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    近日,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(以下简称“物化探所”)能源与深地探测研究团队针对喜马拉雅造山带中部地区壳内结构和物质状态取得新认识。该成果以“Magnetotelluric Imaging of the Central Himalayan Crust Away From Rift Zones”为题发表于国际SCI期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。

    57个百万年以来,印度与欧亚大陆持续碰撞形成了雄伟的喜马拉雅造山带。研究喜马拉雅造山带的壳内结构和物质状态对认识大陆碰撞挤压形变机制具有重要的科学意义。然而,目前对喜马拉雅造山带的地壳结构和物质状态特征还存在逆冲模式、韧性通道流模式等不同的认识。

    研究团队利用喜马拉雅造山带中部远离南北向裂谷带的区域采集了新的大地电磁测深数据,结合已有数据通过三维反演首次获取了穿过整个喜马拉雅造山带的电性结构模型(图1)。研究结果显示,喜马拉雅造山带中部冈底斯成矿带的中下地壳并不存在大范围部分熔融物质,北喜马拉雅的壳内物质没有呈现管道流的状态,推断或以逆冲叠置的方式向南迁移,或部分熔融之后发生了冷凝。主喜马拉雅逆冲断层斜坡对中上地壳物质的形变和抬升作用不可忽视,沿着该斜坡的逆冲叠置过程使壳内物质向上部转移,加厚了喜马拉雅地壳,并有助于北喜马拉雅片麻岩穹窿的形成,浅部构造响应与深部地壳俯冲形态之间存在较强耦合关系。

    该研究受地质调查项目和国家自然科学基金项目联合资助。

    图1. 穿过喜马拉雅造山带中部的电性结构模型(LMF: 罗巴堆-米拉山断裂, DF: 达纳普断裂, GT: 冈底斯逆冲断裂, YZS:雅鲁藏布江缝合带, STDS:藏南拆离系, MCT:主中央逆冲断裂, MBT:主边界断裂; MHT: 主喜马拉雅逆断裂)

    喜马拉雅造山带中部地区壳内结构和物质状态研究取得...

    青藏高原是特提斯洋盆多期扩张与消减以及其间的陆块、岛弧多期俯冲碰撞作用的产物,具有长期、复杂的地质演化历史。拉萨地体作为青藏高原重要的组成之一,通常认为其起源于冈瓦纳大陆北缘,中生代由于新特提斯洋壳北向俯冲成为安第斯型活动大陆边缘,新生代与印度板块发生陆-陆碰撞造山作用,因而完整记录了青藏高原的过程。但是,由于拉萨地体内古老岩石出露有限,其前寒武纪的演化历史仍是个谜。

    中国地质调查局地质研究所董昕研究员及其合作者对拉萨地体东部的林芝杂岩开展了详细的野外地质考察,在东久地区识别出一套中元古代早期的花岗质片麻岩,通过系统的年代学和岩石地球化学研究,初步取得如下认识:

    1.东久正片麻岩的原岩为花岗闪长岩和花岗岩,形成于中元古代1520‒1506 Ma(图1),具有弧型花岗质岩石的地球化学特征,它们可以为拉萨地体的古生代地层提供源区物质。全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素表明这些中元古代的花岗质岩石起源于更古老的地壳物质,反映拉萨地体可能存在更古老的基底岩石。

    2.东久正片麻岩中的锆石不仅记录了中元古代的原岩年龄,而且记录了新元古代605‒590 Ma(图1)的变质事件,表明拉萨地体发育有前寒武纪变质基底。

    3.通过岩相学和榍石原位U-Pb定年研究,揭示出东久片麻岩还经历了后期渐新世(约26 Ma)(图2‒3)的中压角闪岩相变质作用再造,这期变质作用可能与印度-亚洲板块陆-陆碰撞后地壳持续加厚有关。

    4.提出南部拉萨地体和北部拉萨地体均具发育前寒武纪变质基底,但自中生代以来的幔源岩浆作用和变质作用强烈地改造了南部拉萨地体的基底岩石。

    这一研究为深入认识拉萨地体的古老地壳时代和性质,及其后期再造演化提供了重要依据。

    上述研究受国家自然科学基金项目(41872070和91855210)、地质调查项目(DD20160122和DD20190057)和国家留学基金委访学项目(201809110024)的共同资助。成果发表在国际知名地学期刊《Precambrian Research》上:Dong Xin, Zhang Zeming, Niu Yaoling, Tian Zuolin, Zhang Liangliang. 2020. Reworked Precambrianmetamorphic basement of the Lhasa terrane, southern Tibet: Zircon/Titanite U–Pb geochronology, Hf isotope and Geochemistry. Precambrian Research, 336, 105496。

