高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和镁安山岩/闪长岩类(MA):与洋俯冲作用相关的两类典型的火成岩类

本文主要基于对实验岩石学成果的简要评述,讨论与洋俯冲作用有关的两类典型的火成岩类:楔形地幔在含水条件下橄榄岩局部熔融产生的高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和俯冲洋壳局部熔融岩浆与地幔楔相互作用产生的镁安山岩/闪长岩类(MA)。提出:(1)识别HMA和MA必须同时运用两套参数系统:SiO2-MgO系统和SiO2-FeO/MgO系统;(2)区别HMA和MA是在它们均符合LF-CA(低Fe钙碱趋势)特征条件下,再用SiO2-MgO系统进一步加以鉴别;(3)识别HMA和MA的方法,或用在给定SiO2时,MgO和FeO/MgO的具体数值,或用图解法。     

岩浆弧火成岩构造组合与洋陆转换

本文从岩浆弧的火成岩构造组合、主要地质特征和弧地壳成熟度几个方面,讨论洋陆转换作用及其过程。表征洋俯冲环境的火成岩构造组合主要有英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩(TTG)组合,高镁安山岩组合,镁安山岩组合,Adakite组合(即高锶低钇中酸性岩)与富铌弧玄武岩组合等。基于火成岩构造组合的配置,讨论了4种可能的洋俯冲壳的壳幔结构:(1)热的年轻的俯冲洋壳与上覆冷的幔楔岩石圈;(2)冷的老的俯冲洋壳与冷的幔楔岩石圈;(3)冷的老的洋壳与热的幔楔软流圈;(4)热的年轻的俯冲洋壳与上覆幔楔软流圈。讨论了弧岩浆前锋作为结构标志以及空间组成极性的构造意义;讨论了弧火山作用的时间极性与弧成熟度及其地壳厚度之间的正相关关系,提出岩浆弧地壳双层结构的模型,下地壳主要为玄武质的基性麻粒岩和角闪岩,上地壳为长英质的TTG片麻岩,相当于大陆壳形成的第一阶段,即新生陆壳。岩浆弧及其洋—陆过渡性的弧地壳是洋俯冲作用形成的洋陆转换带(或增生造山带)的最重要的记录。     

英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分

TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类：(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。     

板片-地幔相互作用:大别造山带碰撞后安山质火山岩成因

安山岩广泛出露于汇聚板块边界,表明其成因与板块俯冲有关。另一方面,大陆地壳整体上被认为是地幔部分熔融的产物,平均成分为安山质,是与亏损地幔(DM)互补的地球化学储库。然而,地幔部分熔融的产物通常具有玄武质成分,这与大陆地壳的安山岩平均成分不符。这个问题一直困扰着地球化学家们。因此,揭示安山岩的成因对于理解大陆地壳的形成和壳幔分异历史具有十分重要的意义。目前普遍接受的汇聚板块边界安山岩的成因模型包括:1)玄武岩输入模型;2)安山岩模型。这两者的主要区别在于地幔来源的初始岩浆是玄武质还是安山质。玄武岩输入模型认为初始岩浆为玄武质,安山岩是由初始玄武质岩浆在壳内的分异如分离结晶、地壳混染以及岩浆混合等地质过程形成的。安山岩模型则认为初始岩浆为安山质,是富水地幔橄榄岩部分熔融或俯冲板片部分熔融产生的埃达克质熔体与地幔橄榄岩反应的产物。无论哪种模型,俯冲隧道内的板片-地幔相互作用是形成安山岩地幔源区的关键过程,俯冲地壳物质是形成汇聚板块边界安山岩重要的组分来源。板片俯冲进入地幔是引起地幔化学不均一性的重要地质过程。在大洋俯冲带,俯冲洋壳释放流体/熔体交代上覆地幔楔并引发地幔楔发生部分熔融,从而形成同俯冲弧岩浆岩。大陆俯冲带通常缺乏对应的同俯冲弧岩浆岩,但在造山带内部和仰冲板块边缘通常发育大量同折返和碰撞后岩浆岩,这些岩浆岩为研究俯冲陆壳物质再造和再循环及其壳幔相互作用提供了重要的研究载体。大别造山带是三叠纪华南板块向华北板块俯冲碰撞形成的碰撞造山带,发育有大量的碰撞后火成岩,其中含有安山质火山岩。我们对大别造山带北淮阳碰撞后安山质火山岩进行了详细的地球化学研究,包括全岩主微量、Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析,锆石SIMS U-Pb定年、O同位素和Lu-Hf同位素分析。这些火山岩具有变化的Si O2质量分数(50.3%~63.9%),Mg O质量分数(1.2%~4.7%),Mg#(32.4~63.6),Na2O+K2O质量分数(5.0%~8.5%),其岩性主体为粗面安山岩,还有少量玄武粗面安山岩、安山岩、英安岩和粗面岩。锆石SIMS U-Pb定年结果显示,北淮阳安山质火山岩的形成年龄为早白垩世(123~130 Ma)。另外,它们含有丰富的残留锆石核,其U-Pb年龄为新元古代和三叠纪,分别与大别造山带超高压变质岩的原岩和变质年龄一致。它们具有弧型的微量元素分布特征,即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);具有富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,即高的初始87Sr/86Sr比值(0.707 5~0.711 0),低的εNd(t)值(-23.1~-15.0)和εHf(t)(-29.8~-18.3)。锆石具有低的εHf(t)值(-31.0~17.8)和变化的δ18O值(4.4‰~6.8‰)。这些元素和同位素特征表明,北淮阳碰撞后安山质火山岩来源于富集的造山带岩石圈地幔。三叠纪华南陆块与华北陆块碰撞过程中,俯冲的华南陆壳在地幔深度发生部分熔融产生的长英质熔体在大陆俯冲隧道内交代上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,熔体-橄榄岩反应形成了富沃富集的地幔交代体。该地幔交代体在早白垩世发生部分熔融就形成了北淮阳碰撞后安山质火山岩。因此,大陆俯冲隧道内的板片-地幔相互作用是形成碰撞造山带安山质岩石的关键过程。     

