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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 [查看] 刘福来、许志琴、杨经绥、张泽明、薛怀民、李天福

花岗质片麻岩是中国大陆科学钻探工程主孔0一2000m深度范围内出露的主要岩石类型之一，集中分布于1113.14~1596.22m之间，而在0一1113.14m和1596.22一2000m 深度范围内主要以“夹层”形式赋存于副片麻岩和(退变) 榴辉岩中，夹层的厚度为0.54一5.82m左右。花岗质片麻岩累计厚度43098m，占2000m岩心的21.5% 左右。地球化学研究结果表明，主孔中花岗质片麻岩SiO2含量普遍偏高，为71.75%一77.18%之间，Al2O3含量为11.54%一13.57%。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO 和MgO含量则明显偏低，其中Fe203+FeO总量为1.05%一2.94%，MgO=0.06%一0.59%。CaO含量为0.30%一2.65%。Na2O和K2O含量变化相对较大，分别为0.29%一4.06% 和2.90%一6.67%之间,且大多数样品K2O含量高于Na2O含量。稀土元素配分模式具有右倾式的特点，轻稀土相对富集，而重稀土相对亏损，具有强烈的负Eu异常，E/Eu*=0.21一0.26之间。在标准化蛛网图上,则显示Ta、Nb、P 和Ti的明显亏损以及中等一强烈的负Ba异常，Ba/Ba*=0.25一0.64之间，平均值为0.45 左右。上述主元素、稀土元素和微量元素特征与中国大陆科学钻探预先导孔CCSD一PPI岩心以及东海及其邻区地表露头的花岗质片麻岩的化学成分十分相似，具有A 型花岗岩的地球化学特征。采用激光拉曼技术，配备阴极发光测试，确认中国大陆科学钻探工程主孔的花岗质片麻岩及榴辉岩、抖长角闪岩和副片麻岩错石微区中隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体。地表露头及中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD一PI和-PP2岩心样品错石中的超高压矿物包体也具有类似的特点，表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾普遍发生深俯冲，并经历了超高压变质作用。SHRIMPU一Pb定年结果表明，中国大陆科学钻探工程主孔中花岗质片麻岩锆石微区记录了十分复杂的年代学信息。其中继承性岩浆结晶锆石的核部所记录的年龄为663一750Ma，表明原岩锆石曾经历了部分Pb 丢失，以及可能受到后期超高压和退变质热事件的改造；含柯石英错石微区所记录的超高压变质年龄为226一230 Ma，平均值为228±5Ma；而含低压矿物石英和钠长石等包体的皓石边部所记录的退变质年龄为203一214Ma,平均值为209±5Ma，标志着苏鲁地体超高压变质发生于印支期，相应的构造折返速率约为5.3km/Ma。该项成果不仅查明了苏鲁地体三维空间分布的各种变质岩石的锆石微区中普遍保存以柯石英为代表的超高压矿物包体，而且对于准确限定中国大陆科学钻探工程钻孔中花岗质片麻岩的原岩形成时代、超高压变质时代和退变质时代，深入探讨苏鲁一大别地体快速折返过程的动力学机制有着重要的科学意义。

