb * 误差/% 207Pb * /235U 误差/%206Pb * /238U 误差/%Pb/U 年龄/Ma ±1σHW06-2-1.1 0.05 632 440 0.72 64.4 0.06513 1.0 1.065 2.80.1185 2.6 722 18HW06-2-1.2 0.09 270 234 0.89 29.8 0.06592 1.3 1.165 2.90.1282 2.6 777 19HW06-2-2 0.00 322 213 0.68 30.4 0.06685 1.0 1.191 2.80.1293 2.6 671 16HW06-2-3 0.14 506 498 1.02 56.2 0.06501 1.4 1.072 2.90.1196 2.6 784 19HW06-2-4.1 0.04 336 314 0.96 34.6 0.06699 1.0 1.198 2.70.1297 2.5 728 18HW06-2-4.2 0.04 579 548 0.98 64.5 0.0659 1.5 1.216 3.20.1337 2.8 786 19HW06-2-5 0.08 293 248 0.87 33.6 0.0663 1.6 1.128 3.70.1233 3.3 809 21HW06-2-6 0.21 549 510 0.96 58.2 0.0639 1.8 1.111 3.20.1261 2.6 749 23HW06-2-7 0.02 236 308 1.35 25.6 0.0644 2.9 1.031 3.90.1160 2.6 765 19HW06-2-8 0.09 343 285 0.86 34.2 0.0653 2.1 1.138 3.30.1265 2.5 708 17HW06-2-9 0.23 467 485 1.07 50.8 0.0650 2.3 0.935 3.40.1043 2.6 768 18HW06-2-10 0.27 334 182 0.56 30.0 0.0616 2.1 1.086 3.30.1278 2.6 640 16HW06-2-11 0.10 382 341 0.92 42.0 0.06587 1.2 1.150 2.80.1266 2.6 775 19HW06-2-12 0.11 410 359 0.90 44.7 0.065570.98 1.091 2.70.1207 2.5 769 18HW06-2-13 0.21 756 608 0.83 78.4 0.0657 1.7 1.134 3.80.1253 3.4 734 18HW06-2-14 0.20 285 278 1.01 30.7 0.0631 2.2 0.953 3.40.1096 2.6 761 24a) 表内误差为1σ. Pb c 和Pb *分别代表普通铅和放射成因铅; 应用实测的204Pb 进行普通铅校正. 1 ppm=1 µg ·g −1汇聚年龄. 任纪舜等[33]认为扬子与华北板块在早古生代末发生“软碰撞”. 因此可以推断, 残留片理与片内褶皱是岩体形成后至印支期主期变形前形成, 但变形时间还难以确定. (2) 主期变形: 有研究认为超高压岩石折返后期的NWW 向剪切是大别造山带在印支期的主期变形[25~28]. 但是浒湾岩体的宏观构造与应变测量等特征显示NW 向剪切并不明显, 这可能与岩体均质性和片理化层状性差异有关. 由于浒湾地区邻近碰撞带南侧(图1), 受扬子板块向北深俯冲碰撞控制, 这在浒湾表现为浅部的向南逆冲[25,26], 岩体整体运动方向向南、片麻理北倾, 这使得浒湾岩体在印支期主期变形表现为岩体与围岩共同变形的透入性面理、同期小褶皱、韧性剪切等. 大量的印支期变质年龄同时提供了极好的证据[3,18~21,25]. (3) 后期变形: 这里是指三叠纪后的板内变形, 岩体以脆性变形为特征, 表现为一系列由北向南脆性逆冲及其伴生小构造、向北滑动正断层及小型剪切断层. 由于这些变形切割与破坏了透入性面理与早期变形, 它们对应于晚三叠世以后燕山期的构造变形特征[28]. 在此之后, 岩体受近南北向断层的右行剪切错开, 西段发生逆时针旋转而形成现在的构造面貌.5.2 浒湾岩体锆石SHRIMP 年龄的地质意义本次所测浒湾岩体锆石SHRIMP U-Pb 年龄为(762±15) Ma (MSWD=1.7), 证明浒湾面理化花岗岩在新元古代中晚期侵位冷凝. 在大别山和北淮阳构造带中, 大量花岗片麻岩、斜长角闪岩、变质基性-超基性侵入岩多形成于630~784 Ma [34,35], 由此证明这个时期岩浆活动、变形变质作用较为强烈, 含榴花岗岩形成正与区域地质背景相符, 而岩体侵位构造背景与深部动力过程则需要进一步研究. 在扬子板块与华北板块的中生代对接碰撞期间, 岩体普遍受到较为强烈的变形变质改造, 但是本次没有得到代表印支期超高压变质作用的年龄, 这与碧溪岭面理化花岗岩的SHRIMP 分析结果有所不同[3]. 这说明分布广泛、不同构造位置的含榴花岗岩在深俯冲与碰撞期间所经历变形变质具有差异, 部分岩石可能卷入超高压甚至俯冲变质带而被认为是同造山或同碰撞花岗岩, 如东大别双河、碧溪岭、燕窝等含榴花岗 岩[1,3,8,24], 这些岩体都位于超高压变质带内, 俯冲和折返幅度大, 使得含榴花岗岩卷入超高压变质作用的比例大; 而部分岩石则保留在原地没有经历超高压变质作用, 如本研究的浒湾岩体, 该地区邻近碰撞带南侧, 俯冲与折返幅度小, 大多数岩石只经历了高压变质作用, 没有彻底改造而保留早期变形形迹. 