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中祁连西段盐池湾地区大青沟杂岩体中侵入岩与火山岩的岩石成因关系研究

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地质科学 2024年第4期59卷 870-888页

作者：刘柯王超张吉衡李雪孙晓奎郝江波喻遵谱西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院

研究大型硅质岩浆体系中的侵入岩与火山岩之间的成因关系对揭示岩浆动力学过程以及大陆地壳的成分演化具有重要意义。中祁连西段盐池湾地区的大青沟火山—侵入杂岩体为理解侵入岩与火山岩之间的成因联系提供了一个新窗口。本文以大青沟... 详细信息

研究大型硅质岩浆体系中的侵入岩与火山岩之间的成因关系对揭示岩浆动力学过程以及大陆地壳的成分演化具有重要意义。中祁连西段盐池湾地区的大青沟火山—侵入杂岩体为理解侵入岩与火山岩之间的成因联系提供了一个新窗口。本文以大青沟火山岩及其下伏的侵入岩作为研究对象，通过野外地质、岩石地球化学、锆石U-Pb定年、锆石Hf同位素及锆石微量元素分析，获得大青沟火山—侵入杂岩体中的流纹岩、二长花岗岩和花岗闪长岩的形成时代分别为456±2 Ma、454±3 Ma和455±4 Ma，三者具有一致的形成时代。锆石Hf同位素组成相对一致，εHf（t）值为-5.2～+0.3。地球化学分析结果表明，大青沟火山—侵入杂岩具有高硅、富K的特征，富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，具有明显的Eu负异常。研究表明，三者可能来源于同一岩浆储库，是岩浆房晶体—熔体持续分离的产物。流纹岩与二长花岗岩分异程度较高，流纹岩是先存晶粥活化、分异而喷出地表的产物，而二长花岗岩是岩浆分异后未喷发而侵入地下的产物；花岗闪长岩分异程度较低，代表了晶粥的产物。

关键词：大青沟杂岩体火山—侵入杂岩晶粥模型结晶分异岩浆补给

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地壳硅质岩浆演化的动力学机制

岩石学报 2022年第5期38卷 1481-1498页

作者：张吉衡郑向雪孙金凤陈璟元杨进辉中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 长安大学地球科学与资源学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

硅质岩浆的成因及演化机制研究是认识大陆地壳成分结构演化机制的关键途径。地壳硅质岩浆储库的基本性质及其演化的动力学过程是制约硅质岩浆演化及其多样性的根本原因,也是受到广泛关注的前沿和热点问题。本文总结了硅质岩浆储库的基... 详细信息

硅质岩浆的成因及演化机制研究是认识大陆地壳成分结构演化机制的关键途径。地壳硅质岩浆储库的基本性质及其演化的动力学过程是制约硅质岩浆演化及其多样性的根本原因,也是受到广泛关注的前沿和热点问题。本文总结了硅质岩浆储库的基本性质及其演化机制研究的相关进展,重点探讨了岩浆体系演化的动力学机制,即其物质成分及温度压力条件的动态演化过程,亦即岩浆储库在补给驱动下的存留、活化、分异、喷发过程。经由累积生长的方式形于地壳浅部的硅质岩浆储库以晶粥为主要赋存形式,具有较低的温度压力范围和高硅高结晶度高粘度的特征。岩浆储库的基本性质导致其自身不具有持续演化的能力,只有在基性岩浆补给的驱动下才能长时间存留分异或快速活化喷发。基性岩浆的补给及其携带的热及流体/挥发份深刻地改变了岩浆储库的物质成分及物理条件,是导致硅质岩浆分异演化或喷发的根本原因。本文还结合研究进展探讨了东南沿海地区中生代火山-侵入岩的成因演化机制及相关问题。

关键词：硅质岩浆储库动力学机制岩浆补给分异喷发

挥发份对高硅岩浆演化趋势的制约:以东南沿海白垩纪晚期花岗岩类岩石为例

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岩石学报 2022年第5期38卷 1460-1480页

作者：陈璟元杨进辉张吉衡周夏冰杨志国长安大学地球科学与资源学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

