青岛崂山劈石口深源脉岩岩浆起源与演化——矿物化学与锆石年代学证据

青岛劈石口煌斑岩侵位于青岛崂山花岗岩中。从化学组成上看,其SiO2含量极低(33.61%~39.81%),TiO2含量高(2.46%~3.57%),全碱含量(ALK)w(K2O+Na2O)在3.32%~5.69%之间,Mg#值在75~79之间,属超铁镁质碱性煌斑岩;岩石轻重稀土分异明显,富集轻稀土、亏损重稀土;富集大离子亲石元素Ba、Th、U、Pb等,亏损K元素;亏损Zr、Yb等高场强元素。从矿物化学上看,样品中辉石基本全部属于富Ca、Mg、Ti的透辉石;辉石具有高Aliv和低Al vi的特征表明其形成于温度相对较高、压力相对较低的环境中。劈石口煌斑岩中存在大量捕获锆石,这些锆石中包含了华北地区基底形成及多期岩浆、变质等事件的信息。综合岩石地球化学、矿物化学、锆石年代学和区域地质背景,推断劈石口煌斑岩形成于中国东部中生代拉张环境中,与软流圈地幔存在一定成生关系。     

华北东部青岛地区煌斑岩岩石地球化学特征与成因

华北东部青岛地区煌斑岩广泛发育,其岩石成因、构造环境等方面研究程度较低。本文通过研究其岩石学和地球化学特征,讨论岩浆的源区性质、形成的构造环境,进而推断研究区的地质演化过程。研究区内煌斑岩的SiO2含量(W(SiO2))为39.13%~51.26%,属于钾玄质碱性岩。样品的稀土元素整体表现出轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的特征,Ce和Eu异常(分别用δCe和δEu表示)不显著。样品微量元素总体表现出大离子亲石元素(Ba、K、Pb)和轻稀土元素富集(LREE),而高场强元素(Nb、Ta和Ti)亏损的特征,具有典型的俯冲特征。源区为三叠纪时北向俯冲的扬子板块析出的熔体,交代上覆华北板块地幔橄榄岩而形成的地幔交代岩。白垩纪时,俯冲带岩石圈大范围坍塌,软流圈上涌形成伸展环境,地幔源区发生部分熔融,岩浆上升侵位形成煌斑岩。     

青岛仰口榴辉岩及其围岩的岩石地球化学特征和成因机制

青岛仰口地区保存了完整的从变辉长岩到榴辉岩的超高压变质岩石组合。地球化学特征表明,榴辉岩、变辉长岩和片麻岩属钙碱性系列,超基性岩属拉斑系列;CIPW标准矿物计算显示榴辉岩和变辉长岩中长石以钠长石为主,超基性岩主要标准矿物为橄榄石、紫苏辉石和锥辉石,片麻岩中出现标准矿物刚玉;榴辉岩、变辉长岩和片麻岩富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,超基性岩的微量元素相对于N-MORB亏损;榴辉岩和变辉长岩轻稀土明显富集,配分型式与岛弧玄武岩相似,片麻岩具明显的Eu的负异常,配分型式与后造山A型花岗岩相似,超基性岩稀土总量较球粒陨石偏高,具强烈的Ce的负异常。微量元素比值及地球化学图解表明榴辉岩与变辉长岩的原岩为辉长岩,片麻岩的原岩为造山后A型花岗岩,原岩的岩浆源区位于下地壳,超基性岩的岩浆源区位于上地幔,原岩均形成于岛弧环境。     

西南印度洋中脊玄武岩地球化学特征及其对岩浆过程的指示意义

对采自西南印度洋中脊(SWIR)50°E附近5个站位的玄武岩样品进行了岩石学和元素地球化学研究。样品主量元素、TAS分类图解和AFM图解显示,SWIR研究区样品类型主要为低钾拉斑玄武岩。相对原始地幔SWIR区玄武岩具有Ba、Nb、Sr负异常,K表现为正异常。稀土元素分配模式均为左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常;SWIR区玄武岩都起源于上地幔,SWIR玄武岩则明显向EMⅡ端元偏移。SWIR玄武岩地幔源区相对最为富集,可能为DM和EMⅡ的混合源区,存在少量的陆壳成分。研究区玄武质岩浆起源深度为尖晶石橄榄岩区域处于中度还原环境下,经历了明显的橄榄石+单斜辉石+斜长石的分离结晶。     