总之, 由于含榴花岗岩所处构造位置的差异, 在俯冲碰撞与变质变形后展示出不同的变形变质特点.5.3 结论(1) 西大别浒湾面理化含榴花岗岩体的锆石杨坤光等: 西大别浒湾面理化含榴花岗岩变形特征与锆石SHRIMP 定年472SHRIMP 年龄为(762±15) Ma, 表明浒湾岩体是新元古代中晚期形成的古老岩体, 而不是印支期同碰撞花岗岩岩体.(2) 浒湾岩体侵位后经历了印支期之前、印支期与印支期之后的多期变形. 印支期之前由残留构造和复杂石英组构表现出来, 印支期以形成(北倾)透入性面理、韧性变形等为特征, 印支期之后以脆性逆冲、错断与破裂为特征.(3) 大别造山带中广泛分布的面理化含榴花岗岩可能均是在新元古代形成. 由于在中生代深俯冲与碰撞过程中的构造位置不同, 部分被卷入俯冲与超高压岩石共同变形变质, 另一些则未参与. 因此, 造山带内不同构造单元的面理化含榴花岗岩具有不同的变质过程与变形特点.致谢 参加本项研究还有魏国辉、徐亚军、王存智. 年龄测试在中国地质科学院北京离子探针中心完成, 研究过程得到河南地矿局总工程师张宗恒帮助, 两位审稿人为本文提出宝贵的建设性意见并给予的无私帮助, 在此一并致谢.参考文献1 徐树桐, 吴维平, 苏文, 等. 大别山东部榴辉岩带中的变质花岗岩及其大地构造意义. 岩石学报, 1998, 14(1): 42—592 钟增球, 索书田, 张利, 等. 岩石塑性流变学—大别-苏鲁高压超高压变质带的构造学. 武汉: 中国地质大学出版社, 2007. 137—1533 程裕淇, 刘敦一, Williams I S, 等. 大别山碧溪岭深色榴辉岩和片麻状花岗质岩石SHRIMP 分析—晋宁期高压-超高压变质作用的同位素年代学依据. 地质学报, 2000, 74(3): 193—2054 刘福来, 张泽明, 许志琴. 苏鲁地体超高压矿物的三维空间分布. 地质学报, 2003, 77 (1): 69—845 Chen L, Ma C Q, She Z B, et al. Petrogenesis and tectonic implications of A-type granites in the Dabie orogenic belt, China: geo-chronological and geochemical constraints. Geol Mag, 2009, 19, doi: 10.1017/S00167568080059186 杨启军, 钟增球. 大别-苏鲁超高压地体中面理化含榴花岗岩的成因研究. 地球科学—中国地质大学学报, 2004, 29(2): 169—1767 张利, 钟增球, 张本仁, 等. 桐柏-大别造山带高压变质单元面理化(含榴)花岗岩地球化学及其对岩石成因的限制. 地球化学, 2004, 33(3): 232—2428 孙海婷, 王汝成, 徐士进, 等. 大别山东段超高压变质中变质花岗岩的矿物化学和地球化学特征. 高校地质学报, 2002, 8: 25—399 刘景波, 吴颖, 国连杰. 榴辉岩和围岩片麻岩之间的关系. 科学通报, 1997, 42 (23): 2531—253410 Carswell D A, Wilson R N, Zhai M. Metamorphic evolution, mineral chemistry and thermo-barometry of schists and orthogneisses hosting ultra-high pressure eclogites in the Dabieshan of central China. Lithos, 2000, 52: 121—15511 刘福来, 许志琴, 杨经绥, 等. 中国大陆科学钻探工程主孔及周边地区花岗质片麻岩的地球化学性质和超高压变质作用标志的识别. 岩石学报, 2004, 20(1): 9—2612 刘晓春, 董树文, 钱存超, 等. 大别山碧溪岭未经历超高压变质的片麻状花岗岩. 矿物岩石地球化学通报, 2001, 20: 21—25 13 徐树桐, 刘贻灿, 江来利, 等. 大别山造山带的构造几何学和运动学. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2002. 27—45 14 Zhong Z Q, Suo S T, You Z D, et al. Major constituents of the Dabie collisional orogenic belt and partial melting in the ultra-high pressure unit. Int Geol Rev, 2001, 43: 226—23615 Auzanneau E, Vielzeuf D, Schmidt M W. Experimental evidence of decompression melting during exhumation of subducted conti-nental crust. Contrib Mineral Petrol, 2006, 152: 125—14816 索书田, 钟增球, 周汉文, 等. 大别-苏鲁区UHP 变质岩构造学及流变学演化. 地学前缘, 2008, 15(3): 150—16717 凌文黎, 张宏飞, 高山, 等. 大别超高压变质过程中部分熔融作用的地球化学约束. 地球科学—中国地质大学学报, 2000, 25(6): 573—57818Rowley D B, Xue F, Tucker B D, et al. Ages of ultrahigh pressure metamorphism and protolith orthogneisses from the eastern Dabie Shan: U/Pb zircon geochronology. Earth Planet Sci Lett, 1997, 151(3-4): 191—203。
