云南金宝山铂钯矿Sr-Nd-Os同位素组成:岩浆成因及演化分析

金宝山铂钯矿是峨眉山大火成岩省具有典型意义的岩浆Ni-Cu-PGE矿床,成矿岩体岩矿石Rb-Sr,Sm-Nd,Re-Os同位素特征表明:成矿岩浆为地幔柱成因并受到岩石圈地幔和地壳混染作用的影响。εNd(260 Ma)=-1.78~+0.81,介于地幔柱与岩石圈地幔之间但明显靠近地幔柱的同位素组成。γOs(260 Ma)=20~60,高于任何端元类型的地幔储集库,体现地壳混染作用的效果。模式分析认为,成矿岩浆形成演化过程中大约有10%的岩石圈地幔熔体混合并受到5%左右的下地壳混染。     

攀西三个镁铁-超镁铁质岩体的地球化学及其对源区的约束

在峨眉山大火成岩省的攀西地区的南北向断裂带内分布着一系列层状镁铁-超镁铁质岩体,它们在时空上与峨眉山玄武岩有着密切的联系,代表了岩浆管道系统.本文选择了3个代表性岩体,含钒钛磁铁矿的攀枝花岩体,含铜镍硫化物矿床的力马河岩体以及同时舍钒钛磁铁矿和铜镍硫化物铂族元素矿床的新街岩体进行了主要元素、微量元素和Sr-Nd同位素地球化学研究.总体上新街岩体在地球化学特征上均介于攀枝花岩体和力马河岩体之同.在主要元素特征上,攀枝花岩体相对富Fe、Ti、Ca、Al,而力马河岩体则相对富Mg.3个岩体的稀土和微量元素标准化由线均与丽江苦橄岩相似,均显示出LREE和LILE的相对富集,但是力马河岩体有明显的负Nb、Ta和Ti异常,反映了源区有地壳物质或岩石圈地幔的混染.在log(Th/Yb)PM vs. log(Ta/Th)PM图解上,3个岩体昱示出线性关系,其中攀枝花岩体具有高的(Ta/Th)PM和低的(Th/Yb)PM值,而力马河岩体则显示出相反的特征,并且该图解也暗示了攀枝花岩体有岩石圈地幔的混染,力马河岩体有上地壳物质的混染,而新街岩体则有下地壳物质的混染.在Sr-Nd同位素特征上,3个岩体也有明显的区别,其中新街岩体具有较均一的(87Sr/86Sr)t(0.70610～0.70636)和εNd(t)值(1.01 to 1.75),力马河岩体则具有高的(87Sr/86 Sr).(0.70631～0.70930)和低的εNd(t)值(-0.85 to -4.13),而攀枝花岩体则与丽江苦橄岩的Sr-Nd同位素组成(0.70434～0.70510,1.1～3.2)相似.然而,3个岩体的Sr-Nd同位素成分(除力马河岩体部分样品外)均落在峨眉山玄武岩和洋岛玄武岩(OIB)内,因此这3个岩体可能均来自于地幔柱,但地幔柱熔体在上升过程中受到了不同物质的混染,其中,攀枝花岩体的源区为地幔柱和岩石?圈地幔,新街岩体为地幔柱和下地壳,而力马河岩体则为地幔柱和上地壳,其源区的特征可能反映了地幔柱熔体的演化过程.     

云南金宝山铂钯矿Nd-Os同位素特征及成因意义

金宝山铂钯矿是峨眉山大火成岩省具有典型意义的岩浆Ni-Cu-PGE矿床,成矿岩体岩矿石Sm-Nd、Re-Os同位素特征表明为地幔柱成因并受到岩石圈地幔和地壳混染作用的影响.∈Nda=+0.01～+0.89,显著高于大陆岩石圈地幔,而低于软流圈地幔,介于地幔柱与岩石圈地幔之间但明显靠近地幔柱的同位素组成.γOs=20～60,高于任何端员类型的地幔储集库,反映地壳混染作用.混合模型分析表明,成矿岩浆演化经历了10%左右的大陆岩石圈地幔熔体混合并受到下地壳5%～10%的混染.     

