中国东部陆下岩石圈地幔中的再循环地壳流体组分

地幔捕虏体中的流体组分记录了地幔演化的信息,可用来认识地幔中再循环地壳组分的性质和来源。采用分步加热质谱法测定中国东部二辉橄榄岩捕虏体组成矿物中流体挥发份的碳、氢和氧同位素组成,结合化学组成(Zhang et al., 2004)综合分析表明,早期流体包裹体、矿物晶格缺陷和空隙中的流体挥发分主要在高温段(800-1200°C)释出,CO2和CO显示较轻的δ13C值,与世界其它地区地幔捕虏体明显不同;晚期流体包裹体中的流体挥发分主要在低温段(300-600°C)释出。根据中国东部地幔演化事件、地幔矿物性质认为陆下岩石圈地幔中三种类型的流体挥发份中均存在来源不同的再循环地壳组分：（1）地幔初始流体：主要为耐熔矿物橄榄石在800-1200°C释出的流体组分,华北克拉通地幔初始流体的化学组成（主要为CO）与华南克拉通（主要为CO2）明显不同,反映二者拼合前各自演化时期捕获的流体组分。地幔特征的δD、δ13CCH4和δ18OCO2反映初始流体组分可能为元古代克拉通大陆型岩石圈地幔成分,较轻的CO2 和 CO的δ13C值揭示初始流体中存在部分再循环地壳流体,可能在1.9Ga的大陆碰撞过程中混入。（2）地幔交代流体：指斜方辉石和单斜辉石800-1200°C释气峰的流体组分,以H2为主。华北克拉通交代流体主要组分H2含量(80.73 mm3.STP/g) 明显低于华南克拉通(138.91 mm3.STP/g),地幔特征的δDH2和δ13CCH4表明交代流体主体为地幔来源,较轻的δ13CCO2,CO和较重δ18OCO2揭示其中存在再循环陆壳流体,其可能的来源为华北与华南中生代拼合过程中的壳幔相互作用。（3）岩石圈减薄流体：指二辉橄榄岩捕虏体组成矿物在400-600°C释放出的流体,华北与华南克拉通在流体组成方面相似,壳源特征的CO2、CO和CH4的δ13C值,以及较轻的δ18OCO2和δDH2O值指示该流体可能为岩石圈地幔减薄过程中引起的再循环洋壳流体,可能与中国东部转换带中水平俯冲的太平洋岩石圈(或其前身)脱气有关。     

双辽新生代玄武岩及地幔捕虏体内流体的组成、碳同位素特征及其来源

幔源玄武岩及地幔捕虏体中所含的地幔流体挥发分对于认识岩浆源区特征及岩石圈地幔演化具有重要意义。本文对东北地区双辽新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体中流体挥发分进行研究,探究地幔流体特征与来源。双辽玄武岩橄榄石斑晶和地幔捕虏体内发育早期、晚期两类流体包裹体,早期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成时捕获的岩浆原始流体挥发分,主要在高温段(600~1200℃)释出,晚期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成后捕获的交代或蚀变流体挥发分,主要在低温段(200~600℃)释出。地幔捕虏体原始流体挥发分主要为H_2O、CO和H_2,其次为CO_2,并含有少量CH_4等烃类。地幔捕虏体交代流体挥发分与双辽玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分相似,主要为CO_2和H_2O,其次为CO和H_2,含有少量烃类。地幔捕虏体原始流体挥发分、交代流体挥发分及玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分中,CO_2和烃类碳同位素均具有有机成因特征,表明岩石圈地幔及玄武岩岩浆源区内均存在有机质热解产物的混入,玄武岩岩浆源区及岩石圈地幔交代流体中的有机成因挥发分主要来自于俯冲太平洋板片之上的沉积有机质。双辽玄武岩斜长石斑晶和基质流体挥发分含量较高,主要为H_2O和CO_2,相对于橄榄石原始流体挥发分具有较轻的CO_2碳同位素组成,这种现象表明岩浆上升过程中发生了明显的脱气作用。     

腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约

腾冲新生代火山区是青藏高原唯一幔源挥发份大量排放的火山-地热区,大规模火山作用的流体组成的系统研究具有多方面的科学意义。对腾冲马鞍山、老龟坡和打鹰山等地新生代火山岩进行流体化学组成和碳同位素分析,结果表明腾冲新生代火山岩的流体组成中H2O占有极高的比例,CO2、N2和O2的含量较高,而且不同火山区的流体组成有所差异。CO2的δ13C值为-27.1‰~-7.5‰,位于地壳和地幔范围之间;CH4、C2H6、C3H8和C4H10等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高具有整体正序、C2H6与C3H8局部反序的分布特征,显示海洋环境I型有机质热裂解成因烃类气体的特征。腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,岩浆存在轻微的CO2去气作用。含碳流体挥发份主要表现为俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入,特别是俯冲洋壳沉积有机质热裂解产物,大量的H2O可能来源于岩浆上升过程中围岩流体或再循环流体的加入,不同火山区岩浆上升演化的差异造成了流体组成的不同。     

