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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

峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成因研究进展

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 292-305,I0003页

作者：柏中杰钟宏朱维光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阳550081

钒钛磁铁矿矿床主要赋存于与大火成岩省相关的镁铁-超镁铁层状岩体中,虽然全球大火成岩省形成的镁铁-超镁铁层状岩体众多,但大规模的钒钛磁铁矿成矿作用并不常见。峨眉山大火成岩省内带的攀西地区赋存有数个超大型钒钛磁铁矿矿床,是全... 详细信息

钒钛磁铁矿矿床主要赋存于与大火成岩省相关的镁铁-超镁铁层状岩体中,虽然全球大火成岩省形成的镁铁-超镁铁层状岩体众多,但大规模的钒钛磁铁矿成矿作用并不常见。峨眉山大火成岩省内带的攀西地区赋存有数个超大型钒钛磁铁矿矿床,是全球最大的钒钛磁铁矿矿集区。钒钛磁铁矿大规模的成矿与母岩浆成分和磁铁矿的成因机制密切相关。此外,形成巨厚的钒钛磁铁矿矿层还需要高效的富集机制。本文系统总结了上述几个方面的研究进展,分析了导致钒钛磁铁矿大规模成矿的主要控制因素,指出钒钛磁铁矿矿床下一步研究值得关注的问题。

关键词：峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床关键控制因素母岩浆成分

云开地块加里东期原特提斯洋俯冲作用:来自晚奧陶世镁铁质侵入岩的岩石地球化学证据

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岩石学报 2024年第8期40卷 2469-2488页

作者：华为诚郭锋文雅倩赵亮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 中国科学院大学北京100049

本文选择云开地块高州地区陈六坑村的富闪侵入岩和佑尾甬村富钙铝与富镁侵入岩开展了综合的岩相学、锆石U-Pb定年和原位Hf-O同位素组成、全岩主-微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成研究,旨在理解其岩石成因和形成的大地构造环境。研究结... 详细信息

本文选择云开地块高州地区陈六坑村的富闪侵入岩和佑尾甬村富钙铝与富镁侵入岩开展了综合的岩相学、锆石U-Pb定年和原位Hf-O同位素组成、全岩主-微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成研究,旨在理解其岩石成因和形成的大地构造环境。研究结果显示,两个镁铁质侵入体的锆石U-Pb年龄为447~451Ma,为晚奥陶世侵位的镁铁质岩浆。陈六坑村样品含有大量角闪石,佑尾甬村辉长岩中存在大量的富钙斜长石(An>95),表明这两个晚奧陶世侵入体的母岩浆都是富水的亚碱性玄武岩浆,形成于俯冲带环境。此外,两个镁铁质侵入体都相对富集大离子亲石元素和轻稀土元素而亏损重稀土和高场强元素,与典型镁铁质弧岩浆类似。两个侵入体都表现出富集的锆石Hf-O同位素组成和变化较大的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成。运用全岩Nb/La与Sr-Nd-Hf同位素的协变关系排除地壳同化混染作用的影响后,我们认为变化较大的Sr-Nd-Pb-Hf-O同位素组成反映了熔融地幔源区中不同比例的再循环地壳成分的加入。进一步的锆石Hf-O同位素模拟结果显示,陈六坑村富闪侵入岩的熔融源区包含了20%~50%的陆源沉积物组分,而佑尾甬村富钙铝与富镁辉长岩的源区中再循环陆源沉积物组分比例在35%~45%之间。根据古板块构造恢复结果,云开地块在晚奧陶世期间位于原特提斯洋和东冈瓦纳大陆之间,我们认为原特提斯洋向华南陆块俯冲作用能较好地解释当时的岛弧型镁铁质岩浆作用成因。随着俯冲作用的进行,陆源沉积物发生脱水熔融改造上覆地幔,沉积物富集的地幔楔发生含水熔融形成富水的亚碱性玄武质岩浆,它们经历了一定程度的矿物分离结晶/堆晶作用,形成了富闪侵入岩和富镁与富钙铝辉长岩。本研究结果为揭示原特提斯洋向华南云开地块的俯冲作用提供了关键岩石学和地球化学证据。

关键词：原特提斯洋俯冲作用岩石地球化学镁铁质侵入岩晚奧陶世云开地块

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东昆仑大格勒泥盆纪正长岩岩石成因和地质意义

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大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 61-81,I0003-I0007页

