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    近期,中国地质科学院地质研究所在重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程方面取得新认识,研究通过专题地质填图,查明了中亚造山带研究中争议较大的西拉木伦河蛇绿混杂岩的物质组成和构造变形特征;通过系统年代学、岩石学和地球化学研究,确定了蛇绿岩的成因类型及其代表洋盆的构造属性,获得了反映碰撞造山作用的关键变质证据,为重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程提供了关键科学依据。相关研究成果发表在国际地学期刊《GSA Bulletin》和J《ournal of Asian Earth Sciences》上。

    我国内蒙古东南部位于中亚造山带东段南部,发育多条古生代蛇绿混杂岩带,被认为是西伯利亚和华北古板块之间古亚洲洋最终闭合的地区。由于对各条蛇绿岩带的成因类型和形成时代的认识分歧,导致地质界对该区晚古生代海洋盆地的构造属性和洋陆的演变过程,至今仍存在较大的认识分歧,这也是回答东亚大陆北部聚合过程的关键。西拉木伦河蛇绿混杂岩带位于中亚造山带东南部,其中蛇绿岩属于何种成因类型和所代表洋盆具有何种构造属性(是古亚洲洋演化晚期的残余洋盆、裂谷型小洋盆还是弧后盆地),是制约该区晚古生代构造演化的重大地质构造问题之一。

    针对这一问题,中国地质科学院地质研究所刘建峰研究员、李锦轶研究员及合作者在对西拉木伦河北侧杏树洼和半拉山蛇绿混杂岩开展1:5万专题地质填图基础上,对蛇绿混杂岩开展了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,取得了以下主要进展:

    一是揭示西拉木伦河蛇绿岩代表一个类似现今太平洋的广阔洋盆,而不是裂谷或红海型小洋盆。在以往工作中,前人曾将杏树洼混杂岩中灰黑色板岩、变质粉砂岩及灰岩划分为正常的沉积地层单元,命名为上志留统杏树洼组(S3x)或西别河组(S3x),将其中的镁铁质和超镁铁质岩石划分为晚期侵入体。本研究表明,该地质单元为一套遭受了强烈的剪切变形的以硅泥质和凝灰质粉砂岩为基质,包含大小不等蛇纹岩、(枕状)玄武岩、辉长岩、硅质岩以及灰岩等外来岩块的构造混杂岩;在哈什吐井子村北山坡上可见代表洋岛/海山残片的枕状玄武岩、硅质岩和灰岩互层的复合岩块(图1)。对混杂岩中不同产状镁铁质岩块地球化学分析表明,其中既包含正常洋中脊(N-MORB)、富集洋中脊(E-MORB)、洋岛玄武岩(OIB),也包含岛弧以及陆缘弧等多种成因的蛇绿岩残片;对硅质岩岩块的分析也揭示其中存在深海和半深海环境的硅质岩。蛇绿岩和硅质岩成分的多样性表明,它们代表一个类似现今太平洋的广阔的海洋盆地,而不是裂谷或红海型小洋盆(图2A)。

     图1. 杏树洼蛇绿混杂岩中洋岛/海山岩块剖面及典型照片

    二是证实西拉木伦河蛇绿岩带是西伯利亚和中朝古板块之间古亚洲洋最终闭合的位置。西伯利亚古板块南缘和中朝古板块北缘早-中二叠世及之前的地层中碎屑锆石的年龄组成具有明显的差异(图2A)。对混杂岩基质开展碎屑锆石U-Pb定年结果获得2484Ma、1862Ma、456Ma以及280Ma年龄峰值(图2B)。通过对比表明,华北古板块北缘是混杂岩基质的主要源区,其中少量中、新元古代锆石的存在暗示西伯利亚古板块南缘也提供了物源。基质中存在两侧陆缘物质的贡献指示西拉木伦河蛇绿岩带代表两大古板块的最终缝合带,这也与晚古生代末期安加拉和华夏植物群地理分区反映的板块边界位置是一致的。中亚造山带东南部五道石门-二八地、达青牧场-迪彦庙以及贺根山等蛇绿岩混杂岩中碎屑锆石组成显示西伯利亚古板块南缘的亲缘性,它们代表西伯利亚古板块南缘增生过程古俯冲带或弧后盆地的位置。