第46卷 第1期Vol.46, No.1, 66‒802017年1月GEOCHIMICAJan., 2017收稿日期(Received): 2016-05-22; 改回日期(Revised): 2016-07-11; 接受日期(Accepted): 2016-09-21 基金项目: “十二五”国家科技支撑计划项目(2015BAB05B03-02)作者简介: 魏小鹏(1988–), 男, 博士研究生, 构造地质专业。
E-mail: scmyxpeng@ * 通讯作者(Corresponding author): WANG He, E-mail: wanghe@; Tel: +86-20-85290986Geochimica ▌ Vol. 46 ▌ No.1 ▌ pp. 66‒80 ▌ Jan., 2017西昆仑大红柳滩二云母花岗岩地球化学和地质年代学研究及其地质意义魏小鹏1,2, 王 核1*, 胡 军3, 慕生禄1,2,丘增旺1,2, 闫庆贺1,2, 李 沛1,2(1. 中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室, 广东 广州 510640; 2. 中国科学院大学, 北京 100049; 3. 中国地质调查局 武汉地质调查中心, 湖北 武汉 430205)摘 要: 大红柳滩花岗岩体位于康西瓦构造带南侧, 甜水海地体的北部, 是三十里营房-奇台达坂花岗岩带的主要岩体之一。
该岩体具有明显的岩相分带, 其东部-东北部为二长花岗岩, 而西南部则为二云母花岗岩。
本文对西南部二云母花岗岩进行了岩石学、元素和同位素地球化学及同位素年代学综合研究, 同时对二长花岗岩进行了元素地球化学研究。
二云母花岗岩明显富SiO 2、Al 2O 3和K 2O, 贫MgO 、CaO 和TiO 2, 属于高钾钙碱性系列岩石; 二云母花岗岩的锆石LA-ICPMS U-Pb 年龄为(209.6±1.5) Ma, 与东部二长花岗岩年龄一致, 表明两者是同一构造事件的产物。
第95卷第3期 2 0 2 1年3月地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA V o l. 95 N o. 3Mar. 2 0 2 1勉略构造带庄科岩片洋壳型变玄武岩锆石U-Pb年龄和L u-Hf同位素特征：新元古代勉略洋盆存在的直接证据徐通”，焦建刚2)，张晓团°，贾力2)，董-博2)1)陕西省地质调查院，陕西省院士专家工作站，西安，710054;2)长安大学地球科学与资源学院，西安，710054内容提要：庄科岩片位于南秦岭南缘勉略构造带。
前人系统的岩石地球化学研究表明，庄科岩片变玄武岩属拉斑玄武岩系列，整体表现出N-M O R B特征，为勉略洋盆残余，但一直未获得高精度的测年数据。
本文首次获得庄科岩片洋壳型变玄武岩L A-ICP-M S锆石 U-P b年龄为 999士4M a(M S W D=0.08, n=25)、991 士6Ma(M S W D= 1.50, n=21)，具有正的eH,⑴值（+11. 00〜+16. 56)和较小的单阶段H f模式年龄（《_为872~1108M a),符合典 型基性岩浆锆石特征，表明庄科岩片变玄武岩的结晶时代为新元古代早期。
结合最新区域研究成果认为，勉略洋 盆的存在时限为新元古代早中期（约1000〜800M a),并非长期被认为的晚古生代一早中生代。
关键词：勉略构造带；庄科岩片；N型洋壳玄武岩；新元古代洋盆；南秦岭南缘中央造山系是由中国南北两大陆块群拼合所形 成的一条巨型造山带，其自东向西分别由大别一苏 鲁、东秦岭、西秦岭、祁连、东昆仑和西昆仑等造山带 组成（Zhang Guowei et al.，1995，2016; Dong Yunpeng et al.，2011)。
勉略构造带是近几十年来 在秦岭造山带内发现的又一条板块缝合带，深人开 展勉略构造带物质组成、年代学格架及构造演化研究，对秦岭微板块和扬子板块西北缘的古地理格局和构造演化乃至秦岭造山带形成演化，以及华北与 扬子板块碰撞造山过程等大陆动力学基本地质问题 研究具有重要意义（Zhang Guowei et a L，1995, 2016；Lai Shaocong et al. ,1997, 2010；Dong Yunpeng et al.，2011)。
