华北高寺台铬铁矿包裹体中黄长石的发现及意义

华北克拉通北缘的承德高寺台基性一超基性环状杂岩体是一受岩石圈断裂控制的早二叠世堆晶杂岩.在对高寺台纯橄岩中铬铁矿的熔融包裹体研究中,发现了黄长石、石榴石、金云母、菱镁矿和磷灰石等熔融包裹体矿物.黄长石+黑榴石+单斜辉石的矿物组合反映其母岩浆为富碱、硅不饱和的原始幔源熔体.金云母、菱镁矿和磷灰石的结晶表明其原始母岩浆具有高K、含H_2O和CO_2的特征.与实验岩石学数据的对比表明高寺台岩体原始母岩浆形成于高于2.7 GPa压力下,含H_2O和CO_2的富集地幔的部分熔融.其形成过程与大陆岩石圈逐渐的伸展减薄有关.高寺台原始岩浆具有高的Nb/La比,显示类似OIB特征,作为岩浆来源的重要证据,表明早二叠世的华北克拉通北缘不属于古亚洲洋俯冲的大陆边缘造山带,此时的华北克拉通北缘处于伸展的构造环境中.     

四川牦牛坪稀土矿床碳酸岩地球化学

四川牦牛坪稀土矿床与稀土矿化时空密切共生的碳酸岩的成岩时代为喜山期. 岩石组合为碳酸岩-正长岩, 矿物组合为方解石-霓石-霓辉石-钠铁闪石-云母-正长石, 岩石富含Sr, Ba, REE等不相容元素, 具“初始火成碳酸岩”C, O同位素组成, 相对高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)0和低ε_Nd, 这些特征均表明岩石源于交代富集地幔. 地质、地球化学证据显示, 喜山期俯冲地壳物质与EM1地幔源区发生混合作用可能是形成本区碳酸岩较为特征的地幔源区的主要因素; 交代地幔部分熔融形成的富CO₂的碱性硅酸岩岩浆发生液态不混溶作用形成本区碳酸岩-正长岩组合.     

川滇块体边界断裂的CO2释放及其来源

川滇块体边界断裂沿线及附近地区有大量的CO_2泉出露,其分布与1900年以来强震震中的分布大体一致,这表明该区CO_2释放可能与现代地震活动有直接关联。稳定碳、氧同位素证据表明,现代活动断裂释放的CO_2绝大部分来自地壳深部,并有两种主要的释放机制。现代活动断裂既可以直接产生大量的热动力变质成因CO_2,又可以作为通道释放来自下地壳甚至上地慢的CO_2组分。连续监测深源CO_2的释放动态有可能获得反映震源物理化学变化的地震前兆信息。     

幔源云母巨晶氢同位素组成的微尺度不均一性:离子探针研究

运用离子探针技术对来自安徽女山新生代碧玄岩中的幔源云母巨晶进行了氢同位素组成的测定 ,发现其δD值和水含量存在微尺度不均一性 ,推断是与大气降水发生相互作用的结果 ;云母巨晶的原始δD值为 - 2 3‰ ,暗示其源区曾受到过再循环地壳的影响 ,同时也表明地幔氢同位素组成至少在大尺度上是不均一的 .     

幔源岩浆在南岭燕山早期花岗岩形成中的作用：锆石原位Hf-O同位素制约

一些岩石学和同位素地球化学证据表明许多花岗岩是两种岩浆混合形成的,但对于是否有幔源岩浆参与大规模花岗岩的形成一直有不同意见.对南岭3个代表性的燕山早期（～160Ma）岩体进行了系统的锆石Hf-O同位素分析,结果显示清湖二长岩锆石具有非常一致的锆石Hf-O同位素组成,εHf（t）=11.6±0.3,δ18O=（5.4±0.3）‰,结合全岩Sr-Nd同位素和微量元素地球化学特征,表明清湖二长岩的母岩浆来源于受到近期地幔交代作用的含金云母岩石圈地幔,没有地壳物质的混染.里松花岗岩及其中暗色微粒包体（MME）和佛冈花岗岩的锆石Hf-O同位素组成有很大的变化范围,锆石Hf-O同位素呈负相关关系,里松MME主要为幔源岩浆（类似于清湖二长岩母岩浆）结晶的产物,有少量壳源岩浆的加入;里松和佛冈花岗岩是幔源岩浆与沉积岩重熔岩浆不同比例混合形成的,花岗岩的形成伴随着重要的陆壳增生和分异.     