     图2. 中亚造山带东南部索伦-西拉木伦河缝合带形成过程示意图

    三是提出古亚洲洋闭合之后西伯利亚和中朝古板块之间发生强烈的碰撞造山作用。在前人划分的“双井片岩”中解体出半拉山蛇绿混杂岩。不同于杏树洼蛇绿混杂岩,半拉山蛇绿混杂岩遭受了强烈的变质变形作用,基质为长英质片麻岩,岩块包括蛇纹岩、斜长角闪岩、角闪石岩(堆晶辉长岩)以及石榴斜长角闪岩。锆石U-Pb定年结果表明,石榴斜长角闪岩锆石核部年龄为279±4Ma,与半拉山中变辉长岩的形成时代相近;边部的变质年龄为256.5±1.3Ma,为晚二叠世。基质长英质片麻岩锆石边部年龄为250.2±1.0 Ma和251.5±2.5 Ma,与斜长角闪岩变质年龄相近,共同指示半拉山蛇绿混杂岩变质时代为晚二叠世末期。传统的矿物温压计计算和相平衡模拟揭示,石榴斜长角闪岩岩块经历了顺时针变质P-T演化轨迹,变质峰期的温、压条件分别可达700-725℃和8.5-8.8kbar(图3)。考虑到半拉山蛇绿混杂岩的变质特征,结合区域沉积、岩浆、变质、古地磁以及构造变形等资料,认为西伯利亚和华北古板块在晚二叠世末期沿西拉木伦河缝合带发生了强烈碰撞造山作用。

     图3. 半拉山蛇绿混杂岩中石榴斜长角闪岩P-T视剖面图

     
    中亚造山带东南部晚古生代末期洋-陆转换以及陆壳聚合...

    近日,中国地质科学院地质研究所(以下简称“地质所”)岩石圈中心团队揭示特提斯喜马拉雅东段“双穹窿”构造S波速度结构与成矿机制。

    新生代以来,受陆-陆碰撞造山作用控制,青藏高原南部的特提斯喜马拉雅带内发育了大量的淡色花岗岩,形成了一系列穹窿构造并伴随着多种类型矿产资源的富集。错那洞穹窿和雅拉香波穹窿作为特提斯喜马拉雅带典型的南、北“双穹窿”构造,其深部结构可能控制着多种金属矿床的形成。

    为探究“双穹窿”构造与成矿间的关系,地质所岩石圈团队利用短周期密集台阵数据,采用背景噪声成像方法获得了错那洞及雅拉香波穹窿上地壳S波速度结构。发现:“双穹窿”结构深度9km处均存在低速带,但不同的是在低速带上方,雅拉香波穹窿和错那洞穹窿核部分别表现为高速特征和低速特征;研究区内低温热液型铅锌矿和钨锡铍稀有金属矿区同样存在明显速度结构差异,铅锌矿存在于横波速度高低变化较大的地堑边缘,钨锡铍矿存在于高速突起前端,二者的速度结构差异表明了成矿时期的不同构造环境;成像结果显示“双穹窿”周缘深部地热结构特征明显(图1),上地壳中部4-8km表现为低速热传导通道,上部联通盆地、地堑储热层,下部联通高温热源低速带,构成了错那洞及雅拉香波地区特殊的地热构造模式,对成矿流体的驱动可能起到了重要作用。

    本研究可为青藏高原南部特提斯喜马拉雅带穹窿构造的上地壳结构差异性,及多金属成矿、找矿提供重要参考价值。

    图1 错那洞穹窿及邻区三维横波速度及地热结构解释模式图(红色区域为高温热源区;白色虚线为热源通道)

    地质所岩石圈中心团队揭示特提斯喜马拉雅东段“双穹...

    近日,中国地质调查局岩溶地质研究所承担的“乌蒙山连片贫困缺水区1:5万水文地质调查”项目,在贵州省毕节市七星关区燕子口镇大田村成功打到一口自流井,钻井深度150米,水自流而出,流量为284立方米/天,可以为下游大田村500余人提供饮用水源,并保障下游100余亩猕猴桃示范种植基地的灌溉用水。

    大田村地处典型岩溶石山地貌类型区,村民目前饮用地表河沟中溪水,但溪沟上游人群密集,种植业和养殖业等相对发达,地表水水质相对较差,达不到饮用水标准。当地政府和群众迫切需求优质饮用水源。

    项目组了解到地方需求后,通过实地探勘,发现该区为一典型背斜蓄水构造控制的富水区,背斜核部出露寒武系娄山关组碳酸盐岩含水层,两翼出露奥陶系、志留系碎屑岩相对隔水层,经地球物理勘探准确定位,钻井揭穿奥陶系相对隔水顶板后,水自下部寒武系娄山关组地层中自流而出。

