我国东、南部玄武岩中尖晶石二辉橄榄岩包体的矿物研究

我国东部与南部新生代碱性玄武岩及火山角砾岩喷发过程中,携带了来自地幔及玄武岩浆深部结晶分异形成的包体,这些包体包括尖晶石二辉橄榄岩、石榴石二辉橄榄岩、辉石岩和辉长岩类,以及石榴石、辉石和歪长石巨晶等。我们收集了福建、江苏、河北及云南等地数十个包体,并对其中13个包体的矿物进行了研究,计算了包体形成的温度和压力,并讨论了成因。     

我国东南沿海新生代玄武岩中两类超镁铁岩包体的成因

我国东南沿海粤、闽、浙、苏、皖诸省广泛分布新生代玄武岩。本文目的在于,研究包裹于碱性玄武质岩石中的两类超镁铁岩深源包体的矿物岩石学和地球化学,进而讨论包体的起源和成因。这二类深源包体是:一,橄榄岩类包体,又称绿色包体,以尖晶石二辉橄榄岩为主,分布遍及全区,主要产地见表1脚注;兼有石榴石二辉橄榄岩,见于浙江巨县和福建明溪。二,辉石岩类包体,又称黑色包体,以二辉岩和单斜辉石岩为主,伴生辉长岩和角闪石岩,主要见于广东普宁麒麟。     

玄武岩中包体橄榄石的分带现象

报道了浙江衢县、福建明溪等地新生代玄武岩中尖晶石(石榴石)二辉馓榄岩包体和捕虏晶中发现的橄榄石成分分带现象。给出了电子探针分析结果,总结并讨论了这种分带的特点、成因以及不同地区之间的差别。     

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相(橄榄石 斜方辉石 单斜辉石 石榴石 尖晶石)共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品。中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品。本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类:第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围。这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石一石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系。这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边。这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩。因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度。本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度。     

中国东部某些地区碱性玄武岩中包体的温度、压力的计算

一、概述中国东部新生代碱性玄武岩系列的火山岩中广泛分布着超镁铁岩包体。这些包体是我们直接能观察到的该地区上地幔的标本。它对于了解该地区上地幔物质组成和地温分布具有重要的意义。现仅就收集到的包体资料,侧重对其温度压力条件进行估计,尝试着对这些地区上地幔的组成和地温分布进行一些讨论。超镁铁岩包体主要是尖晶石二辉橄榄岩。在浙江和福建等地还分布有石榴石二辉橄榄岩。此外,还有少量的纯橄榄岩、斜方辉石岩、单斜辉石岩、二辉石岩,含角闪石的尖晶石二辉橄榄岩     

中国东部新生代碱性玄武岩及幔源捕虏体中的流体组成

中国东部新生代碱性玄武岩及其幔源二辉橄榄岩捕虏体中的流体组分存在差异,幔源二辉橄榄岩形成于以Ｈ２,ＣＯ等还原性气体为主的流体环境中,其流体组分以含Ｈ２高,挥发性气体总量低为特征;碱性玄武岩中流体组分以ＣＯ２,ＳＯ２和挥发性气体总量高为特征,在其形成演化过程中有ＳＯ２等氧化性气体的流体加入。     

超镁铁质捕虏体中共存矿物的Cr~#在岩石成因中的意义

中国东部新生代玄武质岩石中的超镁铁质捕虏体,主要包括五种类型:石榴石二辉橄榄岩(±少量尖晶石)、尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石方辉橄榄岩、辉石岩和巨晶矿物。不同类型捕虏体间的共存矿物存在系统的化学成分变化。尤以Al_2O_3、Cr_2O_3变化明显。本文提出捕虏体中共存矿物的Cr~#[100Cr/(Al+Cr)]可作为分类和岩石成因的重要标志。并将五种捕虏体划分为三种地幔成因类型:饱满的或原始的地幔(石榴石二辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩),亏损的或残余的地幔(尖晶石方辉橄榄岩),地幔条件下熔浆分离的产物(辉石岩和巨晶矿物)。     