    原文链接:https://doi.org/10.1016/j.precamres.2019.105496

     

    图1 东久片麻岩的锆石U-Pb定年谐和图(a和c)和锆石中稀土元素球粒陨石标准化后的配分图解(b和d)。图中红色和蓝色线(/文字)分别代表锆石的继承岩浆核和变质边的分析结果(单位:Ma)。

     

    图2 东久片麻岩中代表性榍石的背散射图像(a‒d,i‒l)和其对应显微镜下照片(e‒h,m‒p)。蓝色圈和数字代表榍石定年分析的位置和结果(单位:Ma)。大部分榍石含有钛铁矿、黑云母、褐帘石、磷灰石、斜长石、石英和少量金红石矿物包体。

    图3 东久片麻岩的榍石U-Pb定年谐和图

    地质所在拉萨地体前寒武纪变质基底研究方面取得进展

    近日,中国地质调查局地质研究所张泽明研究员团队在喜马拉雅造山带研究取得新进展。出露在喜马拉雅造山带变质核中的高喜马拉雅结晶岩系和淡色花岗岩是研究碰撞造山带构造演化的理想载体,以往研究主要集中在泥质和长英质高压变质岩上,缺少对基性高压变质岩变质和部分熔融条件和持续时间的研究。张泽明研究员团队对东喜马拉雅构造结的石榴角闪岩进行了详细的岩石学和地质年代学研究,建立了其变质P–T–t轨迹、揭示出深熔机制和熔体成分,探讨了淡色花岗岩成因和喜马拉雅造山带加厚下地壳的流变学性质和构造演化过程。

    研究成果揭示了石榴角闪岩经历的三个阶段变质作用,经历了高压和高温麻粒岩相变质作用和部分熔融,计算了峰期温压条件,指出经历了顺时针P-T轨迹和相应构造演化类型。认为部分熔融主要由进变质过程中角闪岩的脱水熔融产生,形成大量(可达20vol.%)花岗质成分熔体可以为喜马拉雅淡色花岗岩提供源区。石榴角闪岩经历了约20 Myr(从40 到20 Ma)的持续深熔过程,这明显早于马拉雅变质核的挤出时间,说明喜马拉雅造山带部分熔融的加厚下地壳在持续的板块汇聚过程中依然保持了长达15Myr的静止状态。

    这一研究成果为大型热造山带的组成、性质和构造演化历史提供了一个新的认识,具有一定的创新性。本研究受国家重点研发计划项目(2016YFC0600310)、国家自然科学基金(91855210、41872064)和中国地质调查局项目(DD20190057)资助。研究成果发表在知名国际期刊《Journal of Geophysical Research- Solid Earth》上。

    地质所在喜马拉雅造山带石榴角闪岩研究方面取得新进...

    西昆仑造山带是青藏高原的重要组成部分,地处特提斯北缘,是中亚和特提斯域之间的一个重要构造连接带。西昆仑古生代的形成与演化与原特提斯洋俯冲和闭合密切相关,因此研究西昆仑早古生代的岩浆记录对限定原特提斯洋的初始俯冲时限和动力学过程至关重要。近日,自然资源部中国地质调查局地质研究所尹继元研究员、陈文研究员与合作研究者者重点针对西昆仑-喀喇昆仑寒武纪原特提斯洋俯冲相关的弧岩浆岩展开研究,揭示了原特提斯洋俯冲不同阶段的岩浆岩组合和同位素组成变化、初始俯冲时限和方式,限定了从后撤式俯冲转换为前进式俯冲的造山过程和岩浆响应,建立了不同动力学过程与岩浆组合的关联性,为深入认识大陆地壳的生长机制提供新的约束。

    研究确定了大洋俯冲过程中不同阶段(前进式和后撤式俯冲)岩浆组合与时空分布(图1)。早期甜水海地块的I-型花岗岩形成于533-530 Ma,是西昆仑造山带原特提斯洋南向俯冲最老的岩浆记录,表明原特提斯洋初始俯冲发生在533 Ma以前。其亏损的Sr-Nd-Hf-O同位素组分锆石Hf-O同位素平衡估算表明,存在地幔物质的的加入,加入量达到22%;而其弧岩浆沿北东向(海沟方向)不断变年轻,而同时期花岗质岩墙和双峰式火山岩组合反映一个拉张、伸展背景。

