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下陆壳形成和分异的一种机制——刮垫作用

大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 1-16页

作者：赵振华唐功建王强中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640

大陆地壳的形成和演化是地球科学长期关注的重点基础科学问题。普遍认为,大陆地壳总体化学成分是安山质或花岗闪长质的。俯冲和碰撞带的岩浆作用常常被认为是导致大陆地壳生长的重要形式,而俯冲、碰撞带则是其保存的关键场所。近些年来... 详细信息

大陆地壳的形成和演化是地球科学长期关注的重点基础科学问题。普遍认为,大陆地壳总体化学成分是安山质或花岗闪长质的。俯冲和碰撞带的岩浆作用常常被认为是导致大陆地壳生长的重要形式,而俯冲、碰撞带则是其保存的关键场所。近些年来提出了一简单、定量的下陆壳形成和分异模型,在俯冲带,镁铁质岩石转变为榴辉岩沉入地幔,轻的长英质弧物质从俯冲板片和上覆板块下面拆离、熔融,底劈上升到下地壳,导致镁铁质下地壳转变为长英质下陆壳,这一过程被称为“刮垫作用(Relamination)”。刮垫作用的类型依赖于构造背景,可在四种俯冲带过程中产生:俯冲沉积物刮垫、俯冲的洋内弧刮垫、俯冲侵蚀的地壳刮垫和俯冲大陆壳刮垫。弧岩浆与刮垫共同作用形成下陆壳。刮垫作用被认为是形成大陆地壳,特别是下陆壳简单、有效的过程。对太古宙以来镁铁质俯冲地壳和碰撞带岩石刮垫样式开展的数值模拟研究,解释了大陆地壳长期演化规律,提出了碰撞造山带的刮垫类型及其重要控制因素和动力。对某些岛弧及造山带岩浆岩的岩石、地球化学系统研究提供了刮垫作用实例。

关键词：陆壳刮垫作用地壳演化

滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗岩成因及其大地构造意义

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 178-193,I0011-I0013页

作者：彭世利彭头平范蔚茗刘用民武利民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 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原研究所北京100101

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩... 详细信息

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素和全岩地球化学研究。年代学研究结果表明,象达岩基晚白垩世花岗形成于~91 Ma、~83 Ma和~76 Ma;矿物组成和主量元素组成上,象达岩基晚白垩世花岗岩普遍发育白云母,具高SiO_(2)含量和总碱含量,以及高铝饱和指数(A/CNK>1.21),低P_(2)O_(5)、MgO、TiO_(2)含量等特征,属于高分异的S型花岗岩。微量元素组成特征和富集的锆石Hf同位素组成表明,象达岩基晚白垩世花岗岩是古老的上地壳泥质岩石脱水部分熔融,并经历斜长石、磷灰石和含钛铁矿物分离结晶作用的产物。基于前人对青藏高原和滇西地区班公湖-怒江中特提斯洋演化过程的研究结果,滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世100~70Ma的花岗岩应该是新特提斯洋板片俯冲的产物。综合分析显示,腾冲-保山地块晚白垩世岩浆作用具多幕次爆发性特点,这些多幕次的岩浆爆发作用是新特提斯洋壳板片俯冲角度多期次调整的结果。

关键词：晚白垩世 S型花岗岩保山地块西缘新特提斯洋板块俯冲

影响弧岩浆成矿潜力的因素:来自台湾岛东部火山岩内熔体包裹体和锆石组成的指示

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中国科学:地球科学 2025年第03期55卷 789-802页

作者：李建平张世涛初高斌陈华勇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 Department of Earth and Planetary Sciences McGill University 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室广州拓岩分析技术有限公司广东省矿物物理与材料重点实验室中国科学院大学

俯冲相关的斑岩Cu（-Au）矿床代表了上地壳中金属和硫的巨量富集,通常与弧岩浆密切相关.然而,形成这些矿床的富矿岩浆和贫矿岩浆之间的根本差异目前仍存在很大争议.本研究报道了来自台湾岛东部贫矿弧火山岩内锆石和硅酸盐熔体包裹体（S... 详细信息

俯冲相关的斑岩Cu（-Au）矿床代表了上地壳中金属和硫的巨量富集,通常与弧岩浆密切相关.然而,形成这些矿床的富矿岩浆和贫矿岩浆之间的根本差异目前仍存在很大争议.本研究报道了来自台湾岛东部贫矿弧火山岩内锆石和硅酸盐熔体包裹体（SMIs）的化学成分,旨在增加对影响弧岩浆成矿潜力因素的认识.锆石U-Pb年龄显示岩浆活动发生在距今约0.7Ma,且安山质熔体在约900～950℃的还原环境中形成.斜长石内的熔体包裹体显示母岩浆具有安山质组成特征和较高（且可变）的Cu含量,经计算熔体的H2O含量接近3～4wt.%.以上证据表明,岩浆氧化还原状态和H2O含量可能是控制弧岩浆Cu（-Au）成矿潜力的关键因素,文章认为还原且相对贫水的岩浆可能是导致台湾岛东部缺乏斑岩铜矿的潜在重要因素.