一个开放的岩浆房系统：攀西新街镁铁-超镁铁质层状岩体

新街镁铁-超镁铁岩体是与峨眉山溢流玄武岩同期共生的层状岩体之一，可分为三个火成堆积旋回，包括六个岩相带，各旋回下部主要由超镁铁岩组成，上部主要由辉长岩、橄长岩等组成。对第一旋回和第二旋回下部主量元素、微量元素和同位素分析结果表明，其总体特征与峨眉山玄武岩中的低钛玄武岩特征相似，其^87Sr/^86Sr,εNd（t）,^206Pb/^204Pb,^207Pb/^204Pb和^208Ph/^204Pb分别为0.70610-0.70636,1.01-1.75,17.895-18.935,15.563-15.639,38.345-39.037,这种相似性显示了新街岩体与峨眉山玄武岩具有成因联系，并且其同位素比值和高场强元素的原始地幔标准化图解和洋岛玄武岩（OIB）的相似性说明岩浆的源区可能为地幔柱。MgO和其它氧化物的相关性指示了橄榄石、斜方辉石和少量磁铁矿的分离结晶作用。另外，部分样品的（La/Nb）PM和（Th/Ta）PM大于1说明有地壳物质的混染或岩石圈地幔的混染。同时对O同位素值的测定结果表明，第二旋回和第一旋回上部的样品具有高δ^18O的特征（〉6‰），说明岩浆房的上部遭受了地壳物质的混染，而下部则没有受到地壳物质的混染。另外δ^18O与SiO2不存在正相关关系，指示了混染物不是上地壳，而是SiO2较低的下地壳。其Nd同位素和O同位素模拟计算结果表明，其平均混染程度大约为12％-15％。可能正是由于下地壳物质的混染导致了岩浆中FeO含量的降低，从而导致硫化物发生熔离作用，并由此导致铂族元素的富集。     

眉山玄武岩Sr、Nd、Pb同位素特征及其物源探讨

选择峨眉山玄武岩区2个出露最全的云南永胜大迪里剖面和宾川上仓剖面进行了Sr、Nd、Pb同位素地球化学研究。结果表明，少数样品的Pb同位素与Hanan和Graharn定义的C组分相似，而大多数样品则不在C组分范围之内，说明除地幔柱物质外，有岩石圈物质的加入。在多元同位素图解上，峨眉山玄武岩位于EMⅠ、EMⅡ和DMM三端元之间，表明其源区可以由地幔柱、富集的岩石圈地幔和地壳不同程度的混合来解释。结合已有的微量元素资料分析，其中的地壳组分主要为下地壳，而早期玄武质岩浆在上升过程中由于通道不畅通，有较多的上地壳组分的混染。岩石圈地幔的富集作用可能与地幔柱释放出的小体积富Na、P而贫K的流体交代作用有关。粗面岩的同位素组成和玄武岩接近，说明粗面岩是玄武质岩浆分离结晶作用形成的。     

峨眉山玄武岩Sr、Nd、Pb同位素特征及其物源探讨

选择峨眉山玄武岩区2个出露最全的云南永胜大迪里剖面和宾川上仓剖面进行了Sr、Nd、Pb同位素地球化学研究.结果表明, 少数样品的Pb同位素与Hanan和Graham定义的C组分相似, 而大多数样品则不在C组分范围之内, 说明除地幔柱物质外, 有岩石圈物质的加入.在多元同位素图解上, 峨眉山玄武岩位于EMⅠ、EMⅡ和DMM三端元之间, 表明其源区可以由地幔柱、富集的岩石圈地幔和地壳不同程度的混合来解释.结合已有的微量元素资料分析, 其中的地壳组分主要为下地壳, 而早期玄武质岩浆在上升过程中由于通道不畅通, 有较多的上地壳组分的混染.岩石圈地幔的富集作用可能与地幔柱释放出的小体积富Na、P而贫K的流体交代作用有关.粗面岩的同位素组成和玄武岩接近, 说明粗面岩是玄武质岩浆分离结晶作用形成的.      