作者：王秉璋王强王春涛李五福李玉龙金婷婷刘建栋青海省地质调查院青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室青海西宁810012 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

东昆仑大格勒地区发现了与铌、稀土共生的碱性岩-碳酸岩杂岩体,表明东昆仑造山带具有碱性岩-碳酸岩型稀有金属矿床的找矿前景。团队对大格勒杂岩体的岩石组合、岩石地球化特征、岩浆演化及构造背景等问题开展了一系列研究。最近新发现... 详细信息

东昆仑大格勒地区发现了与铌、稀土共生的碱性岩-碳酸岩杂岩体,表明东昆仑造山带具有碱性岩-碳酸岩型稀有金属矿床的找矿前景。团队对大格勒杂岩体的岩石组合、岩石地球化特征、岩浆演化及构造背景等问题开展了一系列研究。最近新发现了与碱性镁铁-超镁铁质岩、碳酸岩杂岩形成时代相近、空间上相伴共生的正长岩体,为深入了解大格勒杂岩体提供了新视角。大格勒岩体主体为角闪正长岩,少量为石英正长岩,主要矿物为正长石,次为更长石和铁浅闪石,少量为钠长石、石英、钙铁辉石、铁橄榄石和铁叶云母。锆石U-Pb定年结果表明角闪正长岩形成于407~402 Ma。主量元素组成显示,角闪正长岩的SiO_(2)(59.08%~63.14%)含量中等,Al_(2)O_(3)(16.16%~17.23%)、K_(2)O+Na_(2)O(9.54%~11.06%)含量高,富钾(K_(2)O/Na_(2)O=1.45~2.02),极富铁(Fe O^(T)/(MgO+Fe O^(T))=0.93~0.94),为准铝质、钾玄岩系列;微量元素富集Hf(18.6×10^(-6)~30.6×10^(-6))、Ba(937×10^(-6)~1386×10^(-6)),极富Zr(1017×10^(-6)~1842×10^(-6)),但亏损Nb、Ta等,Eu异常不明显-弱Eu正异常(δEu=0.94~1.35,平均值为1.14)。大格勒正长岩具富集的Nd同位素(ε_(Nd)(t)为-3.9~-3.4)和高放射性Pb同位素组成(^(208)Pb/^(204)Pb(t)=38.164~38.232,^(207)Pb/^(204)Pb(t)=15.636~15.640,^(206)Pb/204Pb(t)=18.321~18.400),其锆石Hf同位素组成较均一(εHf(t)=-1.57~1.18)。结合区域构造背景,认为大格勒正长岩形成于碰撞后岩石圈伸展环境,角闪正长岩可能由富集地幔熔融产生的岩浆经过分离结晶而成。

关键词：岩石成因正长岩泥盆纪大格勒东昆仑

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海南岛印支-燕山期花岗岩年代学格架与成因

岩石学报 2024年第3期40卷 741-763页

作者：江小燕卫巍李献华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阳550081 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

海南岛分布着大面积的印支-燕山期岩浆岩,是华南岩浆活动的重要组成部分。近年来,对这些花岗岩已开展了一系列工作,但其年代学格架仍需完善,成因类型及源区性质仍需限定,区域构造机制仍存在争议。本文详细梳理了已发表的海南岛晚古生代... 详细信息

海南岛分布着大面积的印支-燕山期岩浆岩,是华南岩浆活动的重要组成部分。近年来,对这些花岗岩已开展了一系列工作,但其年代学格架仍需完善,成因类型及源区性质仍需限定,区域构造机制仍存在争议。本文详细梳理了已发表的海南岛晚古生代-中生代花岗岩地球化学和年代学数据,结合作者近年来的相关工作,对海南岛花岗岩的年代学格架和岩石地球化学特征进行总结,并对源岩、岩浆演化过程和地球动力学背景进行讨论。海南岛印支期(二叠纪-三叠纪)花岗岩(部分具有片麻状构造)整体以NE走向展布,形成于278~225Ma,峰期为240Ma。岩相学和地球化学研究表明,此期岩浆活动形成了具有不同地球化学特征的S型、I型和A型花岗岩。其中,S型花岗岩(278~241Ma)与I型花岗岩(272~233Ma)均为高钾钙碱性花岗岩,具有较低的全岩锆饱和温度(平均800℃),表明源区无流体加入或为已有花岗岩生成的去水源岩在高温条件下脱水熔融形成。此外,本区还存在少量燕山期花岗岩,包括燕山早期(侏罗纪)岩浆活动(如本研究识别出的161Ma高钾钙碱性I型花岗岩)以及集中在白垩纪的三期侏罗纪-白垩纪岩浆活动(按年龄可分为:ca.120Ma、ca.110~90Ma和ca.70Ma,峰期为ca.100Ma)。地球化学数据表明燕山期花岗岩具有高钾钙碱性I型特征,源区中有幔源年轻组分的加入。据此,本文作者认为:(1)印支-燕山期大规模的花岗岩浆作用与古太平洋板块向华南大陆俯冲有关;(2)古太平洋板块向华南大陆的俯冲可能起始于早-中二叠世(ca.280Ma),结束于晚白垩世末期(ca.70Ma);(3)自二叠纪起至白垩纪末期安第斯型活动大陆边缘结束,海南岛保存了古太平洋俯冲相关的岩浆活动记录。