收稿日期:2002-06-08基金项目:国家杰出青年科学基金(No.49625305);国家自然科学基金重大项目(No.49794043).大别)苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据)))微量元素和铅同位素贾望鲁,高 山,王林森,胡圣虹(中国地质大学地球科学学院,湖北武汉430074)摘要:俯冲玄武质洋壳的部分熔融作用是一种重要的大陆生长作用,但是陆壳物质在俯冲过程中能否发生部分熔融缺少直接的证据.笔者利用已有的微量元素分配系数,讨论了岛弧玄武岩在脱水和部分熔融2种过程中微量元素行为和铅同位素演化的差异.Pb 在2种过程中都属于不相容元素,但在脱水过程中其不相容性明显高于Rb 、Ba 、T h 、U ,而在熔融过程中则低于上述元素,在w (Rb)/w (Pb)~w (Rb)、w (Ba)/w (Pb)~w (Ba)、w (T h)/w (Pb)~w (T h)、w (U)/w (Pb)~w (U )相关图上2种过程的演化方向差别明显.此外,Pb 和T h 、U 的相容性的差异也使得石榴石和绿辉石的单矿物铅同位素在2种过程中明显不同.在此基础上,结合大别)苏鲁榴辉岩的实测数据,认为大别)苏鲁榴辉岩可能部分是岛弧玄武岩部分熔融后的残余体,部分为单纯脱水的产物.大陆玄武质岩石在俯冲过程中也可能发生部分熔融作用.关键词:脱水作用;部分熔融;微量元素;铅同位素;榴辉岩.中图分类号:P618 文献标识码:A 文章编号:1000-2383(2003)02-0121-08作者简介:贾望鲁(1976-),男,2000年毕业于中国地质大学(武汉),获硕士学位,从事石油地球化学和岩石圈地球化学研究.E -mal:wljia@玄武质洋壳在俯冲过程中要经历由角闪岩相y 麻粒岩相y 榴辉岩相的脱水变质过程.到榴辉岩相、角闪石等含水矿物完全分解,残余体主要由石榴石和单斜辉石等不含水矿物组成.玄武质洋壳脱水变质释放出的含水流体可交代上覆地幔楔,这种交代作用可解释岛弧玄武岩的地球化学特征[1].在合适的温度和压力条件下,俯冲的玄武质洋壳能够部分熔融产生TTG(英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩)型的熔体,残余体仍然是榴辉岩[2].TT G 岩石是太古宙地壳和后太古宙岛弧区深部的重要组成物质,俯冲玄武质洋壳的部分熔融作用是一种重要的大陆生长作用[3].因此,玄武质洋壳的脱水变质和部分熔融2种作用对壳幔演化有着重要意义.大陆地壳物质在板块碰撞过程中也可被俯冲到地幔深度[4~7].在大别)苏鲁超高压变质带中主要出露TTG 片麻岩和花岗质片麻岩,大量的榴辉岩以透镜体等形式产出于这些片麻岩中[6].大别)苏鲁榴辉岩的同位素和微量元素组成指示其原岩为大陆壳物质[8],在榴辉岩中发现了柯石英和金刚石,这些证据表明大别)苏鲁榴辉岩是由大陆壳物质在俯冲过程中历经超高压变质作用形成[4,5].大别)苏鲁榴辉岩的原岩多数为玄武质岩石,在俯冲过程中也要经历脱水变质作用,但能否象玄武质洋壳一样发生部分熔融以及与本区广泛出露的TTG 岩石有无成因联系值得深思.大陆碰撞带的温度、压力研究表明,除非在水饱和的条件下,碰撞造山带的温压条件不足以使俯冲的地壳岩石熔融[9].但这一结论对大别)苏鲁变质带是否适用有待研究.实验研究表明,微量元素在熔融和脱水2种过程中的行为并不一致[10],如Pb 在脱水过程中的活动性明显高于其他强不相容元素(Rb,Ba,Sr,Th,U)[11].本文对岛弧玄武岩在脱水和部分熔融2种过程中微量元素和铅同位素的变化进行了模拟计算,结合榴辉岩的实测微量元素和铅同位素结果,认为大别)苏鲁榴辉岩多数可能是岛弧玄武岩部分熔融的残余体.第28卷第2期地球科学)))中国地质大学学报Vol.28 No.22003年3月Ear th Science )Journal of China University of GeosciencesM ar. 20031样品来源和分析样品来自湖北、安徽、江苏、河南以及山东5省内典型的榴辉岩出露地点,样品分布见图1.通过认真的手标本和岩石薄片观察,挑选出新鲜、有代表性的榴辉岩、辉石岩和石榴二辉橄榄岩样品32件进行微量元素分析,从中挑选出14件进行Pb同位素测试.对其中2个榴辉岩样品还挑选了石榴石和绿辉石单矿物用于Pb同位素测试,挑选出的石榴石和绿辉石单矿物纯净、无风化,纯度在98%以上.微量元素测试在国土资源部壳幔体系组成、物质交换及动力学开放研究实验室POEM SÓ型等离子体光质谱仪上完成,铅同位素测试在同一实验室M AT261型质谱仪上完成.微量元素标样测定结果与推荐值的偏差总体小于10%,6个重复样品测定结果的相对偏差总体低于5%;铅同位素分析全流程本底为1@10-10~4@10-10g,仪器标样NBS981的测定结果为:w(206Pb)/w(204Pb)=16.993,w(207 Pb)/w(204Pb)=15.482,w(208Pb)/w(204Pb)=36. 761,4个重复样品测定结果的相对偏差总体低于5 @10-3.2榴辉岩的铅同位素组成及演化本文采用Jahn[8]的方案将榴辉岩分为3类:产图1大别)苏鲁超高压变质带地质简图Fig.1Regional map of the Dabie-Sulu ultrahigh-pressure metamorphic beltn榴辉岩采样点于片麻岩中的榴辉岩(Ñ型),与大理岩等变沉积岩共生的榴辉岩(Ò型)及与超镁铁岩呈互层状产出的榴辉岩(Ó型).榴辉岩的铅同位素组成见表1.大部分榴辉岩集中在Geochron(地球等时线)两侧附近.