川西丹巴地区新元古代变质玄武岩成因及构造意义

对扬子地块西缘康滇裂谷北段的丹巴变质玄武岩进行了系统的岩石学、元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩石为碱性玄武岩,样品相对富MgO、富TiO2,Mg#值介于0.51～0.59之间.稀土总量较高,轻重稀土分馏较明显,Th、Nb、Ta、Zr、Hf和LREE等不相容元素富集,Y和HREE明显亏损,地球化学特征与洋岛玄武岩(OIB)类似.岩浆形成于板内裂谷环境,起源于类似OIB的地幔源区,并在上升过程中受到了大陆岩石圈地幔(SCLM)物质不同程度的混染,同时还可能有少量下地壳物质的混染.样品在岩石化学上表现出地幔柱岩浆作用的痕迹,很可能与导致Rodinia超级大陆裂解的新元古代地幔柱事件有关.     

峨眉大火成岩省的岩石地球化学特征及时限

本文根据盐源－丽江岩区和攀西岩区峨眉山玄武岩的地球化学组成，包括各种氧化物之间的关系、微量元素标准化曲线、Th/Yb与Ta/Yb、Ce/Nb与Th/Nb，以及^87Sr/^86Sr与^143Nd/^144Nd值的相互关系，重点对峨眉山玄武岩地幔源的地球化学特点、上扬子地区岩石圈地幔的地球化学特征及成因、地幔热柱与岩石圈地幔的相互作用，以及峨眉山玄武岩的喷发时限进行了初步探讨。     

同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展

系统总结分析了峨眉山大火成岩省的同位素地球化学研究成果。总结前人研究资料中大量峨眉山大火成岩省（ELIP）中玄武岩和侵入体的同位素年龄数据,并结合生物地层学特征,确认我国西南峨眉山大火成岩省中的各个岩石单元的形成时代为251~263 Ma,其中基性-超基性侵入岩体形成于约259 Ma,而作为峨眉山大火成岩省主体的峨眉山玄武岩系形成于251~253 Ma。Sr-Nd、Re-Os、Lu-Hf及O同位素地球化学数据表明峨眉山大火成岩省的源区为地幔柱或者大陆岩石圈地幔(SCLM),其中峨眉山玄武岩与富含Fe-Ti氧化物基性侵入体的Sr-Nd同位素特征相似,具有与OIB相似的同位素性质;而含Cu-Ni硫化物的基性-超基性岩体的同位素特征接近地壳物质,可能与地壳混染作用有关。     

冀西北姚家庄超镁铁岩-正长岩杂岩体中辉石的环带特征及意义

冀西北姚家庄存在一套晚三叠世的超镁铁岩-正长岩杂岩体,岩体内发育具有环带特征的单斜辉石。辉石的环带有两种:简单环带和复杂环带。简单环带一般为正环带,辉石核部的MgO和Cr2O3含量高,Si O2、Fe O和Na2O含量低;边部的主要氧化物含量与核部刚好相反。简单正环带可以分为两类,其中核边接触带平滑、由核到边化学成分具有渐变特征的正环带辉石可能是岩浆在分离结晶或地壳混染过程中形成。而核边接触带有熔蚀结构、由核到边化学成分突变的正环带辉石可能是早期结晶的辉石颗粒受到晚期低镁岩浆的溶蚀改造而成的。复杂环带具有核-幔-边结构,其中,核部低镁高铁、幔部高镁低铁、边部与核部相似,但其Mg#更低,这些特征暗示了岩浆混合作用的存在,形成辉石核部的母岩浆可能来自富集的岩石圈地幔,幔部高Mg#的特征指示了软流圈地幔物质的贡献,其边部低Mg#的特征则指示了地壳物质的加入。具有韵律环带的复杂辉石是在岩浆多期侵入的过程中形成的。辉石环带的组成特征表明,姚家庄杂岩体是由岩浆多期侵位形成的,后期侵入的岩浆与前期就位的岩浆不断反应,形成了具有多种不同环带特征的辉石,并最终形成了空间上由外到内依次为辉石岩、辉石正长岩和正长岩的环状杂岩体。结合前人的研究成果,推测形成姚家庄岩体的岩浆主要来源于富集的岩石圈地幔,并由少量地壳组分和软流圈物质的贡献。     