高镁安山岩及其地球动力学意义

高镁安山岩是当前国际地质研究的一个热点之一。本文重点介绍了高镁安山岩的分类、成因、成矿和地球动力学意义。高镁安山岩主要包括高镁埃达克岩、巴哈岩、赞岐岩和玻安岩等四类。高镁安山岩的成分复杂,可以包含地幔源区组分,以及俯冲大洋板片(玄武质洋壳或洋壳沉积物)或俯冲陆壳沉积物熔体或流体组分,有时也可能包含拆沉下地壳熔体组分。高镁安山岩可以通过地幔橄榄岩的直接熔融形成,也可通过熔体与地幔的相互作用形成。高镁安山岩的形成环境特殊：除青藏高原中部的一些新生代高镁安山岩外,几乎所有其它新生代的高镁安山岩都形成在会聚板块边界,且大都与年轻的、热的洋壳或洋脊的俯冲有关。高镁安山岩对揭示大陆地壳的形成以及金属矿化方面都有非常重要的意义。最后,对当前高镁安山岩的研究中存在的问题进行了探讨。     

新疆北部的两类埃达克岩

新疆北部有两类埃达克岩，一是俯冲型，形成于早、中泥盆世-早石炭世晚期（≥320Ma），包括了埃达克岩、富Nb玄武岩、高（富）Mg安山岩。第二类埃达克岩是底侵型，形成于中晚二叠世（≤280Ma）。第一类埃达克岩分布于西天山的阿拉套山、博罗科努山，中天山的骆驼沟和巴仑台，东天山的土屋-延东，阿尔泰山陆缘南富蕴-青河南，准噶尔盆地中部陆梁，克拉玛依等地。在阿尔泰陆缘南，苦橄岩与埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩密切组合。第二类埃达克岩分布于西天山的阿吾拉勒山和东天山的三岔口，未发现富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩组合。俯冲型埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩的高Sr低Y、Yb、富Eu及高εNd（t）（＋1．5～＋10．0），低（^87Sr／^86Sr）；（〈0．7070）的同位素组成，均一致表明其源区物质为洋壳板片，部分为地幔楔、弧前棱柱，产于岛弧环境；而底侵型埃达克岩源于底侵的幔源玄武质物质，形成于后造山环境。两类埃达克岩及其组合岩石的地质及地球化学特点，展示了中亚型造山在本区晚古生代陆壳增生作用的多样性：在增生构造过程上，有洋壳板片的斜俯冲、俯冲板片的撕裂、板片窗、俯冲剥蚀及玄武质物质的底侵作用等；在增生方向上，有洋壳板片的侧向斜俯冲，也有玄武质物质垂向上底侵于壳-幔边界；在增生物质上，有洋壳板片、地幔楔、受地幔楔混染的洋壳板片熔体，弧前棱柱、地幔楔受板片熔体交代后形成熔体及底侵的幔源玄武质物质。与两类埃达克岩有关，尤其是第一类埃达克岩及其组合岩石，在本区广泛发育了Cu、Au成矿作用，其中部分达到大型-超大型规模。因此．对埃达克岩及其组合岩石的识别及相关Cu、Au成矿作用的找矿勘探应予以足够重视。     

