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结构定量分析揭示熊耳群大斑玄武安山岩岩浆房存续时间与岩浆喷发速率

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岩石学报 2024年第8期40卷 2374-2388页

作者：瞿川豪马建锋赵太平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州510640 中国科学院大学北京100049

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法... 详细信息

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法精确限定;同时,熊耳群岩浆岩的地球化学数据并不能很好地解释其成因:地幔柱模型往往伴随着短期内巨量岩浆喷发的特征,通过传统地球化学方法很难识别,所以制约熊耳群形成的构造背景尚需更多的证据来支撑。岩石结构定量分析方法为解析岩浆活动的过程提供了全新的视角,该方法依靠分析岩石中晶体的分布特征,还原晶体结晶过程,从而揭示岩浆房存储状态,并估计岩浆存留时间。许山组玄武质安山岩具有典型的斑状结构,且代表熊耳群熔岩最早期的岩浆活动,记录了早期的岩浆房热状态。本文针对其中的斜长石斑晶开展结构定量分析,探讨熊耳群火山岩早期岩浆房的存储状态与存留时间。数据结果表明,许山组玄武质安山岩深部岩浆房长期处于低过冷度、半开放状态,存续时间为2400~24000yr。结合斜长石结晶实验和许山组斑晶晶体形态研究,估算斑晶斜长石生长速率为10^(-11)~10^(-10)mm/s;结合最大特征长度、剖面特征长度差值与熔岩厚度,计算得到许山组体积喷发速率0.28~13km^(3)/yr,二维喷发速率0.04~1.85m/yr,与大火成岩省的活动特征相似。综上所述,熊耳群许山组形成于一次强烈的热事件中,具有较大的岩浆通量与极高的喷发速率,符合地幔柱背景下的大火成岩省岩浆活动特征。

关键词：熊耳群结构定量分析晶体粒度分布存留时间喷发速率

西昆仑克里雅地区晚三叠世S型花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代学、Hf-Nd同位素特征及其地质意义

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岩石学报 2024年第8期40卷 2415-2428页

作者：王振宏王核白洪阳黄亮王堃宇刘金恒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州510640 中国科学院大学北京100049

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘... 详细信息

锂是当今中国重要的战略金属资源。近年来,在西昆仑稀有金属成矿带中陆续发现卡拉瓦拉、牧林场、康西瓦、白龙山、雪凤岭等中大型高品位伟晶岩型锂矿。为了在具有锂铍化探异常圈定区域寻找新的稀有金属矿床,本次研究以西昆仑造山带东缘大红柳滩稀有金属矿集区的白龙山矿床为模型,建立“晚三叠世S型花岗岩-伟晶岩+巴颜喀拉群地层+韧性剪切带的薄弱地段就位+锂铍化探异常”的组合找矿模型。为了探究位于大红柳滩东缘的克里雅地区是否具有发现稀有金属矿床的潜力,本文以这套组合找矿模型为指导思想,结合地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf-Nd同位素等方法对克里雅花岗岩体的研究成果,同时通过区域地层及其构造背景与白龙山矿床的对比分析,结果表明:克里雅岩体属于S型二长花岗岩,平均年龄为207±1.1Ma,与白龙山矿床母岩S型二云母花岗岩在误差范围内一致;此外,尽管克里雅区域锂铍化探异常较高,出露地层相同,且出露伟晶岩,构造形成环境同为后碰撞,但两者岩浆源区不一致。基于以上研究,本文认为克里雅地区不适合运用以白龙山伟晶岩型锂矿床为模型的找矿理论指导。

关键词：克里雅二长花岗岩锆石U-Pb定年 Hf-Nd同位素稀有金属西昆仑

太岳山17.9亿年英安斑岩的发现及其对华北克拉通南部裂谷系成因的约束

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岩石学报 2024年第4期40卷 1327-1342页

作者：范昱宏祝禧艳段庆松马建锋贾朝媛刘书琪赵太平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京100029 中国科学院大学北京100049 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 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代... 详细信息