西沙群岛浮岩的岩石地球化学特征及成因

对采自西沙群岛东岛的2件浮岩样品进行了岩石学和地球化学初步研究,结果表明,研究区样品全岩化学组成落入粗面岩区域,稀土配分曲线明显呈右倾,具Eu负异常,富集不相容元素,微量元素标准化曲线特征与中下地壳相似。斜长石及辉石斑晶矿物具有中心熔蚀结构,橄榄石呈熔蚀状。认为研究区浮岩是由西沙地块中地壳减压熔融产生粗面质岩浆后经历短暂的岩浆房冷凝时期,由于板块继续拉张形成东岛西侧的狭窄海槽,而引起岩浆通道突发性张裂,导致压力的突然释放,岩浆沿拉张裂谷急速上升,在浅水中猛烈喷出而形成。     

马里亚纳海槽热液活动区玄武岩的岩石地球化学特征

对拖网采自马里亚纳海槽热液活动区 (18°N附近 )的 8个玄武质岩石样品进行岩石地球化学初步研究。岩石富集 L IL E和 L REE,稀土分布型式呈右倾图式 ,L a N=10 .6 8～ 2 2 .6 4 ,(L a/Yb) N=1.6 1～ 2 .4 7,并略显 Eu正异常。在相对于原始地幔的标准化微量元素分布图中 ,7个样品具较明显的 Nb亏损和 Zr、Hf富集 ,而 1个样品不具 Nb的亏损 ;HFSE/HFSE、L IL E/HFSE、L IL E/L IL E等微量元素比值大都在 N- MORB和 EMI2个地幔端员组分间变化。这表明岩浆起源于受俯冲组分改造或影响的上地幔 ,且地幔源区存在明显的化学不均一性。与冲绳海槽玄武岩相比 ,马里亚纳海槽玄武岩的 Nb亏损明显减弱 ,暗示俯冲组分对地幔源区的影响程度也随之减弱 ,这反映出处于弧后张裂阶段的冲绳海槽与处于从弧后张裂向海底扩张过渡阶段的马里亚纳海槽 ,在岩浆起源及其动力学背景存在明显差异     

马里亚纳海槽扩张轴(中心)玄武岩铂族元素特征

马里亚纳海槽扩张轴中心玄武岩铂族元素(PGE)总量变化范围为0.418×10-9~1.022×10-9,其原始地幔标准化配分模式呈正倾斜型,表现出PPGE(包括Pt,Pd,Rh)和金的相对富集.与其他幔源岩石相比,该区玄武岩PGE总量较低,(Pd/Ir)N,(Pd/Pt)N,(Pd/Ru)N变化较大,表现出铂、铱的相对亏损和明显的铂负异常(Pt/Pt*=0.01~0.15).PGE的分布特征一方面反映了该区地幔熔融度不高,另一方面,大离子亲石元素LILE(铷、锶、钾等)、铅和轻稀土LREE略富集,暗示扩张中心之下的软流圈地幔源受到了岛弧地幔的混染.上述特征反映了马里亚纳海槽玄武岩是MORB型与岛弧型地幔源不同程度混合后部分融熔的产物.     