地幔岩中流体包裹体研究

地幔岩石中的流体包裹体代表地幔流体的样品。地幔流体包裹体可以存在从地幔来的金刚石,地幔捕虏体和岩浆碳酸岩中。研究这些岩石和矿物中的流体包裹体可以得出其所代表的地幔流体的温度、压力、成分和同位素。我们目前见到的这三类地幔岩石的包裹体主要可在橄榄石、辉石、金刚石、方解石和磷灰石中见到。这些包裹体可以粗略地分为CO2包襄体和硅酸盐熔融体包裹体。又可细分为四类包裹体：（1）富碳酸盐的硅酸盐熔融包裹体。这种包裹体在金刚石、地幔岩捕虏体和岩浆碳酸盐岩中见到,它又可分为结晶质熔融包裹体和玻璃包裹体。（2）CO2包裹体。这种包裹体大多见于地幔捕虏体中,在金刚石和岩浆碳酸岩中也可见到。（3）含硫化物的包裹体。这种包裹体见于地幔捕虏体中,与纯CO2包裹体和含CO2的熔融包裹体共存。（4）高密度的流体包裹体。这种包裹体见于金刚石中,是一种高盐度、高密度的含K、Cl和H2O的流体包裹体,又可分为高卤水包裹体和含卤水的富硅的碳酸盐岩浆包裹体。从对金刚石、地幔捕虏体和岩浆碳酸盐岩中流体包裹体的研究表明,地幔流体存在不均匀性和不混溶性。     

地幔中EM1端员成因的锂同位素制约

在四个地幔端员(DMM、HIMU、EM1、EM2)中,EM1的成因一直令人困惑。华北克拉通中部(太行山地区)地幔橄榄岩捕虏体的Li同位素组成特征为探讨这一问题提供了新的制约。橄榄岩捕虏体中主要组成矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)的Li同位素组成特征表明,该区的岩石圈地幔中有再循环的、古老的洋壳物质。结合已有的地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd同位素数据,可以推测再循环的古老蚀变洋壳对地幔EM1端员组分的产生有重要的作用。     

地幔捕虏体中的流体-熔体包裹体

地幔流体的研究现已成为国内外前沿课题。地幔岩捕虏体中的流体-熔体包裹体是地幔流体的直接证据,通过对它们的研究可以直接获取地授流体的信息。包裹体按相态特征主要有三类：二氧化碳流体包裹体、二氧化碳-硅酸盐熔体包裹体、硫化物-熔体流体包裹体。本总结了地幔岩中流体-熔体包裹体的基本特征、微量元素地球化学、硫化物-熔体包裹体和二氧化碳流体包裹体稳定同位素特征的研究进展状况。讨论认为：地幔流体是由C、H、O、S等元素的挥发份和硅酸盐熔体组成;上地幔流体在化学成分上明显富含CO2、硫化物、LILE和BEE,它引起地幔交代作用和地授部分熔融;上地授流体的分布存在不均匀性,其组成也存在地区性差异。     

东昆仑夏日哈木镍铜硫化物矿床成矿岩浆条件:流体挥发份化学组成与碳同位素组成制约

夏日哈木镍铜硫化物矿床是我国东昆仑造山带新发现的全球岛弧环境最大的岩浆镍铜硫化物矿床。早泥盆世镁铁-超镁铁质成矿岩体中不同类型岩石的辉石中流体挥发份化学组成和碳同位素组成表明,流体挥发份总量较低,平均含量为888mm~3.STP/g(STP:标准温度和大气压)。流体挥发份组成以H_2O为主(48mol%),其次为H_2(26%)、CO_2(15%)和CO(5%)。H_2S含量从二辉橄榄岩(10mm~3/g)、橄榄辉石岩(18mm~3/g)到二辉辉石岩(28mm~3/g)逐渐增加,表明岩浆就位结晶演化过程中含硫组分的加入。CO_2的δ~(13)C值(-23.5‰~-5.0‰)位于地壳和地幔值范围之间。CH_4同系物碳同位素组成随碳数具有总体正序、局部反序的分布特征,显示大洋沉积有机质热裂解成因特征。夏日哈木成矿镁铁-超镁铁质岩体流体组分中较低的H2_O含量和较高的H_2含量表明,岩浆演化处于还原性挥发份条件,地幔岩浆源区存在俯冲洋壳沉积有机质,岩浆房围岩的混染和富S流体的加入可能是夏日哈木岩浆镍铜硫化物矿床硫饱和的主要机制。     