辽宁宽甸黄椅山玄武岩中地幔岩捕虏体的REE 及 Sr、Nd 同位素地球化学

报道了黄椅山玄武岩中三类地幔岩捕虏体的 REE 丰度和 Sr、Nd 同位素组成。研究分析认为:尖晶石二辉橄榄岩是地幔岩经不同程度部分熔融的残留体;角闪石二辉橄榄岩系地幔交代作用的结果;石榴石二辉岩是在地幔条件下基性岩浆的分凝体。上述捕虏体均与寄主玄武岩无成因关系。地幔岩捕虏体的 Sm-Nd 计时获得741Ma 和78Ma 两条参考等时线,它们分别相当于晚元古代和晚中生代的地幔事件。     

辽西阜新中生代玄武岩中深源捕虏体的岩石学和矿物化学研究

辽西阜新中生代碱性玄武岩的Ｋ－Ａｒ同位素年龄为８４．７６±１．６７Ｍａ, 其中含有丰富的深源岩石捕虏体, 包括角闪尖晶二辉橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、含长角闪二辉石岩、二辉麻粒岩和辉石斜长片麻岩等。与新生代玄武岩中的同类捕虏体相比, 橄榄岩类捕虏体中橄榄石的成分相似 （Ｆｏ＝ ８６～９１）, 透辉石具有富Ａｌ、贫Ｃｒ 和Ｃａ 的特点, 尖晶石的成分以ＭｇＡｌ２ Ｏ４ 为主, 有的橄榄岩捕虏体中含少量韭闪石。二辉麻粒岩捕虏体中的斜方辉石为紫苏辉石, 单斜辉石为普通辉石, 斜长石属于更长石。橄榄岩类捕虏体的平衡温度为１０１２．６℃～１２７２．１℃; 压力为１．８２５～２．９３５ＧＰａ, 二辉麻粒岩和片麻岩的平衡温度为８９２℃～１１５７℃。该类深源岩石捕虏体的发现对中国东部中生代上地幔和下地壳的研究均具有重要意义。     

辽宁宽甸黄椅山玄武岩中地幔岩捕虏体的REE 及 Sr、Nd 同位素地球化学

 报道了黄椅山玄武岩中三类地幔岩捕虏体的 REE 丰度和 Sr、Nd 同位素组成。研究分析认为:尖晶石二辉橄榄岩是地幔岩经不同程度部分熔融的残留体;角闪石二辉橄榄岩系地幔交代作用的结果;石榴石二辉岩是在地幔条件下基性岩浆的分凝体。上述捕虏体均与寄主玄武岩无成因关系。地幔岩捕虏体的 Sm-Nd 计时获得741Ma 和78Ma 两条参考等时线,它们分别相当于晚元古代和晚中生代的地幔事件。     

山东临朐山旺新生代玄武岩中超镁铁岩包体的研究

山旺新生代玄武岩中的超镁铁质包体分为五类:尖晶石纯橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石方辉橄榄岩、尖晶石石榴石二辉岩和石榴石二辉橄榄岩。对它们的地质学,岩相学、岩石化学,造岩矿物的化学成分,稀土配分模式及热力学计算的研究表明,前三种岩石属原始地幔岩,后二种是地幔中岩浆作用的产物。     

苏鲁皖新生代玄武岩中巨晶组合的稀土元素特征

我国东部苏鲁皖地区新生代碱性玄武岩中,除了含有大量地幔橄榄岩类捕虏体以外,尚含有一定数量的石榴石、普通辉石和歪长石巨晶。这些巨晶是在地幔不同深度上从玄武岩中晶出的。巨晶组合的分离结晶作用对熔体稀土元素含量有很大影响。赋存巨晶的碱性玄武岩所具有的LREE富集、HREE亏损的稀土元素分配型式是由地幔橄榄岩类部分熔融程度、石榴石巨晶和普通辉石巨晶的早期高压熔离和玄武岩的结晶分异作用等综合因素造成的。     

