下地壳麻粒岩包体研究进展及其意义

产于火山岩中的下地壳麻粒岩包体是人们窥视深部地壳的一个窗口，现已成为人们探索大陆下地壳物质组成和演化最直接的研究对象。下地壳岩石包体一般具有麻粒岩相矿物组合，主体由镁铁质麻粒岩组成，以出现紫苏辉石矿物为标志下地壳包体的平衡温度为700－1040℃，平衡压力在0．8－1．4GPa之间。在绝大多数地区，基性下地壳包体占优势，其共同特征是低SiO2、高CaO和Mg^ ，过渡族元素和不相容元素含量变化很大，不机构造背景和不同岩石类型的包体同位素成分也有差异，全球各大陆下地壳包体Nd、Pb同位素组成分布具有“块体效应”特征。利用出露于地表的下地壳麻粒岩包体可以探讨下地壳物质组成和成分，建立下地壳物性剖面和岩石圈模型，并可作为幔源岩浆底侵作用的重要判据之一。世界范围内下地壳麻粒岩包体研究表明，在探讨下地壳的组成特点上，由火山岩中麻粒岩包体和出露的麻粒岩地体两类岩石样品所获得的下地壳组成特点存在比较大的差异，前者较后者反映的下地壳组成更偏基性。下地壳包体的类型与成因对揭示大陆地壳的增生、演化方式以及壳－幔交换作用具有重要的指示意义。     

滇西地区下地壳铅同位素的组成及其意义

滇西地区新生代碱性侵入岩中广泛分布的麻粒岩包体可以代表该地区的下地壳岩石,为了确定滇西下地壳岩石的铅同位素组成,我们系统采集了该区碱性岩中的麻粒岩包体,挑选出其中的长石、石榴子石等造岩矿物,测定了其铅同位素组成,在Zartman等的铅构造演化模式图上,剔除个别异常的铅同位素组成,圈出投影于下地壳铅同位素演化趋势线上及附近的铅同位素分布范围,由此确定了该区下地壳的铅同位素组成的区域,并进一步结合作者先前确定的该区上地壳及上地幔铅同位素组成,构建了该区三维岩石圈铅同位素组成,并将这一结果用于滇西金顶超大型铅锌矿床的成矿物质来源的研究中,发现颇受争议的金顶铅锌矿床中的铅并非来自上地幔,而相当于下地壳来源的铅与兰坪盆地沉积岩铅二者的混合铅。     

内蒙古赤峰柴胡栏子金矿基性麻粒岩包体特征及其成矿动力学意义

柴胡栏子金矿位于华北板块北缘,属中温热液蚀变岩型金矿。金成矿与矿区北部的早中生代辉石闪长岩体有密切关系。在辉石闪长岩体内发育大量包体,可以分为基性麻粒岩和角闪岩两类包体。包体的地球化学、形成温压条件表明基性岩包体为来源于大陆下地壳的基性麻粒岩包体,来源深度大约相当于下地壳中部-中上部位置,为早中生代时期底侵作用的产物。角闪岩包体来源于下地壳上部-中地壳下部位置,被上升岩浆带至地壳浅部。包体和寄主岩石具有相似的地球化学和氧、铅、锶、钕同位素特征,说明二者具有相同的岩浆来源。基性麻粒岩包体为底侵作用早期形成的堆晶岩受到后续岩浆的烘烤发生麻粒岩化形成。基性麻粒岩和寄主岩石辉石闪长岩与金矿床形成的密切时空关系显示底侵作用对柴胡栏子金矿含矿流体形成、运移和矿质富集有重要控制作用,其中 H2O和CO2等挥发性组分对控制流体形成和演化有至关重要作用。基性麻粒岩包体发育为成柴胡栏子金矿成矿物质来源于深部提供了有力的证据。     