东南沿海分布大面积的白垩纪晚期侵入岩。这些岩石可分为两期:其中115~100Ma以钙碱性系列岩石为主,岩石组合为辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-碱性长石花岗岩;而100~86Ma的岩石为碱性系列,岩石组合为石英二长斑岩-正长斑岩-碱性... 详细信息

东南沿海分布大面积的白垩纪晚期侵入岩。这些岩石可分为两期:其中115~100Ma以钙碱性系列岩石为主,岩石组合为辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-碱性长石花岗岩;而100~86Ma的岩石为碱性系列,岩石组合为石英二长斑岩-正长斑岩-碱性长石花岗岩。115~100Ma的辉长岩以角闪辉长岩为主,具有极高的CaO、MgO和Al_(2)O_(3)含量,具有极低的SiO_(2)(42.9%~53.8%)、全碱(K_(2)O+Na_(2)O:0.86%~5.28%)、Ba、Nb、Th、Rb和Zr含量,也具有极低的FeO^(T)/MgO、La/Yb和Zr/Hf比值,较高的Eu/Eu^(*)、Sr/Y比值和Sr含量,为基性-超基性堆晶岩。与辉长岩同期的闪长岩和细粒暗色包体具有较高的SiO_(2)(50.34%~63.68%),较低的CaO、P_(2)O_(5)、MgO、Al_(2)O_(3)含量,相对低的Eu/Eu^(*)和Sr/Y比值,变化较大的La/Yb和Zr/Hf比值,代表了从基性岩浆储库中抽取的富硅熔体。115~100Ma的花岗闪长岩和二长花岗岩类岩石为准铝质岩石,SiO_(2)含量变化较大(61.7%~75.3%),具有较低的FeO^(T)/MgO、Ga/Al比值和Nb、Zr及Nb+Zr+Ce+Y元素含量,显示出典型I型花岗岩的特征。这些花岗岩具有相对高的La/Yb、Eu/Eu^(*)和Zr/Hf比值和高的Sr、Ba和Zr含量。结合岩相学特征,这些花岗岩为堆晶花岗岩。而115~100Ma的碱性长石花岗岩具有极高的SiO_(2)含量(大于75%),低的Eu/Eu^(*)、La/Yb、Zr/Hf和Sr/Y比值,具有低的Ba、Sr和Zr含量和高的Rb、Nb、Y和Th含量和Rb/Sr比值,表明这些花岗岩是由富硅岩浆储库中抽离的高硅熔体侵入地壳形成。100~86Ma期间形成的二长斑岩和正长斑岩具有极高的全碱含量,可以达到8%~12%,其SiO_(2)主要集中在60%~70%,具有极高的Zr、Sr和Ba含量和Eu/Eu^(*)、La/Yb和Sr/Y比值,显示出堆晶花岗岩的特征。而100~86Ma期间形成的大部分碱性长石花岗岩具有极高的SiO_(2)含量(大于75%),并显示出A型花岗岩的特征,具有高的Rb/Sr比值和高的Rb、Y和Th和低的Ba、Sr含量和低的Zr/Hf、La/Yb、Eu/Eu^(*)和Sr/Y比值,表明它们是由富硅岩浆储库抽离的高硅熔体侵入浅部地壳形成。东南沿海高硅花岗岩的形成和穿地壳岩浆系统密切相关,高硅花岗岩是由浅部地壳内晶体-熔体分异产生的熔体侵入地壳所形成,而高硅花岗岩的地球化学特征与岩浆储库的水及挥发份含量密切相关。115~100Ma期间,从富水的岩浆储库抽离的熔体形成具有低高场强元素含量和低Rb/Sr比值的高硅花岗岩,这一过程与古太平洋板块俯冲有关;100~86Ma期间,从富挥发份的岩浆储库抽离的熔体形成碱性特征、富含高场强元素和具有高的Rb/Sr比值的高硅花岗岩,这一过程和古太平洋板块回撤软流圈上涌有关。