     

     

    图1 西昆仑-喀喇昆仑区域地质简图

      研究还提出上述岩石组合及时空分布特征为原特提斯洋板片北向后撤过程的产物(图2A)。514 Ma以后,岩浆活动减弱,具有高Sr/Y比值和高的Sr含量,但低Yb,Y,Cr和Ni含量的闪长岩来源于加厚下地壳的深熔作用,而最富集Sr-Nd-Hf-O同位素的I型花岗岩则是来自西昆仑古老基底的部分熔融。这是原特提斯洋前进式俯冲过程促使地壳加厚的结果(图2B)。

     

    图2 原特提斯洋交替的前进式和后撤式俯冲模型图

      本本研究受国家自然科学基金项目(41573045, 41873060和41830216)和自然资源部深地动力学重点实验室开放课题基金(J1901-5)等项目的支持,成果近期发表在国际SCI期刊《GSA Bulletin》上:Yin, J.Y., Xiao, W.J., Sun, M., Chen, W., Yuan, C., Zhang, Y.Y., Wang, T., Du, Q.Y., Wang, X.S., Xia, X.P. 2020. Petrogenesis of Early Cambrian granitoids in the western Kunlun orogenic belt, Northwest Tibet: Insight into early stage subduction of the Proto-Tethys Ocean. Geological Society of America Bulletin, https://doi.org/10.1130/B35408.1.

    原文链接:https://doi.org/10.1130/B35408.1 

    原特提斯洋的初始俯冲时限和动力学过程研究取得新进...

    2019年7月22日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所在贵州省丹寨县组织召开贵都地1井加深论证会。 

    贵都地1井原设计井深1200米,目的层牛蹄塘组黑色页岩、灯影组岩溶储层,实钻后发现上覆杷榔组挤压揉皱发育,导致地层加厚,致使设计进尺钻不穿目的层,需要加深。“南方页岩气基础地质调查工程”首席包书景等专家考察了贵都地1井现场,观察了岩心和地质剖面,审阅了钻井和野外资料,听取了加深汇报。经质询和讨论,专家组一致认为贵都地1井在前期九门冲组-牛蹄塘组上段发现油气显示的基础上,进一步加深钻探可以摸清牛蹄塘组、灯影组地层发育情况以及含气性,同意加深钻探200-250米。

    来自自然资源部中国地质调查局所属的油气资源调查中心、成都地质调查中心,贵州省地质调查院、贵州省地质矿产勘查开发局等单位的专家参加会议。

             

     

     
    贵都地1井钻探加深论证会在贵州丹寨举行

    摘要:揭示大兴安岭及邻区晚中生代地壳加厚至伸展减薄过程中花岗岩浆演变的特点,为阐述地壳伸展减薄及其成矿背景提供了新依据。秦岭花岗岩同位素填图揭示块体的性质特征及其对钼等多金属矿的制约,进一步确定阿拉善侵入岩分布与成因,初步编制六大区片及中国北方花岗岩图,初步建立中国东部晚中生代火山活动的年代格架。

    1.项目概况

    “重大岩浆事件及其成矿作用调查” 项目所属于九大计划中“关键地质问题综合调查”工程。该项目下设10个子项目,包括6个大区中心承担的六大区片岩浆调查子项目,全国花岗岩、东部火山岩、西部蛇绿岩3个项目及1个岩浆岩填图试点项目。目的是围绕重要成矿带,以岩浆岩为主要研究对象,查明重要、重大岩浆事件及其成矿关系和构造背景,为找矿突破战略行动提供依据,通过关键地区岩浆岩填图和同位素填图,探索花岗岩填图方法。