浙江新昌基性麻粒岩包体初步研究

来自下地壳的基性麻粒岩是壳幔作用过程的产物，蕴含着有关岩浆成因及与壳幔作用之关系的重要信息。位于西太平洋活动大陆边缘的东南大陆沿海（浙闽粤赣诸省）广泛分布中—新生代火山岩，被称为“东南大陆火山岩带”，构成了环太平洋火山岩带中的重要一环。目前关于东南大陆火山岩带的成因及大地构造背景，如岩浆物质来源、岩浆混合作用及岩浆起源的地球动力学机制等，还存在不少争议，这与缺乏深部壳幔作用过程的直接证据有关［1～3］。因此，东南大陆火山岩带中是否存在基性麻粒岩包体，一直受到地质界的关注。以往认为东南大陆沿海地区不…     

下地壳的研究现状及展望

地球物理、地球化学及超深钻资料揭示出,下地壳无论在横向或垂向上都是极不均匀的,其中存在着众多的地震反射面、大型低角度逆掩断层及不同波速的层状构造.大陆地壳剖面由上至下显示出由绿片岩相→角闪岩相→麻粒岩相的变质分带现象.证实了Conrad面在横向上是不连续的及地球物理意义上的Moho面与岩石学和地球化学意义上的壳一幔界面之间存在着差异性.证实了下地壳中高导层的广泛存在.一般认为高导层主要是由自由的含水流体造成的.其成因的正确解释对于我们深入理解与岩石圈动力学有关的问题起着重要作用.关于下地壳的岩石类型,现已趋于认为主要由麻粒岩相岩石构成,可能还包括少量角闪岩相岩石.但关于下地壳的化学组成争议较大.已提出的成分模型范围可从基性—中性—酸性.同时还发现许多地区麻粒岩相岩石具有贫K、Th、U及其它LIL元素的特征.地球物理与同位素证据还表明,地壳的形成与演化只涉及上地幔.其结果是产生出贫化的上地幔,而下地幔仍处于原始状态.上、下地壳主要是通过壳内物质调整产生的.     

华北克拉通破坏过程中下地壳的改造——捕虏体证据

华北克拉通出露的前寒武纪麻粒岩地体和显生宙不同时期火山岩中的麻粒岩捕虏体是地质历史上不同时期下地壳的代表性样品,对它们的对比研究为华北克拉通下地壳的演化提供了重要制约。本文在前人工作基础上,主要从地体麻粒岩和不同时代火山岩中捕虏体麻粒岩的锆石年代学和Hf同位素组成特征角度,指出在华北克拉通岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了减薄和改造,岩石圈地幔之上的下地壳也发生了不同程度的减薄和改造,这种改造存在区域上的差异,包括改造的时间、改造的程度等。下地壳的改造方式主要以幔源岩浆的底侵为主,古老地壳物质的重熔也是可能的一种方式。     

达拉布特型碱性花岗岩源岩特征初步探讨：来自稳定同位素和微量元素 …

根据稳定同位素组成特点和微元素组成及岩石形成演变的分析,对达拉布特型碱性花岗岩的源岩进行了初步探讨。指出其源岩具有混源特点：同时存在地幔物质和上地壳物质。结合岩石化学组成特点,源岩的化学组成可能与含基性、中基性火山岩的麻粒岩相岩石相似。     

壳-幔物质交换的岩浆岩石学研究

地质地球物理综合研究表明,岩石学地球化学意义上的壳幔边界与地球物理学确定的莫霍面并不等同,物质成分上的壳幔边界具有动态演化的特点,并具有两侧物质成分的双向交换。火成岩中的深源包体和出露的壳幔边界剖面研究揭示,岩浆底侵作用是地幔物质进入地壳的主要方式,并造成地壳垂向增生,而拆沉作用是地壳物质进入地幔的重要机制,上述两种过程的联合是大陆地壳内部地质演化的重要原因     