关键词：水和挥发份岩浆演化岩浆储库华南花岗岩类岩石

赣-杭带早白垩世A型花岗岩成因:浅部地壳岩浆储库活化的产物

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岩石学报 2023年第1期39卷 37-54页

作者：杨志国陈璟元杨进辉张吉衡孙大亥长安大学地球科学与资源学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 浙江省地质调查院杭州311203 浙江大学地球科学学院杭州310027

A型花岗岩是一类特殊的花岗岩,其独特的矿物学和地球化学特征使其有别于与俯冲作用相关的钙碱性花岗岩。虽然前人的研究已经提出了多种A型花岗岩成因模型,但是它的成因仍然存在很大争议。本文总结了赣-杭带早白垩世火山-侵入杂岩、A型... 详细信息

A型花岗岩是一类特殊的花岗岩,其独特的矿物学和地球化学特征使其有别于与俯冲作用相关的钙碱性花岗岩。虽然前人的研究已经提出了多种A型花岗岩成因模型,但是它的成因仍然存在很大争议。本文总结了赣-杭带早白垩世火山-侵入杂岩、A型花岗岩及相关花岗岩类岩石的数据(年代学、地球化学、同位素),试图通过建立火山岩与侵入岩之间的成因联系,从而限定这些A型花岗岩的成因。对于硅质火山-侵入杂岩(例如相山火山-侵入杂岩),我们的研究表明硅质火山岩较硅质侵入岩具有更高的分异程度。硅质火山岩代表了从岩浆储库中抽离的高硅熔体,硅质侵入岩代表了岩浆储库中的残余堆晶。对于赣-杭带早白垩世A型花岗岩及相关岩石,本文根据岩石结构,将其划分为斑状-似斑状花岗岩和等粒花岗岩。岩相学及地球化学的数据表明,两类花岗岩均由来源于古老地壳物质与地幔来源基性岩浆混合所形成。而且二类花岗岩具有相似的形成时代、相似的矿物组成及类似的Sr-Nd-Hf同位素组成和连续的主微量元素变化趋势,这些特征表明它们的原始岩浆来自于同一岩浆储库,而它们岩石特征的差别是由岩浆储库内的晶体-熔体分异所主导。斑状-似斑状花岗岩以低SiO 2含量和Rb/Sr比值,高Sr、Ba含量和Eu/Eu*值为特征,代表残余的岩浆储库;等粒花岗岩具有A型花岗岩特征,并且具有极高的SiO 2含量和Rb/Sr比值,极低的Sr、Ba含量以及Eu/Eu*比值,表明它们是从岩浆储库中抽离至浅部地壳的高硅熔体。斑状-似斑状花岗岩中广泛发育暗色包体,而且等粒花岗岩中广泛发育晶洞构造,这些特征表明,幔源基性岩浆的注入和粒间熔体中挥发份的出溶作用导致先前存在的岩浆储库活化,使得高硅熔体抽离岩浆储库并向上迁移,到达地壳浅部后形成了具有A型花岗岩特征的等粒花岗岩,而残余堆晶在岩浆储库底部结晶形成了斑状-似斑状花岗岩。我们的研究表明,A型花岗岩可以通过浅部岩浆储库内晶体-熔体分离形成。

关键词： A型花岗岩火山-侵入杂岩岩浆储库岩浆演化华南

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燕山地区早中生代陆壳的改造:兼论印支运动

地学前缘 2014年第6期21卷 302-309页

作者：邵济安张吉衡造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049

文中结合近年的研究成果,从玄武质岩浆的底侵作用及壳幔岩浆的混熔作用、地壳不同深度层次的变形-变质、地表的隆升-剥蚀与沉积-建造等方面,由深到浅阐明华北克拉通北缘中段印支期不同圈层的地壳运动。通过研究区晚三叠世和早白垩世火... 详细信息