Features of the Early Palaeozoic Mantle beneath Langao County and Its Formation Mechanism

Phlogopite-amphibole pyroxenite xenoliths contained in an Early Palaeozoic alkali subvolcanic lam-prophyre complex in Langao County, Shaanxi Province, are metasomatized mantle xenoliths, composed mainly of clinopyroxene, amphibole, phlogopite, apatite, pervoskite, ilmenite and sphene with well-developed subsolidus metamorphism-deformation textures, such as "triple points" and "cataclastic boundaries" . Minerological studies indicate that clinopyroxene is rich in SiO2 and MgO and poor in TiO2 and Al2O3, which is notably different from magmatogenic deep-seated megacrysts and phenocrysts formed in the range of mantle pressure. Amphibole and phlogopite have the compositional feature of mantle-derived amphibole and phlogopite. Sm-Nd isotope studies suggest that the metasomatized mantle beneath Langao County is the product of metasomatism of primitive mantle by melt (fluid) derived from the mantle plume, and the mantle metasomatism occurred 650 Ma ago. The process of mantle metasomatism changed from mantle me     

On the implications of the coupled evolution of the deep planetary interior and the presence of surface ocean water in hydrous mantle convection

We investigate the influence of the deep mantle water cycle incorporating dehydration reactions with subduction fluxes and degassing events on the thermal evolution of the Earth as a consequence of core–mantle thermal coupling. Since, in our numerical modeling, the mantle can have ocean masses ∼12 times larger than the present-day surface ocean, it seems that more than 13 ocean masses of water are at the maximum required within the planetary system overall to partition one ocean mass at the surface of the present-day Earth. This is caused by effects of water-dependent viscosity, which works at cooling down the mantle temperature significantly so that the water can be absorbed into the mantle transition zone and the uppermost lower mantle. This is a result similar to that without the effects of the thermal evolution of the Earth's core (Nakagawa et al., 2018). For the core's evolution, it seems to be expected for a partially molten state in the deep mantle over 2 billion years. Hence, the metal–silicate partitioning of hydrogen might have occurred at least 2 billion years ago. This suggests that the hydrogen generated from the phase transformation of hydrous-silicate-hosted water may have contributed to the partitioning of hydrogen into the metallic core, but it is still quite uncertain because the partitioning mechanism of hydrogen in metal–silicate partitioning is still controversial. In spite of many uncertainties for water circulation in the deep mantle, through this modeling investigation, it is possible to integrate the co-evolution of the deep planetary interior within that of the surface environment.     

华北克拉通东部显生宙地幔演化

华北克拉通东部显生宙以来的地幔可以划分为3种类型:克拉通型地幔,大陆活动带型地幔和大陆裂谷型地幔。1 700 Ma—古生代末,地幔属于克拉通型:ε(Nd,t)值高于-5,为弱富集型;层圈相互作用以幔源的熔体和/或流体与古老的岩石圈地幔的作用为主,但规模较小,范围局部。100 Ma以前的中生代地幔属于“大陆活动带型”:ε(Nd,t)值低,在-5以下,为富集型;地幔中含有地壳的组分,层圈相互作用以下地壳与弱化的岩石圈地幔之间的作用为主;发生的时间为190~100 Ma,高峰期在130 Ma左右;发生的部位邻近莫霍面,导源的岩浆多为钙碱性系列,部位浅,活动范围广泛。100 Ma至新生代,地幔属于“大陆裂谷型”:为亏损型的软流圈地幔,ε(Nd,t)值高,几乎均为正值。层圈相互作用转变为软流圈岩石圈地幔之间的作用,转变的时间具有约40 Ma的过渡时期,前锋开始于100~109 Ma,导源的岩浆大致沿NWW和NEE向的大型断裂带分布。进一步证实了软流圈地幔上隆的不均匀性和主动性。     