中国大陆科学钻探工程主孔2000-3000米正、副片麻岩的地球化学性质及其成因机制 [查看] 刘福来、许志琴、杨经绥、张泽明、薛怀民、孟繁聪、李天福、陈世忠

中国大陆科学钻探工程主孔（CCSD-MH）2000.0-3000.0米深度范围内出露的岩心以正、副片麻岩为主，夹有薄层榴辉岩和斜长角闪岩等。地球化学研究结果表明，主孔2000.0-3000.0米之间的正片麻岩SiO2含量普遍偏高，为73.26%-78.17%之间，平均值76.40%；Al2O3含量为11.30%-13.66%。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO含量则明显偏低，其中Fe2O3总量为0.39%-1.71%，FeO=0.20%-1.49%，MgO=0.01%-0.06%。CaO含量为0.19-1.41%，Na2O和K2O含量分别为3.38%-5.35%和1.31%-4.87%。正片麻岩的稀土元素和微量元素配分模式可分为三种类型。第一类表现出较强的轻、重稀土元素分馏，具有中等的负Eu异常，Eu/Eu*=0.39-0.64；洋脊玄武岩（MORB）标准化蛛网图表现出强烈富集大离子亲石元素（K、Rb、Ba、Th）的特点，显示明显的正Ba异常，Ba/Ba*=1.09-2.34，高场强元素Ti、Nb和Ta呈明显的负异常。第二类正片麻岩具有明显的负Eu异常，Eu/Eu*=0.39-0.41，稀土元素配分模式曲线具有明显的右倾斜的特点，轻稀土元素明显富集，而重稀土元素明显亏损；洋脊玄武岩（MORB）标准化蛛网图与第一类正片麻岩比较相似，但却具有中等的负Ba异常，Ba/Ba*=0.57-0.67.第三类正片麻岩主要为含磁铁矿二长花岗质片麻岩，稀土元素球粒陨石标准化曲线呈“V”字型特点，具有异常强烈的负Eu异常，Eu/Eu*普遍低于0.11；洋脊玄武岩（MORB）标准化蛛网图显示出强烈富集大力子亲石元素的（K、Rb、Th）的特点，具有异常强烈的负Ba异常，Ba/Ba*=0.03-0.21.2000.0-3000.0米深度范围内的正片麻岩具有多成因的特点，部分正片麻岩具有A型花岗岩的地球化学特征，反映它们有可能形成于板内的构造环境；而另一部分的原岩则可能形成于陆缘火山弧的构造环境。

大别超高压变质带的进变质、超高压和退变质时代的准确限定：以双河大理岩中榴辉岩锆石SHRIMPU-Pb定年为例 [查看] 刘福来、薛怀民、许志琴、梁风华、AxelGerdes