关键词：花岗岩海南岛印支期燕山期古太平洋俯冲华南

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加强地球系统内外联动的研究

科学通报 2024年第2期69卷 146-148页

作者：徐义刚谢树成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 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室地球科学学院武汉430074

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不... 详细信息

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不仅涉及地球的物理过程、化学过程和生命过程交织在一起的动力学过程,还直接关系到宜居地球的形成及其发展演化.“十四五”期间科技部启动的“地球系统与全球变化”专项正是这一发展主题的体现.

关键词：地球科学地球系统科学物理过程转型发展固定论神创论内外联动发展演化

东昆仑大格勒地区碱性杂岩体中辉石岩的年代学、地球化学、Sr-Nd同位素特征及其地质意义

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大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 125-143,I0008-I0011页

作者：王春涛李五福王秉璋王强张新远王涛郑英金婷婷刘建栋袁博武韩晓龙曹锦山王泰山谭运鸿李玉龙青海省地质调查院青海西宁810012 青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室青海西宁810012 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

近年团队在东昆仑大格勒地区发现了Nb、P矿化碱性杂岩体,并对杂岩体的岩石组合、岩石学特征及含矿性开展了研究,初步圈定了Nb、P矿化体,显示东昆仑具有寻找与碱性岩-碳酸岩型稀有稀土矿潜力。对碱性岩的形成时代、地球化学组成、矿物成... 详细信息

近年团队在东昆仑大格勒地区发现了Nb、P矿化碱性杂岩体,并对杂岩体的岩石组合、岩石学特征及含矿性开展了研究,初步圈定了Nb、P矿化体,显示东昆仑具有寻找与碱性岩-碳酸岩型稀有稀土矿潜力。对碱性岩的形成时代、地球化学组成、矿物成分以及形成环境等方面的研究,不仅对重建东昆仑古构造环境具有重要的意义,还可推动东昆仑稀有金属成矿规律研究与找矿突破。本文在野外地质调查的基础上,选取杂岩体中重要的含矿辉石岩为研究对象,开展了单矿物电子探针原位分析、磷灰石和榍石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr-Nd同位素研究。结果显示,东昆仑大格勒地区辉石岩的形成时代为418 Ma。辉石岩主要矿物中存在似长石(霞石)、碱性暗色矿物(富铁黑云母),单斜辉石为透辉石,角闪石为钙质角闪石(铁韭闪石),黑云母为铁质黑云母和镁质黑云母。岩石地球化学特征显示辉石岩具有富K(K_(2)O>Na_(2)O)、CaO含量高、轻稀土元素强烈富集、富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,不亏损Nb、Ta元素,亏损Zr、U、Ti等高场强元素的特征。全岩的(87Sr/86Sr)i为0.704058~0.704278,ε_(Nd)(t)为-0.4~-0.2。矿物组成、元素和同位素地球化学特征均指示大格勒辉石岩为钾质碱性岩,具有与OIB相似的特征,岩浆源区为EMⅠ型地幔端元。岩石的形成过程为母岩浆在相对较深的地幔源区经历了1%~3%较低程度的部分熔融作用,在上侵过程中经历了较强的分离结晶作用和微弱的同化混染作用,其形成时代为该地区岩浆活动最强烈的时期,可能与碰撞后软流圈地幔的上涌和岩石圈的强烈伸展相关。