东南沿海地区第四纪大陆岩石圈地幔的特征

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自年轻的大陆岩石圈地幔 ,该岩石圈地幔在岩石学、矿物组成、痕量元素以及Sr Nd同位素组成等各方面具有很大差异。这些差异反映了它们来自不同的地幔过程。南海张开与地幔热柱有关 ,南海扩张后第四纪形成的火山岩携至地表的包体更多保留了地幔热柱的信息。橄榄岩包体的矿物成分与深海橄榄岩类似 ,相对贫Opx而富Ol;在痕量元素上 ,表现为强不相容元素的富集 ,其配分模式类似于其寄主岩 ;Nd同位素强烈亏损 ,显示出比MORB源区更亏损的特征。大陆岩石圈地幔经历了来自地幔深处的贫SiO2 熔体的进一步改造。     

大兴安岭中生代火山活动构造背景

大兴安岭中生代火山岩主要为高钾粗面质火山岩, 属于一套碱质含量比较高的钙碱性火山岩系, 随时间从酸性向中基性方向演化。其元素地球化学特征和Sr、 Nd 同位素组成揭示火山岩具有壳源和幔源两部分源区特点, 玄武质岩石来源于相对未亏损的地幔, 中酸性火山岩则成因于地壳物质的混染或下地壳的重熔作用, 暗示火山岩的形成与陆内深部软流体上涌引起的壳幔相互作用有关。 此外, 本文还从火山活动中心的迁移,以及东邻洋陆板块之间的相互运动角度,阐述了大兴安岭中生代火山活动与大洋板块的俯冲作用无直接联系。     

Granulite xenoliths from western Saudi Arabia: the lower crust of the late Precambrian Arbian-Nubian Shield

Mafic and intermediate granulite xenoliths, collected from Cenozoic alkali basalts, provide samples of the lower crust in western Saudi Arabia. The xenoliths are metaigneous two-pyroxene and garnet granulites. Mineral and whole rock compositions are inconsistent with origin from Red Sea rift-related basalts, and are compatible with origin from island arc calc-alkaline and low-potassium tholeiitic basalts. Most of the samples are either cumulates from mafic magmas or are restites remaining after partial melting of intermediate rocks and extraction of a felsic liquid. Initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios are less than 0.7032, except for two samples at 0.7049. The Sm-Nd data yield T_DM model ages of 0.64 to 1.02 Ga, similar to typical Arabian-Nubian Shield upper continental crust. The isotopic data indicate that the granulites formed from mantle-derived magmas with little or no contamination by older continent crust. Calculated temperatures and pressures of last reequilibration of the xenoliths show that they are derived from the lower crust. Calculated depths of origin and calculated seismic velocities for the xenoliths are in excellent agreement with the crustal structure model of Gettings et al. (1986) based on geophysical data from western Saudi Arabia. Estimation of mean lower crustal composition, using the granulite xenoliths and the Gettings et al. (1986) crustal model, suggests a remarkably homogeneous mafic lower crust, and an andesite or basaltic andesite bulk composition for Pan-African juvenile continental crust.     

华北地台部分麻粒岩地体及包体的地球化学特征对比

华北地台麻粒岩包体（汉诺坝）与麻粒岩地体（西望山、蔓菁沟）存在明显的岩石地球化学特征差异，麻粒岩包体总体成分偏基性，麻粒岩地体总体成分偏长英质。形成时间、空间及构造背景的不同是造成成分差异的重要因素。汉诺坝麻粒岩包体是在拉线环境下玄武质岩浆底侵下地壳后结晶分异过程中堆晶作用的结果，其主、微量元素成分受控于辉石和斜长石堆晶的相对比例；下地壳物质的混染作用不是造成麻粒岩包体Nb、Ta、Th、U亏损的惟一因素，底侵的玄武质岩浆可能发生了含钛矿物相的结晶分离，造成了汉诺坝麻粒岩包体Nb、Ta亏损，而下地壳的麻粒岩相变质作用则使Th、U发生亏损。麻粒岩地体存在两种不同性质的微量元素组成，反映了两种不同构造环境的并置，是构造挤压抬升的结晶。     