在大别超高压变质带的双河地区存在一种特殊类型的榴辉岩，该类榴辉岩主要以似层状、条带状以及不规则透镜体赋存于大理岩中。矿物组成主要为石榴石、绿辉石以及少量的金红石、白云石、菱镁矿等。沿石榴石和绿辉石边缘常退变为角闪石+斜长石等，有的岩石完全退变为斜长角闪岩。激光拉曼和阴极发光综合分析表明，该类榴辉岩中的锆石可划分为两种类型：继承性碎屑锆石和变质锆石。继承性碎屑锆石十分少见，阴极发光图像具有明显的双层结构，即强发光的核和弱发光的边，核部和边部的包体矿物分别为Pl+Ap和Qtz+Pl。SHRIMP U-Pb定年结果表明，继承性碎屑锆石和核部记录的207Pb/206Pb年龄为2701±15Ma，Th/U比值明显偏高为1.05，稀土元素配分模式显示重稀土明显富集，具有典型岩浆结晶锆石的特点；边部记录的207Pb/206Pb年龄为1801±12Ma~1735±22Ma，Th/U比值则明显偏低，为0.19~0.22之间，稀土元素配分模式显示重稀土相对平坦，具有典型变质锆石的特点。上述特征表明该类继承性碎屑锆石可能来源于太古代的基底，并经历了早元古代变质热事件的改造。新生的变质锆石无论是矿物包体还是阴极发光图象均与继承性碎屑锆石存在明显差异。有的变质增生拾石具有弱发光的核(阴极发光图象呈灰色)和强发光的边(阴极发光图象呈白色)。核部包体矿物组合为Qtz+Grt+Omp+Phe+Dol+Ap，具有典型石英榴辉岩相矿物组合特征，而边部则保存含柯石英的超高压包体矿物组合Coe+Grt+Omp+Mgs+Arg+Ap，表明该类锆石的核部和边部分别形成于俯冲进变质阶段和超高压变质阶段。另一部分变质增生锆石具有强发光的核(阴极发光图象呈白色)和弱发光的边(阴极发光图象呈黑色)。核部保存的标志性超高压包体矿物组合为Coe+Grt+Omp+Mgs+Arg+Ap，边部则保存Qtz+Cal等退变质矿物组合，有的则缺乏矿物包体，表明该类锆石自超高压变质阶段开始生长，并经历了后期退变质作用的改造。从不同微区矿物包体组合的性质及其转变特征可以明显看出，自石英榴辉岩相进变质阶段到超高压峰期变质阶段存在下列转变反应：Qtz→Coe和Dol→Mgs+Arg；而自超高压峰期变质阶段到后期退变质阶段则存在下列退变反应：Coe→Qtz和Arg→Cal。SHRIMP U-Pb定年结果表明，含石英榴辉岩相矿物包体的锆石微区记录的206Pb/238U年龄为249~241Ma，加权平均值为244±4Ma，代表了深俯冲石英榴辉岩相进变质阶段的变质年龄；含柯石英等超高压矿物包体的锆石微区记录的206Pb/238U年龄为239~231Ma，加权平均值为234±3Ma，代表超高压阶段的峰期变质年龄；而含石英和方解石的退变边记录的206Pb/238U年龄为219~211Ma，加权平均值为216±6Ma，应代表后期折返阶段的角闪岩相退变质年龄。上述两类变质增生锆石微区的Th/U比值和稀土元素配分模式十分相似，Th/U比值变化于0.02~0.18之间，稀土元素配分模式显示重稀土相对平坦，稀土元素总量明显低于继承性碎屑锆石，具有典型变质锆石的特点。根据锆石微区矿物包体的化学成分，采用Grt-Omp和Grt-Omp-Phe温压计，结合前人的变质反应实验资料的综合分析，确定榴辉岩的原岩在深俯冲过程的石英榴辉岩相进变质阶段的变质温压条件为T=588~668℃，P=1.7~1.8GPa；超高压峰期阶段的温压条件为T=784~849℃，P＞5.5GPa；而构造折返过程中角闪岩相退变质阶段的温压条件为T=550~720℃，P=0.8~1.4GPa。由此可见，大别超高压变质岩的原岩——元古代（部分可能是太古代）的陆壳物质在早三叠纪发生俯冲至55~60km深处，并经历了石英榴辉岩相变质作用。随后这些变质岩石继续深俯冲至165~175km的地慢深处，于中三叠纪发生了超高压变质作用，石英榴辉岩相矿物组合转变为超高压榴辉岩相矿物组合。最后这些超高压变质岩石发生构造折返，至晚三叠纪抬升到约30km的中下地壳深度，并经历了角闪岩相退变质作用的改造，超高压榴辉岩相矿物组合退变为角闪岩相矿物组合。由此推断，大别超高压变质带俯冲和折返速率分别为11~12km Myr-1和7.5~8.1km Myr-1。该项成果不仅确定了大别超高压变质地体的石英榴辉岩相进变质一超高压榴辉岩相峰期变质一角闪岩相退变质的年代谱系，而且对于重塑大别超高压变质地体的快速俯冲一折返的动力学模式有着重要的科学意义。