闽北大嵛山岛火山岩岩石地球化学及成因研究

闽北近岸岛屿(大嵛山岛、浮鹰岛及东台山岛)晚中生代火山岩以凝灰岩、流纹岩类为主,偶见中基性安山岩类。大嵛山岛西北部火山岩定年结果为(100.2±1.7) Ma,可对应闽东上火山岩系石帽山群黄坑组,西部及东部火山岩定年结果为(116.7±1.5) Ma和(111.4±2.0) Ma,可对应闽东下火山岩系小溪组。主量元素结果显示该岛屿以酸性(SiO_2含量65%)火山岩为主,钾含量较高,主要为高钾钙碱性-钾玄岩。稀土元素配分图表现为轻稀土富集的右倾型特征,微量元素蛛网图表现出富集Rb、K、Pb等大离子亲石元素(LILE),亏损Ta、Nb、Ti等高场强元素(HFS),Eu负异常,具有明显的壳源特征。两阶段Nd模式年龄(T_(2DM))为1 401～1 327 Ma,表明岩浆可能主要来源于中元古界陆壳物质。Pb同位素特征显示与富集地幔EMⅡ存在亲缘关系,表明研究区火山岩岩浆可能主要来源于与俯冲作用有关的大陆地壳物质。小溪组和黄坑组火山岩Sr同位素初始比值(~(87)Sr/~(86)Sr)i分别为0.710 13～0.711 10和0.722 82,~(143)Nd/~(144)Nd值分别为0.512 208～0.512 214和0.512 267,ξNd(t)值分别为-6.1～-6.0和-5.2,表明两组火山岩岩浆来源存在差异,可能存在不同程度的幔源物质混合作用。结合区域构造背景认为,研究区晚中生代火山岩的形成与太平洋板块俯冲作用密切相关,具有板内及火山弧特征。     

中太平洋深海沉积物中元素组合特征及地质意义

深海沉积物中稀土(REY,包括Y)是继多金属结核、富钴结壳和热液硫化物之后又一有潜力的深海矿产资源。对中太平洋46个富稀土的沉积物样品(∑REY=(730~1 596)×10-6)和53个相对贫稀土的沉积物样品(∑REY=(324~487)×10-6)进行主微量和稀土地球化学分析,利用聚类分析和因子分析法,对元素组合特征进行了分析,划分元素组合和4个主因子。综合特征表明,2类沉积物REY的富集均与磷酸盐有关,REY含量高低取决于磷酸盐含量,但沉积物的形成具有多源多期的特点,富REY沉积物中铝硅酸岩(黏土矿物和沸石)对沉积物中磷酸盐富集REY的过程具有重要的促进作用,而在贫REY沉积物中铝硅酸岩对REY的富集意义不明显。     

北部湾玄武岩地幔源区性质的地球化学示踪及其构造环境

北部湾发育一系列上新世玄武岩，其全岩K—Ar年龄为5．9—2．4Ma，是伴随北部湾盆地拉张而形成的一次较大规模的岩浆活动。岩石化学和微量元素地球化学研究表明，该玄武岩属于碱性玄武岩系，具有OIB型微量元素配分模式，形成于较均一的地幔源区，具有以EM2型地幔端元为主、混有HIMU和EMl型端元的地幔源区性质，形成于地幔柱或地幔热点的构造环境。北部湾盆地与红河剪切断裂带具有相同的地幔源区，而与受太平洋板块影响的地幔源区差别较大。玄武岩形成和北部湾盆地拉张主要受印度板块向欧亚板块俯冲导致的红河断裂带大规模剪切走滑控制，5Ma左右红河断裂带由左行走滑剪切转变为右行走滑剪切的构造性质转换可能是导致地幔异常扰动和岩浆活动的地球动力学机制。     

东太平洋海隆近赤道区玄武岩岩石地球化学与地幔源区特征

本文对东太平洋海隆赤道地区北部和南部的9件玄武岩样品进行了详细的岩相学和主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析研究,结果表明:MgO含量为7.32%~10.22%,Na_2O为3.03%~3.59%,K_2O为0.23%~0.57%,CaO为10.96%~12.39%,Al_2O_3为11.40%~13.76%,该区玄武岩均属于亚碱性玄武岩,具有MORB型的稀土及微量元素特点,原始岩浆均经历了橄榄石和斜长石的分离结晶。轻重稀土元素含量均较低,LREE/HREE比值为0.61~0.97,(La/Yb)N比值为0.72~1.76,(La/Sm)N比值为0.60~1.30,(Gd/Yb)N为0.99~1.16。Sr-Nd-Pb同位素特征更接近NMORB,其中,87Sr/86Sr和143 Nd/144 Nd比值更接近DM源区,而Pb的三种同位素比值要明显高于DM源区,更为接近EM源区。研究表明岩浆起源于尖晶石橄榄岩区,来源于较为亏损的地幔,NEPR玄武岩可能混有HIMU源区,SEPR玄武岩除了混合有HIMU成分外,可能还有少量的EMⅡ成分。     

