上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

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。     

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.     

滇东南个旧白云山碱性岩年代学和地球化学及成因意义滇东南个旧白云山碱性岩年代学和地球化学及成因意义

报道了滇东南个旧超大型锡多金属矿区西区北部白云山碱性岩新的锆石U-Pb年龄、全岩地球化学和Sr-Nd同位素数据。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,白云山碱性正长岩形成于晚白垩世（80.0±0.6 Ma）,与个旧地区的中基性岩及花岗岩均为同一次构造岩浆事件的产物;碱性正长岩与霞石正长岩具有相似的主微量元素地球化学特征及Sr-Nd同位素组成,暗示二者很可能是源于同一富集地幔源区并经历了不同程度演化的产物。结合已有的元素和同位素组成结果,认为碱性岩、中基性岩和成矿花岗岩很可能分别源自富集的岩石圈地幔、正常的岩石圈地幔和地壳源区。在晚白垩世伸展构造背景控制下,源于不均一岩石圈地幔的碱性和中基性的岩浆底侵,促使中下地壳岩石部分熔融形成花岗质熔体,在上升至近地表过程中引起构造活动带成矿物质的富集,从而形成个旧超大型锡多金属矿床的矿化格局。可以说,源于富集地幔的碱性岩浆在含矿花岗质岩浆的成岩成矿过程中,应不只是提供热量的贡献。     

内蒙古集宁新生代玄武岩的地幔源区特征：元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学证据

内蒙古集宁玄武岩区位于华北克拉通北缘，东邻汉诺坝玄武岩区。由亚碱性的拉斑玄武岩及碱性的橄榄玄武岩、碧玄岩和碱玄岩组成。玄武岩的SiO2与TiO2含量分别为44．10～52．27wt．％和1．57～2．95wt．％，Mg^#（43—63）及Ni含量（27～210ppm）变化范围较大。集宁玄武岩的微量元素原始地幔标准化曲线及REE球粒陨石标准化曲线与OIB相似，Sr、Nd同位素比值显示了较汉诺坝玄武岩富集的特征。研究表明，虽然集宁玄武岩浆经历了一定程度的橄榄石、单斜辉石的分离结晶作用，但微量元素及Sr、Nd、Ph同位素特征排除了幔源岩浆在喷发到地表过程中受到地壳物质显著混染的可能性。^143Nd／^144 Nd ^87Sr／^86Sr vs．^206Ph／^204Pb的线性相关性表明，集宁玄武岩至少来自两个地幔端元组分：EMI和PREMA，且端元组分与汉诺坝玄武岩相似。尖晶石二辉橄榄岩的低程度部分熔融（2～5％）熔体与石榴石二辉橄榄岩更低程度部分熔融（〈2％）熔体的混合，可以解释集宁玄武岩稀土元素的变化特征。推测EMI位于岩石圈地幔之内且源区深度〈70km，PREMA则来自软流圈地幔。集宁碱性玄武岩与亚碱性玄武岩之间的地球化学差异，可能只是来自岩石圈地幔的EMI型熔体和来自软流圈地幔的PREMA型熔体在形成玄武岩浆时参与混合的比例不同，暗示该地区的岩石圈地幔与软流圈地幔之间经历了强烈的相互作用。集宁玄武岩与汉诺坝玄武岩相似的Sr、Nd、Pb同位素比值及相关性，说明它们具有相似的地幔源区，汉诺坝玄武岩的地球化学差异同样可以用EMI与PREMA组分对岩浆贡献程度的不同来解释。     

滇西金沙江-红河构造带鲁甸始新世煌斑岩成因及动力学背景

前人对金沙江-红河构造带上的煌斑岩研究工作主要集中在南段哀牢山地区.对构造带中段鲁甸地区新发现的煌斑岩脉进行了锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究.结果表明,煌斑岩形成时代为始新世末期,与滇西新生代富碱斑岩高峰期一致.鲁甸煌斑岩具有高钾、富碱、高Mg#,富集大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）,亏损高场强元素（HFSE,尤其是Ta-Nb-Ti）的特征.其岩浆源区为受俯冲流体和熔体交代的岩石圈地幔,源区组分为含金云母的尖晶石相方辉橄榄岩.结合同期的镁铁质火山岩和富碱斑岩研究成果,滇西区域的岩石圈地幔富集过程可能为元古宙时期与罗迪尼亚超大陆聚合相关的俯冲作用.始新世时期,在印度和亚洲大陆碰撞过程中,金沙江-红河构造带的富集岩石圈地幔发生拆沉或对流减薄,软流圈物质上涌,引发富集的岩石圈地幔部分熔融,形成本期煌斑岩岩浆作用.      