琼北第四纪玄武岩中微型地幔岩捕虏体的发现及其意义

琼北新近纪碱性橄榄玄武岩中广泛出露大型地幔岩捕虏体 (最大尺度 2 0cm) ,但前人尚未在第四纪玄武岩中发现过此类捕虏体。经过对采自第四纪玄武岩中 14 0余个样品的微观结构观测 ,发现天然氧化作用揭示出样品中部分粗粒橄榄石晶体发育位错构造 ;同时由橄榄石和辉石晶粒组成的某些集合体型斑晶的结构 ,与新近纪玄武岩中大型地幔岩捕虏体的结构相同 ,从而确定第四纪玄武岩中存在橄榄石捕虏晶和微型地幔岩捕虏体 (最大尺度为 4mm)。捕虏晶和微型捕虏体的存在表明第四纪玄武岩岩浆与新近纪一样都来源于上地幔 ;同时 ,地幔岩捕虏体由大型演变为微型反映了岩浆上升速度的逐步降低 ,以及火山活动强度的减弱     

大别-苏鲁造山带橄榄岩:进展和问题

大别-苏鲁造山带橄榄岩原岩属性可分为壳源和幔源橄榄岩,它们在矿物结构、变质演化以及全岩和单矿物化学成分上存在一系列差别.幔源橄榄岩来自于俯冲板块之上的古老华北克拉通岩石圈地幔,记录了俯冲板块与地幔楔之间相互作用的信息.石榴橄榄岩峰期条件下都显示石榴石和尖晶石共存,石榴石和尖晶石的稳定性和成分都受全岩富化程度控制,尖晶石成分不能用来判别部分熔融程度.难熔幔源纯橄岩中普遍发育低Mg高Ca橄榄石取代早期斜方辉石结构,指示硅不饱和熔体-橄榄岩反应过程,它可能是导致纯橄岩Re-Os同位素年龄偏年轻的原因之一.幔源橄榄岩/辉石岩中的金红石、钛斜粒硅镁石和锆石是俯冲地壳熔/流体迁移高场强元素进入地幔楔的直接矿物学证据,只有通过精细的原位元素和同位素工作,才能准确限定交代介质来源、时间和交代过程.大陆俯冲带地幔楔氧逸度变化范围宽泛(FMQ=5.50~1.75),并随深度增加而减小,但其氧逸度计算结果受矿物组合、温压条件以及折返过程中的脱氢-氧化作用等因素影响.本文对橄榄岩-辉石岩复杂体系相关系、大陆俯冲之前的地幔过程、地壳交代对地幔楔元素-同位素-氧逸度以及物理性质的改造等重要研究方向提出了建议.     

鲁西中生代闪长岩中的深源超镁铁质岩捕虏体及其富硅交代特征

山东莱芜铁铜沟岩体中含有大量深源超镁铁质岩捕虏体. 橄榄岩捕虏体发育两期交代现象: (ⅰ) 早期交代以发育粒间单斜辉石和金云母为特征; (ⅱ) 晚期交代以发育斜方辉石脉体(含少量斜长石和角闪石)为特征. 超镁铁质岩捕虏体的组合特征、矿物学特征、平衡温度及交代特征支持其来源于壳幔过渡带. 其主量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素特征暗示晚期富硅交代与寄主岩的成因有关, 反映了该区晚中生代岩石圈深部存在的熔体-岩石相互作用.     

滇西地区断层气体成因研究

本文讨论了滇西地区由温泉释放的断层气体中各主要组分(He、H_2、Ar、N_2、CO_2、CH_4、Hg)的分布特征及其成因机制。 作者指出,滇西地区断层气体中直接来自地幔的He是微不足道的,较高水平的He释放(>100ppm)可能直接来自地层中的火成岩;H_2的释放与地层岩性无关,而与深大断裂的活动或地震活动有成因联系;洱源地区九台等泉点中CH_4含量达2—3％,同位素测定表明,它是典型的无机成因,是该区深部热动力变质作用的产物;滇西地区断层气体中Hg的分布特征表明,并不是所有的活动性断裂都有高含量的Hg释放。具有较高含量的幔源CO_2和Hg释放是红河断裂的两个最重要的地球化学特征。     