关键词：硅酸盐熔体包裹体锆石氧化还原状态弧岩浆 Cu(-Au)成矿潜力

哀牢山构造带晚二叠世花岗岩锆石微量元素特征及其意义

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 218-228,I0018-I0021页

作者：黄卓辉夏小平徐健莫静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 中国科学院大学北京100049

哀牢山构造带保留了大量古特提斯洋演化的地质记录,是研究古特提斯洋演化的关键区域之一。然而,该构造带经历了复杂的地质过程,特别是新生代印度-欧亚板块碰撞的强烈改造,其演化历史存在诸多争议。前人针对哀牢山洋俯冲的地球化学研究,... 详细信息

哀牢山构造带保留了大量古特提斯洋演化的地质记录,是研究古特提斯洋演化的关键区域之一。然而,该构造带经历了复杂的地质过程,特别是新生代印度-欧亚板块碰撞的强烈改造,其演化历史存在诸多争议。前人针对哀牢山洋俯冲的地球化学研究,多基于全岩的主量、微量元素及同位素分析,缺少更精细的单矿物研究,且全岩元素易受后期地质过程影响,难以得到准确结果。锆石作为酸性岩浆中常见的副矿物,具有稳定的物理化学性质,是更可靠的研究对象。本次研究在哀牢山东部高级变质带和西部火山岩带采集了三件花岗岩样品,通过锆石微量元素探究哀牢山洋的俯冲作用。前人锆石U-Pb定年和全岩地球化学研究表明这些样品均为晚二叠世S型花岗岩。本研究发现样品中锆石的稀土元素配分模式具有轻稀土元素相对亏损、重稀土元素显著富集、明显的Ce正异常与Eu负异常等特征,大部分锆石的稀土和微量元素特征与世界其他典型俯冲带花岗岩相似,不同于碰撞/碰撞后花岗岩。结合前人研究,认为锆石的微量元素组成特征支持哀牢山构造带两侧的花岗岩形成于哀牢山洋俯冲构造环境,而非哀牢山洋闭合后陆-陆碰撞阶段产物。结合区域地质背景,认为哀牢山洋在晚二叠世处于俯冲消减阶段,且存在东向和西向俯冲。

关键词：晚二叠世哀牢山洋锆石微量元素俯冲作用碰撞造山

短波红外(SWIR)光谱仪器间系统误差评价及其在矿物勘查中的应用

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大地构造与成矿学 2025年

作者：赵骏峰朱亚博王雪娜陈华勇肖兵杨征坤杜亮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中国科学院大学广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室西藏华泰龙矿业开发有限公司

短波红外(SWIR)光谱技术是蚀变矿物鉴别与光谱参数分析的关键手段。然而,不同仪器间潜在的系统误差严重制约了国内外光谱数据的横向对比与融合。本研究采用国产常用的CSD350A光谱仪与国际通用的ASD TerraSpec 4光谱仪,对西藏甲玛、河南... 详细信息

短波红外(SWIR)光谱技术是蚀变矿物鉴别与光谱参数分析的关键手段。然而,不同仪器间潜在的系统误差严重制约了国内外光谱数据的横向对比与融合。本研究采用国产常用的CSD350A光谱仪与国际通用的ASD TerraSpec 4光谱仪,对西藏甲玛、河南夜长坪和福建悦洋三个矿床的1628个样品进行了系统测试,从矿物识别情况、光谱特征参数及空间分布趋势三个维度开展对比分析。研究结果表明,两种仪器对矿物大类的识别具有较高一致性,但在矿物亚类细分中存在显著差异,尤其体现在白云母族矿物中伊利石与云母的区分上。在光谱参数方面,两种仪器在吸收特征峰位置检测上表现出明显的系统误差,其中TerraSpec4仪器测试值普遍偏高,不同吸收峰位置的系统误差范围为2～6nm;而吸收深度、光谱成熟度及半高宽的差异相对较小。空间趋势对比分析显示,由两种仪器获得的光谱参数变化规律在空间分布上具有一致性,但在实际应用中需考虑具体数值的系统偏差。本研究系统提供了常用蚀变矿物在国内外光谱仪器间的识别结果及其光谱参数的系统误差,为不同仪器间数据的标准化处理提供了定量依据。