下地壳麻粒岩包体波速测定及其地质意义

下地壳岩石的波速测定可以提供有关下地壳物质组成及物理性质的重要信息。但是，由于下地壳难于直接采样，因此常常利用目前出露地表的古老麻粒岩地体样品来代表下地壳，但所获结果常常与实际情况不符，由新生代玄武岩携带到地表的下地壳包体则为我们提供有关下地壳的直接信息。本文对采自河北汉诺坝武岩中的下地壳包体进行了密度和高温高压波速测定，下地壳由不同类型的麻粒岩相岩石组成。其密度和波速有较大的差异，因此所获波速不能直接与地震测深得到的下地壳波速进行对比，而需要进行波速的温度、压力校正，并进行具体的分析，本文得到下地壳包体的原地波速6.13-6.90km/s与该区地震资料得到的结果十分接近，并探讨了下地壳低速层的可能成因。     

下地壳及壳幔过渡带化学不均一性──河北汉诺坝地区深源捕虏体元素地球化学证据

河北汉诺坝玄武岩中长英质麻粒岩、镁铁质麻粒岩和辉石岩捕虏体的主量元素和微量元素特征,反映了下地壳及壳幔过渡带组成具有高度化学不均一性。不相容元素原始地幔标准化曲线特征的差异表明捕虏体成因复杂。MgO与不相容元素无或仅有很弱的相关性,与相容元素的相关性则相对较明显。这些特征反映了下地壳及壳幔过渡带存在较强和多元的混合作用。捕虏体的加权平均值比基于麻粒岩地体资料估算的下地壳平均组成偏基性,揭示了二者可能的成因差异。     

中国东南新生代玄武岩中麻粒岩相捕虏体的新发现及其意义

本文报道了在中国东南地区女山、桂子山、西垄和麒麟等地新生代玄武岩中新发现的麻粒岩相捕虏体。研究显示女山存在多种岩石类型的捕虏体,其中本次研究新发现的石榴子石麻粒岩与二辉麻粒岩在矿物化学和形成条件上明显不同。石榴子石麻粒岩的次透辉石（富Al2O3,Na2O)、紫苏辉石（富Al2O3) 形成于较深（＞40km)的下地壳,厚的地壳和较低的地温梯度（20－24℃/km)表明当时女山处于相对稳定的克拉通环境;女山二辉麻粒岩的次透辉石和紫苏辉石（贫Al2O3,Na2O)形成于较高地温梯度（31－34℃/km）的构造背景,指示当时女山处于活动大陆边缘或裂谷环境。复杂的岩石类型和不同的形成条件表明女山的下地壳是由多期岩浆活动的产物组成。广东麒麟和雷州的二辉麻粒岩的次透辉石以低Al2O3和低Na2O为特征,温压估算显示它们形成于较浅部（23－27km)和高地温梯度的地质背景,指示当时华南处在强烈的拉张减薄的构造环境。浙江西垄和新昌的麻粒岩捕虏体的矿物学特征和形成条件介于女山和广东的麻粒岩捕虏体之间。女山麻粒岩捕虏体的岩石组合和形成条件与华北太古代麻粒岩地体和汉诺坝麻粒岩捕虏体相似,而与华南的明显不同,表明女山的下地壳隶属于华北板块。在华南沿海从北到南基性麻粒岩的发现,显示中生代基性岩浆的底侵作用普遍存在。     

Geochronology, petrology and geochemistry of the granulite xenoliths from Nushan, east China: implication for a heterogeneous lower crust beneath the Sino-Korean Craton