桂东南富钾岩浆岩岩的Nd同位素组成：华南中生代地幔物质上涌事件

广西东南部罗容杂岩体由辉长岩－闪长岩－二长岩－正长岩组成，马山由碱性辉长岩－正长岩－花岗闪长岩－花岗岩组成。它们富K、富大离子亲石元素（LIL），无Nb、Ta负异常等特征表明它们是形成于板内环境的钾玄质侵入岩。罗容杂岩体的各种岩石和马山的基性岩的εNd(T)稍低，为－0．6，此岩石单元是由幔源岩浆加热地壳使之熔融的壳源岩浆形成的，并伴有幔源岩浆的混合或交换。此二杂岩体形成于拉张构造环境。地幔物质上涌导致了中生代华南地壳张裂以及华南大规模花岗岩和相关矿床的形成。     

熔体─上地幔岩石的相互作用及稀土元素模拟计算──以法国中央高原堡雷(Bore)幔源包体为例

产于法国中央高原堡雷（Boree）的具镶嵌结构方辉橄榄岩包体被认为是大陆活动区碱性玄武岩捕获的、来源最深的尖晶石相上地幔样品。已有的岩浆堆积说和等物理化学环境中重结晶模式难于解释其矿物学、微量元素和Sr－Nd同位素地球化学特征,为此我们提出了热柱来源熔体渗滤岩石圈底部的新成因模式。渗滤熔体和岩石圈地幔之间的反应不仅导致了矿物含量的变化,而且形成了特征的微量元素配分型式和同位素组成。REE模拟计算表明,熔体／岩石比值的大小、熔体性质以及熔体-岩石反应机制的多样性是控制本区幔源包体地球化学及其岩石变形、结晶程度之间相关性的重要因素。     

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。     

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。     

化学地球动力学中的铂族元素地球化学

对球粒陨石和地幔样品来讲,Ru,Rh,Pd,Os,Ir和Pt等贵金属元素的含量比值在一定程度上是相同的,但是在地幔样品中它们的含量实际上比球粒陨石低大约2个数量级,因此提出了核幔分离之后地球增生过程的“后增薄层”假说。数百公里尺度地幔橄榄岩的PEG分布的不均一性除被认为由于增生阶段的不均一造成外,更可能是由于地幔形成之后的地幔过程、核－幔及壳－幔相互作用造成。部分熔融、岩浆结晶分异（特别是硫化物、金属相析离）、流体（包括岩浆）／岩石相互作用等造成了大型俯冲带、造山带中地幔橄榄岩、蛇绿岩和杂岩体的PGE分异,也是形成铬铁矿,大型贵金属矿床的主要机制。     

湘东南玄武质岩石地球化学特征及构造环境

湖南东南部是我国大规模钨，锡，锑及铅锌，稀有，稀土元素矿床集中区，其控矿构造环境倍受人们关注。幔源暗色岩系是深构造环境的产物，其地球化学特征是了解构造环境的有效途径。湘东南玄武质岩石包括碱性玄武岩和拉斑玄武岩两个系列，以碱性玄武岩系列为主。玄武质岩石稀土元素总量较高，无负铕异常，为轻稀土富集的右倾型。稀土元素反映岩浆形成主要受部分熔融作用控制。岩石形成于大陆拉张构造环境。微量元素具有明显OIB型分布特征，地壳混染程度很低，具有富集地幔特征。岩石地球化学，同位素地球化学和地球物理研究表明，软流圈地幔上涌并交代岩石圈地幔，形成以宁远－道县为中心的热地幔柱构造。该热幔柱构造控制该区的成岩，成矿作用。     