    2.成果简介

    (1)揭示大兴安岭及邻区晚中生代地壳加厚到伸展减薄下花岗质岩浆演变特点,为阐述地壳伸展减薄及其成矿背 景提供新依据。依据新测和收集的410余个锆石年龄,重新厘定该区包括蒙古晚中生代花岗岩的分布范围,将东北亚晚中生代岩浆发育范围扩展到俄罗斯远东贝加尔湖一带。同时,确定早一中侏罗世花岗岩受鄂霍茨克构造体制的影响。依据实测和收集的百个地球化学数据, 揭示侏罗纪一白垩纪花岗岩类岩浆由高钾钙碱性向高钾钙碱性一钾玄质、由I型向高分异I型、A型和Sr/Y值向低演化的演变特征(图1)。这种岩浆演变是从岩浆演变角度结合构造伸展论证加厚地壳向伸展减薄转化过程的一个成功范例(图1), 为阐明东北亚晚中生代花岗岩陆内挤压增厚到伸展减薄下的动力学背景、深入认识全球规模巨大的侏罗纪一白垩纪地壳伸展巨变和成矿大爆发的地质背景提供新的重要依据。

    (2)秦岭花岗岩同位素填图,揭示块体的性质特征及其对钼等多金属矿的制约。对东秦岭花岗岩开展Nd-Hf同位素填图,揭示出秦岭存在3个不同的Nd同位素区,与3个构造单元基本一致。华北地块南缘具有古老基底,南秦岭有较年轻的基底,北秦岭的基底比较复杂。东秦岭钼多金属矿产种类的分布受基底特征约束: 由北向南钼矿化减弱、铜矿化增加(图2)。

    (3)初步确定阿拉善侵人岩分布与成因,为确定阿拉善地块北缘的位置提供依据。进一步确定内蒙古阿拉善地区 侵人岩年代学格架,较系统地研究地球化学和锆石Hf同位素特征。锆石Hf同位素分析表明,宗乃山一沙拉扎山构造带 具有亲中亚造山带的特征。阿拉善地块与中亚造山带的界限应以查干础鲁蛇绿岩为代表,即阿拉善地块北缘在查干础 鲁以南,这对于大地构造单元重新划分和指导古老克拉通边界找矿部署提供了新的依据。

    (4)初步编制六大区片及中国北方 1:250万数字化花岗岩图,揭示了时空演化特征。与六大地调中心一同初步编 制了各自地区的侵入岩图和中国东部中生代火山岩图,并初步编制了北方花岗岩图。此次编图特点:①充分收集、应 用新的高精度锆石年龄数据,更新已有的图件;②建库编图,是带有属性驱动的数字化图,为数字化岩体的表现。该 图将为深入分析岩浆时空演变规律、阐明与成矿的时空关系提供可靠、简便的基础性图件。

    (5) 初步总结中国东部重要构造带中生代火山岩年代学格架,揭示浙一赣火山岩带东段火山活动随时间由北西向 南东迁移的趋势。长江中下游地区晚中生代火山岩盆地归为橄榄玄粗岩系列和高钾钙碱性系列2种类型。前者位于后者中心地带,对应区内晚中生代岩石圈减薄的中心地带。时间上,橄榄玄粗岩系列主要介于128~134Ma之间,高钾钙碱性系列介于140~122 Ma之间。

    (6)初步总结了中国西部典型蛇绿岩的特征。新识别和确定多个前寒武纪蛇绿岩体,为我国前寒武构造演化研究 和矿产资源勘探开发提供了新的依据。该成果不仅对反演古板块俯冲消减、壳幔相互作用、古缝合的识别、古板块重 建、古洋陆时空分布特征等具有重要的科学意义,而且通过讨论与相关矿产、 能源生因的关系为矿产资源勘探开发提供重要依据。

    3.成果意义

    (1)围绕重要成矿带,以岩浆岩特别是花岗岩为主要研究对象,通过关键地区岩浆岩填图和同位素填图,探索花岗岩填图方法,查明重要成矿带重大岩浆事件及其成矿关系与构造背景,为找矿突破提供依据。

    (2)系统收集已有资料,开展重要成矿带岩浆对比,综合研究所有成果,建库编图,展现中国重大岩浆事件时空 分布规律、岩浆性质、成矿特点及其构造背景,为认识巨型成矿带分布规律、寻找大型矿床和成矿潜力评价提供基础和理论支撑。(中国地质科学院地质研究所王涛 张磊 薛怀民 郭磊 翟庆国,中国地质科学院矿产资源研究所 王晓霞供稿)

    重大岩浆事件调查成果丰硕

    摘要:对华南白垩纪盆地沉积-变形和岩浆活动特征进行了重点勘查,建立了华南白垩纪三阶段构造演化模式。研究阐述了古太平洋和新特提斯构造域板块动力学如何控制华南白垩纪的演化,并为探索长江中下游地区铜、金等多金属矿床的成因提供了新的参考模式。