熊耳群火山岩系主要分布于华北克拉通南部地区,主体喷发时限是1.75~1.80Ga。作为华北克拉通早期板块构造调整阶段的首次大规模岩浆活动,该火山-侵入岩系的形成时限、时空分布规律和地球动力学背景尚有争议,制约了对华北克拉通中元古代构造演化的进一步认识。本次研究在华北中部太岳山地区识别出中元古代英安斑岩,与古元古代花岗质片麻岩围岩呈侵入关系,无明显变质变形。锆石U-Pb年龄分析结果表明,该英安斑岩形成于1.79Ga,属于熊耳期岩浆活动的产物。样品中约90%的锆石显示出~1.92Ga和~2.16Ga两期年龄峰值,推测其为围岩的捕获锆石。英安斑岩SiO_(2)含量为65.12%~66.11%,A/CNK=0.91~1.05,全碱(K_(2)O+Na_(2)O)含量为6.85%~7.28%,Na_(2)O/K_(2)O=0.48~0.54,属于钾玄岩系列。样品稀土元素含量较高,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,富集Rb、Ba、La等大离子亲石元素,与华北克拉通南部地区熊耳期英安-流纹斑岩的地球化学特征完全一致,指示板内伸展环境。太岳山熊耳期英安斑岩的发现,贯通了中条山地区的熊耳群火山岩系、吕梁地区汉高山群和小两岭火山岩系,完善了熊耳三叉裂谷系北支的空间分布范围,是华北克拉通中部地区开启中元古代裂陷作用演化的重要岩浆记录。

关键词：英安斑岩熊耳火山-侵入岩系三叉裂谷太岳山华北克拉通

利用洋中脊玄武岩中橄榄石斑晶制约南海打开的地幔动力学机制

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岩石学报 2024年第7期40卷 2186-2202页

作者：杨帆黄小龙徐义刚贺鹏丽于洋南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活... 详细信息

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活动相关的玄武岩的共有特征,基于此推测,本文利用国际大洋发现计划(IODP)367航次在南海北缘U1500B站位钻遇的南海扩张初期洋中脊玄武岩(MORB)的橄榄石成分来制约南海扩张初期的地幔岩性,以检验南海扩张初期是否存在地幔柱-洋脊叠加。U1500B MORB所含橄榄石斑晶的Fo=76.4~89.4,NiO=0.09%~0.26%,CaO=0.25%~0.34%,MnO=0.16%~0.33%。这些橄榄石斑晶具有与南海西南次海盆扩张末期U1433B钻孔的MORB以及全球其他开放大洋MORB相似的NiO、CaO、MnO含量和FeO/MnO比值,代表其源区岩性主要为橄榄岩。U1500B钻孔MORB与该区存在地幔柱叠加的基性岩浆所含橄榄石斑晶成分的差异显著,表明南海扩张初期不存在地幔柱叠加,与前人估计的U1500B洋中脊玄武岩的正常地幔潜能温度(~1380℃)相符合。由于南海扩张初期洋中脊岩浆产率高,但缺乏地幔热异常和易融组分如辉石岩等,推测其地幔中可能有较多的早前俯冲板片贡献的再循环挥发分来维持高岩浆产率。所以,俯冲板片后撤导致的岩石圈伸展可能是南海打开的主要动力学机制。

关键词：南海橄榄石源区岩性地幔柱洋中脊玄武岩

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俯冲侵蚀的研究历史、现状与展望

岩石学报 2024年第3期40卷 719-740页

作者：黄彤宇王强杨宗永中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中科院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中,俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明,俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程,同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属... 详细信息