文中结合近年的研究成果,从玄武质岩浆的底侵作用及壳幔岩浆的混熔作用、地壳不同深度层次的变形-变质、地表的隆升-剥蚀与沉积-建造等方面,由深到浅阐明华北克拉通北缘中段印支期不同圈层的地壳运动。通过研究区晚三叠世和早白垩世火成岩εNd(t)-ISr同位素特征的对比,认为晚三叠世出现的新构造格局是从深部启动的,是对全球深部构造格局转折的响应。深部构造热活动引起地壳加厚以及均衡状态的破坏,并导致断块的差异隆升,是一次陆内造山作用,有别于传统意义上的挤压造山运动。地幔物质与热输入的结果使华北岩石圈从早中生代开始了改造过程。

关键词：晚三叠世构造格局断块构造底侵作用沉积-建造陆内造山

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华北克拉通北缘早二叠世堆晶岩及其构造意义

地球科学（中国地质大学学报） 2015年第9期40卷 1441-1457页

作者：邵济安田伟张吉衡北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871 北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049

目前对华北克拉通北缘早二叠世基性－超基性岩成因有不同认识，其中，一种流行的观点是它们与“安第斯型大陆边缘”的活动有关．通过对冀东地区堆晶岩的研究对这一观点进行了讨论．华北克拉通北缘断续分布了受丰宁－隆化岩石圈断裂控制... 详细信息

目前对华北克拉通北缘早二叠世基性－超基性岩成因有不同认识，其中，一种流行的观点是它们与“安第斯型大陆边缘”的活动有关．通过对冀东地区堆晶岩的研究对这一观点进行了讨论．华北克拉通北缘断续分布了受丰宁－隆化岩石圈断裂控制的早二叠世基性－超基性堆晶岩，堆晶岩的 SHRIMP 锆石 U-Pb 年龄为280～300 Ma．通过岩相学的研究，确认这是一套由纯橄岩、橄辉岩、辉石岩、角闪岩、辉长岩、闪长岩、斜长岩等不同岩性组成的堆晶岩，进一步可分为层状堆晶岩和环状堆晶岩，它们有着明显的堆晶结构．矿物学研究显示堆晶岩中角闪石、辉石、金云母等均具有高镁、高铬的幔源组分特征．不同组分堆晶岩的 Sr／Ba 比值不随熔融程度变化，具有分离结晶的趋势．相近的稀土配分形式和过渡族元素组成显示了它们的同源性．从本区晚古生代和早中生代堆晶岩的对比中，结果表明早二叠世这期堆晶岩具有初始裂谷岩浆的特征，它传递了华北克拉通陆壳从稳定向活动转化的最早信息．从区域角度看，这期活动有着更大范围的深部动力学背景．

关键词：华北克拉通北缘早二叠世堆晶岩壳幔过渡带伸展背景构造

大兴安岭十二站晚古生代后造山花岗岩的特征及其地质意义

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岩石学报 2009年第10期25卷 2679-2686页

作者：隋振民葛文春徐学纯张吉衡吉林农业大学资源与环境学院长春130118 吉林大学地球科学学院长春130061

东北大兴安岭地区的十二站岩体主要由钾长花岗岩、二长花岗岩组成。钾长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Ph定年结果为298Ma,属于晚古生代岩浆活动的产物。十二站岩体岩石化学以高钾(4.82%～6.06%)为特征,属于钾玄质系列,富集大离子亲石元素(L... 详细信息

东北大兴安岭地区的十二站岩体主要由钾长花岗岩、二长花岗岩组成。钾长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Ph定年结果为298Ma,属于晚古生代岩浆活动的产物。十二站岩体岩石化学以高钾(4.82%～6.06%)为特征,属于钾玄质系列,富集大离子亲石元素(LREE和Rb、Th、K等)而亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Ti等),显示后造山花岗岩的特征,是兴安地块与松嫩地块碰撞拼合后后造山阶段的产物。岩体的Hf同位素将大兴安岭北部兴安地块的地壳增生时间限定在显生宙,而额尔古纳地块地壳增生主要发生在新元古代-显生宙,暗示两地块具有不同的早期地壳演化历史。

关键词：大兴安岭地区晚古生代造山花岗岩特征地质意义 post Late Paleozoic 钾长花岗岩额尔古纳地块地壳增生岩体显生宙后造山高场强元素二长花岗岩演化历史岩石化学岩浆活动新元古代地块碰撞

