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地质地球所华北克拉通两期古元古代基性岩墙研究获进展



目前学者们已经对华南板块尤其是扬子地块中广泛分布的新元古代岩浆活动做了大量的报道,但很少报道古-中元古代的人们对岩浆活动,这导致人们对华南板块在古-中元古代的岩浆活动特征及构造演化过程知之甚少。此外,华南板块形成与演化是否与古–中元古代Columbia超大陆的聚合和裂解有联系,这也是广大地质学家所关注的重要学术课题。

自晚太古代-早元古代之交以来,广泛出露于世界各克拉通的基性岩墙群在全球陆壳生长中扮演着重要角色。作为岩石圈伸展过程中短暂的幔源岩浆活动产物,它们通常形成于地幔柱驱动的陆内裂谷环境、弧后扩张背景或造山后伸展环境。在这些不同的地球动力学过程作用下,地幔源区的物质组成与热状态直接决定了基性岩墙群的几何学、岩石学与地球化学的特殊性与多样性。因此,精确厘定基性岩墙群的侵位序列,不仅可以示踪关键地球动力学过程,也有助于恢复支离破碎的克拉通地体的构造属性,从而促进区域构造和全球超大陆重建。

中国科学院地球化学研究所范宏鹏、朱维光以及钟宏等研究人员通过对出露于四川会理县通安地区的竹箐基性岩体群开展研究工作,证实这些岩体形成于~
1.5
Ga,是中元古代基性岩浆活动的产物。他们的研究认为华南板块很可能是古–中元古代的Columbia超大陆的组成部分,该~
1.5 Ga的竹箐岩体群可能形成于导致Columbia超大陆裂解的地幔柱活动的产物。

在国家基础科研规划的支持下,中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室博士研究生袁玲玲及其合作者对华北克拉通辽宁省发育的两期古元古代基性岩墙进行了系统的野外地质、年代学和岩石地球化学研究。来自辽东半岛的海城辉长岩侵位于2125
Ma,其SiO2含量变化于46~52%,具有拉斑质特征,中等富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,呈现放射性全岩Nd\ (εNd\ =\ +1.91\ ~\ +4.21)\ 和锆石Hf\ (εHf\ =\ +4.02\ ~\ +8.48)同位素组成。元素-同位素地球化学示踪研究表明海城辉长岩具有年轻的俯冲流体交代的岩石圈地幔源区。另外,来自辽西地体的国华基性岩墙侵位于1816\ Ma,它们具有辉长质至闪长质组成,呈现拉斑质至钙碱性特征,富集轻稀土元素,具有相对富集的全岩Nd\ (εNd\ =\ -0.20\ ~\ -5.82)\ 和锆石Hf\ (εHf\ =\ +0.09\ ~\ +4.91)\ 同位素组成。元素-同位素地球化学示踪研究表明国华侵入体中高铁的辉长质系列形成于富集的克拉通岩石圈地幔在石榴石±尖晶石稳定域内部分熔融,低铁的闪长质系列形成于母岩浆在后期经历的同化-分离结晶过程。

该项研究由国家973项目(2009CB421003)、国家自然科学基金项目(No. 41273049,
41073043和40903022)以及矿床地球化学国家重点实验室专项经费的资助,该成果发表在国际权威岩石学杂志Lithos上
(Fan, H.P., Zhu, W.G., Li, Z.X., Zhong, H., Bai, Z.J., He, D.F., Chen,
C.J., Cao, C.Y., 2013. Ca. 1.5 Ga mafic magmatism in South China during
the break-up of the supercontinent Nuna/Columbia: The Zhuqing Fe–Ti–V
oxide ore-bearing mafic intrusions in western Yangtze Block. Lithos
168-169, 85-98)。

作为华北克拉通古元古代基性岩墙群的有机组成部分,两期基性岩浆侵入事件见证了构造环境由俯冲作用主导的陆缘弧挤压背景向造山后伸展体制转变。同时,国华、海城基性岩墙分别与胶-辽-吉活动带同期酸性岩浆活动、变质事件一道,再现了存在于华北克拉通东陆块2.2~1.80
Ga的双向俯冲体系。与其它古活动带岩浆-变质幕对比研究表明,双向俯冲机制可能是华北克拉通块体拼合及其并入哥伦比亚超大陆的重要方式。

文章链接:

这一研究成果近期发表在国际地学期刊Precambrian Research (Yuan et al.
Two episodes of Paleoproterozoic mafic intrusions from Liaoning
province, North China Craton: Petrogenesis and tectonic implications.
Precambrian Research
, 2015, 264: 119-139)。

原文链接

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图1 研究区所在位置图

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图2 胶-辽-吉活动带古元古代构造演化模式图

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