青龙山榴表1榴辉岩及相关变质岩的铅同位素组成T able1Pb isotopic composition of eclog ites and related metamorphic rocks 样号岩性位置类型w(206Pb)/w(204Pb)?2R w(207Pb)/w(204Pb)?2R w(208Pb)/w(204Pb)?2R D95-38榴辉岩五庙Ñ17.5870.00115.4500.00138.0100.003 SH02榴辉岩双河Ñ17.3080.00115.3930.00137.8080.004 HY98-13石榴辉长岩海洋所Ñ20.8500.00315.8870.00240.4640.007 YK98-11榴辉岩仰口Ñ17.2250.00115.3710.00137.8690.003 M B98-04榴辉岩毛北Ñ17.3810.00215.3920.00237.7230.004 QL98-02榴辉岩青龙山Ñ16.5090.00215.3350.00236.7080.005 XD98-1榴辉岩新店Ò17.2340.00115.3760.00137.5900.003 D97-17榴辉岩石马Ò17.7610.00115.4520.00138.0200.003 D95-24榴辉岩碧溪岭Ó17.8300.00315.5320.00338.0150.007 M W98-1榴辉岩毛屋Ó18.0460.00115.5720.00138.2740.003 M1-2辉石岩毛屋Ó17.7410.00315.5170.00337.7710.008 XG98-16榴辉岩许沟Ó17.1930.00115.4000.00137.5900.002 D95-27二辉橄榄岩碧溪岭17.5630.00315.4960.00237.8710.007 S L98-12二辉橄榄岩梭椤树17.3690.00415.5140.00437.8510.010 D95-24Omp绿辉石碧溪岭17.6540.00215.4490.00237.8580.004 D95-24Grt石榴石碧溪岭17.9770.00215.5120.00238.1040.004 SH02Omp绿辉石双河16.9220.00315.3190.00337.5010.008 SH02Grt石榴石双河17.5250.00215.4340.00237.7270.004 122地球科学)))中国地质大学学报第28卷图2大别)苏鲁榴辉岩铅同位素组成和分配F ig.2Pb isotopic composition of eclogites and distribution fr om Dabie-Sulu ultrahigh-pressure metamorphic belt虚线代表Geochron;C.单斜辉石;G.石榴石;W.全岩;88T35和GE2为Australpine地区榴辉岩的结果[9];小图为榴辉岩D95-24单矿物铅同位素的模拟计算结果辉岩QL98-02相对贫放射性成因铅同位素,海洋所石榴辉长岩HY98-13显著富放射性成因铅同位素.2个橄榄岩与Ó型榴辉岩类似.与Australpine地区榴辉岩[12]相比,大别)苏鲁榴辉岩(海洋所石榴辉长岩除外)的铅同位素比值明显偏低(图2a,2b).大别山2类榴辉岩都以石榴石富放射性成因铅而绿辉石贫放射性成因铅为特征,石榴石、绿辉石是铅同位素的主要赋存矿物(图2c,2d).而Australpine 地区榴辉岩以石榴石贫放射性成因铅而辉石富放射性成因铅为特征,石榴石、辉石的w(206Pb)/ w(204Pb)明显低于全岩,这2种矿物不能代表全岩的铅同位素组成.U元素有2个衰变系列(238U y206Pb 和235U y207Pb),可用来研究岩石的多阶段演化历史.榴辉岩铅同位素的演化过程至少可划分为3个阶段(图3):地球形成(T= 4.57Ga)y原岩形成(t1=0.8Ga)y超高压变质作用(t=0.22Ga)y现在.原岩形成年龄采用锆石U-Pb法上交点的年龄(871Ma),李曙光等[13]将其作为晋宁期岩浆作用的图3榴辉岩铅同位素演化三阶段模式示意Fig.3Sketch map of three-stag e mo del of Pb i sotopic evo-lution of eclog ite证据.变质年龄为榴辉岩的全岩、石榴石、绿辉石构成的Sm-Nd等时线年龄,李曙光等[14]综合研究了数十个该类型年龄结果,将超高压变质年龄定为221~231Ma[14,15].为计算上的方便,这里将原岩年龄和变质年龄分别取为0.8Ga和0.22Ga.根据上述三阶段的划分,现在测得的榴辉岩铅同位素比值可分别表示如下:[w(206Pb)/w(204Pb)]S=A0+L1@(e K1#T-e K1#t1)+L2@(e K1#t1-e K1#t)+ L3@(e K1#t-1);(1)123第2期贾望鲁等:大别)苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据)))微量元素和铅同位素表2榴辉岩铅同位素的三阶段演化计算结果T able2Calculated results of Pb isoto pe o f eclogite in thr ee-stag e evolution model样号类型L1L2L3B3L1c L2cD95-38Ñ7.978.92 6.8527.607.968.28SH02Ñ7.917.12 5.59 6.547.927.66HY98-13Ñ8.3435.7116.1425.668.0317.07YK98-11Ñ7.887.41 3.1917.817.887.73M B98-04Ñ7.899.00 2.8010.047.888.24QL98-02Ñ7.900.680.85 