大别造山带前陆阳新盆地古近纪玄武岩地球化学特征与成因研究

大别造山带前陆阳新盆地古近纪玄武岩的成分从石英拉斑玄武质到橄榄拉斑玄武质,以相对较高的大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Th、U等)丰度和弱到中等亏损高场强元素(Nb和Ta)为特征,岩石地球化学的总体特征类似于初始裂谷的拉斑玄武岩,而与大陆拉斑玄武岩所表现出的强烈亏损高场强元素Nb和Ta的地球化学特征明显不同。该拉斑玄武质岩浆喷发前曾经历过较小程度(约4．5％)的以橄榄石为主的矿物分离结晶,玄武岩的母岩浆则是源区物质经过约15％的部分熔融形成的,源区物质可能包含了来自下地幔的FOZO和富集型大陆岩石圈地幔两种组分。大别造山带内及前、后陆地区古近纪拉斑玄武岩的地球化学特征具有可比性,意味着随着大别造山带山根的拆沉,来自下地幔的FOZO岩浆(可能以地幔柱的形式)上涌,对大陆岩石圈的地幔部分发生了大规模的改造,使得原性质明显不同的两大岩石圈地幔在会聚带附近其地球化学分区性变得模糊。所形成的玄武岩总体具有较多的FOZO特征,但(除造山带内部)也不同程度地保留有岩石圈地幔的性质。     

峨眉地幔柱轴部的榴辉岩-地幔岩源区:主元素、痕量元素及Sr、Nd、Pb同位素证据

峨眉山大陆溢流玄武岩(ECFB)的西南部以丽江、大理和攀枝花三角区为中心的苦橄岩分布区,面积约5×10 4 km2 ,为峨眉地幔柱的轴部区。Sr、Nd、Pb同位素和痕量元素研究表明,大部分火山岩样品落在洋岛火山岩成分范围内,并存在类似FOZO、HIMU和EM - 的三个端元。这说明它们是在地幔柱轴部,由地幔岩和榴辉岩(古玄武质洋壳)组成的源区产生的岩浆形成的。岩浆源区再循环玄武质洋壳的存在可能是该区超大型钒钛磁铁矿床形成的根本原因。少部分分布在洋岛火山岩成分范围之外的样品,一部分属于地幔柱岩浆与地壳混染产物,另一部分低Ti岩石可能与岩石圈反应有关。地幔端元的地球化学特征如下:FOZO端元以白林山苦橄玄武岩(YB-0 1)为代表,低87Sr/86 Sr(0 .70 36 ) ,高1 43Nd/1 44 Nd(0 .5 12 7) ,中等2 0 6 Pb/2 0 7Pb(18.5 6 93) ;Nb/U =36 .6 7,Th/Nb =0 .0 82 ,L a/Nb=0 .91,Zr/Nb=6 .2 3。HIMU端元以丽江苦橄岩(JL - 2 9)为代表,高2 0 6 Pb/2 0 4 Pb(2 0 .6 4 12 )和2 0 7Pb/2 0 4 Pb(15 .74 89) ,低87Sr/86 Sr(0 .70 4 8)。EM - 端元包括两部分:1以二滩苦橄岩-玄武岩(R- 1、3、5、8)为代表,高87Sr/86 Sr(0 .70 73) ,低1 43Nd/1 44 Nd(0 .5 12 3) ,低2 0 6 Pb/2 0 4 Pb(17.996 8)和2 0 8Pb/2 0 4 Pb(37.94 5 0 )     

福建德化——永泰巨型环状火山构造成因探析

在浙闽粤中生代火山喷发带中段的德化-永泰巨型环状火山构造,主要由晚侏罗世-白垩世火山岩和侵入岩等组成,具有幔枝构造的岩浆-变质岩系、盖层拆离滑脱上叠构造断陷-火山盆地等基本特征,其形成和海陆过渡带中的地幔柱之幔枝构造有关。     