    1.项目概况用为典型特征(图1),这些变形、岩浆与成矿作用在全球中生代构造演化中独具特色,为国华南白垩纪构造演化以大规模伸展断陷盆内外地质学家关注的焦点。2008—2013年,中地形成、岩浆侵位、火山作用及多金属矿化作国地质科学院地质力学研究所在国家专项“深部探测技术与实验研究”子课题“华南地区中生代构造演化与动力学过程”的资助下,对华南白垩纪盆地沉积、变形和岩浆活动特征进行了系统勘查,建立了华南白垩纪沉积-构造-岩浆演化过程。

    2.成果简介

    (1)华南白垩纪断陷盆地沉积特征。华南白垩纪断陷盆地群主体呈NE—SW走向展布。从内陆至沿海,共选择了11个具代表性的断陷 盆地,重点对盆地内沉积物的岩性组成、厚度及地质年代进行了论述和对比分析。分析结果显示,①早白垩世沉积物主要集中分布在内陆,其面积和厚度向沿海呈递减趋势;②晚白垩世沉积物更多集中在沿海,其面积和厚度从内陆至沿海呈递增趋势(图2)。由此可见,华南主要沉降中心早白垩世一晚白垩世经历了从内陆至沿海的转移。

    (2)华南白垩纪构造变形及古应力场演化特征。为建立华南大陆白垩纪构造应力场演化序列,在衡山低角度拆离带、湖南沅麻和衡阳盆地、江西会昌、浙江金衢、天台、嵊州、永 康、丽水盆地等地区开展了大量野外地质调查和构造要素产状测量工作,建立了华南大陆白垩纪5阶段的构造应力场演化序列,即:早白垩世NW—SE伸展和NW—SE挤压,中一晚白垩世WNW—ESE伸展和WNW—ESE挤压,晚白垩世N—S伸展。

    (3)华南白垩纪岩浆活动特征。华南白垩纪地壳伸展作用诱发了大规模的岩浆活动,形成了NE—SW走向宽大于600km的岩浆岩带,总出露面积约14万km2(图1)。其中,侵人岩以花岗岩为主,分布在长江中下游、江南造山带和华 夏地块;喷出岩以玄武岩、安山岩和流纹岩为 主,分布在赣江断裂带以东的沿海地区(图3、图4)。结合锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学特征,它们可分为早、中、晚三期,即:早白垩世(145~137Ma)埃达克岩和片麻状花岗岩,中白垩世(136~118Ma) A型花岗岩和钙碱性火山岩,和晚白垩世(107~90Ma)A型花岗岩和双峰式火山岩。据岩浆岩的年龄-空间分布关系可见, 这些白垩纪岩浆岩从内陆至沿海呈逐渐年轻的趋势(图3、图4)。

    (4)华南白垩纪构造演化及动力学机 制。综合上述资料,建立了华南白垩纪盆地沉 积、岩浆和古构造应力场演化综合图。早白垩 世初(145~137Ma),挤压作用导致:①长江中下游地区俯冲洋壳或地壳加厚熔融形成埃达克质岩,Cu-Au等多金属矿床形成;②东南沿 海地区地壳加厚重熔,形成片麻状花岗岩,其形成机制与古太平洋和伊泽奈崎板块之间的洋中脊俯冲作用密切相关。早白垩世一晚白 垩世初期(136~80Ma),NW—SE伸展和NW— SE挤压交替运行,前者导致大规模伸展断陷盆地和岩浆岩的形成,与古太平洋板块俯冲过 程中的板片后撤诱发的弧后扩张作用有关;后者导致断陷盆地广泛构造反转。晚白垩世末期(80~65Ma),古构造应力场转变为N—S伸展,可能与新特提斯构造域板片俯冲过程的弧后扩张作用有关。

    3.成果意义

    研究成果显示,华南白垩纪大地构造演化以幕式挤压-伸展变形为特征,并与周缘板块动力学活动密切相关。这一研究深化了对于华南白垩纪构造演化及动力学机制的理论认识,并为探索长江中下游地区铜、金等多金属矿床的成因提供了新参考模式。(中国地质科学院地质力学研究所 张岳桥 李建华 供稿)

    华南白垩纪构造-岩浆演化与动力学过程