东太平洋海隆1.5°N～1.5°S和南大西洋中脊13.2°S玄武岩物质组成

对东太平洋海隆(EPRⅠ区和Ⅱ区)和南大西洋中脊(SMAR)6个站位新鲜的玄武岩样品进行了岩石学及地球化学研究。结果显示,EPR玄武岩样品可分为辉石玄武岩、气孔玄武岩和玻基玄武岩3种类型,SMAR玄武岩样品主要为辉石玄武岩。EPR和SMAR玄武岩样品的标准矿物组合相同,均出现了石英和紫苏辉石标准矿物,为典型的拉斑玄武岩。EPRⅠ区和SMAR玄武岩表现出轻稀土富集的配分模式,可能受到了富集地幔源区(EMORB)的影响,其玄武岩可能形成于未经历早期熔融事件的富集地幔或部分熔融程度相对较低。EPRⅡ区玄武岩为正常型洋中脊玄武岩(N-MORB),其源区为经历了早期熔融事件的、亏损洋中脊地幔源区(DMM),且源岩部分熔融程度较高。EPRⅠ区与Ⅱ区不同的幔源特征说明东太平洋海隆地幔源区存在不均一性。     

太平洋徐福海山富钴结壳稀土元素和铂族元素赋存状态研究

利用等离子体发射光谱法、等离子体质谱法以及相态分析手段,对太平洋徐福海山富钴结壳稀土和铂族元素地球化学特征、赋存状态及富集机制进行研究。结果表明,富钴结壳稀土和铂族元素明显富集,其稀土总量为1 842～2 854 μg/g,铂族总量为144～1 180 ng/g,老壳层中稀土和铂族元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。轻稀土元素含量明显高于重稀土元素含量,呈现Ce正异常而Eu无异常,具有明显Ce富集特征。铂族元素之间发生了明显分异作用,PPGE含量明显高于IPGE,表现出明显Pt正异常而Pd负异常,具有明显Pt富集而Pd亏损特征。稀土元素赋存状态显示,新壳层中稀土元素主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为65.40%～70.05%,老壳层中稀土元素主要赋存于残渣态,富集比例为62.27%～65.77%,这可能与残渣态中磷酸盐有关。铂族元素赋存状态显示,新壳层和老壳层中铂族元素都主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为63.66%～69.51%,残渣态(29.20%～34.68%)对铂族元素也有一定的富集能力。富钴结壳稀土和铂族元素的富集推测为铁氧化物胶体粒子的吸附作用,受海水氧化性环境影响,可溶性Ce3+和Pt2+分别被氧化成不溶性Ce4+和Pt4+,沉淀被吸附到铁氧化物相中,从而造成富钴结壳稀土和铂族元素的富集。     

冲绳海槽岩浆源的三分量混合模型

综合分析了冲绳海槽玄武岩中微量元素的地球化学特征，发现最少要求三分量混合作用来解释其岩浆源成分，并通过最大方差因子分析估算了3个分量的贡献比例。亏损型地幔是海槽岩浆源的主体，但其中舍有富集型地幔的成分，尤其是海槽中部玄武岩岩浆源中这种富集型地幔成分的特征表现得更为明显。俯冲组分是岩浆源中的另一个主要成分，贡献量为20％左右，是造成海槽区玄武岩中Pb强烈富集的重要原因。     