    钻井的成功出水,不仅可以解决附近村屯饮水困难问题,同时为查明燕子口背斜蓄水构造富水区块提供了重要的依据,为评价寒武系娄山关组富水性提供了重要水文地质参数。

    岩溶所在贵州毕节打到自流井

    日前,由中国地质调查局武汉地质调查中心在江西省于都县银坑镇谢坑村实施的精准扶贫饮水示范井成功出水。抽水试验表明,“谢坑1井”单井出水量达1000吨/天以上,可以解决谢坑村困难群众3000人安全饮水需求,同时可以为银坑镇自来水管网补充水源。工程实施后,可有效解决该镇9000-10000人安全饮水困难。

    谢坑村位于江西省赣州市于都县银坑镇,银坑镇常住人口7.6万人,共有贫困户2539户10540人,国家级“十三五”贫困村8个,谢坑村属于贫困村之一。谢坑村长期以来一直存在用水难的痛点,村内水利设施较为落后且年久失修,尤其是季节性缺水严重。

    “江西省赣县、于都县1∶5万水文地质调查”是武汉地质调查中心承担的“长江中游城市群咸宁-岳阳和南昌-怀化段高铁沿线1∶5万环境地质调查”二级项目下设子项目。按照中国地质调查局对赣南苏区精准脱贫攻坚地质调查工作的统一部署和“支撑服务赣州六县精准脱贫攻坚地质调查实施方案(2016-2020年)”的要求,解决谢坑村安全饮水问题是项目支撑服务于都县精准脱贫攻坚的重点任务之一。

    2017年7月,在全面收集区内已有地质资料、仔细研究区域构造背景的基础上,项目组在银坑镇谢坑村开展了地面调查工作。调查表明,区内发育NEE向银坑向斜,向斜核部残留覆盖10-30米厚白垩系红层砂砾岩,下伏晚古生代灰岩。银坑向斜南翼为区域性NEE向高角度冲断裂切割,该断裂为阻水构造,银坑向斜含水层受来自北西方向的低山丘陵补给,于向斜核部沿NEE向径流、排泄,具有良好的找水前景。在查明谢坑村一带含水构造和埋藏型岩溶发育情况的基础上,项目组明确了找水方向,圈定找水靶区,完成了4条物探剖面测量和解译。在统筹考虑后续配套工程的基础上,确定了2处钻探井位,于2017年8月23日开始了“谢坑1井”钻探施工。

    2017年9月25日,于都县县委常委、于都县矿管局、银坑镇有关领导一行,现场查看 “谢坑1井”抽水试验情况,询问谢坑1井选址、施工等方面的情况,了解示范井后续建设面临的问题和困难。于都县县委领导对武汉地质调查中心卓有成效的工作给予肯定并表示感谢,就示范井后续建设等事宜同项目组进行了讨论并提出了建议。

    此前,由中国地质调查局武汉地质调查中心实施的江西赣州夏潭饮水示范工程建设项目已投入试运行阶段。

    银坑镇谢坑村饮水示范井

    于都县有关领导查看谢坑1

    赣南地质精准扶贫工作再获佳讯

    近日,由中国地质调查局岩溶地质研究所油气古岩溶研究团队承担的中石化西北油田分公司科技先导项目《顺北1井区奥陶系断溶体油藏岩溶特征研究》顺利通过甲方组织的中期评审。

    岩溶所研究团队基于将今论古地质思维,针对顺北1井区断溶体油藏储层发育特征及成因机理先后开展了奥陶系岩溶作用背景研究、地表典型断溶体描述与结构模式建立、奥陶系岩溶缝洞发育特征研究等工作。

    通过以上研究厘定了顺北1井区岩溶作用期次,认为存在一间房组顶面准同生岩溶作用、良里塔格组顺层-断裂复合控储岩溶作用、前志留系桑塔木组覆盖埋藏岩溶作用和海西晚期二叠系热液岩溶改造等4个期次。其中对本区一间房顶面以下80-110米放空漏失段起控制作用的为良里塔格组顺层-断裂复合控储岩溶作用期。

    同时建立了地表不同性质、规模断裂控制下的断溶体发育结构模式,进行了顺北地区井下对比应用。认为拉分断裂控制下的岩溶缝洞系统最为发育,在断裂带上盘破碎带以发育地下河系统、厅堂型溶洞为主(SHB1-1H);走滑断裂次之,以发育高密度构造诱导缝为特征,在地下水集中径流排泄区,可形成地下河系统(SHB1-4H);强挤压逆冲断裂岩溶发育程度相对较差,上升盘较下降盘好,未被方解石等钙泥质致密胶结的断层核部可发育地下河系统(SHB1-5H)。