2.107.98 5.60XD98-1Ò7.888.370.66 2.207.878.03D97-17Ò7.9610.178.7831.617.938.66D95-24Ó8.0812.540.98 6.028.039.50M W98-1Ó8.1214.590.350.688.0510.18M1-2Ó8.0611.37 2.047.748.039.12XG98-16Ó7.937.500.67 1.167.937.79 [w(207Pb)/w(204Pb)]S=B0+[L1@(e K2#T-e K2#t1)+L2@(e K2#t1-e K2#t)+L3@(e K2#t-1)]/137.88;(2)[w(208Pb)/w(204Pb)]S=C0+B1@(e K3#T-e K3#t1)+B2@(e K3#t1-e K3#t)+B3@(e K3#t-1).(3)式(1)~(3)左侧为样品实测值;L和B分别代表w(238U)/w(204Pb)和w(232Th)/w(204Pb);A0、B0、C0分别为地球4.57Ga时的铅同位素比值:A0=9. 307,B0=10.294,C0=29.476;K1、K2、K3分别为238 U、235U和232Th的衰变常数,K1=0.155125@10-9 a-1,K2=0.98485@10-9a-1、K3=0.049475@10-9 a-1.L3和B3可利用实测同位素比值和U、Th、Pb的含量(表2)计算得出:w(L3)=[w(U)/w(Pb)]@[n(Pb)/n(U)]@ [w(206Pb)/w(204Pb)+w(207Pb)/w(204Pb)+w(208Pb)/w(204Pb)+1]/(1+1/137.88);(4)w(B3)=[w(Th)/w(Pb)]@[w(Pb)/w(Th)]@ [w(206Pb)/w(204Pb)+w(207Pb)/w(204Pb)+w(208Pb)/w(204Pb)+1].(5)计算出L3后,L1和L2就可利用方程(1),(2)算出.为了考察原岩形成年龄对结果的影响,同时给出了假定原岩形成于2.0Ga时的计算结果,分别列于L1c、L2c两列中(如表2).由表2可见,所有榴辉岩在4.57~0.8Ga间的L值变化不大,范围在7.88~8.12间,只有H Y98-13偏高(8.34).0.8~0.22Ga间榴辉岩L值差别很大,L2在7.12~35.71之间变化.值得注意的是,多数榴辉岩在0.22Ga时L值(L2y L3,表2)显著减小,表明超高压变质过程中U 的活动性超过了Pb,使得榴辉岩的w(U)/w(Pb)比值降低.若原岩形成年龄为2.0Ga,4.57~ 2.0Ga间的L1变化更小,为7.87~8.05.海洋所石榴辉长岩HY98-13的L2明显减小,其余榴辉岩变化不大.榴辉岩的L值在0.22Ga时变化规律和原岩年龄为0.8Ga时的结果类似,原岩形成年龄的变化对铅同位素演化影响不明显.3榴辉岩微量元素和铅同位素的模拟计算过程大别)苏鲁超高压变质带是在陆-陆碰撞过程中由扬子板块向北俯冲到华北板块下形成的[5,14];榴辉岩原岩为岛弧型拉斑玄武岩[16,17];榴辉岩原岩多形成于8亿a左右[13,18].为了更接近实际情况,计算采用扬子北缘晋宁期岛弧玄武岩平均成分(来自西乡地区,未发表资料)作为榴辉岩的原岩组成(表3),同时选取世界平均岛弧玄武岩[19](IAB)作一对比.对脱水和熔融的模拟计算可从以下3个方面来进行:(1)超高压变质过程中微量元素的变化.Ayers 在研究岛弧玄武岩成因时[1],利用瑞利分馏模型模拟了玄武质洋壳脱水及流体-地幔橄榄岩相互作用的微量元素变化,这里脱水过程也采用瑞利分馏模型.熔融过程采用批式平衡部分熔融模型,具体的计算公式如下:熔融作用:C R=C0/(1-F+F/D);(6)脱水作用:C R=C0@(1-f)(1/D-1).(7) (6),(7)式中:C R为残余体某元素含量;C0为原岩的元素含量;F为熔融程度;f为脱水量(含水流体占整个体系的重量百分含量);D为元素的矿物/熔体或矿物/流体分配系数,元素分配系数详见表3.(2)超高压变质过程中L值的相对变化.若给定一组初始的铅同位素比值(220Ma时),可由原岩、熔融残余体和脱水残余体的U、Pb含量分别计算出各自的L值(式(4)),进而得出超高压变质前后L 值的相对变化.初始铅同位素比值仅做为一个计算参数,它的选取不会影响计算结果.这里初始铅同位素比值采用五庙榴辉岩D95-38在220Ma时的铅124地球科学)))中国地质大学学报第28卷表3 模拟计算所用的微量元素分配系数和初始物质的微量元素质量分数T able 3D i stribution coefficients of trace elements and co mposition of elements of the starting material used in analog calculationIAB [19]/10-6扬子岛弧玄武岩/10-6元素的矿物/熔体分配系数元素的矿物/流体分配系数石榴石单斜辉石金红石斜方辉石钛铁矿石榴石单斜辉石金红石斜方辉石钛铁矿Rb 10.7030.500.00850.0170.01000.1620.0770.0160.030.0022Ba200.00408.000.000060.0240.10000.0370.139Th 0.80 2.600.00320.0380.01007.500.050 