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俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、成矿物质聚集、以及地球大气成分等具有重要意义。本文首先总结了进入俯冲带之前的大洋岩石圈的S结构模型,对S在大洋板片中的分布状态和地球化学特征进行了系统归纳。随后,系统阐述了俯冲带高压-超高压变质岩记录的板片变质及脱水过程中硫的地球化学行为。岩石学研究表明俯冲板片中的S多以硫化物相存在,硫酸盐矿物在弧前深度就已被释放或分解。相较于熔体,俯冲带流体中S的溶解度更高,是运移硫的更有效方式。DEW模型计算结果显示,流体中S含量总体较低,但在俯冲板片~90km处其含量有一个峰值(浓度0.5%~1.0%)。岩相学证据、地球化学测试结果、磷灰石S近边吸收结构(S-XANES)特征以及模拟结果都显示俯冲深部流体中S多以HS^(-)及H_(2)S形式存在,不含大量的SO_(4)^(2-)及硫酸盐;中f_(S_(2))流体有利于S迁移出俯冲板片,从而促进俯冲带大规模S循环,而高f_(S_(2))流体在流-岩交换过程沿流体通道发生S的锁固作用而不利于俯冲带S循环。质量平衡计算显示全球俯冲带S输入通量为4.65×10^(13)g/yr,弧下深度板片S输出通量为2.91×10^(12)g/yr,板片-岛弧S循环效率仅6.3%。俯冲板片在弧下深度可能存在一个短暂高效的S释放窗口,释放流体的δ^(34)S值为-2.1±3.0‰。基于高压-超高压变质岩中硫化物的研究,初步厘清了俯冲板片中S的地球化学行为,首次从板片角度全面、定量地限定了俯冲带的脱硫通量、效率、种型和同位素特征,提出俯冲带循环的S不是岛弧岩浆的氧化剂,与岛弧环境的正δ^(34)S值也无直接因果联系,对解析俯冲带S循环和理解地球长期的S循环具有重要意义。最后,本文还展望了俯冲带S循环的未来发展方向,应在俯冲带流体氧化还原性质(硫酸盐的命运)、俯冲沉积物对S循环的制约、俯冲带环境下多硫同位素的分馏效应、S循环与其它挥发分(如C等)循环之间的耦合关系、地球历史上深部S循环等方向做出探索,更深入地理解俯冲带及全球S循环过程。 相似文献
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中亚成矿域斑岩大规模成矿特征：大地构造背景、流体作用与成矿深部动力学机制 总被引：4，自引：0，他引：4
中亚成矿域夹持于西伯利亚、东欧和塔里木-华北克拉通之间,展布范围与全球显生宙大陆地壳生长最典型的增生型造山带——中亚造山带相当,并产出一系列大型—超大型斑岩铜(-金)、斑岩钼及斑岩铜(-钼)矿床。斑岩成矿作用自西向东存在明显差异,可高度概括为具‘西铜东钼、早铜晚钼’特征。基于前寒武纪基底性质、成矿大地构造背景以及斑岩成矿特征方面的系统综合研究,以重要构造线为界,将成矿域进一步划分为三个成矿省:哈萨克斯坦斑岩Cu(-Au-Mo)、蒙古斑岩Cu(-Au)和中国东北斑岩Mo(-Cu)成矿省。哈萨克斯坦成矿省具新太古—古元古代结晶基底;四个大型斑岩Cu矿床形成于早古生代增生造山过程(481~440Ma),而绝大多数矿床为晚石炭世(330~295Ma)集中爆发成矿的产物。古亚洲洋西段,沿我国中天山—伊犁南缘—吉尔吉斯北天山—中哈萨克斯坦—科克切塔夫至成吉思线性展布的古生代岩浆弧与哈萨克斯坦山弯构造共同制约了斑岩成矿作用;增生造山向山弯构造的转换阶段为斑岩集中成矿期。蒙古斑岩成矿省亦具新太古代—早古元古代结晶基底;斑岩成矿作用主要发生在泥盆纪(~370Ma)和三叠纪(~240Ma)两个时期,为图瓦-蒙古山弯构造演化过程中两个局部时段的突发成矿;早期成矿事件与古亚洲洋体系向南戈壁微地块下的俯冲增生造山有关,晚期成矿可能是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用的结果。中国东北斑岩成矿省广泛发育新元古代结晶基底和泛非事件岩石学记录;奥陶纪(482~440Ma)斑岩成矿受控于古亚洲洋早古生代时期俯冲增生作用;而中生代斑岩钼集中爆发成矿则分别受控于古亚洲洋体系后碰撞(~250Ma)、蒙古—鄂霍茨克洋体系同俯冲(248~204Ma)、古太平洋体系同俯冲(195~145Ma)及中国东部岩石圈减薄事件(145~106Ma)不同地球动力学体制。成矿流体方面总体而论,中亚斑岩型矿床热液蚀变遵循经典Lowell and Guibert模式,高氧化性岩浆流体有效出溶造就了大型-超大型斑岩矿床。中亚成矿域斑岩铜矿的成矿斑岩岩石类型与环太平洋域成矿斑岩类似,以钙碱性和高钾钙碱性成分为主,最常见的是石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和花岗岩。