北部湾涠洲岛及斜阳岛火山岩微量元素和同位素地球化学及其构造意义

本文在北部湾内一对姊妹火山岛即涠洲岛及斜阳岛火山地质研究基础上,进一步开展火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素,以及地幔橄榄岩Re-Os同位素地球化学研究.岛上早晚两期火山岩均为碱性玄武岩,分别属于碱性橄榄玄武岩和碧玄岩.碧玄岩为玻基斑状结构,舍地幔橄榄岩碎块(一般<1cm),表明为地幔岩浆快速喷出地表冷凝而成,岩浆上升过程中极少演化.火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素资料表明,涠洲岛及斜阳岛玄武岩与雷琼及北部湾周边、南海海盆玄武岩类似,具有亏损地幔的Sr、Nd同位素组成与Pb同位素显示的EMII富集地幔特征的Dupal异常,表明岩浆并非来自单一地幔源区,不可与OIB或MORB源区简单类比,也非地幔柱成因,而是由两个不同的地球化学组分混合而成.Re-OS同位素特征也指示地幔橄榄岩捕虏体来源于亏损的岩石圈地幔,而非核幔边界.推测涠洲岛及斜阳岛与雷琼及北部湾周边的岩浆可能是由于南海扩张后大陆裂解-软流圈地幔热物质上涌,与上覆薄而年轻的岩石圈地幔相互作用的产物.     

中国东部壳-幔、岩石圈-软流圈之间的相互作用带：特征及转换时限

中国东部中—新生代,下部岩石圈存在壳与幔、岩石圈与软流圈两个相互作用带,它们是重要的岩浆源区,在层圈相互作用中,热和物质的交换及其动力学过程是引起中、新生代岩石圈内部层圈间的厚度调整、岩石圈不均匀减薄以及区域构造-岩浆-成矿作用的重要机理。大陆内部的壳-幔作用有3种类型:地幔来源的底侵熔体与下地壳的作用;下地壳拆沉进入弱化(weakening)了的岩石圈地幔二者发生的作用以及陆-陆碰撞深俯冲带的壳-幔相互作用。它们形成的火山岩组合有一定的差别,但源区都含有地壳组分。岩石圈-软流圈的作用带也是重要的岩浆源区,源区是以软流圈地幔为主,基本不含地壳组分。东部岩石圈的减薄时间大体与出现大规模软流圈来源的玄武岩喷发的时间一致,也与上述两类层圈作用转换的时间一致,大约在100Ma以后。     

华北龙岗第四纪玄武岩：岩石成因和源区性质

华北克拉通东北缘龙岗第四纪玄武岩的地球化学研究为大陆碱性玄武岩的成因以及源区的性质提供了重要的依据。龙岗第四纪玄武岩为碱性玄武岩,具有类似 OIB 的 REE 和微量元素分配特征。岩石的 Sr-Nd 同位素轻度亏损(~(87)Sr/~(86)Sr=0.7044～0.7048,ε_(Nd)=0.6～2.1),具有 Dupal 异常的高放射性成因 Pb 同位素组成(~(206)Pb/~(204)Pb:17.734～18.194,~(207)Pb/~(204)Pb=15.553～15.594,~(208)Pb/~(204)Pb=38.322～38.707)。这种地球化学特征指示了原始岩浆起源于<70km 深度的地幔,并经历了一定程度的橄榄岩、单斜辉石和钛-铁氧化物的结晶分异。岩浆源区中以来类似 MORB 软流圈物质的熔体为主,另外有少量来自 EM Ⅰ性质的富集岩石圈地幔以及俯冲流体/熔体的物质贡献,显示了深部岩石圈-软流圈一定程度的相互作用以及太平洋板块俯冲的影响。岩浆源区多种端元组分的存在表明该地区岩石圈的减薄/置换受到多种因素的影响。     

岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的克拉通边缘成矿模型

对比分析了世界范围内岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的空间分布,以及其与大火成岩省(LIPs)的成因联系,认为此类矿床的产出位置与岩石圈结构关系密切。这种密切关系表现在此类矿床主要分布在克拉通边缘或古克拉通边缘;矿床与铁镁质-超铁镁质岩石关系密切,表现在许多矿床与基性-超基性火山岩浆作用间具有密切的的时空联系。构建了岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的(古)克拉通边缘成矿模型,认为此类矿床形成需要5个作用过程:①地幔中大规模超镁铁质熔体的产生。②大规模超镁铁质熔体朝克拉通边缘运移。③地幔熔体穿过岩石圈。④地幔熔体与地壳物质间相互作用。⑤岩浆喷发及矿质堆积成矿。概括了克拉通边缘三方面的成矿优越性:①克拉通内部岩石圈厚大,边缘岩石圈相对薄弱,这就促使了地幔柱熔体顺陆下岩石圈地幔(SCLM)基底发生侧向运移。②克拉通边缘是大地构造运动的应力集中区,这就使得沿克拉通边缘分布的转换断层将在局部变异,形成地球物理障。③顺克拉通边缘分布的矿床或位于大陆内古克拉通边缘的矿床具有更好的保存条件,免遭了造山后因差异抬升而形成的剥蚀作用的破坏。     