苏皖地区大陆岩石圈地幔的长时性--地幔橄榄岩捕虏体的锇同位素模式年龄

中国(USTC)和法国(CRPG)两个实验室测定了苏皖地区地幔橄榄岩捕虏体全岩的锇同位素组成,结果187Os/188Os=0.119～0.129(USTC,n=25,n为样品数,下同)和0.117～0.131(CRPG,n=17).大部分样品的Os同位素组成(<0.1290)呈亏损特征,Os同位素组成与主量成分之间有线性相关性.用187Os/188Os-Al2O3代用等时线法获得的模式年龄为(2.5±0.1)Ga(USTC)和(1.9±0.1)Ga(CRPG),为晚太古代-早元古代.样品组中最低的187Os/188Os比值为0.119(USTC)和0.117(CRPG),相应的Re亏损模式年龄为1.1Ga(USTC)和1.4Ga(CRPG),为中元古代.锇同位素模式年龄表明苏皖地区新生代玄武岩中包含的地幔橄榄岩捕虏体具有古老的形成年龄(早元古-中元古代),它们是经过显生宙岩石圈地幔减薄作用后的残余地幔的碎片,而不是显生宙"置换作用"中产生的新生地幔.     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

对大别山东部超高压榴辉岩氧同位素研究表明,这些榴辉岩的δ~(18)O值分布表现出显著不均一性,从低达一2.6‰变化至十7.0‰.榴辉岩中各矿物之间的氧同位素分馏达到并保持了平衡,表明岩石在遭受超高压变质作用之前与亏损~(18)O的流体进行过相互作用.含羟基矿物的δD值为一 5l‰～一83‰,指示参与的流体是古大气降水,它与榴辉岩原岩(某种玄武质岩石)发生过显著的氧同位素交换.超高压变质榴辉岩中大气降水同位素信息的保存表明,这种榴辉告的原岩曾经出露于大陆地壳表面,并且当包含榴辉岩原岩的板块俯冲至地幔深度时,地壳与地幔之间的物质交换非常有限,因此滞留时间非常短暂(<20 Ma).不同矿物对的氧同位素平衡温度基本一致,反映出这种超高压变质榴辉告在地幔深度下形成之后,经历了一个快速的冷却和上升过程.     

大别山双河超高压变质岩及北部片麻岩的U-Pb同位素组成——对超高压岩石折返机制的制约

大别山超高压变质岩及各种片麻岩的U-Pb同位素地球化学研究表明,出露于大别山南部的超高压变质岩具有较低的Pb含量（多数<4μg/g）和较高的 U/Pb比（多数>0.1）,以及较大的Pb同位素变化范围和较高的放射成因Pb（206Pb/204Pb=16.535～20.405）.它们表现出在俯冲过程中经历了脱水、析出流体和Pb丢失过程及地幔Pb与上地壳岩石Pb混合的Pb同位素特征.然而出露于大别山北部的片麻岩具有较高的Pb含量（多数>4μg/g）和较低的U/Pb（<0.07）以及较低的Pb同位素比值（206Pb/204Pb=15.781～16.647）,并与侵入南、北大别山的中生代花岗岩的Pb同位素特征相同.它们表现出在俯冲过程中仅有少量流体析出和Pb丢失以及地幔Pb与下地壳Pb混合的同位素特征.这些样品在230Ma前的初始Pb同位素组成还表明南大别带超高压岩石的U/Pb比在大陆俯冲前很长一段时期内比北大别带片麻岩高。这些观测表明南大别带出露的超高压岩石主要是深俯冲的上地壳岩石,而北大别带具有中、下地壳的性质.据此,本文提出了在大陆深俯冲过程中,俯冲陆壳拆离成若干岩片,深俯冲的超高压上地壳岩片有可能沿断层逆冲到较浅部位的超高压岩石折返机制模型.     

大别山双河超高压变质岩及北部片麻岩的U-Pb同位素组成

大别山超高压变质岩及各种片麻岩的U-Pb同位素地球化学研究表明, 出露于大别山南部的超高压变质岩具有较低的Pb含量(多数<4 mg/g)和较高的U/Pb比(多数>0.1), 以及较大的Pb同位素变化范围和较高的放射成因Pb(206Pb/204Pb = 16.535～ 20.405). 它们表现出在俯冲过程中经历了脱水、析出流体和Pb丢失过程及地幔Pb与上地壳岩石Pb混合的Pb同位素特征. 然而出露于大别山北部的片麻岩具有较高的Pb含量(多数 > 4 mg/g)和较低的U/Pb(<0.07)以及较低的Pb同位素比值(206Pb/204Pb = 15.781～16.647), 并与侵入南、北大别山的中生代花岗岩的Pb同位素特征相同. 它们表现出在俯冲过程中仅有少量流体析出和Pb丢失以及地幔Pb与下地壳Pb混合的同位素特征. 这些样品在230 Ma前的初始Pb同位素组成还表明南大别带超高压岩石的U/Pb比在大陆俯冲前很长一段时期内比北大别带片麻岩高. 这些观测表明南大别带出露的超高压岩石主要是深俯冲的上地壳岩石, 而北大别带具有中、下地壳的性质. 据此, 本文提出了在大陆深俯冲过程中, 俯冲陆壳拆离成若干岩片, 深俯冲的超高压上地壳岩片有可能沿断层逆冲到较浅部位的超高压岩石折返机制模型.     