    以上研究成果对指导塔里木盆地断溶体油藏的精准高效勘探具有重要的理论意义。下一步,研究团队将重点针对断溶体油藏缝洞体雕刻、岩溶储层发育模式建立等方面开展科技攻关。

     

    塔北地区良里塔格组顺层-断裂复合控储岩溶作用模式 

     

    桂林现代岩溶断溶体模式与SHB1-1H井断溶体发育模式对比 

     
    岩溶所助力断溶体油藏勘探开发

    塔北隆起作为塔里木盆地油气最富集的构造单元,其构造演化研究备受关注。由于盆地内地层埋深大、剥蚀程度高、钻井资料少,对塔北隆起形成时间存在古生代加里东运动中晚期-海西运动早期(康玉柱,1985;谢晓安,1986;徐国强等,2005;邬光辉等,2009;何碧竹等,2015;刘长磊,2018;Lin et al., 2012;Li et al., 2015;刘长磊等,2018)、震旦纪-寒武纪之交的泛非运动(邬光辉等,2012)、新元古代(汤良杰等,1999;汪新文和陈发景,1997)等不同的认识,对深层油气勘探带来了巨大的阻碍。此外,塔北隆起可能记录了古元古代、新元古代一系列区域构造和盆地沉积充填事件(Wu et al., 2016, 2018)。

    地质力学研究所能源研究室吴林、冯兴强研究团队聚焦塔北隆起的起源问题,系统梳理了隆起及周缘碎屑岩年龄数据(5件最新样品、54件已发表样品),从沉积盆地源汇关系的角度分析锆石年龄数据的时间、空间分布,结合深部地震剖面精细解析,厘定物源供给关系,明确了塔北隆起的起源及元古代盆山格局。此项研究成果不但可以为超大陆重建提供盆地响应证据,对指导超深层古老层系油气勘探具有重要的理论和现实意义。

    图1 塔里木盆地及周缘构造地质纲要图

     图2 塔里木北部超深层楔形地质结构

     图3  塔里木北部新元古代盆山演化格局

    主要研究成果包括:

    (1)首次在塔里木北部温宿地区、尉犁地区发现新元古代沉积序列。

    (2)发现塔北隆起及周缘碎屑岩锆石年龄在时空分布上呈规律性迁移:在同一时期(如拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪),从周缘到古隆起核部,新元古代锆石比例减少,而新太古代-古元古代锆石比例增加;在同一位置,从拉伸纪到埃迪卡拉纪,新元古代锆石比例减少,而新太古代-古元古代锆石比例增加。深部地震剖面同时解析,古隆起周缘发育新元古代楔形地层、超覆结构。因此锆石年代学和地层结构一致指示,塔北隆起长期存在,且为周缘提供碎屑物源。

    (3)提出了塔里木北部存在两期元古代造山事件。古元古代造山带始于约1.9–1.8 Ga,终止于约1.8 Ga。新元古代造山带始于约900–740 Ma,终止于约600 Ma,新元古代盆山格局受控于罗迪尼亚超大陆边缘裂解过程。两期造山带继承演化为现今的塔北隆起。

    本研究受国家自然科学基金(41902158)和中石油“十四五”科技专项(2021DJ05)的联合资助。研究成果得到了赵国春院士和审稿专家一致认可,发表于国际知名期刊Precambrian Research。

    Lin Wu, Xingqiang Feng, Shuwei Guan, Guangyou Zhu Haijun Yang. 2022. Proterozoic basin–orogen framework in the northern Tarim Craton, China. Precambrian Research 373, 106627. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2022.106627.

     
    地质力学研究所在塔里木盆地塔北隆起起源方面取得新...

    藏南超钾质岩是理解造山带地幔性质及演化的窗口,一直是青藏高原研究的重要热点。藏南超钾质岩具有极为富集的地球化学特征,但其富集的原因存在争议。多数学者认为其富集特征继承自富集地幔源区,而一部分则认为壳源富集组分的加入是超钾质岩富集特征形成的重要原因。导致上述争议的主要原因是,以往的研究多基于全岩地球化学数据开展,而全岩通常代表岩石中不同矿物机械混合的产物,具体富集过程难以捉摸清楚。相比之下,岩浆中一些结晶温压范围较大的矿物,例如单斜辉石,往往在其结晶过程中记录着岩浆组分的细微变化,为恢复超钾质岩浆起源与演化提供了难得的机遇。为此,中国地质调查局地质研究所杨志明研究组在精细厘定藏南超钾质岩中单斜辉石斑晶结晶历史的基础之上,结合矿物原位微区分析结果,试图恢复其超钾质岩浆的地壳演化过程,揭示富集原因和源区交代特征。