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。     

岩浆混合作用与火成岩多样性的耦合关系:以东昆仑造山带白日其利长英质岩体为例

壳-幔岩浆相互作用如何影响长英质火成岩的岩石学多样性是当前岩石学研究的焦点问题之一.以岩石类型丰富的东昆仑白日其利长英质岩体和暗色微粒包体为研究对象,开展系统的锆石U-Pb年代学、矿物学、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究,探讨和解析这一重要科学问题.LA-ICPMS锆石U-Pb年代学研究表明,暗色微粒包体（247.8±2.0 Ma）与二长花岗岩（247.5±1.4 Ma）、花岗闪长岩（248.8±2.1 Ma）和石英闪长岩（248.8±1.5 Ma）均侵位结晶于早三叠世.岩相学和矿物学研究表明,白日其利长英质岩石与包体的成因机制与壳-幔岩浆的机械或化学混合作用密切相关.元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成研究揭示,幔源镁铁质岩浆端元起源于受俯冲板片流体交代的富集地幔熔融,而壳源长英质岩浆端元则起源于东昆仑古老的变质杂砂岩基底.岩石成因分析揭示,幔源镁铁质岩浆侵入长英质晶粥岩浆房,促使长英质晶粥发生活化,随后壳-幔岩浆端元以不同比例和不同方式发生机械和化学混合等相互作用,从而形成镁铁质岩墙、包体、石英闪长岩和花岗闪长岩等多种岩石类型.晶粥状态下壳-幔岩浆相互作用是控制东昆仑长英质火成岩多样性和大陆地壳生长演化的重要方式.      

华北早白垩世末岩石圈局部被扰动的时空证据

对比研究了辽西阜新碱锅和内蒙古平庄含地幔捕虏体的阜新组玄武岩与碱锅义县组的安山岩，并结合前人的同位素年代学研究，确认在早白垩世117—106Ma期间，该区火山岩岩浆来源从富集的岩石圈地幔转变成亏损的软流圈地幔．即岩浆作用从以壳幔相互作用为主转化成软流圈的底辟体上升。将岩浆来源的巨大变化与前人关于古地磁和白垩纪超静磁带的研究成果以及研究区脊椎动物群集群死亡事件联系起来，认为这是一次重要的岩石圈圈层结构被扰动的事件。通过区域对比，发现阜新、平庄岩浆源区从富集地幔向亏损地幔转化的事件同样存在于山东沂水以及松辽盆地。而且岩浆来源转化的时间大体一致，均发生在100～80Ma前后。根据前人提供的小比例尺的三维面波速度结构，推断中国东部软流圈物质沿着构造薄弱带上涌，使岩石圈发生局部扰动的起始时问可能是晚中生代100Ma，由于各地构造差异它们可以表现为若干软流圈上涌的底辟体。     

塔里木和中亚造山带西段二叠纪大火成岩省的两类地幔源区

对塔里木和中亚造山带西段二叠纪玄武质岩石地质、年龄、元素地球化学、同位素组成的系统总结表明,二叠纪火成岩在分布面积、岩石类型(以玄武岩占绝对优势)、活动时间(以275Ma左右为峰期)等方面均与世界典型的大火成岩省一致,将其命名为巴楚大火成岩省(Bachu LIP)。元素和同位素地球化学特征表明,塔里木玄武岩来自长期富集的岩石圈地幔,来源深度为60~80km。塔里木基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩的原始岩浆可能来自软流圈地幔(OIB)部分熔融。中亚造山带西段的玄武岩、基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩主要来自被俯冲带熔体交代的强烈亏损的岩石圈地幔,其中部分地区可能有软流圈物质的加入,如东天山和阿勒泰南缘高Ti系列的玄武质岩石。根据元素和同位素地球化学资料,将巴楚大火成岩省分为2个地幔省(mantle domain),即塔里木省和中亚省。这2个不同地幔省的成矿系列也有显著的差异,塔里木省为钒-钛磁铁矿矿床,而中亚则以铜-镍-(铂族金属)硫化物矿床为主,成矿作用的差异和岩浆地幔源区的差异是完全对应的。综合地质、地球化学和成矿作用,认为巴楚大火成岩省的形成和二叠纪地幔柱密切相关。