南海海盆及其周缘岩浆岩地球化学特征对岩浆过程及地幔结构的指示意义

本文通过对昆嵩高原,三水盆地以及玳瑁海山岩浆岩的地球化学研究来揭示南海海盆以及周边地区的岩浆过程以及地幔源区的性质。昆嵩,三水及玳瑁海山玄武质岩浆的地球化学特征均反应这些岩浆并非来源于一个起源于核幔边界的深部地幔柱,而是来源于较浅的岩浆源区,例如岩石圈下地幔或者软流圈地幔。此外,南海海盆岩浆岩的地幔源区较昆嵩高原和三水盆地岩浆岩的地幔源区更加亏损并且表现出较低的地幔温度。这些差异可能表明三水盆地内的岩浆活动被南海的开张所抑制,而之后又在昆嵩高原复苏。研究区的地幔表现出不均一性,其中的富集地幔端元表现出EM2的特征。这个EM2富集端员是由于伴随着大陆沉积物的中生代古南海板块俯冲到研究区地幔中所形成的。     

胶莱盆地中部及西南缘中生代火山岩岩石地球化学特征及成因研究

胶莱盆地广泛分布中生代青山群火山岩,盆地中部及西南缘岩石类型为玄武质粗安岩、粗安岩、粗面岩、流纹岩等。岩石SiO_2含量在50.48%~78.72%之间,里特曼指数(σ)介于1.76~5.97之间,总体属钙碱性系列。岩石具富钾富铝的特征,在K_2O-SiO_2图解中总体属钾玄岩系列,在A/NK-A/CNK图解中主要落在过铝质区域。岩石富集LREE及大离子亲石元素K、Rb、Th、U、Pb等,亏损HREE及P元素,普遍出现Eu负异常及弱的Ce负异常。研究表明,流纹岩与玄武质粗安岩、粗安岩、粗面岩岩浆来源不同,流纹岩具有相对较低的ΣREE含量及(La/Yb)_N值,明显的Eu负异常及极低的Cr、Ni含量,表明其来源于地壳;玄武质粗安岩、粗安岩、粗面岩的来源则较为复杂,推测来源于岩石圈地幔物质同俯冲扬子下地壳物质的相互混合。     

浙中印支晚期伸展事件:NNE向带状分布A型碱性花岗岩的证据

出露于浙江省江绍对接带内印支晚期花岗岩呈NNE向产出,锆石U-Pb年代学研究表明其形成于230~220Ma。地球化学分析显示该系列岩石富K_2O和Al_2O_3,低Na_2O和MgO,为准铝质-过铝质的钾质-钾玄质花岗岩。岩体氧化物与SiO_2呈明显的负相关,反映浙江省印支期侵入岩的原始岩浆可能的同源性。岩体富集Th、La、Ce等大离子亲石元素及轻稀土元素,亏损Ba、Sr、P、Ti等高场强元素,轻重稀土分馏明显,(La/Yb)_N=12.87~140.02,δEu=0.1~0.7,具高的10~4×Ga/Al值及Zr、Nb、Ce、Y含量,为板内A型花岗岩的特征。岩石有较高的I_(Sr)值(0.7069~0.7203)和较低的εNd(t)值(-14.9~-4.1),其二阶段Nd同位素模式年龄为1.33~2.21Ga。地球化学特征指示浙江印支期花岗岩是伸展环境下,具有壳幔作用和地壳物质的部分熔融而形成。结合该区发现的同期基性岩墙群,说明浙江境内在230Ma构造环境转换已经完成,板内沿古碰撞带拉张伸展和陆内裂谷作用,超基性-基性-碱性岩浆的底侵形成壳幔作用及部分熔融地壳物质。     