关键词：蚀变矿物短波红外光谱矿物勘查光谱仪系统误差

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地壳岩浆氧化性和斑岩型铜矿床成矿潜力

中国科学:地球科学 2025年第1期55卷 227-238页

作者：艾宇民 Massimo CHIARADIA 吴超陈华勇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 Department of Earth Sciences University of GenevaGeneva 1205Switzerland 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广州510640

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和... 详细信息

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和硅酸盐熔体中的分配系数.通过探讨V/Sc比值与岩浆氧逸度(f O2)之间的相关性,评估了不同厚度弧地壳中岩浆的氧化性特征.研究结果表明,磁铁矿的分离结晶是降低残余岩浆的V/Sc比值的关键因素.此外,磁铁矿结晶开始时的镁值(Mg#)与岩浆氧化性呈现显著的正相关性.利用这一规律,进一步评估第四纪弧岩浆的氧化性,发现在地壳厚度超过20km的成熟岛弧和大陆弧中,岩浆随着地壳厚度的增加趋向于更高的氧逸度.这表明在这些环境中,石榴石和角闪石的地壳内分异作用增强了岩浆的氧化性;相比之下,地壳厚度小于20km的薄弧中的岩浆则可能由于更多的俯冲板片氧化性物质输入,展现出比厚弧岩浆更高的氧化性.这些发现表明,俯冲动力学和地壳厚度在决定弧岩浆氧化性及其形成斑岩型铜矿的能力方面起着至关重要的作用.高度氧化的原始弧岩浆由于在岩浆演化的早期阶段经历磁铁矿结晶,从而导致硫化物饱和,这一过程导致铜的早期亏损,因此不利于斑岩型铜矿的形成.相反,在厚弧中磁铁矿结晶被广泛抑制,使硫化物大量饱和出现在岩浆晚期阶段,因此更有利于保留演化岩浆中铜的成矿潜力.本研究深入探讨了地壳内分异作用和俯冲带物质输入对弧岩浆氧化性的双重影响,并基于V/Sc比值变化规律的系统研究,为斑岩型铜矿床的成矿潜力提供了新的地球化学指示.

关键词：岩浆演化 V/Sc变化规律磁铁矿氧逸度斑岩铜矿

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镁同位素示踪古亚洲洋再循环碳酸盐

大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 163-177页

作者：王升鹏任钟元 Tserendash Narantsetseg 张庆霖袁超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 蒙古科学院地质研究所乌兰巴托15160蒙古

低δ^(26)Mg值的玄武岩熔岩通常来自被俯冲碳酸盐岩改造的地幔源区,因此, Mg同位素成为追踪俯冲板块的潜在工具。为了探讨古俯冲碳酸盐的命运及其对大兴安岭-太行重力带(DTGL)西部新生代玄武岩成分的控制作用,本文报道了蒙古国东部Darig... 详细信息

低δ^(26)Mg值的玄武岩熔岩通常来自被俯冲碳酸盐岩改造的地幔源区,因此, Mg同位素成为追踪俯冲板块的潜在工具。为了探讨古俯冲碳酸盐的命运及其对大兴安岭-太行重力带(DTGL)西部新生代玄武岩成分的控制作用,本文报道了蒙古国东部Dariganga新生代玄武岩的Mg同位素组成。与大陆地幔(δ^(26)Mg=-0.25‰±0.04‰)相比,这些玄武岩的δ^(26)Mg(-0.35‰~-0.30‰)整体偏低。岩浆期后蚀变、地壳混染、结晶分异及部分熔融均不能解释Dariganga新生代玄武岩的轻δ^(26)Mg异常,因此低δ^(26)Mg同位素组成可能与源区存在的俯冲碳酸盐有关。Mg-Sr同位素定量模拟计算表明,向辉石岩源区中加入3%~6%的白云质碳酸盐可以解释Dariganga新生代玄武岩Mg同位素异常和^(87)Sr/^(86)Sr值。根据地震层析成像数据以及DTGL横剖面Mg-Zn数据分布规律,排除了古太平洋板块作为再循环碳酸盐的可能来源。结合区域构造历史,认为地幔源区中的再循环碳酸盐来源于古亚洲洋板块俯冲。