2.0000.10.0070.100U0.340.690.01790.0190.02303.200.7000.20089.00.008 1.000Nb 1.5010.500.03000.02952.6000.270089.100.3160.12734004.23186.000Ce 15.1034.600.02000.5780.7300.00697.800.501 4.720 3.120.050.124Pb 3.8014.000.00070.1260.29000.980.00140.0400.0140.0010.005Sr 370.00277.500.00130.2500.5180.0074 1.070.013 1.5700.0140.020.005Sm2.74 4.350.9000 1.3800.0890 6.90273.00106.000.5570.2450.339Zr 52.00150.500.73000.3824.7600.0400 1.3858.72.10399.0000.53333.700Y 19.0017.507.10001.1200.54005.09156094.000.3791.332.890Ba 的元素的矿物/流体分配系数值来自文献[20],其余元素的矿物/流体分配系数值来自文献[1];所有元素的矿物/熔体值都转引自GERM (geochemical earth reference model)及Internet 上GERM 的主页(H ttp://ww w /germ).图4 微量元素的全岩/熔体(流体)分配系数Fig.4Distr ibut ion coefficients of trace elements bet weenwhole rock and melt (fluid)a.30%石榴石+70%单斜辉石;b.30%石榴石+69%单斜辉石+1%金红石;c.30%石榴石+69%单斜辉石+1%钛铁矿;d.30%石榴石+50%单斜辉石+20%斜方辉石同位素比值,因为它的铅同位素组成位于榴辉岩样品分布范围的中间位置,相当于榴辉岩的平均值.(3)残余体中石榴石和单斜辉石的单矿物铅同位素演化.以现在的榴辉岩为熔融或脱水后的残余体,可以利用元素的全岩分配系数直接计算出与榴辉岩平衡的熔体或流体的U 、Th 、Pb 含量,进而利用元素的单矿物/熔体(流体)分配系数计算出熔融或脱水形成的单矿物的U 、Th 、Pb 含量.具体计算公式如下:C m =(C R /D R )@D m .(8)其中:C m 为元素在某种单矿物中的含量;C R 为榴辉岩的实测结果;D R 为元素的全岩/熔体或全岩/流体分配系数;D m 为元素的单矿物/熔体或单矿物/流体分配系数.计算出U 、Th 、Pb 含量后,就可计算出单矿物的L 值(式(4)),进而得到单矿物现在的同位素比值.计算时初始同位素比值仍采用五庙榴辉岩D95-38在220M a 时的初始值.4 模拟结果与讨论由图4可见,对于4种不同残余体,11种微量元素的分配系数变化基本类似,特殊的只有Nb.Nb 的分配系数受金红石含量的影响很大,残余体中金红石存在时,Nb 由不相容元素变为相容元素.Pb 在2种过程中都属于不相容元素,但在脱水过程中其不相容性明显高于Rb 、Ba 、T h 、U,而在熔融过程中则低于上述元素,利用这一点可区分脱水和部分熔融2种过程.微量元素质量的模拟计算结果表明,强不相容元素(Rb 、Ba 、Th 、U 、Nb)在熔融残余体中的含量随熔融程度的增大迅速减小,Pb 、Sr 的变化略小于上述元素.Ce 、Zr 含量随熔融程度增大略有减小,Sm的含量基本不变.Y 的含量随熔融程度增大明显增大.脱水过程中,残余体的Ce 、Sr 、Sm 、Th 、U 、Nb 、Zr 、Y 含量变化很小,与原岩相比差别不大.Rb 、Ba 、Pb 随脱水量的增大迅速减小,其中Pb 的变化最大.大别)苏鲁榴辉岩的实测结果表明(图5),榴辉岩的w (Rb)/w (Pb)、w (Ba)/w (Pb)、w (Th)/w (Pb)、w (U)/w (Pb)分别和Rb 、Ba 、Th 、U 呈明显的正相关.模拟计算的结果显示,熔融残余体的上述比值125第2期 贾望鲁等:大别)苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据)))微量元素和铅同位素图5大别)苏鲁超高压变质带榴辉岩的w(T h)/w(Pb)-w(T h),w(U)/w(P b)-w(U),w(Rb)/w(P b)-w(Rb), w(Ba)/w(Pb)-w(Ba)图解Fig.5Plot of w(T h)/w(Pb)vs.w(T h),w(U)/w(Pb)vs.w(U),w(Rb)/w(Pb)vs.w(Rb)and w(Ba)/w(Pb) vs.w(Ba)of eclog ites from Dabie-Sulu ultrahigh-pressure metamorphic beltn.扬子岛弧玄武岩;u.世界平均岛弧玄武岩(IAB),熔融和脱水曲线根据残余体组成为30%石榴石+70%单斜辉石的模拟结果作出表4全岩L值变化模拟结果T able4Results of L from analog calculation of whole rock 熔融过程F/%脱水过程f/%1105012502.22 1.000.69 4.25 5.9016.1220M a前的L=3.07与原岩相比明显减小,随熔融程度的增大而减小.脱水残余体的上述比值与原岩相比明显增大,随脱水量增大迅速增大.