腾冲热海地热田的幔源二氧化碳气体

温泉CO2气体组份和碳同位素的研究表明,腾冲热海温泉的CO2气体主要来源于地幔。CO2气体的碳同位素组成重于典型幔源碳、与溶解碳呈现同位素不平衡以及幔源挥发份在研究区的聚集都表明该区地下可能存在仍在脱气的岩浆体,所排出气体供给上方水热系统。幔源挥发份在地下的积聚可能对诱发该区的地震活动有着重要作用。此外,He-C体系的结果说明热海地下岩浆可能是MORB源岩浆经历地壳物质混染作用而形成的。     

安徽女山橄榄岩包体的氧同位素比值和微量元素组成：地幔交代作用

本文的研究对象是9个来自安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体,利用激光氟化技术系统分析了橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的氧同位素比值;利用LA-ICPMS技术分析了单斜辉石的微量元素组成。结果显示,女山橄榄岩存在辉石与橄榄石之间的氧同位素不平衡分馏现象,其中△Cpx-Ol18O(=δ18OCpx-δ18OOl)出现低至-0．5‰的负值;含角闪石包体中的单斜辉石明显富集大离子亲石元素(LILE,如Sr、Th、LREE)和亏损高场强元素(HFSE,如Nb、Zr、Ti)。氧同位素的数据表明,女山上地幔曾经经历过俯冲洋壳流体参与的交代作用,根据单斜辉石和橄榄石之间氧同位素分馏值△Cpx-Ol18O与包体形成深度之间的负相关性,提出了一个“上升 缓冲”的流体交代模型。虽然微量元素特征也表明女山上地幔受到过地壳流体的影响,但是氧同位素的不平衡分馏和LILE的富集／HFSE的亏损并不是同步的,对这种现象的可能解释是:引起氧同位素不平衡分馏的交代作用和造成女山单斜辉石微量元素特征的交代作用不是同一期的,即女山上地幔曾经发生过至少2次交代事件。     

汉诺坝捕虏体辉石岩和麻粒岩的成因探讨

汉诺坝新生代玄武岩中含有丰富的地幔和地壳岩石捕虏体,其中捕虏体辉石岩和庥粒岩由于外观上具有一定的相似性,两者容易混淆,导致研究上的误区.本文以辉石岩和麻粒岩捕虏体作为研究对象,通过岩相学观察结合矿物主量元素分析、单斜辉石微量元素和Sr-Nd同位素分析,对两种捕虏体进行深入的研究和对比以探讨其成因意义.结果表明,上述各方面二者都存在明显的差别,捕虏体麻粒岩具有层状堆晶构造,两种辉石矿物(次透辉石和古铜辉石)相对贫MgO富FeO,单斜辉石的REE相对富集,以高87Sr/86 Sr低143Nd/144Nd为特征;而捕虏体辉石岩一般呈块状构造,两种辉石矿物(透辉石和古铜辉石-顽火辉石)相对富MgO贫FeO,单斜辉石REE总量极低呈亏损模式,同位素组成上介于捕虏体橄榄岩和麻粒岩之间.捕虏体麻粒岩特征表明它是幔源岩浆底侵作用形成,岩浆受到了下地壳的混染;而捕虏体辉石岩明显不同于橄榄岩和麻粒岩的成因,来自于富集地幔.     

陕西岚皋早古生代地幔特征及形成机制探讨

陕西岚皋境内赋存于早古生代碱质潜火山煌斑杂岩中的“金云角闪辉石岩”捕虏体是交代地幔捕虏体。主要组成矿物为单斜辉石、角闪石、金云母、磷灰石、钙钛矿、钛铁矿及榍石,发育“三联晶”、“碎裂边”等固相线下的变质变形结构;矿物学研究表明单斜辉石富SiO_2、MgO,贫Al_2O_3、TiO_2,与寄主岩中深源单斜辉石巨晶及单斜辉石斑晶成分差别明显,形成于地幔压力范畴。角闪石和金云母具地幔交代成因的成分待点。Sm-Nd同位素的研究表明,本区交代地幔是原始地幔受来源于地幔柱     