关键词：玄武岩 Mg同位素古亚洲洋碳酸盐

构造火山作用对辽西早白垩世九佛堂组沉积环境的影响——以燕山科学钻探YSDP-1钻孔为例

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地球化学 2025年第1期54卷 126-140页

作者：蔡士玺韦刚健胡建芳曾提徐义刚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 中国科学院大学北京100049 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640

构造火山作用与沉积环境的耦合规律是揭示深地过程对地球表层系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育巨厚的富有机质泥页岩,保存大量精美的热河生物群化石,其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用影响,是探索这... 详细信息

构造火山作用与沉积环境的耦合规律是揭示深地过程对地球表层系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育巨厚的富有机质泥页岩,保存大量精美的热河生物群化石,其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用影响,是探索这一科学问题的良好研究对象。本文通过对燕山科学钻探YSDP-1钻孔中九佛堂组沉积岩矿物组成、主量、微量元素和有机质含量等进行综合分析。结果表明,九佛堂组沉积岩包含火山碎屑岩、凝灰岩及经风化搬运沉积的细粒沉积岩,它们均为与中酸性火山岩有关的长英质物源,指示其来源于同一构造背景下的火山-沉积作用,主要受古太平洋板块俯冲作用控制。每次构造伸展活动会导致盆地加深,并伴随火山灰和火山碎屑流等物质输入。火山灰输入为湖泊带来大量营养物质,藻类勃发导致初级生产力增大,沉降大量有机质消耗底层水氧气,导致缺氧环境,进而使大量有机质被保存,形成富有机质油页岩,并且促进了热河生物群化石的保存;而在半深湖区域火山碎屑流携带大量溶解氧进入,导致湖泊底层水体氧化,进而稀释甚至中断有机质的沉积。这些不同火山物质输入的差异作用形成了九佛堂组复杂的火山-沉积地层。

关键词：构造火山活动九佛堂组物源示踪沉积环境华北克拉通破坏

热红外光谱特征和磁化率在矽卡岩型矿床找矿勘查中的应用——以鄂东南铜绿山铜金铁矿床为例

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地球化学 2025年第1期54卷 141-158,I0001,I0002页

作者：吕翼辉张世涛高剑峰陈华勇夏明哲徐浩丁帝长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049 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 成都理工大学地球与行星科学学院四川成都610059

湖北铜绿山Cu-Au-Fe矿床是长江中下游成矿带内重要的大型矽卡岩型Cu多金属矿床,矿体主要呈透镜状及似层状产于早白垩世石英二长闪长(玢)岩与(白云质)大理岩的接触带。本次研究通过热红外光谱(TIR)分析,在铜绿山矿区内识别出矽卡岩矿物... 详细信息

湖北铜绿山Cu-Au-Fe矿床是长江中下游成矿带内重要的大型矽卡岩型Cu多金属矿床,矿体主要呈透镜状及似层状产于早白垩世石英二长闪长(玢)岩与(白云质)大理岩的接触带。本次研究通过热红外光谱(TIR)分析,在铜绿山矿区内识别出矽卡岩矿物、退化蚀变矿物、碱性长石、斜长石、石英和碳酸盐类矿物等49种矿物。结合岩相学观察和已有的短波红外光谱(SWIR)蚀变填图,从热液矿化中心到远端将铜绿山矿区的围岩蚀变分带依次划分为:矽卡岩-热液矿化中心带(蚀变带Ⅲ)、近矽卡岩化带(蚀变带Ⅱ)、远端成矿岩体(蚀变带Ⅰ)和远端大理岩带(蚀变带Ⅳ),且在靠近矽卡岩-热液矿化中心附近,铁镁绿泥石、铁绿泥石、皂石、高岭石、矽卡岩和退化蚀变矿物显著增多。此外,对大量钻孔岩心样品进行磁化率分析,结果显示,矿区样品的磁化率变化范围较大(0~2000×10^(-3)),且在靠近热液矿化中心区域磁化率显著增高,这主要是由于铁磁性矿物和矽卡岩矿物含量显著增高。综上,提出铁镁绿泥石、铁绿泥石、矽卡岩和退化蚀变矿物的显著增多、石榴子石Pos11400>11400nm以及磁化率显著增大可以作为铜绿山矽卡岩型Cu-Au-Fe矿床新的找矿勘查标识。

关键词：热红外光谱磁化率勘查标识矽卡岩型矿床鄂东南矿集区