大别)苏鲁榴辉岩与熔融残余体的变化方向一致,和脱水残余体变化差别明显.相对世界平均岛弧玄武岩(IAB),扬子岛弧玄武岩熔融残余体的模拟结果与大别)苏鲁榴辉岩的实测结果吻合的更好.石马榴辉岩SM-2和海洋所石榴辉长岩HY98-17两个样品的w(Rb)/w(Pb)、w(Ba)/w (Pb)、w(Th)/w(Pb)、w(U)/w(Pb)比IAB及扬子岛弧玄武岩显著偏高,明显脱离熔融过程的变化趋势,朝着脱水方向演化.这表明脱水作用在上述2个样品形成过程中起主导作用.模拟计算得到的L值与原岩的L值对比表明(表4),熔融残余体的L值比原岩显著减小,这与前述铅同位素三阶段模式计算出的变化规律一致.但脱水残余体的L值比原岩明显变大,脱水量等于2%时,L值增大约1倍,这与大别)苏鲁榴辉岩L 值普遍较低不相符.由图3可见,在w(206Pb)/w(204Pb)-w(207 Pb)/w(204Pb)图上,脱水和熔融作用下2种单矿物的相对变化规律一致,石榴石相对绿辉石富放射性成因铅,与大别山榴辉岩实测结果类似.在w(206 Pb)/w(204Pb)-w(208Pb)/w(204Pb)图上,熔融作126地球科学)))中国地质大学学报第28卷用使石榴石的w(208Pb)/w(204Pb)比单斜辉石明显增大,而脱水过程对2种矿物的w(208Pb)/w(204 Pb)改变不大,石榴石比单斜辉石略小,熔融过程造成的矿物铅同位素的相对变化和实测结果较一致.这是由于熔融过程中,Th相对Pb更易富集在石榴石中而不易富集在绿辉石中.5结论多数大别)苏鲁榴辉岩的微量元素变化趋势和扬子北缘晋宁期岛弧玄武岩熔融残余体的模拟计算结果一致,部分与脱水残余体的结果类似;大别)苏鲁榴辉岩在俯冲过程中L值的一致减小可由部分熔融来解释;大别山榴辉岩单矿物铅同位素组成的相对变化与熔融过程的模拟结果较吻合.因此,大别)苏鲁榴辉岩的地球化学组成指示它们多数可能是岛弧玄武岩熔融后的残余体.这表明,大陆玄武质岩石在俯冲过程中也可能发生部分熔融作用.但仅根据地球化学证据还不能判断熔融作用是发生在向下的俯冲过程还是折返过程中,熔融作用产生的熔体还有待进一步研究来确定.金振民教授在成文过程中给予大力指导,金淑燕教授在采样过程中给予大力帮助,在此表示衷心感谢.参考文献:[1]Ayers J C.T r ace element modeling of aqueous fluid-per-idotite interaction in the mantle w edge o f subduction zone [J].Contribution to M ineralogy and P etrology,1998, 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扬子地块西缘古—中元古代地层划分对比研究：来自通安组火山岩锆石U-Pb年龄的证据庞维华;任光明;孙志明;尹福光【期刊名称】《中国地质》【年(卷),期】2015(042)004【摘要】通安组作为扬子地块西缘最古老的基底地层之一,是前人通过1.8 Ga最大沉积时限的碎屑锆石年龄和第三段已获得辉绿岩1.5 Ga的侵入年龄来限定的;但未见其更精确地层年龄的相关报道.笔者以通安组一段和四段地层中发现的火山岩样品为研究对象,采用LA-ICP-MS方法对其锆石进行原位微区U-Pb测年,获得了通安组一段下部变基性火山岩锆石207pb/206Pb年龄(1833±2) Ma和四段底部变凝灰岩锆石207pb/206Pb年龄(1508±15)Ma.该年龄结果表明:(1)通安组下部层位的沉积时代为1.8 Ga,基本限定了通安组的最大沉积时限,与东川群因民组、大红山群底部大致相当;(2)通安组四段底部沉积时代为1.5 Ga,与前人获得的通安组三段及东川群黑山组顶部层位沉积时代大致相当,为同期异相沉积;(3)进一步确定了通安组在地层柱上应位于会理群之下,与东川群、河口群、大红山群为可对比的同期异地异相沉积地层.【总页数】16页(P921-936)【作者】庞维华;任光明;孙志明;尹福光【作者单位】中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610081【正文语种】中文【中图分类】P597+.3;P534.3【相关文献】1.扬子克拉通西南缘中元古代通安组的形成时代——锆石LA-ICPMS U-Pb年龄[J], 耿元生;柳永清;高林志;彭楠;江小均2.扬子块体西缘新元古代双峰式火山岩的锆石U-Pb年龄和岩石化学特征 [J], 李献华;周汉文;李正祥;刘颖3.天津蓟州东水厂中元古代高于庄组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄——对中元古代生物-环境事件的制约 [J], 田辉;李怀坤;张健;苏文博;刘欢;相振群;钟焱4.大兴安岭西缘罕布庙地区玛尼吐组火山岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义 [J], 邵永旭;李钢柱;姜海蛟;许展;寇帅;连琛芹;黄磊5.东准噶尔西缘晚古生代火山岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及构造意义[J], 史基安;唐相路;张顺存;张宏福;肖燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
