敦煌北部岩浆-变质杂岩构造环境初步探讨:对中亚造山带南缘扩展方式的启示     

石梦岩  程南南  侯泉林  吴春明  闫全人  张国成  张谦  王浩 《岩石学报》2021,37(12):3673-3686

中亚造山带南缘如何向南扩展，对深入理解增生型造山作用和大陆地壳生长机制以及中亚构造域与特提斯构造域的衔接具有重要科学意义。作为中亚造山带南缘的关键构造单元，敦煌构造带大地构造属性长期备受关注且颇有争议。传统观点认为敦煌构造带是古亚洲洋南侧的前寒武纪稳定大陆地块，以刚性块体的形式参与了中亚造山带南缘的最终拼贴过程。然而，近年来研究认为敦煌构造带卷入了古亚洲洋南部的俯冲增生造山过程，属于中亚造山带南缘的增生系统。显然，这一争议限制了对中亚造山带南缘向南扩展方式及增生造山过程的理解。敦煌北部三危山地区出露一套古生代岩浆-变质杂岩，是解开这一争论的关键。本文综合前人研究基础及新的资料，归纳了这套岩浆-变质杂岩的野外岩石-构造组合、地球化学和年代学等方面特征：该岩浆-变质杂岩整体显示"二元结构"特征，即较老的增生杂岩为基底，弧岩浆岩侵入或不整合覆盖其上；其中岩浆岩属于中钾-高钾钙碱性系列中酸性岩浆岩，富集大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE），亏损高场强元素（HFSE），与典型的弧岩浆岩类似，并且微量元素组成特征反映中酸性岩浆的源区与俯冲沉积物部分熔融有关；岩浆作用大致归为510Ma、460~410Ma和370~360Ma三期。岩浆岩中结晶锆石不一致的ε_Hf（t）值（既有正值，又有负值）以及继承锆石的存在表明，岩浆源区既有古老地壳物质的加入，也有新生地壳物质的形成。以上这些特征与发育在增生杂岩之上的增生弧十分类似，因此本文提出敦煌北部岩浆-变质杂岩的属性为古生代增生弧，并且该增生弧与其南部的红柳峡俯冲增生杂岩共同勾勒出敦煌构造带自北向南增生弧-增生杂岩的基本构造格架，即敦煌构造带的大地构造属性实为造山带而非稳定地块。结合区域地质背景及敦煌地区与北山地区古生代至早中生代构造-热事件的对应关系，认为敦煌造山带属于中亚造山带中段南缘的增生系统，中亚造山带中段以增生弧-增生杂岩的形式向南扩展至敦煌地区。  相似文献   

Precise revision of the garnet-muscovite geothermometer     

吴春明  赵英俊 《中国科学D辑(英文版)》2002,45(3):270-279

The garnet-muscovite geothermometer was refined through empirical calibration by using natural rocks metamorphosed under the physical conditions of 238—1306 MPa and 490—700℃. Input temperatures and pressures were determined through simultaneously applying the garnet-biotite geothermometer and the garnet-biotite-plagioclase-quartz barometer, assuming that all FeO in muscovite and garnet be ferrous. Garnet was treated as the asymmetric quaternary solid solution, and muscovite as the symmetric binary solid solution. Input muscovite compositions include Fe atoms between 0.03—0.19 and Mg atoms between 0.04—0.16 on the basis of 11 oxygen atoms, and input garnet compositions include spessartine fractions between 0.01—0.289, grossular fractions between 0.028—0.273, and the Fe/Mg ratio between 3.387-18.986. The resulting garnet-muscovite geothermometer reproduces temperatures within (50℃ compared with the garnet-biotite thermometer. Total random error of ±37℃ of the new thermometer may stem from the pressure uncertainty of ±200 MPa, and uncertainties of ±5% of Fe and Mg components in muscovite, and ±5% of Fe, Mg, Mn and Ca components in garnet, altogether. When there exist 10%, 20%, 30%, 40% and 50% Fe3+ in muscovite, respectively, the computed garnet-muscovite temperatures will be 1—6℃, 2—12℃, 3—16℃, 5—24℃ and 7—29℃, respectively, lower than those obtained when assuming that all FeO be ferrous. The new garnet-muscovite geothermometer can efficiently reflect temperature change of typical prograde sequences and contact aureole rocks, and may be applied to low- to high-grade and low- to high-pressure metamorphic rocks.  相似文献   

洋脊和年轻洋壳俯冲与埃达克岩生成的热模拟          下载免费PDF全文

张健  石耀霖  吴春明 《地震地质》2003,25(4):617-624

新生代以来 ,环太平洋周边分布的埃达克岩 (Adakite)主要与年轻洋壳俯冲时在 70～ 90km深处的部分熔融有关。利用数值方法 ,模拟了洋壳俯冲的热演化过程并讨论了脱水、熔融对埃达克岩浆活动的影响。结果表明 :仅在活动海岭俯冲前后约 10Ma内 ,年轻的、热的俯冲海洋板片在 75～85km深度范围内 ,温度升高至 82 5～ 10 0 0℃脱水 ,导致年轻洋壳中角闪岩部分熔融 ,形成埃达克岩(Adakite)。而一般洋壳俯冲在 10 0km以下深度才脱水 ,由于脱水区压力较高洋壳自身不能熔融 ,水进入上覆地幔楔状体导致部分熔融 ,形成安山岩 (Andesite  相似文献   