冀东青龙-双山子地区新太古代高镁安山岩-镁闪长岩锆石U-Pb年代学、地球化学及大地构造意义

冀东地区位于华北克拉通北缘,学术界对该地区新太古代岩浆作用的成因模式及构造背景一直存在争议,因此对冀东青龙-双山子地区的新太古代变质表壳岩及侵入岩进行了系统的同位素年代学及岩石地球化学研究.锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学结果显示变安山岩的形成时代为2 576 Ma,辉长闪长岩-英云闪长岩-石英闪长岩的侵入时代为2 484~2 535 Ma.岩石地球化学特征显示,较早期的变安山岩部分属高镁安山岩类,源自俯冲板片脱水流体交代地幔楔的部分熔融;而稍晚的侵入岩类为具有埃达克质岩石特征的镁闪长岩类,源区具有熔体交代地幔楔部分熔融的特征;整体构成高镁安山岩-埃达克质镁闪长岩组合.结合区域上的同位素年代学及地球化学报道,冀东青龙-双山子地区新太古代应处于活动大陆边缘构造背景.      

大陆板片-地幔相互作用:来自大别造山带碰撞后安山质火山岩的地球化学证据

俯冲到地幔深度的地壳物质不可避免地在板片-地幔界面与地幔楔发生相互作用,由此形成的超镁铁质交代岩就是造山带镁铁质火成岩的地幔源区.因此,造山带镁铁质火成岩为研究俯冲地壳物质再循环和壳-幔相互作用提供了重要研究对象.为了揭示俯冲陆壳物质再循环的机制和过程,对大别造山带碰撞后安山质火山岩开展了元素和同位素地球化学研究.这些安山质火山岩的SIMS锆石U-Pb年龄为124±3~130±2 Ma,表明其形成于早白垩世.此外,残留锆石的U-Pb年龄为中新元古代和三叠纪,分别对应于大别-苏鲁造山带超高压变火成岩的原岩年龄和变质年龄.它们具有岛弧型微量元素特征、富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,以及变化的且大多不同于正常地幔的锆石δ18O值.这些元素和同位素特征指示,这些安山质火山岩是交代富集的造山带岩石圈地幔部分熔融的产物.在三叠纪华南陆块俯冲于华北陆块之下的过程中,俯冲华南陆壳来源的长英质熔体交代了上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,大陆俯冲隧道内的熔体-橄榄岩反应产生了富沃、富集的镁铁质地幔交代岩.这种地幔交代岩在早白垩世发生部分熔融,就形成了所观察到的安山质火山岩.因此,碰撞造山带镁铁质岩浆岩的地幔源区是通过大陆俯冲隧道内板片-地幔相互作用形成的,而加入地幔楔中长英质熔体的比例决定了这些镁铁质岩浆岩的岩石化学和地球化学成分.      

内蒙古西乌旗南部晚古生代侵入岩年代学、地球化学特征及地质意义

为探讨兴蒙造山带南蒙古陆块南缘晚古生代的构造演化,对出露于西乌旗南部石英闪长岩、花岗闪长岩和黑云母花岗岩开展了详细的年代学、岩石地球化学及Hf同位素特征研究.结果表明:石英闪长岩、花岗闪长岩和黑云母花岗岩分别形成于330±2 Ma、274±1 Ma及271±1 Ma~282±1 Ma.石英闪长岩属高镁闪长岩/安山岩类 (HMA),与俯冲洋壳板片上部地幔楔中地幔橄榄岩的熔融作用有关,而花岗闪长岩及黑云母花岗岩的源区可能与新生地壳的部分熔融有关.结合区域成果,推测西乌旗南部晚古生代侵入岩均形成于古亚洲洋向北侧南蒙古陆块持续俯冲的阶段,早石炭世石英闪长岩属活动大陆边缘弧岩浆活动,早二叠世花岗闪长岩和黑云母花岗岩则是俯冲过程中短暂弧后伸展阶段的产物.      