The occurrence of both Archean granulite terrains and granulite xenoliths in Cenozoic basalts from the Sino-Korean Craton (SKC) provides an ideal opportunity to define composition and evolution of continental lower crust of eastern China. The granulite xenoliths in Quaternary basanites from Nushan (southeastern SKC) show a basic-intermediate composition that is distinctly different from mafic granulites from Hannuoba (western SKC). They instead resemble the Archean granulite terrains in terms of mineral and whole rock compositions. Trace element modeling suggests that the “protoliths” of the Nushan granulites were likely subjected to fractional crystallization and assimilation of old crustal components. Zircon SHRIMP U-Pb dating shows at least two episodes in the formation of the lower crust at Nushan. The protoliths of the Nushan granulites were most likely formed at ca. 2.5 Ga and metamorphosed at 1.9 Ga. This late Archean crustal growth was followed by Mesozoic (∼140 Ma) basaltic underplating, which was probably coeval with the widespread thermo-tectonic lithospheric reactivation in eastern China. The Nushan granulites are therefore interpreted as dominantly derived from the late Archean crystalline basement and subordinately from the mafic layer that was accreted to the basement during late Mesozoic lithospheric thinning. The consistencies between the depth to seismic Moho and the depth to crust-mantle boundary, and between the calculated V_p (mostly < 7.0 km/s) for granulite xenoliths and the observed velocity structure strongly suggest no obvious high-velocity lowermost crust beneath Nushan and the granulite xenoliths as the dominant components in the lower crust at this locality. The modeled composition of the Nushan lower crust has SiO₂ of ca. 52%, which is more basic than that at Hannuoba (SiO₂ ≈ 58%, Liu et al., 2001). Such a compositional difference, in conjunction with contrasting age and seismic velocity structure of the lower crust at the two localities, highlights two fundamentally distinct tectonic domains in the SKC. The data presented in this study also yield implication for the origin of the compositional difference between granulite xenoliths and terrains.     

内蒙古喀喇沁地区早中生代闪长岩中麻粒岩捕虏体矿物化学及变质温压条件

在内蒙古东部喀喇沁地区早中生代大营子闪长岩中首次发现基性麻粒岩捕虏体.初步研究表明它们不同于华北克拉通地表出露的前寒武纪麻粒岩.根据其主要造岩矿物斜方辉石、单斜辉石、黑云母及斜长石的电子探针分析结果, 重点研究了各主要造岩矿物的化学成分特点, 并讨论了麻粒岩捕虏体的变质作用温压条件.研究结果表明, 捕虏体岩石的变质作用已达麻粒岩相, 其变质作用条件约为850~900 ℃, 0.6~1.0 GPa.这些麻粒岩捕虏体反映了研究区早中生代下地壳的组成特点, 为恢复该区早中生代深部地壳结构提供了依据.      

Lower crustal xenoliths from Junan,Shandong province and their bearing on the nature of the lower crust beneath the North China Craton

Geochronological, petrological and geochemical studies were performed on the granulite xenoliths from a Late Cretaceous basaltic breccia dike in Junan, Shandong province, eastern China. These xenoliths show close similarities to the Nushan granulite xenoliths from the southern margin of the North China Craton (NCC) and the Archean granulite terrains in terms of mineralogy and bulk rock compositions, but are quite different from the Hanuoba mafic granulite xenoliths from the northern NCC. In-situ zircon U–Pb age and Hf isotopic analyses, together with geochemical data reveal that the protolith of these xenoliths was formed around 2.3 Ga ago, through assimilation–fractional crystallization of a mafic magma. P–T conditions of these xenoliths suggest that the lower crust beneath the Junan region reaches to a depth of 35 km, which agree well with the result deduced from various geophysical methods. The consistent petrological and seismic Moho depths, the observed velocity structure and calculated velocity of these xenoliths imply the absence of underplating induced crust–mantle transition zone, which was well formed in the northern NCC. Compared to 40–50 km depth of the lower crust in Early Jurassic, the lower crust beneath Junan extended to a depth of 30 km in Late Cretaceous, suggesting that the lower crust of NCC was significantly thinned during Late Mesozoic.