江苏盘石山玄武岩中橄榄岩包体的氧同位素和微量元素地球化学

本文研究了8个来自江苏盘石山新生代碱性玄武岩中的橄榄岩包体，利用ICP—MS技术测定了橄榄岩中单斜辉石的微量元素组成；利用激光氟化技术系统地分析了橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的氧同位素比值。结果显示，盘石山橄榄岩包体矿物的氧同位素比值落在“正常”地幔矿物的氧同位素变化范围之内，而且矿物之间达到了氧同位素平衡。部分单斜辉石不相容元素富集的特征表明，有些样品经历了隐性地幔交代作用（cryptical metasomatism），配合氧同位素的数据来看，影响盘石山上地幔的交代介质为来自地幔内部的熔体，不合有地壳组分。从盘石山和安徽女山（盘石山以北约100km）的对比看来，影响女山上地幔的洋壳流体可能来自于华南一华北陆陆碰撞之前的海洋板块俯冲，因此华南一华北的深部缝合带可能就在女山和盘石山之间。     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区(河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁)新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和 Sr-Nd 同位素研究。通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富 Al_2O_3、CaO、NaO、K_2O、TiO_2,但相对贫镁;其单斜辉石的 LREE 更为富集,但 Sr、Nd 同位素组成则相对亏损。这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石 Mg~#的降低和同位素组成的相对亏损。捕虏体的 Rb-Sr 等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈。同时说明华北新生代岩石圈地慢普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于"大洋型"岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔。     

深部流体及其与成矿成藏关系研究现状

深部流体(地幔流体)及其成岩成矿作用的研究是当今地质科学研究的前沿领域，最近几年这方面的研究进展较快。文章比较详细地讨论了地幔流体的组成、地幔流体中碳氧、氢氧和稀有气体同位素特征、地幔流体类型和运移形式，以及地幔流体活动的构造背景，并对地幔流体与金属矿床、油气田盆地等成矿成藏作用关系的研究现状进行了介绍。     

Fe同位素体系及其在地幔地球化学中的应用

在简要介绍Fe同位素体系的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较为系统的评述。根据华北克拉通新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体Fe同位素研究最新进展和国际上已发表的有关数据,总结了Fe同位素在大洋玄武岩,地幔捕虏体及其单矿物中的分布特征。统计结果表明,来自世界不同地区的大洋玄武岩的Fe同位素组成比较均一,并且相对地幔橄榄岩Fe同位素组成总体偏重,表明地幔部分熔融过程导致Fe同位素分馏。而地幔捕虏体及其单矿物的Fe同位素组成明显不均一。没有受到地幔交代作用影响的橄榄岩,Fe同素组成变化范围小,而经受不同类型地幔交代作用影响的地幔橄榄岩,Fe同位素组成存在明显的差异,这说明地幔交代作用是导致地幔Fe同位素组成不均一的重要机制。     

江西安远路迳金伯利质煌斑岩筒辉石巨晶和包体中辉石的氢氧同位素

利用离子探针和质谱技术分别分析测试了江西安远路迳金伯利质煌斑岩筒辉石巨晶和包体中辉石的氢氧同位素组成.结果显示,辉石的氢同位素δ(D)值从-83‰变化到-101‰,平均值为-91.6‰;氧同位素δ(18O)值由5.46‰变化到5.70‰,平均值为5.60‰.路迳辉石巨晶和包体中辉石的氢氧同位素组成均一,表明其来源于地幔,且其形成和演化过程中物理化学环境稳定,继承并保持了原始地幔的氢氧同位素组成.     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

论地幔流体参与大水金矿成矿的可能性

通过对大水金矿时空分布及元素地球化学特征的分析研究,探讨了地幔流体参与大水金矿床成矿的可能性。大水金矿属于川甘陕＂金三角＂矿集区的一个组成部分,在时空分布上受深大断裂、壳幔混合源岩浆岩的控制,是西秦岭地区勘查发现的大型金矿床之一。研究表明,矿石及贯穿于整个成矿过程中的方解石脉的稀土配分模式总体具相对富集轻稀土的特征。流体包裹体显微测温显示矿床的成矿温度范围为105℃-400℃。包裹体（方解石）气相成分主要为CO2和H2O,液相成分中阳离子以K^＋为主,Na^＋次之;阴离子以SO4^2-为主,Cl^-次之。矿物黄铁矿的δ^34S为-1.8‰-＋4.1‰,平均值＋2.4‰,反映成矿流体中硫部分来源于地幔。热液方解石的碳、氢、氧同位素组成反映成矿流体既有来自地幔的流体,也有来自岩浆岩、地层的流体,还有明显大气降水的加入。硅化灰岩矿石及硅质岩矿石的硅同位素组成具深部或岩浆热液和热水来源的特点,其氧同位素组成具火成石英来源的特点。矿石铅与矿区岩石铅（灰岩和脉岩）的铅同位素组成比较相近,在铅同位素构造模式图及Δγ-Δβ成因分类图解中,铅属壳幔混合铅。综上可知,矿床在成矿作用过程中存在地幔流体活动。