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大兴安岭地区中生代火山岩的年代学格架

大兴安岭地区中生代火山岩的年代学格架

作者：张吉衡吉林大学

学位级别：硕士

本文详细报道了大兴安岭地区中生代火山岩同位素年代学研究结果,初步建立了大兴安岭地区中生代火山岩的年代学格架。高精度的锆石U-Pb定年以及全岩40Ar/39Ar定年结果表明,大兴安岭中生代火山作用开始于中-晚侏罗世(～160Ma),而主要形成... 详细信息

本文详细报道了大兴安岭地区中生代火山岩同位素年代学研究结果,初步建立了大兴安岭地区中生代火山岩的年代学格架。高精度的锆石U-Pb定年以及全岩40Ar/39Ar定年结果表明,大兴安岭中生代火山作用开始于中-晚侏罗世(～160Ma),而主要形成于早白垩世期间,主体时代范围在148±2Ma～111±1Ma之间。这些年龄结果具有明显的阶段性,可以划分为两个不同的阶段,而统计分析结果表明火山作用的高峰在130Ma～120Ma之间,并且与区内晚中生代侵入岩的年代学格架一致。大兴安岭南部与北部具有一致的时代特征,在岩浆作用的高峰时期内,同时形成了大量的中基性火山岩与酸性火山岩。大兴安岭地区中生代火山岩与整个中国东部中生代大火成岩带具有一致的年代学格架和相似的岩石组合特征。晚中生代中国东部火成岩的年代学结构、岩石组合特征以及空间分布特征表明,该区在晚中生代期间发生了大规模的岩石圈减薄事件,其中太平洋板块俯冲作用所诱发的大规模岩石圈拆沉和软流圈物质上涌,是造成大规模岩石圈减薄作用的主要原因。

关键词：大兴安岭中生代火山岩锆石U-Pb定年全岩40Ar/39Ar定年伸展环境岩石圈减薄拆沉作用

大兴安岭北部塔河花岗杂岩体的地球化学特征及成因

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岩石学报 2010年第12期26卷 3507-3520页

作者：张彦龙赵旭晁葛文春张吉衡高妍吉林大学地球科学学院长春130061 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 吉林大学东北亚国际地学研究与教学中心长春130026

塔河杂岩体位于塔源-喜桂图缝合带北侧的额尔古纳地块东部,是早古生代侵入的花岗杂岩体。该杂岩体的主要岩石类型为正长花岗岩、二长花岗岩,少量碱长花岗岩和花岗闪长岩,辉长岩以包体存在于花岗岩中。岩石成因类型为典型的Ⅰ型后造山侵... 详细信息

塔河杂岩体位于塔源-喜桂图缝合带北侧的额尔古纳地块东部,是早古生代侵入的花岗杂岩体。该杂岩体的主要岩石类型为正长花岗岩、二长花岗岩,少量碱长花岗岩和花岗闪长岩,辉长岩以包体存在于花岗岩中。岩石成因类型为典型的Ⅰ型后造山侵入体。岩体在野外地质特征、矿物组合、显微结构、化学成分及锆石Hf同位素特征等方面都表现出岩浆混合成因。在早古生代额尔古纳地块与兴安地块拼合后的后造山伸展拉张背景下,地壳和地幔都发生部分熔融,直接起源于亏损地幔的玄武质岩浆侵入到下地壳熔融的花岗质岩浆房,经结晶分异作用,形成了塔河杂岩体不同的岩石类型。花岗岩的εHf(t)为-0.8^+5.6之间,Hf模式年龄在0.9~1.5Ga之间,反映塔河花岗岩的源岩应该是在中-新元古代时期由亏损地幔起源的新生地壳物质。结合额尔古纳地块早古生代和中生代花岗岩锆石Hf同位素资料,我们认为额尔古纳地块在中-新元古代时曾发生过一次重要的地壳增生事件。

关键词：塔河花岗杂岩体岩浆混合作用锆石Hf同位素地壳增生