成钼矿斑岩比成铜(-金-钼)斑岩更偏酸性,具更高SiO2含量。部分斑岩具埃达克质岩微量元素地球化学特征,另一部分斑岩却有类似正常弧火山岩的特征。虽然现有弧环境斑岩岩浆产生的‘MASH’和‘板片熔融’模型以及‘后碰撞拆沉与新生基性下地壳熔融’模型能够解释中亚成矿域部分斑岩铜矿床成矿的深部机制,但本文新提出‘残余洋中脊俯冲+预富集基性下地壳熔融’模型解释哈萨克斯坦成矿省巴尔喀什—西准噶尔成矿带斑岩铜大规模成矿的深部机制。中亚域斑岩钼成矿与古老地壳或古老岩石圈地幔的熔融无关,而与新生地壳熔融产生长英质岩浆的深部事件存在直接成因联系。西段哈萨克斯坦省新生地壳由古生代古亚洲洋演化过程中弧增生事件形成,而东段中国东北成矿省新生地壳则是新元古代与Rodinia超大陆相关聚合和裂解事件造就的。"新生下地壳部分熔融成钼"模型突破了钼成矿与古老地壳熔融有关的传统认识,能很好地解释全球最大的中国东北钼成矿省的成矿深部动力学机制。 相似文献
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中天山地块南缘两类混合岩的成因及其地质意义 总被引：1，自引：1，他引：0
中天山地块是位于中亚造山带西南缘的西天山造山带的重要组成块体,其基底演化和构造亲缘性对恢复西天山的增生造山方式和大地构造格局具有重要意义。混合岩在中天山地块的高级变质地体中广泛分布,是揭示中天山地块基底演化和构造属性的窗口。本文通过开展锆石U-Pb年代学和Hf同位素及岩石地球化学研究,确定了中天山地块南缘乌瓦门杂岩的两类条带状混合岩的原岩性质和形成时代以及混合岩化作用时代和成因机制。第一类条带状混合岩的原岩为中基性岩屑砂岩,混合岩化时代为～1. 8Ga,是在同期角闪岩相变质过程中通过变质分异形成的。第二类条带状混合岩的古成体包括黑云角闪斜长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩,原岩均形成于～2. 5Ga,并叠加～1. 8Ga角闪岩相变质作用,是洋陆俯冲背景下由俯冲洋壳或岩石圈地幔部分熔融形成。侵入古成体的变基性岩墙形成于～1. 72Ga,具有Fe-Ti玄武岩的地球化学特征,起源于后碰撞伸展背景下的软流圈地幔。该类混合岩的浅色体同时穿插古成体和变基性岩墙,呈现突变的野外接触关系,与区域内约787～785Ma混合岩化同期,即混合岩化作用是外来岩浆注入的结果,可能是造山带垮塌引发地壳深熔作用的产物。乌瓦门杂岩记录的～2. 5Ga岩浆活动、～1. 8Ga变质作用和～790Ma混合岩化作用可以和塔里木北缘进行对比,暗示中天山地块是一个具有确切新太古代-古元古代结晶基底的微陆块,并且和塔里木克拉通存在构造亲缘性。 相似文献
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准噶尔、天山和北山52个蛇绿岩的地质特征、地球化学性质和同位素年代学资料系统集成研究表明它们可以分为14条蛇绿(混杂)岩带。绝大多数蛇绿岩呈"岩块+基质"的混杂岩型式沿重要断裂带(构造线)线状分布,少数蛇绿岩以构造岩片叠置方式面状产出。混杂岩的基质有蛇纹岩(碳酸盐化蛇纹岩)和糜棱岩化细碎屑岩两类,岩块既有地幔橄榄岩、基性杂岩和基性火山岩等蛇绿岩组分,也有其它非蛇绿岩组分岩石。堆晶岩出露局限,典型席状岩墙群没有发育。这些蛇绿岩可归类为SSZ(Supra-Subduction Zone)和MORB(Mid-Ocean Ridge)两种类型,前者玄武岩具大离子亲石元素(LILE)富集和高场强元素(HFS)亏损特征,后者不显示该特点;洋岛玄武岩(OIB)既可出现在SSZ型蛇绿混杂岩中,也可为MORB型的组成部分;SSZ型蛇绿混杂岩辉长岩和玄武岩比MORB型具有相对更富集的Sr-Nd同位素组成,但部分形成于弧后(间)盆地的SSZ型蛇绿岩与MORB型一致,具有近亏损地幔的Sr-Nd同位素组成。已确认的最老蛇绿岩为西准噶尔572 Ma玛依勒,次之为北山542~527 Ma月牙山—洗肠井和西准噶尔531 Ma唐巴勒,最年轻蛇绿岩为325 Ma北天山巴音沟和321 Ma北山芨芨台子。根据蛇绿岩证据,结合近年来中亚造山带古地磁、岩浆岩、高压—超高压变质岩和构造地质方面的进展,可以推断埃迪卡拉纪末期—早寒武世,古亚洲洋已达到一定规模宽度,发育洋岛和洋内弧;早古生代时期,多岛洋格局发育至鼎盛期,一系列弧地体分别归属哈萨克斯坦微陆块周缘的科克切塔夫—天山—北山线性弧、成吉思弧、巴尔喀什—西准噶尔弧体系和西伯利亚南部大陆边缘弧体系;晚古生代时期,古亚洲洋于石炭纪末期闭合,增生杂岩和弧地体组成哈萨克斯坦拼贴体系和蒙古拼贴体系两个巨型山弯构造。 相似文献
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