变质反应的代数识别方法     

吴春明  张志国 《世界地质》1996,15(2):25-34

在回顾变质矿物共生组合和变质反应图解分析法的基础上，论述了录求变质矿物组合之间、同一组合内矿物之间的平衡变质反应的代数方法，即矩阵高斯变换，线性回归分析、矩阵奇值分解。  相似文献   

冀西北两类石榴基性麻粒岩的变质演化及Gibbs方法分析   总被引：19，自引：9，他引：19  

刘树文  沈其韩 《岩石学报》1996,12(2):261-275

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阿拉善地区前寒武纪斜长角闪岩的岩石学、地球化学、形成环境和年代学   总被引：8，自引：0，他引：8  

沈其韩耿元生  王新社吴春明 《岩石矿物学杂志》2005,24(1):21-31

阿拉善地区前寒武纪不同岩群、岩组和杂岩中的斜长角闪岩均呈层状产出 ,其原岩多为高铁拉斑玄武岩 ,普遍具有高钾高钛、稀土元素含量高、轻稀土元素富集的地球化学特征 ,与典型的大洋拉斑玄武岩、太古宙的TH1型和TH2 型拉斑玄武岩有较明显的区别。岩石组合特征和多种地球化学判别图解均表明 ,该区的斜长角闪岩主要形成于板内环境 ,属于板内裂陷或大陆边缘裂陷的大地构造环境。初步的同位素年代学研究表明 ,叠布斯格岩群中斜长角闪岩的原岩形成于新太古代 ,含黑云斜长角闪岩中的角闪石3 9Ar_40 Ar坪年龄和等时线年龄分别为 1918Ma和1919Ma ,说明其曾经历了古元古代角闪岩相变质作用的叠加。巴彦乌拉山岩组中斜长角闪岩形成于 2 2 71Ma～2 2 6 4Ma。波罗斯坦庙片麻杂岩中的斜长角闪岩已被 1818Ma和 1839Ma花岗片麻岩侵入 ,根据该杂岩体中斜长角闪岩与巴彦乌拉山岩组中同类岩石的地球化学特征 ,推断其形成于古元古代早期。阿拉善群德尔和通特组中的斜长角闪岩目前尚无确切的同位素年代学数据 ,但相同层位的石榴石二云母石英片岩中锆石离子探针定年已获得平均同位素年龄值为 136 3Ma ,推测它有可能形成于中元古代  相似文献   

全球冥古宙的研究进展和存在问题   总被引：1，自引：0，他引：1  

沈其韩  耿元生  宋会侠 《地质学报》2016,90(9):2083-2099

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。  相似文献   

华北克拉通的组成及其变质演化   总被引：7，自引：0，他引：7  

沈其韩  耿元生  宋会侠 《地球学报》2016,37(4):387-406

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。  相似文献   

敦煌造山带长山子地区变质演化及年代学研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

范文寿  王浩  张谦  刘嘉惠  石梦岩  李真  吴春明 《岩石学报》2018,34(9):2773-2792

长山子地区位于敦煌造山带东北部,瓜州南部约100km处。该区主要出露一套中-高级变质表壳岩,主要岩石类型有长英质片麻岩、变泥质麻粒岩、高压基性麻粒岩、斜长角闪片麻岩。高压基性麻粒岩岩块、斜长角闪片麻岩岩块以构造透镜体或布丁(长度为0. 5~15m)的形式,被夹持于长英质片麻岩、变泥质麻粒岩组成的基质之中,呈现典型"基质夹岩块"的混杂带特征。高压基性麻粒岩、斜长角闪片麻岩、泥质麻粒岩中,普遍保留了二至三个阶段的变质矿物组合。进变质阶段矿物组合(M1)为石榴子石变斑晶中的细小矿物包裹体,变质高峰期矿物组合(M2)为石榴子石变斑晶和基质矿物,退变质阶段矿物组合(M3)主要为围绕石榴子石变斑晶边部发育的"白眼圈"状后成合晶。本区各类变质岩石均记录了顺时针型变质作用P-T轨迹,系典型俯冲-碰撞造山带变质作用特征。退变质阶段P-T轨迹属于西阿尔卑斯型,说明变质岩折返速率较快。变质高峰期(M2)属于中压变质相系,P-T条件分别为790~870℃/1.29~1.37GPa(高压基性麻粒岩)、680~685℃/0.89~0.97GPa(斜长角闪片麻岩)、860~880℃/0.90~1.14GPa(变泥质麻粒岩),它们之间存在大的差异。这说明,它们是形成于同一俯冲隧道内不同深度的变质岩石,在构造折返阶段才混杂在一起形成构造混杂岩。二次离子质谱(SIMS)锆石U-Pb定年表明,长山子地区变质杂岩记录了早泥盆世的俯冲事件(419~417Ma)。  相似文献   

冀东迁西—迁安地区紫苏花岗岩的地球化学特征及其成因   总被引：7，自引：0，他引：7  

耿元生  沈其韩  陈涛 《岩石矿物学杂志》1990,9(3):193-202

本文根据地质和地球化学的研究提出本区紫苏花岗岩主要是由英云闪长质、花岗闪长质岩浆侵位之后经麻粒岩相变质而形成的。根据地球化学特征,本区的紫苏花岗岩可分为大离子亲石元素亏损的北区(太平寨—三屯营)和大离子亲石元素较富集的南区(水厂—松汀),它们的地球化学差异反映了其形成时构造条件的不同。  相似文献