关键词：辉石岩年代学地球化学 Sr-Nd同位素大格勒

锆石氧逸度对相山地区火山岩型铀矿床成矿母岩判别的指示意义

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地质学报 2024年第1期98卷 181-199页

作者：降珂楠骆金诚钟福军刘国奇张笑天江小燕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 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

我国华南广泛分布火山-侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山-侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和... 详细信息

我国华南广泛分布火山-侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山-侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素研究。结果显示含矿花岗斑岩的形成年龄为133.7±1.6 Ma(云际),含矿碎斑熔岩的形成年龄为132.8±1.5 Ma(邹家山),不含矿花岗斑岩的年龄为134.9±1.3 Ma(七琴)和133.3±1.3 Ma(桃溪),其在误差范围内基本一致。含矿与不含矿岩体的锆石Ce^(4+)/Ce^(3+)比值由高到低依次为:邹家山22.12~68.75(平均值为45.61),云际19.02~43.48(平均值为27.64),七琴7.99~22.03(平均值为15.63),桃溪9.70~22.40(平均值为16.19)。锆石Ti含量温度计结果显示含矿岩体锆石的结晶温度比不含矿岩体的锆石结晶温度相对更高。结合晶格应变模型和锆石Ti温度计,获得前者的绝对氧逸度亦高于后者。本研究发现相山地区含矿火山-侵入岩体中锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)比值普遍大于22,笔者提出锆石氧逸度可以作为判别火山-侵入岩体是否含矿的一个可能指标。此外,含矿与不含矿岩体中全岩铀含量的高低与氧逸度呈明显的正相关,我们推断含矿岩体具有较高的氧逸度可能指示了其岩体母岩浆相应地具有更高的铀含量。综合前人的研究资料,笔者发现含铀岩体的氧逸度明显低于斑岩型铜-钼矿,但与花岗岩型钨矿以及火山岩型银-铅-锌矿类似。因此,氧逸度的相对高低对铜-钼、钨-钼、铀及银-铅-锌赋矿岩体的差异性成矿有明显制约作用,可能还间接反映了地幔物质贡献比例的多少。

关键词：氧逸度锆石微量元素相山铀矿控矿因素

东昆仑大格勒稀有金属矿床类型的厘定:碳酸岩型铌矿床

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大地构造与成矿学 2024年第1期48卷 163-171页

作者：周金胜王强王秉璋王涛马林李五福李玉龙袁博武翟国良王春涛刘建栋郑英金婷婷史兆凯马玲刘懋锐李成余志伟杨其济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 青海省地质调查院青海西宁810012

铌是十分重要的关键金属,目前的主要用途是提高合金材料的抗腐蚀和耐高温性,同时其具有卓越的超导性能,因而随着超导技术革命的推进,未来对铌的需求可能会出现爆发式增长。尽管我国有各种类型的铌矿床,但可供开采利用的铌资源十分匮乏,... 详细信息

铌是十分重要的关键金属,目前的主要用途是提高合金材料的抗腐蚀和耐高温性,同时其具有卓越的超导性能,因而随着超导技术革命的推进,未来对铌的需求可能会出现爆发式增长。尽管我国有各种类型的铌矿床,但可供开采利用的铌资源十分匮乏,使得我国目前铌资源的对外依存度高达99.5%。本文对新发现的东昆仑大格勒稀有金属矿床中典型的矿石样品进行了综合矿物分析系统(TIMA)和电子探针成分分析,该矿床中主要的含矿(Nb)岩性为金云母岩和碳酸岩以及少量辉石岩、角闪石岩,矿石矿物主要为铌钙矿(粒径最高可达1.2 mm)、铌铁矿(粒径最高可达1.0 mm)、钛锆钍矿(粒径最高可达1.5 mm)、铌钛铀矿(粒径最高可达0.4 mm)、含铌钛铁矿(粒径最高可达0.3 mm)等,粒径和赋存形式明显优于白云鄂博矿床(粒径<0.04mm)。初步识别出两期铌矿化,即岩浆期和热液期,岩浆期结晶的铌矿物有铌钙矿、铌铁矿、钛锆钍矿、铌钛铀矿、含铌钛铁矿等;热液期形成的铌矿物也有铌钙矿、钛锆钍矿等。基于本次分析,并对比若干个与大格勒矿床极其类似的世界级铌矿床(例如Araxá、Catalao I和***é),我们将大格勒矿床厘定为碳酸岩型铌矿床。

关键词：铌矿床碳酸岩金云母岩稀有金属大格勒