花岗岩类与大陆地壳生长初探——以中国典型造山带花岗岩类岩石的形成为例

本文主要基于东昆仑造山带、秦岭造山带、兴蒙造山带、阿尔泰造山带、燕山造山带以及华南过铝花岗岩带等花岗岩类形成的研究成果,讨论中国大陆内几个造山带的花岗岩类形成与大陆地壳生长方式和过程,我们的初步认识是:软流圈(对流地幔)的热和物质向大陆的输入(input)是大陆地壳生长和再改造的根本.大陆地壳的形成演化和再改造(reworking)主要通过岩浆作用完成,岩浆的形成、运移和定位是大陆地壳生长的基本过程.幔源玄武质岩浆底侵(underplating)于大陆地壳底部和内侵(intraplating)于地壳内部,是软流圈注入大陆的基本形式.造山带镁铁质下地壳的拆沉作用是致使陆壳总组成为中性火成岩(安山岩和闪长岩,或粗面安山岩和二长岩质的)的主要原因.收缩挤压构造作用使陆壳加厚达≥50 km,是诱发镁铁质下地壳拆沉作用的必需条件.火成岩构造组合及其时间序列是识别大陆地壳从软流圈地幔中分出,直至最终形成的过程的关键记录.     

西藏班公湖—怒江成矿带南侧矽卡岩型铜多金属矿床S、Pb同位素组成及成矿物质来源

班公湖—怒江成矿带南侧分布着多个与班公湖—怒江洋南向俯冲、碰撞、后碰撞伸展各阶段有关的矽卡岩型铜多金属矿床,目前对单个矿床的研究较多,而对形成于不同环境下的矿床之间的对比研究较少。本文通过对该成矿带南侧典型矽卡岩型铜多金属矿床的S、Pb同位素特征进行较为系统的总结,并结合前人对辉钼矿Re同位素、成矿岩体地球化学特征、成岩成矿时代及区域构造演化等研究的成果,对不同构造背景下所形成的4个矿床的成矿物质来源进行对比研究。研究表明：舍索矿床的S同位素具有明显的双峰式分布,为壳幔混合来源,而区内典型矿床的S同位素显示从班公湖—怒江洋南向俯冲（舍索）→碰撞（嘎拉勒、尕尔穷）→后碰撞（班戈日阿）逐渐富集重硫的特征;Pb同位素显示舍索较其他矿床更富集放射成因Pb,舍索、班戈日阿矿床成矿物质主要来源于念青唐古拉群结晶基底,而同碰撞期形成的嘎拉勒、尕尔穷矿床则显示了明显的壳幔混合来源的特征,念青唐古拉群结晶基底对尕尔穷矿床的成矿物质有少量贡献。此外,斑岩-矽卡岩复合型矿床的成矿物质来源具有壳幔混源的特征,而单一的矽卡岩型矿床以上地壳来源为主。     

冈底斯斑岩铜矿成矿模式

已有的斑岩铜矿成矿模式都是建立在“B”型俯冲基础上的，而冈底斯斑岩铜矿成矿为18～12Ma，主碰撞期为65Ma，因此属于“A”型俯冲时期，即印度大陆壳俯冲到亚洲大陆壳之下的早期，此时夹于两者之间的新特提斯洋壳尚未消失掉，由此上地幔脱水和部分熔融提供了斑岩铜矿的主要成矿的物质来源。本文讨论了俯冲作用与斑岩铜矿的关系，通过驱龙和冲江两个代表性矿床的Nd、Sr同位素讨论了冈底斯斑岩铜矿成矿物质来源，通过矿带结构和成矿年代等制定了冈底斯斑岩铜矿成矿模式。     

造山带橄榄岩记录的大陆俯冲带多期壳幔相互作用

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问题的理想样品.通过对大别-苏鲁和柴北缘造山带橄榄岩进行系统的岩石学和地球化学研究,发现地幔楔橄榄岩由于俯冲地壳的交代作用而含有新生锆石和残留锆石,它们能为地壳交代作用时间、交代介质来源、性质和组成提供制约.地幔楔橄榄岩在大陆碰撞过程的不同阶段受到了俯冲大陆地壳衍生的多期不同性质流体的交代作用.地幔楔橄榄岩还受到了陆壳俯冲之前古俯冲洋壳衍生流体的交代作用.深俯冲陆壳衍生熔体与橄榄岩反应形成的石榴辉石岩具有高的水含量,能提供高水含量的地幔源区.      