高温高压微束衍射实验进展及其地学应用

同步辐射X射线微束衍射技术与静态高压装置(包括金刚石压砧设备和大腔体压力机设备)结合运用是研究高温高压下物质晶体结构、相变等的有效方法。金刚石压砧高温高压实验技术的发展体现在:在产生极端高温高压的同时,获得准确的实验温度压力值,采用充装气体传压介质等方法减小压力梯度,采用激光双面加温技术和改进激光光路以减小样品径向和轴向的温度梯度。大腔体压力机高温高压实验技术的发展主要表现在产生更高的实验压力,以及测试过程中使样品在一定幅度摆动以消除晶体生长和择优取向对衍射数据的影响。同步辐射X射线微束衍射技术的发展主要表现在更高亮度和更宽能量范围的同步辐射光源的使用、X射线聚焦技术的发展,以及角色散X射线衍射测试技术的进步。介绍了近年来高温高压微束衍射实验在地球科学领域所取得的一些最新进展,包括硅酸盐超钙钛矿的实验发现,铁的高温高压相变及熔融曲线、SiO2 超斯石英相变、橄榄石尖晶石相—超尖晶石相转变压力的精确测定等研究结果;认为硅酸盐超钙钛矿的进一步深入研究,水对地球深部矿物岩石力学性质及熔融行为的影响,高温高压下物质的化学反应性和地球深部元素的地球化学行为等,是今后高温高压实验研究的重要方向。     

Mantle Redox State Evolution in Eastern China and Its Implications

Using the secondary spinel standard, the authors have precisely measured the Fe3+/∑ Fe values of spinels in mantle xenoliths from Cenozoic basalts in eastern China, and estimated the oxygen fugacities recorded by 63 mantle xenoliths through olivine-orthopyroxene-spinel oxygen barometry. The results indicate that the oxygen fugacities of the lithospheric mantle in eastern China are higher in the south than in the north. Among them, the oxygen fugacity of the North China craton lithospheric mantle is the lowest, similar to that of the oceanic mantle, while that of Northeast and South China are the same as that of the global continental mantle. The variations of mantle redox state in eastern China are mainly controlled by the C-O-H fluids derived from the asthenospheric mantle. According to the mantle oxidation state, it can be concluded that the C-O-H fluids in the lithospheric mantle of eastern China consist mainly of CO2 and minor H2O, but CH4-rich fluids should come from the asthenosphere where the ox     

西藏西南部达巴-休古嘎布蛇绿岩带中地幔橄榄岩的成因

本文报道了西藏西南部达巴-休古嘎布蛇绿岩带中橄榄岩的矿物化学资料.橄榄岩中主要造岩矿物化学成分的分析研究表明,该区橄榄岩为残余地幔成因,但它们不是地幔简单熔化的残余物.尖晶石中Cr#及辉石中Ti的广泛变化表明它们具有复杂的熔融历史及地幔交代作用的印记,其形成过程可能经历了两种构造环境的转变.早期在MORB环境下形成低Cr#(尖晶石)橄榄岩;其后由于洋内俯冲作用,早先形成的低熔橄榄岩被消减到岛弧之下再度发生熔融形成高Cr#(尖晶石)橄榄岩.从而,在古大洋消失之后形成的碰撞带上同时保存了MORB型和SSZ型两类蛇绿岩.     

地幔中水的存在形式和含水量

水以含水变质矿物、无水硅酸盐矿物(橄榄石、辉石等)及其高压结构相(β橄榄石、γ橄榄石、钙钛矿相、方镁铁矿等)、高密度含水镁硅酸盐和熔体的形式存在于地幔各层圈中。根据各类玄武岩水含量推断出的上地幔源区的水含量,和由地幔岩主要矿物———橄榄石的水含量估算出的上地幔水含量(质量分数)很接近,在0.02%左右。以橄榄石和辉石高压相的水含量为依据,进行了过渡带和下地幔水含量的估算,其结果是:过渡带和下地幔上部的水含量(质量分数)为1.48%,下地幔下部水含量(质量分数)为0.21%。据此,计算出的地幔各层圈的总水量表明,地幔水的74%以上存在于过渡带和下地幔上部。将地幔总水量和现代海洋总水量之和作为地球总水量,计算出现代海洋总水量约占全球总水量(质量分数)的6.6%,这个结果与笔者根据地球的球粒陨石成分模型计算出的总水量(6%)十分接近。