    图1. 单斜辉石斑晶组分图解

    结果显示,藏南超钾质岩经历了结晶分异、岩浆混合和同化混染一系列复杂的地壳过程。结晶分异导致正常结晶的单斜辉石斑晶(type-I)具有与其地幔源区相同的组分特征,其Mg#和Ni含量从核部(Core)到边部(Rim)逐渐降低,而不相容元素(REE,Sr,Zr等)含量逐渐升高。一些单斜辉石斑晶(type-II,-III)的不平衡结构(例如反环带、熔蚀结构)指示岩浆混合,而混合导致的type-II,-III中高Mg#、Ni环带相比正常环带(87Sr/86Sr:0.70929-0.72553)具有相对较低的不相容元素含量和87Sr/86Sr比值(0.70659-0.71977;图1A、B中type-II的Rim和type-III的Core)。同化混染作用的主要证据是地壳捕虏体的广泛产出,考虑到这些捕虏体相比寄主超钾质岩(0.708-0.710)具有低得多的全岩87Sr/86Sr比值(0.711-0.722),地壳组分的加入会引起相对亏损而非富集。显然,以上结晶分异、岩浆混合和同化混染作用都不能导致超钾质岩的富集特征。同化混染和岩浆混合作用引起超钾质岩浆的亏损同样体现在type-I斑晶由核部向边部逐渐降低的87Sr/86Sr比值上(图1A、B),这也与基于EC-E′RAχFC模型的模拟结果一致。因此,推断藏南超钾质岩的富集特征继承自源区。此外,单斜辉石斑晶的低Ti/Eu比值(<1500)和高(La/Yb)N数值(>8)指示超钾质岩源区遭受过碳酸盐交代为主的交代作用(图1D)。

    上述藏南超钾质岩的富集特征形成机制的厘定,为理解青藏高原新生代岩石圈演化及高钾埃达克质岩石的形成提供了重要约束。本研究得到国家自然科学基金委项目(项目号91955207, 41825005)资助,研究成果近期在线发表在著名岩石学期刊《Journal of Petrology》上(Li, W. K., Yang, Z. M., Chiaradia, M., Zhou, L. M., and Hou, Z. Q., 2021. Enrichment nature of ultrapotassic rocks in southern Tibet inherited from their mantle source, Journal of Petrology, doi:10.1093/petrology/egab060),博士生李炜恺为第一作者,杨志明研究员为通讯作者。

    原文链接:https://doi.org/10.1093/petrology/egab060

     
     
    藏南超钾质岩研究新进展——富集特征继承自地幔源区

    鲜水河断裂带位于青藏高原东南部,是中国大陆内部地震活动性最强的左行走滑活动断裂带,自1725年以来已发生8次7级以上破坏性强震,并且未来发生强震的概率较高,该断层已引起国内外地质学家和地球物理学家的高度关注。断裂主滑动带(Principal Slip Zone,简称PSZ)是地震作用的直接产物,保留有地震时形成的新鲜物质。研究PSZ的物质组成、结构构造和物理化学性质是认识断裂带地震活动的关键和突破口,是研究地震破裂机制和强震发生规律的重要基础和手段,对断裂带沿线的城镇防震减灾和基础设施规划建设具有重要的意义。

    近日,中国地质调查局地质研究所“巴颜喀拉地块北缘与东缘大型断裂带区域地质调查”项目组在四川道孚县龙灯乡基础地质调查中发现了鲜水河断裂带的主滑动带。该剖面为季节性洪流在河道内冲刷出的新鲜基岩剖面,约20米宽1.5米深,主要岩性为砂岩、粉砂岩,属三叠纪侏倭组地层。断裂的强烈活动使得剖面中的岩石发生强烈破碎。此次发现的鲜水河断裂带主滑动带位于断裂带核部,其两侧发育不同颜色的碎裂岩和断层角砾岩,中部为5-10厘米厚的黑色断层泥。现有研究表明,一次7级以上的大地震形成约1-2毫米的主滑动带,因此,此次在地表发现的主滑动带至少经历了二十多次甚至近百次的大地震活动。该剖面中见到的主滑动带与鲜水河断裂带科学钻探1号钻孔(XSH-1)岩心中见到的主滑动带岩性、结构构造具有很好的一致性,并且主滑动带所在位置与地表的河流阶地位错、断层陡坎(地堑)等构造地貌所反应的断层位置完全一致。