苏鲁—大别超高压岩石中锆石SHRIMP U-Pb定年研究——综述和最新进展 [查看] 刘福来、薛怀民

如何建立苏鲁一大别超高压岩石深俯冲一超高压一快速折返过程连续而完整的P-T-t轨迹及精细的年代谱系，是目前地学界研究的热点。而变质拾石是否记录深俯冲石英榴辉岩相进变质阶段的年代学信息和超高压峰期变质时代的准确归属，是目前苏鲁一大别超高压变质带需要深入研究的核心问题。本文在对前人同位素年代学方面所取得的成果进行系统总结的基础上，采用锆石中矿物包体激光拉曼和电子探针测试、锆石阴极发光图像成因分析以及SHRIMP U-Pb定年等综合研究手段，确定苏鲁一大别地体榴辉岩及其强退变质围岩在深俯冲一构造折返过程中主要经历了四个阶段的变质演化:深俯冲石英榴辉岩相进变质(I)、超高压峰期变质(II)、构造折返初期石英榴辉岩相退变质(III)和构造折返晚期角闪岩相退变质(W)。研究发现，扬子板块(中)新元古代巨童的陆壳物质在早三叠纪(246~244Ma)俯冲到华北板块之下约65km的深处，发生了石英榴辉岩相进变质，相应的变质温压条件为T = 542 ~693°C , P =1.7 - 2.02GPa。这些高压石英榴辉岩相岩石在中一新三登纪继续向下俯冲，在235~225 Ma期间，俯冲的深度至少达到了170km的地慢深处，并发生了峰期柯石英榴辉岩相超高压变质，相应的变质温压条件为T = 722~866°C , P > 5.5GPa。苏普一大别超高压地体自石英榴辉岩相进变质阶段到超高压峰期变质阶段的俯冲速率为7.0km/Myr。这些超高压岩石在219~216Ma期间，发生了第一次构造抬升至75km的深处，并经历了石英榴辉岩相退变质作用的改造，退变质温压条件为T = 730~780°C , P=1.7~2.6GPa。这些退变质岩石在212~205Ma期间，又经历了第二次抬升至25km中一下地壳深处，并受加了角闪岩相退变质作用，该阶段变质温压条件为T=610~710°C, P=0.7~1.2GPa。苏普一大别超高压地体两次构造抬升的速率大致相同，为5. 6km/Myr。该项成果不仅确定了苏鲁一大别榴辉岩及其强退变质岩石深俯冲过程石英榴辉岩相进变质一超高压峰期变质、构造折返过程石英榴辉岩相一角闪岩相退变质连续而完整的变质演化P-T-t执迹及精细的年代谱系，而且对于重新建立苏鲁一大别巨量陆壳物质快速超深俯冲一快速折返的动力学模式有着重要的科学意义。

苏鲁超高压变质带含褐帘石正、副片麻岩中变质锆石的地球化学性质及其SHRIMP U-Pb定年 [查看] 刘福来、薛怀民

含褐帘石正、副片麻岩是苏鲁地体重要的超高压变质岩石。矿物包体激光拉曼鉴定、阴极发光图像分析、锆石微区LA-ICP-MS成分测试及SHRIMP U-Pb定年结果表明，含褐帘石正、副片麻岩中的锆石具有明显的三层结构，即弱发光效应的继承性(碎屑或岩浆结晶)锆石的核、强发光效应的含柯石英变质增生慢部和弱发光效应的退变边。继承性岩浆结晶锆石核部记录了新元古代(> 810Ma)的原岩形成年龄，含柯石英锆石微区记录了241~223Ma的超高压变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为230±7Ma和229±7Ma) ,锆石的退变边记录了217~200Ma的角闪岩相退变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为211±3Ma和210±2Ma )，由此限定苏鲁地体构造抬升速率为5.3km/Myr，表明苏鲁超高压岩石经历了一个相对快速抬升的变质演化过程。与苏兽一大别其它超高压岩石变质增生锆石对比，含褐帘石正、副片麻岩中的超高压变质增生锆石微区具有十分独特的地球化学性质，主要表现为重稀土元素(HREE)明显富集，U含量明显偏低(10-29x10-6)，而Th/U比值则明显偏高(0.45~0.92)。HREE的明显富集与寄主岩石普遍存在超高压矿物褐帘石(富集轻稀土元素)有关，而低U含量和高Th/U比值的特点则表明超高压峰期变质阶段处在高氧逸度(fO2)的体系环境。