地幔矿物的氧同位素分馏

采用增量方法,计算了地幔矿物(特别是MgsiO_3和Mg_2SiO_4同质多相变体)的氧同位素分馏.结果表明,地幔矿物相之间存在如下~(18)O富集顺序:辉石(Mg,Fe,Ca)_2Si_2O_6>橄榄石(Mg,Fe)_2SiO_4>尖晶石型(Mg,Fe)_2SiO_4>铁铁矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3>钙钛矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3.如果地幔内部处于氧同位素完全平衡状态,由于地幔不同深度矿物相化学组成与晶体结构的差异,预计过渡带中尖晶石结构的硅酸盐矿物比下地幔钙钛矿结构的硅酸盐矿物相对富集~(18)O,但相对于上地幔中的橄榄石和辉石亏损~(18)O,从而出现地幔的氧同位素分层.如果假定全球范围同位素平衡,地球内部的化学结构可用下述~(18)O富集顺序来描述:上地壳>下地壳>上地幔>过渡带>下地幔>地核.     

中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.     

大陆俯冲带两类壳幔相互作用

板块俯冲作用是实现地壳与地幔之间物质和能量转换的重要机制,俯冲带岩浆岩是研究地壳物质再循环及其壳幔相互作用的重要载体.本文通过对红安-大别-苏鲁造山带和华北东南缘碰撞后镁铁质岩浆岩的同位素年代学和地球化学的系统总结,概括出两种类型的大陆俯冲带壳幔相互作用,对应于两类地球化学性质截然不同的镁铁质火成岩.第一类岩石显示弧型微量元素分布特征(富集LILE,LREE和Pb,亏损HFSE)和相对富集的放射成因Sr-Nd同位素组成,而第二类具有OIB型微量元素分布特征(富集LILE和LREE,HFSE不亏损)和相对亏损的放射成因Sr-Nd同位素组成.它们都具有变化的且不同于正常地幔的锆石O同位素组成,含有残留的地壳锆石.这些地球化学特征表明,这两类镁铁质火成岩来源于不同地球化学性质的地幔源区,其中第二类岩石的地幔源区是先前俯冲古洋壳来源的熔体与上覆新生岩石圈地幔反应形成的,而第一类岩石的地幔源区是随后俯冲的华南陆壳来源的长英质熔体与上覆华北古老岩石圈地幔反应形成的.因此,在大陆俯冲带存在两种类型的壳幔相互作用,碰撞后镁铁质岩浆岩为大陆碰撞造山带不同类型的板片-地幔相互作用提供了岩石学和地球化学记录.     

山东幔源岩浆岩的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

系统研究了鲁西早白垩世碳酸岩、方城玄武岩、胶东白垩世煌斑岩、蒙阴古生代金伯利岩的碳-氧和锶-钕同位素组成特征. 古生代金伯利岩的碳氧同位素组成集中, δ¹³C和δ¹⁸O分别在&#8722;4.8‰~&#8722;7.6‰和+9.9‰~+13.2‰之间, 属正常情况, 而白垩纪3类岩浆岩的碳氧同位素则变化较大, 并暗示当时的地幔源区可能局部受到过含有机碳的地壳物质的混染. 白垩纪3类岩浆岩的锶钕同位素一致显示了EMII型富集地幔的源区特征, 暗示了再循环地壳物质对地幔源区的改造. 碳-氧和锶-钕同位素特征的系统对比显示, 华北东部克拉通下岩石圈地幔在早古生代、早白垩世、第三纪时期的特征互不相同, 表明该陆下岩石圈地幔自古生代以来至少经历了两次改造过程. 目前的资料暗示, 第1次改造过程可能主要发生在三叠纪-侏罗纪, 带有缓慢渐变的特征, 第2次改造过程主要发生在白垩纪, 显示为快速突变. 种种迹象表明, 华北东部早白垩世(尤其是120~130 Ma)可能是华北东部中生代动力学体制转折的关键时段.     