    通过对该剖面开展精细的物质组成、结构构造分析,对断裂带物质进行物理-化学性质、摩擦实验和年代学研究,将有望揭示鲜水河断裂带的大地震孕震环境、破裂机制、活动历史和孕育发生规律。该断裂带主滑动带剖面,不仅是地质调查项目的重要发现,而且将有可能在地震断裂理论方面取得突破性进展,并为该地区防灾减灾工作做出重要贡献。

    鲜水河断裂带主滑动带(红色虚线),道孚县龙灯乡

    (a)断裂带左行走滑伴随正断分量;(b)、(c)断裂带主滑动带由5-10cm厚黑色断层泥组成

    鲜水河断裂带基础地质调查新进展:发现破解地震机制...

    岩浆补给作用为岩浆房补充热量和物质,促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化和早期结晶晶体的熔蚀及再活化,并且可能导致岩浆房过压,触发火山喷发。同时,岩浆补给作用制约着高硅流纹质火山岩的形成,是晶体-熔体分离机制的关键因素之一,但该作用通常较为“隐蔽”。为揭示这一作用过程,自然资源部中国地质调查局地质研究所贺振宇研究员课题组颜丽丽博士后与南京大学徐夕生教授合作,选择中国东南沿海巨型火山-侵入杂岩带中具有代表性的浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩为对象,对中央侵入相石英正长斑岩及其中发育的富晶体包体开展了斜长石原位Sr同位素研究。该研究揭示了斜长石颗粒之间的成分和Sr同位素组成变化,有效制约了酸性岩浆系统的岩浆补给和堆晶体的再活化过程。

    浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩由包含四个岩性段的流纹质火山岩,以及中央侵入相石英正长斑岩组成(图1)。石英正长斑岩中发育次球状或不规则状的富晶体包体。这种包体与花岗岩中常见的暗色微粒包体不同,富含晶体和斑晶(图2)。同时,在雁荡山第四火山岩性段的流纹质晶屑-玻屑熔结凝灰岩中也发育这种富含晶体的浆屑或包体(图2)。目前一般认为这种类型的包体与岩浆房的晶粥活化作用有关。

    图1 浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩地质简图。石英正长斑岩位于破火山口的中心,呈多个岩株出露。

    图2雁荡山石英正长斑岩和富晶体包体的野外露头照片(a-c)。第四火山岩性段火山岩中也发育类似的富晶体包体(d)。

    斜长石Sr同位素研究结果表明:

    1.雁荡山破火山口火山-侵入杂岩中的包体和寄主石英正长斑岩中发育的斜长石晶体虽然发育了复杂的内部结构和成分环带(图3),但颗粒内部的(87Sr/86Sr)i变化不明显。但是,斜长石颗粒间显示了明显的(87Sr/86Sr)i变化(图4),暗色了岩浆补给和岩浆混合过程,并且该作用过程可能驱动了晶体间熔体的抽取。

    2.尽管石英正长斑岩与包体的全岩(87Sr/86Sr)i差别很小,但是包体中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏低,而石英正长斑岩中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏高(图4)。因此,这些包体的变化范围较大的全岩(87Sr/86Sr)i,可能暗色了其主要组成矿物为来自不同端元的组合。这对于理解全岩Sr同位素组成的也提供了新的信息。

    图3 包体中斜长石斑晶的成分面扫描,显示其环带结构,核部低Ca并发育筛状构造,边部高Ca。

     

    图4雁荡山石英正长斑岩以及包体中斜长石颗粒间(87Sr/86Sr)i变化,以及与全岩Sr同位素组成对比。

    本研究同时也展示了斜长石原位Sr同位素分析在揭示酸性岩浆系统的岩浆作用过程研究中重要作用和潜力,也为支撑和推动地调局在深部地质调查与研究提供了新的研究思路。本研究受国家自然科学基金项目(41930214, 41102028)和中国博士后科学基金项目(2020M670402)资助,成果发表于国际地学期刊《Journal of Asian Earth Sciences》:Yan Li-Li, He Zhen-Yu, Xu Xi-Sheng, 2020. Magma recharge processes of the Yandangshan volcanic-plutonic caldera complex in the coastal SE China: constraint from inter-grain variation of Sr isotope of plagioclase. Journal of Asian Earth Sciences 201, 104511. 全文链接:https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104511