南海及其围区新生代岩浆活动时序与成因研究

南海及其围区新生代岩浆活动具有相似的特征,根据与南海扩张时间(32~15.5 Ma)的先后关系,将岩浆活动分为三期:扩张前(32 Ma)、扩张期(32~15.5 Ma)和停止扩张后(15.5 Ma)。从岩相学特征可知:扩张前的岩石以三水盆地双峰式岩浆岩组合为代表;根据最新的IODP 349航次的钻孔样品资料,南海海盆扩张期岩浆岩为典型的MORB,而少量的陆缘岩石资料显示,该期岩浆岩为碱性玄武岩;停止扩张后岩浆活动可分为两期,早期以大陆-大洋中脊过渡型拉斑玄武岩为主,晚期以碱性玄武岩为主。除了扩张期南海海盆的MORB,整个新生代的岩浆岩地球化学特征大体一致,与OIB相似,显示地幔源区具有不均一性,由一个DMM和一个EM端元组成,且岩石均表现出明显的Dupal异常特征。对于富集端元的性质和来源、Dupal异常的成因、海南地幔柱是否存在等问题目前存在较大争议。具OIB特征的岩浆除来自地幔柱作用外,地幔交代作用也是重要的产生机制。本文认为碳酸盐流体对地幔源区的交代作用可能在南海地区新生代岩浆活动中扮演了重要的角色。另外,岩浆岩成岩过程的研究也不够全面深入,这些都是在今后的研究工作中需要关注的地方,有待后来进一步的研究。     

西北印度洋中脊玄武岩源区地幔特征

利用全球岩石地球化学数据库(Pet DB)中有关卡尔斯伯格洋脊(CR)、北中印度洋脊(NCIR)及南中印度洋脊(SCIR)玄武岩的微量元素及同位素组成数据,分析了玄武岩的元素地球化学特征及其沿脊轴的变化,旨在探讨玄武岩源区地幔的(不)均一性及岩浆作用过程的差异。初步研究结果表明:CR、NCIR及SCIR玄武岩组成相近,仅在个别脊段表现有微量稀土元素和同位素组成上的差异,玄武岩整体与N-MORB组成特征相近,与先前通常认为的典型印度洋中脊玄武岩不同。玄武质岩浆主要源自尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,岩浆源区主要由两个地幔端元构成,即以亏损型地幔(DMM)为主(69%),其次为富集型地幔(EMⅡ,27%)。富集组分可能源自古老陆壳物质的混染。自CR经NCIR到SCIR整个印度洋中脊西北分支玄武岩的Sr、Nd及Pb同位素组成表现出均一性,表明岩浆源区地幔组成相近。在SCIR 19°S附近脊段岩浆源区地幔存在有不均一性,有EMⅡ型地幔端元混入的迹象。在CR 3.5°N附近脊段,玄武岩明显富集K、Ba、La及U等微量元素,但由于缺少同位素数据,源区地幔特征有待进一步研究。在上述研究成果的基础上,提出了该区大比例尺的调查填图及密集采样和精细室内分析是CR深入研究的基础,同时加强Sr、Nd、Pb及Re、Os、Be等同位素分析测试,可提供揭示CR地幔不均一性的可靠依据,而厘清印度洋型地幔对CR的影响程度则有助于深入认识地幔不均一性的成因及地幔动力学过程。     

东马努斯盆地高镁安山岩物质来源及演化过程——基于全岩主微量和同位素分析

对东马努斯盆地高镁安山岩做了全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素分析,并结合前人测试数据,探究了岩浆物质来源及演化过程。由主量元素[MgO、CaO、FeOT(全铁)、Al_2O_3、TiO_2和P_2O_5]含量随着硅含量的升高而降低和La/Sm随着La含量的升高而保持不变可知,岩浆在演化过程中只发生了矿物的分离结晶,分离的矿物可能为橄榄石、辉石、斜长石、钛铁矿和磷灰石。东马努斯盆地高镁安山岩的Pb和大离子亲石元素(K,Rb,Sr,Ba和U)的富集、高场强元素(Nb,Th,Ta和Ti)的亏损说明岩浆受到了俯冲板块脱水作用的影响。推测该区高镁安山岩是流体交代的地幔楔部分熔融形成的。由Sr-Nd同位素混合模拟结果可知东马努斯盆地高镁安山岩主要来源于马努斯MORB(洋中脊玄武岩),少量来自于太平洋蚀变洋壳和海底沉积物。根据Sr-Nd-Pb同位素特征推测岩浆混合作用发生在地幔源区,属于源区混染,岩浆在喷发的过程中没有发生同化混染作用,也没有加入其他体系的物质。