扬子克拉通北缘随( 州)-枣( 阳) 地区新元古代变质岩浆岩的地球化学和 SHRIMP 锆石 U-Pb 年代学研究 [查看] 薛怀民、马芳、宋永勤

扬子克拉通北缘的随州-枣阳地区是整个秦岭-桐柏山-大别山-苏鲁造山带及其前陆地区受三叠纪( 印支期) 扬子板块向华北板块深俯冲并发生高压-超高压变质作用影响最小的地区，因而扬子板块北缘的前寒武纪基底在这里得到了较多的保存。它们不仅为研究扬子板块北缘新元古代构造环境和岩石圈性质提供了难得的样品，也为研究造山带内变质杂岩的原岩性质及高压-超高压变质作用过程中元素的地球化学行为提供了参照物。这里出露的前寒武纪基底包括新元古代的变质火山-沉积岩系( 随州群) 以及大量的超镁铁质-镁铁质岩床群。其中构成随州群的岩性包括变酸性火山岩、变沉积岩及少量的变基性火山岩。超镁铁质-镁铁质岩床群以橄长岩为主，少量辉长苏长岩和辉石岩。本文用 SHRIPM 锆石 U-Pb 法测得随州群中变质流纹英安质凝灰岩和变质粗面安山岩及超镁铁质-镁铁质岩床群中橄长岩的侵位年龄分别为 763±7Ma、741±7Ma 和632±6Ma。随州群火山岩的年龄与桐柏山-大别山-苏鲁造山带内高压-超高压变质杂岩的原岩年龄类似，至于造山带内榴辉岩的原岩年龄是否有类似于橄长岩的侵位年龄( 631.5±6.1Ma) ，尚需进一步研究。地球化学上，随县群的酸性火山岩表现出强烈亏损 Sr 和高场强元素 Nb、Ta，富集 Rb、Ba、U、Th、K 等强不相容元素和轻稀土元素，轻、重稀土元素之间的分馏程度强(( La/Yb)N= 10.44) 、弱负 Eu 异常(δEu=0.75) ，总体特征类似于大别山-苏鲁造山带内大量出露的黑云斜长片麻岩和裂谷环境下形成的双峰式火山岩的酸性端元。随县群玄武岩的稀土元素之间几乎无分馏( ( La/Yb)N= 1.78 ～ 1.79) ，高场强元素Nb 和 Ta 相对于 La 无明显的亏损，总的地球化学特征类似于造山带内大多数的榴辉岩。橄长岩以高 Al2O3和 MgO 含量、低TiO2和碱为特征，轻、重稀土元素之间的分馏程度较强((La/Yb)N= 5. 49) ，尤以强的 Ba、Sr 及 Eu 正异常( δEu=1.22) 为显著特征，表明其中有较多的富钙斜长石聚集。高场强元素 Nb、Ta、U、Th( 以及 Zr 和 Hf) 无明显的异常，表明其形成过程中未受到大陆地壳的混染，岩浆源区属富集型地幔。

皖东滁州盆地晚中生代火山岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义 [查看] 马芳、薛怀民

滁州盆地是长江中下游地区晚中生代发育的一系列断陷型火山岩盆地中的一个,但与其他在早中生代坳陷基础上发育起来的“继承式”火山岩盆地不同,它直接叠置在大别山造山带之上,盆地基底岩石的时代较老,属新元古代-早古生代地层。盆地内的火山岩主要为一套中酸性偏碱性的粗安质和粗面英安质岩石,属高钾钙碱性系列,地球化学特征上明显不同于长江中下游地区大多数盆地中火山岩所表现出的橄榄玄粗岩系列的特点(如宁芜盆地、庐枞盆地、溧水盆地、怀宁盆地)。应用SHRIMP锆石U-Pb法测得滁州盆地黄石坝组粗安岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为128±1 Ma。该年龄与长江中下游地区其他盆地中火山岩-潜火山岩的形成时代类似,表明整个长江中下游地区的火山活动是在很短的时间内发生的。滁州盆地内的火山岩具有比长江中下游其他盆地中火山岩低得多的εNd(t)值,而类似于大别山造山带内晚中生代的花岗岩类侵入体,指示其成因可能主要与古老下地壳物质的部分熔融有关。

长江中下游地区庐(江)-枞(阳)和宁(南京)-芜(湖)盆地内与成矿有关潜火山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄 [查看] 薛怀民、董树文、马芳