    附:对雁荡山破火山口火山-侵入杂岩系统的锆石U-Pb定年、锆石Hf-O同位素和全岩地球化学等研究,制约了其岩浆来源,以及火山岩与侵入岩的具体成因联系等问题。该研究成果发表于Lithos:Yan Li-Li, He Zhen-Yu, JahnBor-ming, Zhao Zhi-Dan, 2016. Formation of the Yandangshan volcanic-plutonic complex (SE China) by melt extraction and crystal accumulation.Lithos 266–267, 287–308.http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2016.10.029

     
     
    地质所斜长石原位Sr同位素研究获新进展

    白乃庙岩浆弧作为中亚造山带东南缘最重要的岩浆弧之一,一直是地学界研究的热点,其构造属性及与华北陆块的弧陆汇聚方式尚存争论。传统上,白乃庙岩浆弧被认为是一个位于华北北缘的安第斯型陆缘弧,具有与华北陆块一致的结晶基底,形成于古亚洲洋向华北北缘的俯冲。然而,这与华北北缘早古生代的被动陆缘沉积特征相矛盾。为此,也有学者提出其是一个外来岛弧地体。针对这一问题,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所马收先、王宗起、张英利等,对赤峰地区早泥盆世碎屑岩开展综合物源研究。

    磨拉石角度不整合于造山带之上,记录了造山带内不同构造单元岩浆活动和构造演化历史。通过磨拉石物质组成时空变化的研究,可以限定造山带内块体岩石组成、拼合时间以及构造属性。为此,马收先等详细分析了四道杖篷和前坤头沟剖面的古水流、碎屑岩成分、碎屑锆石U-Pb年龄和地球化学特征等,并与前人已发表的白乃庙岩浆弧带数据相对比。

    研究结果显示,四道杖篷剖面物源来自白乃庙岩浆弧,前坤头沟剖面则来自白乃庙岩浆弧和华北陆块的混合物源。前者碎屑锆石普遍发育核幔结构,核部年龄由2357-444Ma的十余个年龄峰组成,边部年龄为444±8Ma,明显不同于华北基底年龄特征(~1.85和~2.52Ga),表明白乃庙岩浆弧是一个外来岛弧地体。结合弧岩浆活动与赤峰地区早泥盆世碎屑岩时代,将白乃庙岛弧与华北北缘碰撞时间限定为430-410Ma。同时,该研究暗示,在弧陆碰撞后期于白乃庙岛弧北侧可能存在俯冲极性反转。

    岩浆弧是形成斑岩型铜钼矿的主要构造单元,白乃庙大型铜钼金矿就位于该岛弧带内,该研究为白乃庙岛弧带内斑岩型铜钼找矿工作提供了方向,非华北基底区的早古生代斑岩体周围将是未来的找矿目标区。

    Fig. 13

     

     白乃庙岛弧构造演化模式图

    该研究成果近期发表于期刊Tectonics (Ma S.X., Wang Z.Q., Zhang Y.L., Sun J.X., 2019. Bainaimiao Arc as an Exotic Terrane Along the Northern

    资源所对赤峰地区早泥盆世碎屑岩开展的综合物源研究...

    中国东南沿海发育大规模的白垩纪酸性火山-侵入杂岩,其中一些火山-侵入杂岩与铜金成矿作用密切相关。揭示酸性岩浆系统的演化过程,尤其是“晶体-熔体分离”过程、机制及其动力学是深入理解中国东南沿海铜金成矿作用的关键。自然资源部中国地质调查局地质研究所颜丽丽博士、贺振宇研究员及其合作者最近所做的研究展示了锆石微量元素在相关研究中的重要作用和研究潜力,也为支撑和推动地调局在深部地质研究与找矿提供了新的研究思路和方法。

    岩浆房的“晶体-熔体”分离过程对于理解高硅流纹质火山岩的成因,以及火山-侵入杂岩中高硅酸性火山岩与低硅中央侵入体的成因联系具有重要意义。为了揭示这一过程,颜丽丽博士、贺振宇研究员及其合作者在对福建云山火山-侵入杂岩详细的岩石学、年代学和岩石地球化学解剖的基础上,进一步开展了系统的LA-ICP-MS锆石微量元素研究,利用锆石微量元素对岩浆的成分和温度等变化敏感的优势,有效制约了酸性岩浆系统的晶体-熔体分离和岩浆补给过程。

    福建云山火山-侵入杂岩由高硅的过铝质流纹岩和过碱性流纹岩、以及破火山口中央侵入体石英二长斑岩组成(图1)。石英二长斑岩中发育有少量暗色微粒包体。系统的锆石微量元素分析和研究结果显示:

    (1)云山过铝质流纹岩、过碱性流纹岩和石英二长斑岩显示明显区别的锆石微量元素特征:过铝质流纹岩、过碱性流纹岩锆石具有高的Hf,低的Ti和Zr/Hf,而石英二长斑岩锆石具有低的Hf和高的Ti和Zr/Hf(图2)。这种差异表明火山岩锆石是在熔体提取之后结晶自火山岩岩浆,反映了岩浆房的“晶体-熔体”分离过程。但是,两者少部分微量元素重叠的特征可能暗示了一小部分锆石为熔体提取过程捕获的岩浆房中的晶体。

    (2)过碱性流纹岩锆石与过铝质流纹岩锆石相比,具有更低的Eu/Eu*、Ti和Th/U,反映其结晶自相对更演化的岩浆(图2)。此外,过碱性流纹岩锆石与过铝质流纹岩锆石具有基本一致的Zr/Hf和Hf含量,反映了过碱性流纹岩的岩浆提取时,锆石未饱和,不存在锆石的分离结晶。但是,过铝质流纹岩锆石相对石英二长斑岩锆石具有低的Zr/Hf,反映了岩浆房的“晶体-熔体”分离过程中锆石饱和和分离结晶。这暗示了在过铝质流纹岩岩浆提取之后,岩浆房还发生了岩浆补给作用。

    (3)在过铝质流纹岩和石英二长斑岩的锆石中均发育了CL较亮的锆石边部或颗粒,同时,其锆石核部具有熔蚀的特征(图3)。CL较亮的锆石边部或颗粒具有相对核部较低的Hf、Th、U含量和较高的Ti含量,以及高的Zr/Hf和Eu/Eu*比值(图2)。这种结构和成分变化,表明锆石在相对高温和低演化岩浆中的进一步生长过程,记录了岩浆补给作用。这也进一步表明岩浆补给作用促进了岩浆房的“晶体-熔体”分离和岩浆的高度分异演化。

     

    图1 福建云山破火山口火山-侵入杂岩地质简图

    注:第一单元主要为过铝质流纹岩(灰色区域),第二单元主要为熔结凝灰岩(紫色区域),第三单元主要为过碱性流纹岩(蓝色区域);石英二长斑岩位于破火山口的中心(粉色区域)。

     

    图2 云山火山-侵入杂岩锆石微量元素组成

    注:云山过铝质流纹岩、过碱性流纹岩和石英二长斑岩显示明显区别和较少重叠的锆石微量元素特征(过铝质流纹岩、过碱性流纹岩锆石具有高的Hf,低的Ti和Zr/Hf,而石英二长斑岩锆石具有低的Hf和高的Ti和Zr/Hf),反映岩浆房的“晶体-熔体”分离过程;而作为对比的雁荡山火山-侵入杂岩和Turkey Creek火山-侵入杂岩则相对重叠区域较多,反映了一部分锆石随着熔体提取过程迁移

     

    图3云山火山-侵入杂岩锆石CL图像

    注:过铝质流纹岩和石英二长斑岩CL较亮的锆石边部或颗粒,表明锆石在相对高温和低演化岩浆中的进一步生长过程,记录了岩浆补给作用

    地质所相关研究为铜金成矿找矿提供新思路

    鄂阳地3井由自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所承担的“南方重点地区1:5万页岩气地质调查” 项目布设。该井位于湖北省宜昌市长阳县, 构造上位于长阳复背斜核部,设计井深1500米,以寒武系牛蹄塘组和震旦系灯影组为目地层,拟查明湖北鄂西宜昌地区长阳背斜寒武系石龙洞组—震旦系灯影组的地层、构造、含气性特征,碳酸盐岩-页岩层组结构特征、岩溶发育特征等,为鄂西地区页岩气勘查开发示范基地综合调查评价提供基础资料。

    岩溶所“南方重点地区1:5万页岩气地质调查” 项目在鄂西地区围绕页岩气勘查开发,开展岩溶地质调查工作,发挥岩溶地质专业优势,查清富有机质页岩-碳酸盐岩层组结构与分布规律及近地表与页岩气目的层顶底板碳酸盐岩岩溶地质条件,建立碳酸盐岩岩溶预测模式,解决岩溶地区页岩气勘探开发过程中碳酸盐岩岩溶预测和水文地质条件问题,为鄂西页岩气勘查开发示范基地提供技术支撑。

     

     

    鄂阳地3井开钻