滇西保山地块双脉地晚始新世过铝质花岗岩：锆石SHRIMP U-Pb定年、地球化学和成因

滇西保山地块大地构造上位于藏-滇-泰-马中间板块中段,西以怒江-瑞丽断裂为界,东以澜沧江-柯街-南汀河断裂为界.由于缺乏出露的新生代花岗质岩石,传统上认为,在喜马拉雅期该地块花岗质岩浆活动微弱.因此,双脉地晚始新世隐伏花岗岩的发现,改写了该地块无喜马拉雅期花岗质岩浆活动的记录.对取自研究区ZK7-1和ZK0-1钻孔岩芯花岗岩样品锆石U-Pb年代学、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素研究表明：（1）双脉地隐伏花岗岩岩石类型为中粗粒二云母正长花岗岩,岩体以高SiO2低CaO为特征,总碱量（K2O＋Na2O）为5.22%～8.03%,K2O/Na2O比率0.24～1.79;K,Rb,U,Th和Pb显示清晰正异常,Ba,Sr,Ti和Nb显示清晰负异常;具中等稀土元素含量（85～125μgg-1）,中度富集轻稀土元素（（La/Yb）=4.77～7.22）,以及中度负Eu异常（δEu=0.29～0.39）,属于高钾钙碱性-钙碱性强过铝S型花岗岩.（2）利用SHRIMP锆石U-Pb同位素定年获得上述两类岩石的岩浆结晶年龄分别为（36.27±0.48）和（35.78±0.49）Ma,成岩年代为晚始新世.（3）Sr-Nd-Pb同位素组成表明双脉地二云母正长花岗岩源岩来自成熟大陆地壳物质,具有典型S型花岗岩特征.（4）花岗岩样品w（CaO）/w（Na2O）和w（Al2O3）/w（TiO2）比值及其在w（CaO）/w（Na2O）-w（Al2O3）/w（TiO2）图上分布表明,其岩浆来自地壳富粘土质物质的部分熔融,其熔融温度约为900～950℃;依据锆浓度饱和温度计计算岩浆结晶温度775～795℃;在Hf-Rb-Ta微量元素判别图解上,花岗岩样品分布于后碰撞构造环境.（5）在喜马拉雅后碰撞造山阶段,伴随印度大陆向欧亚大陆的持续楔入,印支地块（或保山地块）向南东方向逃逸,作为地块西界的高黎贡断裂带发生大规模走滑剪切作用,并触发加厚地壳减压部分熔融形成过铝花岗质岩浆,然后冷凝结晶形成双脉地二云母正长花岗岩.     

大别山超高压变质带镁铁-超镁铁岩的岩石学与高压矿物组合

大别山毛屋、碧溪岭、南山岭镁铁-超镁铁岩与榴辉岩的关系代表了3种不同的产出关系,其原岩是基性岩浆结晶分异形成的层状堆晶岩,随扬子板块与华北板块碰撞俯冲进入120～150km以上的地幔条件下发生超高压变质作用,钛斜硅镁石+钛粒硅镁石+菱镁矿+贫铝辉石是镁铁-超镁铁岩典型的高压矿物组合,同时揭示含H_2O和CO_2等挥发份流体参与了超高压变质作用.     

中国东部地幔岩包体及其中硫化物相金含量的比较研究

分析了中国东部8个地区59件新生代地幔岩包体的金含量, 并分析了相应地区85件地幔岩硫化物相的金含量, 结合文献共报道了130件硫化物相的金含量. 将两种金含量进行比较, 发现地幔岩包体全岩金含量通常为10^-9~10^-8, 而一些地幔岩包体硫化物中Au含量可达10^-4~10^-2, 是全岩的数十万倍, 证实地幔岩中Au主要赋存于地幔硫化物相中. 将两种金含量分布进行比较, 发现空间上地幔岩包体全岩和地幔岩包体硫化物相中金含量分布都是不均一的, 但二者金含量分布变化规律相一致, 即地幔岩包体中Au含量高的地区, 地幔岩包体硫化物相中金含量也高. 除海南岛外, 位于华北地台南北缘的山东临朐、昌乐和河北汉诺坝地幔岩包体全岩和包体硫化物相中金含量分布均较高, 与冀北西部和山东胶东半岛的金矿集中区有对应关系, 反映地幔的高金含量可能为相应地区金矿的形成提供了物质基础. 古老的华北地台原始地幔曾有富金的物质基础, 经后期地幔事件后仍富金, 说明后期地幔事件(如减薄、去根、底侵、拆沉、置换、交代等)及有关的富CO₂含金地幔流体对金活化、富集和转移直到成矿作用是在先期岩石圈地幔的物质基础上发生的.