庐-枞和宁-芜火山岩盆地是长江中下游地区在中生代发育的一系列断陷型火山岩盆地中规模最大的两个,以发育一套别具特色的橄榄玄粗岩系列火山岩/潜火山岩,并产有丰富的铁矿、硫铁矿及非金属等矿产资源为特征,其中又以玢岩型铁矿最著名。两个盆地内主要的成矿作用(玢岩型铁矿)都与第二旋回(分别为庐-枞盆地的砖桥旋回和宁-芜盆地的大王山旋回)的潜火山岩关系密切,其岩性在庐-枞盆地为正长斑岩,而在宁-芜盆地为辉石闪长玢岩。本文应用SHRIMP锆石U-Pb测年方法分别对庐-枞盆地内的巴家滩正长斑岩和焦冲正长斑岩以及宁-芜盆地内的阴山辉石闪长玢岩进行了精确的定年。结果表明,巴家滩正长斑岩和焦冲正长斑岩中锆石的206Pb/238U加权平均年龄分别为131.0±1.1Ma和131.5±1.6Ma,阴山辉石闪长玢岩中锆石的206Pb/238U加权平均年龄为127.8±1.8Ma。庐-枞和宁-芜盆地(乃至整个长江中下游地区)的火山岩-潜火山岩是在很短的时间内形成的,意味着“突发性的”岩石圈减薄可能是区内岩浆作用和大规模成矿的主要机制。

大兴安岭西南坡成矿带晚古生代中期未变质岩浆岩的SHRIMP锆石U-Pb年代学 [查看] 薛怀民、郭利军、侯增谦、童英、潘晓菲、周喜文

大兴安岭西南坡晚古生代中、晚期未变质的岩浆岩广泛分布,它们的侵位时间虽不尽相同,但都晚于中亚-蒙古造山区(带)东部峰期造山的时间,且大多与主缝合带拼合后的拉张构造环境有关,岩石性质也多具有偏碱性或双峰式的特点。本文测定了内蒙古东南部二连浩特-贺根山缝合带与索伦山-西拉木伦缝合带之间的维拉斯托石英闪长岩和闪长岩、拜仁达坝花岗闪长岩以及道伦达坝英安质晶屑凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄,它们分别为310±2、311±2、319±3和300±5 Ma,时代均为晚石炭世。这些岩浆岩的形成时间比(峰期造山形成的)锡林郭勒杂岩的变质年龄(337±6 Ma)晚约20~40 Ma,未受到变形和变质作用的影响,推测其属于晚造山/后造山的岩浆岩。认为西伯利亚板块与华北板块之间主缝合带的闭合时间应在晚石炭世前,主缝合带的位置应在二连浩特-贺根山一线。

中亚-蒙古造山带东段的锡林郭勒杂岩:早华力西期造山作用的产物而非古老陆块?—锆石SHRIMPU-Pb年代学证据 [查看] 薛怀民、郭利军、侯增谦、周喜文、童英、潘晓菲

锡林郭勒杂岩是华北板块北缘古生代褶皱带内出露面积最大的变质岩系，以前多被当着前寒武纪的古老地块。本文通过对该杂岩中副片麻岩和正片麻岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究发现，副片麻岩中的皓石多为岩浆锆石，其206Pb/238U加权平均年龄为406±7Ma，指示它们的原岩主要是由近同期(略早些)的岩浆岩风化后就近沉积的产物，该年龄应代表源区(岛弧型?)花岗岩的形成时间，同时也是副片麻宕原岩沉积的下限年龄。正片麻岩中岩浆锆石的206Pb/238U加权平均年龄为382±2Ma，代表花岗片麻岩原岩的侵位年龄。岩石中锆石的变质增生边的形成年龄为337±6Ma。代表锡林郭勒杂岩发生变质和变形的时间，该变质事件可能与贺根山缝合带内所发生的一次主要的碰撞造山作用有关。这些年龄资料充分说明，锡林郭勒杂岩并非古老地块，而是华力西早期岩浆作用、沉积作用和变质作用事件的产物整个事件是在较短的时间范围内(~70Ma)完成的，推测该杂岩发育在碰撞造山带的弧前环境、中亚一蒙古造山带东南部(内蒙古的中、东部)碰撞前的构造格局可能不是典型的多岛洋体制，由于缺少古老的陆块，造山过程更多的表现为大洋的大陆化过程，即洋内俯冲形成岛弧，岛弧在被动大陆边缘拼贴聚合转化为新的大陆。

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