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中,俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明,俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程,同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属成矿、壳-幔物质循环以及大陆地壳的生长与演化均具有重要的影响。本文在回顾前人研究历史的基础上,简要介绍了俯冲侵蚀的基本模型和控制因素,系统总结了俯冲侵蚀引起的地质效应以及识别依据,分析探讨了俯冲侵蚀与金属成矿、大陆地壳演化的关系。此外,本文还介绍了俯冲侵蚀在国内的研究现状,并分析了青藏高原的班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带晚中生代俯冲侵蚀识别的研究实例,揭示了欧亚大陆南缘在晚中生代是一个侵蚀型的板块汇聚边界。最后对我国今后开展相关研究提出了一些思考和展望。

关键词：汇聚边界俯冲带俯冲侵蚀岩浆作用金属成矿陆壳破坏

离子吸附型轻稀土和重稀土矿床成矿母岩地球化学特征对比研究:以关西和大埠花岗岩体为例

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 232-247页

作者：杨玉元李宁波姜玉航赵旭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 中国科学院大学北京100049 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640

离子吸附型稀土矿床是花岗质岩石为主的成矿母岩经历后期风化淋积作用而形成,是世界上重要的稀土资源之一,因此其矿床成因备受关注。目前不同类型离子吸附型稀土矿床的成矿母岩的性质还没有得到很好限制,这也制约对该类型矿床成矿理论... 详细信息

离子吸附型稀土矿床是花岗质岩石为主的成矿母岩经历后期风化淋积作用而形成,是世界上重要的稀土资源之一,因此其矿床成因备受关注。目前不同类型离子吸附型稀土矿床的成矿母岩的性质还没有得到很好限制,这也制约对该类型矿床成矿理论的完善。本次以关西离子吸附型轻稀土矿床(母岩为碱性长石花岗岩)和大埠离子吸附型重稀土矿床(母岩为白云母花岗岩)的成矿母岩为研究对象,对它们进行系统的年代学和地球化学分析,并结合前人研究成果进行对比,揭示离子吸附型轻稀土和重稀土矿床在成矿母岩的系统性差异。结果显示,关西碱性长石花岗岩(190 Ma)和大埠白云母花岗岩(155 Ma)均形成于燕山期,且具有较高的铝饱和指数,A/CNK均为1.07~1.38,指示二者均属于过铝质岩石,为地壳沉积物熔融的产物。关西碱性长石花岗岩高场强元素(Zr、Nb、Ce)含量高、Ga/Al(3.33~4.33)值和锆饱和温度(895~922℃)较高,表明其为铝质A型花岗岩。而大埠白云母花岗岩具有较低的锆饱和温度(762~795℃),含石榴子石和白云母等铝饱和矿物,应属于S型花岗岩;且大埠白云母花岗岩具有较低Nb/Ta(2.55~5.10)和Zr/Hf(12.2~20.7)值,并含有萤石等富F矿物,显示出高演化花岗岩的特征。通过系统的统计对比发现,A型花岗岩形成的温度更高,有利于源区富稀土矿物的熔融,并抑制了岩浆上升过程中稀土矿物的分离结晶,最终促进了稀土元素在岩体中聚集,从而有利于形成离子吸附型轻稀土矿床;而部分高演化的S型花岗岩中,由于出现石榴子石等富重稀土的矿物,从而富集重稀土,而且其普遍富F的特征也有利于岩浆经历更为充分的演化,促进重稀土元素在岩石中的富集,有利于形成离子吸附型重稀土矿床。

关键词：华南 A型花岗岩 S型花岗岩高演化离子吸附型稀土矿床

南岭地区离子吸附型稀土矿床基岩的稀土元素预富集机制探讨

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 200-212页

作者：豆敬兆王焰谭伟赵子送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 广东省矿物与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

南岭地区离子吸附型稀土矿床是目前全球重稀土的主要来源。在岩浆演化及热液蚀变过程中,稀土元素在成矿基岩中的迁移和富集过程受稀土元素的地球化学行为控制。本文对比了离子吸附型轻、重稀土矿床中基岩在矿物组合、岩石化学及主要稀... 详细信息