辽西中生代晚期岩石圈地幔的性质:来自玄武岩和地幔捕虏体的证据

辽西中生代玄武岩中幔源气榄岩捕虏体的岩石学、矿物学和地球化学研究表明，中生代岩石圈地幔是由古老富集型的岩石圈地幔和新增生的岩石圈地幔所组成。前者以角闪尖晶二辉橄榄岩为代表，它经历了富钠质的地幔交代作用。橄榄岩类捕虏体富含轻稀土元素，并具有较高的ω(^87Sr)/ω(^86Sr)比值；后者以二辉石岩为代表，具典型堆积结构，与本区尖晶石二辉橄榄岩相比，具有较高的稀土元素丰度。在矿物成分和稀土元素丰度上，本区辉石岩捕虏体类似于中国东部新生代玄武岩中幔源辉石岩捕虏体，这意味着辉石岩捕虏体可能是上地幔中更早期的岩浆堆积体。     

福建龙海天马山-牛头山玄武岩中捕虏体和巨晶特征的研究

本文研究了天马山-牛头山新生代玄武岩中二辉橄榄岩和橄辉斜长岩捕虏体的岩石学、矿物学和地球化学等特征并论及碱性玄武岩中单斜辉石和歪长石巨晶。尖晶石二辉橄榄岩存在于碱性玄武岩和橄榄拉斑玄武岩中,由尖晶石、橄榄石、斜方辉石、铬透辉石等组成,与模拟地幔岩相比,具低的MgO含量和不相容元素Ti丰度而富集Co、Ni相容元素。尖晶石二辉橄榄岩具低的稀土总量和平缓的球粒陨石标准化稀土元素分配模式,形成于温度约1000℃、深度为50—80公里的上地幔。橄辉斜长岩具正堆积结构,Al_2O_3、CaO、∑REE和La/Yb明显高于二辉橄榄岩。但MgO含量远低于后者,反映两者成因的不一致性。普通辉石巨晶以富铝为特征,歪长石以富钙为特征。     

大兴安岭中部第四纪火山岩中石榴石橄榄岩捕虏体的初步研究

大兴安岭中部的绰尔河-哈拉河地区分布有近30座第四纪火山,初步分为更新世火山和全新世火山两期。火山岩中含有丰富的尖晶石橄榄岩和石榴石橄榄岩捕虏体,石榴石橄榄岩的类型主要是石榴石二辉橄榄岩。根据绰尔河新鲜的石榴石二辉橄榄岩P-T平衡条件估计（1164℃,2．36GPa）,其形成深度约76km。这与中国东部其它地方四相共存的石榴石二辉橄榄岩类似,区别于五相共存的尖晶石／石榴石二辉橄榄岩形成条件（〈70km）,证实它们是来自尖晶石二辉橄榄岩与石榴石二辉橄榄岩相转变带之下深度超过70km的石榴石橄榄岩稳定区。     

中国东部上地幔岩石相转变及其意义

中国东部新生代玄武岩和大别-苏鲁超高压变质带中的含石榴石相橄榄岩, 带来了发生在上地幔的尖晶石→石榴石相转变和铝辉石→贫铝辉石+石榴石的重要信息, 为中国东部上地幔岩石结构分层奠定了重要基础.通过岩石学与实验岩石学的研究, 推导出发生相转变的P-T条件, 为建立中国东部大陆上地幔岩石分层结构提供了重要约束.尖晶石二辉橄榄岩向石榴石二辉橄榄岩相转变发生在55~70km, 随着深度增加, 石榴石二辉橄榄岩从富铝石榴石二辉橄榄岩(70~120km) 转变为贫铝石榴石二辉橄榄岩(> 120~150km).      