中国东北部陆缘内生金矿床成因类型、成矿时代及地球动力学背景

中国东北部陆缘是我国内生金矿床较为发育的地区之一,以成矿作用复杂、蕴藏丰富的金资源量倍受国内外地质学家关注。通过对该区内生金矿的地质和成矿年代的系统研究,初步将该区内生金矿床划分为中温热液金矿床、接触交代-热液金矿床、斑岩型/类斑岩型金铜矿床和浅成低温热液金矿床4种主要成因类型和3个重要成矿期（170～160 Ma、130～110 Ma和110～90 Ma）。结合同位素地球化学特征,进一步确定中温热液金矿床的成矿物质主要来自下地壳源,成矿作用与中生代燕山早期古太平洋板块俯冲作用引发的中国东部大陆边缘岩石圈减薄及拆沉的动力学过程密切相关;接触交代-热液金矿床的成矿物质来源于年轻地壳,成矿作用与古太平洋板块俯冲引起的岩石圈减薄拆沉的伸展构造背景下的岩浆接触交代作用更为密切;而斑岩型/类斑岩型金铜矿床和浅成低温热液金矿床的成矿物质来源为壳幔混合源,其成矿发生在古太平洋板块向亚洲大陆正北向俯冲转入Izanagi Farallon板块西向俯冲的构造转换期。     

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内部不同类型壳幔相互作用、碰撞后岩浆岩的成因、大陆碰撞造山带成矿作用等方面取得了许多重要成果。本文重点对大陆俯冲带超高压岩石部分熔融和不同类型壳幔相互作用近十年来的研究进展进行回顾和总结,并对存在的相关科学问题和未来的研究方向进行了展望。深俯冲大陆地壳的部分熔融主要出现在两个阶段:折返的初期阶段和碰撞后阶段,前者产生了碱性熔体,后者产生了钙碱性熔体。大陆俯冲带壳幔相互作用有两种类型,涉及地幔楔与两种俯冲带流体的交代反应:一是来自深俯冲陆壳的变质脱水/熔融,二是来自先前俯冲古洋壳的变质脱水/熔融。     

西藏马攸木金矿成矿背景与成矿阶段

基于地层、构造、地球化学、同位素年龄等证据,认为马攸木金矿形成于雅江洋盆的消减俯冲-碰撞以来直至现代的地质构造环境,其成矿可分为3个成矿阶段,即古近纪俯冲碰撞期成矿阶段、中新世碰撞后伸展期成矿阶段和晚上新世以来的碰撞后快速隆升成矿阶段。     

板块俯冲起始与大陆地壳演化

组成大陆地壳的物质主要来自两个地质过程:地幔柱活动和板块俯冲。目前大多数研究认为板块俯冲起始于30多亿年前。在板块俯冲起始之前,基性的初始地壳物质受热重熔是大陆地壳生长的主要方式,其中,地幔柱活动是关键。地幔柱不仅向地壳输送玄武质岩浆,同时导致已有玄武质岩石和沉积岩通过部分熔融向中酸性岩石转化。当原始岩石圈强度足够大时,地幔柱会导致岩石圈倾斜、破裂,产生下滑力,诱发板块俯冲。板块俯冲引发岩浆活动,产生大量的岩浆岩,如岛弧安山岩、弧后盆玄武岩等。这些岩浆岩通过喷发、侵位,再经由块体拼贴、增生等过程加入到大陆地壳,是大陆地壳生长的主要途径。同时,板内岩浆活动乃至地幔柱活动等也与板块俯冲有直接或者间接的联系。俯冲再循环物质促进地幔柱发育,也为大陆地壳的生长提供物源和热能。与此同时,大陆地壳不断风化剥蚀,其中一部分沉积物随俯冲板块再循环到地幔,而板块俯冲过程也通过俯冲剥蚀等过程,将仰冲盘岩石圈物质刮削带入地幔。这些是大陆地壳消减的主要途径。目前大陆地壳增生和消减基本处于动态平衡。     

云南格咱岛弧斑岩-矽卡岩铜、钼（金）矿床成矿系统

格咱岛弧带是西南三江多岛弧盆系中一个主要的地质构造单元,它始于晚三叠世甘孜—理塘洋壳的向西俯冲,燕山期经历了陆内汇聚和造山后伸展作用阶段,区内岩浆活动和成矿作用强烈,是近年来新发现的重要铜多金属成矿带。根据区内岩浆岩和矿床的时空分布,同位素年代学证据,构造环境及成矿作用,将格咱岛弧成矿系统划分为印支期成矿亚系统和燕山期成矿亚系统。印支期主要发育了与安山岩同源的壳幔型中酸性岩浆作用,形成斑岩型Cu矿成矿系统,燕山期伴随着同碰撞中酸性岩浆活动形成斑岩型Mo(Cu)及热液型W(Mo)成矿系统。研究表明,格咱岛弧深部找矿具有较好的资源潜力,其中燕山期Mo多金属成矿已显现出良好的找矿前景。