南岭地区离子吸附型稀土矿床是目前全球重稀土的主要来源。在岩浆演化及热液蚀变过程中,稀土元素在成矿基岩中的迁移和富集过程受稀土元素的地球化学行为控制。本文对比了离子吸附型轻、重稀土矿床中基岩在矿物组合、岩石化学及主要稀土矿物类型等方面的差异,简要介绍了南岭地区离子吸附型稀土矿床基岩中热液活动与稀土元素富集的相关研究进展。其中富重稀土矿床的基岩主要为高硅碱长花岗岩(SiO_(2)>75%),基岩中硅铍钇矿和氟碳钙钇矿为主要稀土矿物。岩浆期后热液过程中,早期形成的氟铈矿等轻稀土矿物可导致残余流体富集重稀土元素,并形成重稀土热液矿物,稀土氯络合物可能是流体中迁移并富集重稀土元素的主要介质。而富轻稀土矿床的基岩主要为黑云母花岗岩、花岗闪长岩等(SiO_(2)<75%),主要稀土矿物为褐帘石和榍石,为岩浆演化晚期结晶产物,其在后期含F^(−)、CO_(3)^(2−)/HCO_(3)^(–)流体作用下蚀变成氟碳钙铈矿;这一过程导致轻稀土元素在基岩中被重新活化并再次富集。含F^(−)、CO_(3)^(2−)/HCO_(3)^(–)流体可能与南岭地区地下水的贡献有关。

关键词：南岭地区离子吸附型稀土矿床花岗质基岩热液蚀变稀土富集

庐山地区晚中生代深源岩浆与浅表构造变形的相互作用

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科学通报 2024年第2期69卷 301-316页

作者：莫佳君徐义刚何斌中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和... 详细信息

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和片麻岩穹隆的共生关系.庐山地区晚中生代构造格架主要为飞来峰构造和星子片麻岩穹隆,两者在时空上存在一致性.星子片麻岩穹隆中心发育大量晚中生代岩浆岩,岩石类型从基性岩脉到高分异花岗岩,包括斜长角闪片麻岩、角闪石岩、黑云母角闪闪长岩、石英闪长岩、黑云母(二长)花岗岩、白岗岩和伟晶岩,这些侵入岩的锆石年龄在误差范围内一致(141±2 Ma).不同类型岩石的锆石εHf(t)值为−10.5~+2.2,推测白岗岩和伟晶岩是基性岩浆高分异作用的结果.岩浆侵位和演化明显受到北东向逆冲推覆构造的控制,自南西向北东,岩浆的演化程度逐渐增强.本文认为,由岩浆热弱化地壳强度是庐山地区发育逆冲推覆构造的关键条件.与此同时,推覆构造和韧性剪切带隔热作用是基性岩浆发生高程度分异的重要因素.因此,庐山地区晚中生代地质演化是深源岩浆与浅表构造变形相互作用的一个实例,代表了板内强烈变形和造山运动的一种方式,与早白垩世太平洋板块俯冲作用密切关联.

关键词：庐山晚中生代逆冲推覆构造片麻岩穹隆岩浆高分异演化深源岩浆与浅表构造

稀土稳定同位素分析方法及在风化壳淋积型稀土矿研究中的应用展望

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 302-321页

作者：雒恺白江昊朱冠虹韦刚健马金龙中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过... 详细信息

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过程、氧化还原环境示踪以及生态环境演变等方面的研究提供了新的手段,也将为研究稀土矿提供直接证据。本文先系统介绍了稀土元素及其同位素体系的地球化学特征,总结稀土稳定同位素分析方法的发展历程与研究现状,并对其未来可能突破的方向进行评述。在此基础上,对稀土稳定同位素在风化壳淋积型稀土矿床研究中的应用前景进行了展望,指出稀土稳定同位素地球化学手段是深入了解风化壳淋积型稀土矿床形成过程与控矿机制的良好指标,其与稀土元素地球化学指标相结合有望在稀土矿化过程与机制方面取得新的认识。

关键词：稀土稳定同位素化学分离质量相关分馏风化壳淋积型稀土矿床地球化学示踪