福建明溪石榴石二辉橄榄岩包体的REE 及Pb Sr Nd同位素研究

本文研究了明溪地区尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石-石榴石二辉橄榄岩和金云母-石榴石二辉橄榄岩包体的REE及Pb,Sr,Nd同位素。它们的Pb,Nd同位素成分表明该区上地幔在67—82km深度上是,MORB型亏损地幔。标本中放射性Sr同位素成分高于“地幔系列”可能解释为岛弧区俯冲大洋板块物质的加入。包体的sm-Nd、Rb-Sr年龄可能与十亿年前地幔亏损事件、早古生代H_2O,K_2O等地幔交代作用以及新生代的火山作用过程有关。     

云南马关地区新生代碧玄岩中地幔包体研究

自晚新生代以来,由于受印度-亚洲板块碰撞和青藏高原整体快速抬升的影响,在云南省东南的马关地区发育了大量新生代碱性火山岩.其中有的火山岩中含有丰富的地幔包体.本文提供了马关八寨碧玄岩和钾玄岩的2个全岩化学分析资料,以及石榴二辉橄榄岩、尖晶二辉橄榄岩、石榴辉石岩和石榴二辉岩包体的全岩化学和电子探针分析结果,采用矿物温压计获得各种地幔包体的平衡温压条件,建立了本区地幔地温线,并与世界典型大地构造单元的地温线进行了对比.研究表明,石榴石二辉橄榄岩的平衡温压为1209℃～1230℃和2.13～2.93CPa,石榴石二辉岩为1034℃～1095℃和1.69～2.35CPa,尖晶石二辉橄榄岩的平衡温压为944℃～1072℃和1.46～2.74GPa,其对应的深度分别为69～93km、55～75km和48～87km.因此尖晶石二辉橄榄岩与石榴二辉橄榄岩和石榴二辉岩共存,其间没有截然的界限,而是一种过渡关系.由包体平衡温压建立的上地幔地温线与华北地区地温线一样,位于澳大利亚克拉通东缘地温线与碱性玄武岩省地温线之间,但本区地温线显著高于华北地温线,与本区具有高于华北地区的大地热流值相吻合.这证明各种辉石岩和橄榄岩包体来自地幔.根据平衡压力反演的包体起源深度推测,含石榴石的二辉橄榄岩可能来源于岩石圈底部或软流圈.基于上述研究,结合高原及滇西地区新生代钾质岩浆活动时空结构的研究成果,提出马关地区新生代碱性岩浆活动和地幔包体的成因,与印度-欧亚大陆俯冲碰撞诱发的软流圈横向地幔流的活动有关.     

复杂的山东昌乐新生代玄武岩辉石岩捕虏体及其岩石圈演化意义

紧邻郯庐断裂带分布的山东昌乐新生代玄武岩含有丰富的辉石岩捕虏体。根据辉石岩的主、微量元素特征,可以将它们大致分为3类。Ⅰ类和Ⅱ类样品的岩石地球化学特征分别与河北汉诺坝-阳原新生代玄武岩中的Cr系列和Al系列辉石岩捕虏体相对应,都属壳-幔过渡带或岩石圈顶部地幔的分离结晶产物,其中Ⅱ类辉石岩还包含有陆壳物质组成,更可能是壳幔过渡带来源。Ⅲ类辉石岩在岩石地球化学特征上与汉诺坝的石榴石辉石岩相似,但不同的样品则分别表现出与洋岛玄武岩或正常洋中脊玄武岩相似的特征。丰富的昌乐玄武岩中辉石岩捕虏体所表现出来的复杂成因来源,与相对简单的上地幔特征相比,该区新生代时的顶部岩石圈地幔和壳-幔过渡带组成异常复杂,说明岩石圈减薄过程中自下而上的新生地幔物质对古老岩石圈的置换作用。     

上地幔中的流体和熔体

玄武质和金伯利岩质火山岩浆从地幔深处挟带的橄榄岩捕虏体为研究上地幔中流体和熔体的性质提供了非常丰富的直接证据。本文通过考察中国东部新生代碱性玄武岩(碧玄岩、橄榄霞石岩、碱性橄榄玄武岩)所含地幔橄榄岩捕虏体中的流体包裹体、熔体包裹体和玻璃,直接研究上地幔中的流体和熔体