安徽铜陵地区燕山期侵入岩的成因及其对深部动力学过程的制约

铜陵地区燕山期侵入岩的岩石学、元素和同位素地球化学研究表明: (ⅰ) 研究区SiO₂≤55%的侵入岩主要为橄榄玄粗质系列岩石, 来自富集地幔的玄武质岩浆在上升过程中与下地壳物质发生低程度混染, 混染后的岩浆进一步发生分离结晶作用形成了这些岩石; (ⅱ) SiO₂ >55%的侵入岩主要为高钾钙碱性系列岩石, 与埃达克岩(adakite)有许多类似地球化学特征, 如富钠, 高Al₂O₃, Sr, Sr/Y与La/Yb比值, 大部分样品的Y < 18×10^-6, Yb < 1.9×10^-6, 但与埃达克岩也有不同之处, 如同位素组成((ε_Nd(t) = -9.16 ~ -16.55, (⁸⁷Sr/^86Sr)_i = 0.7068 ~ 0.7105)以及相当一部分样品的Y>18×10^-6, Yb>1.90×10^-6. 铜陵地区SiO₂ >55%的侵入岩很可能由幔源岩浆与玄武质下地壳熔融形成的埃达克质(adakite-like)岩浆混合形成. 来自地幔的橄榄玄粗质岩浆底侵可能为下地壳熔融提供了热量.     

扬子陆块西北缘碧口块体印支期花岗岩类地球化学和Pb-Sr-Nd同位素组成: 限制岩石成因及其动力学背景

对出露于扬子陆块西北缘碧口块体印支期阳坝岩体(215 Ma)、南一里岩体(224 Ma)和木皮岩体进行了岩石主量元素、微量元素和Pb-Sr-Nd同位素地球化学研究. 上述岩体花岗岩类均以高Al (Al₂O₃: 14.56~16.48%) 和Sr(352~1047 mg/g)、亏损Y(<16 mg/g)和HREE(eg. Yb<1.61 mg/g)为特征, 并具有较高的Sr/Y(36.3~150)和(La/Yb)_N(7.8~36.3)比值及强分异的稀土元素组成模式. 岩石初始Sr 同位素比值I_Sr=0.70419~0.70752, ε_Nd(t)=-3.1~-8.5,初始Pb同位素比值²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.891~18.250, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.494~15.575, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.788~38.335. 地球化学特征显示阳坝、南一里和木皮岩体花岗岩类属于埃达克质(adakitic)岩石, 岩浆起源于增厚玄武质下地壳的部分熔融, 但它们具有较高的K含量(K₂O: 1.49%~3.84%)、明显演化的Nd同位素组成及较高的Nd同位素模式年龄(T_DM=1.06~1.83 Ga)清晰地不同于由俯冲洋壳或底侵玄武质岩石部分熔融形成的埃达克岩类, 而为增厚的并具有较长地壳存留年龄的玄武质下地壳部分熔融形成的埃达克质岩类. 碧口块体印支期埃达克质岩浆的产生反映了在华北板块和华南板块碰撞之后的岩石圈拆沉作用. 另一方面, 碧口块体印支期埃达克质岩石的Pb-Sr-Nd 同位素组成对岩浆源区的示踪揭示了在碧口块体的碧口群火山岩之下存在大陆型地壳基底, 这一结果不支持碧口群火山岩形成于大洋盆地或洋岛环境的认识.     

辽西四合屯早白垩世义县组高镁安山岩的地球化学: 对下地壳拆沉作用和Sr/Y变化的指示

对辽西四合屯地区义县组火山岩85件样品的分析表明, 它们主要由高镁安山岩组成(Mg#=38~69), 仅底部为玄武岩. 四合屯高镁安山岩具有埃达克岩的地球化学特征(SiO₂= 52.82%~59.31%, Al₂O₃=14.15%~16.35%, Sr=620~1323 μg/g, Yb=1.03~1.88 μg/g, Y=12~20 μg/g, LaN/YbN=10~25, Sr/Y=32~88), 初始Nd-Sr同位素组成为: ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(130 Ma)=0.5118~0.5119, ε_Nd(130 Ma)= -11.6~ -13.8, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(130 Ma)=0.7058~0.7064, 与该区晚侏罗世兴隆沟组火山岩具有相似的地球化学特征, 但具有较低的Nd同位素比值. 它们代表了华北克拉通原岩为太古宙的岩石, 后经相变而成的榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈, 随后榴辉岩部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩相互作用的结果. 但与兴隆沟组火山岩相比, 四合屯安山岩岩浆源区中含有更多Nd同位素组成演化的古老陆壳物质. 四合屯义县组的年龄为120~130 Ma, 表明拆沉作用一直延续至早白垩世. SiO₂＞56%的安山岩样品, Sr和Sr/Y比值与SiO₂呈负相关关系, 表明它们的Sr含量以及Sr/Y比值明显受岩浆结晶分异影响, 因此对于火山岩Sr/Y比值研究需要考虑结晶分异作用的影响.     

北京西山晚中生代火山岩U-Pb锆石年代学及地球化学研究

对北京西山髫髻山组和东岭台组火山岩锆石U-Pb SHRIMP和LA-ICP-MS定年及地球化学的研究结果表明, 髫髻山组上部火山岩时代为137.1±4.5 Ma(2σ), 东岭台组中部火山岩时代为130~134 Ma. 前者略老于后者, 但两者时代相差<5 Ma, 证明两组火山岩的喷发是在很短的时间内完成的. 北京西山地区髫髻山组火山岩的年龄与承德盆地髫髻山组火山岩的年龄明显不同, 表明髫髻山组火山岩年龄可能存在明显区域变化. 北京西山髫髻山组中存在典型的埃达克岩(SiO₂含量约为56%, Na₂O = 3.99~6.17, Na₂O/K₂O = 2.2~3.1, Sr = (680~1074)×10^-6, Y = (13.2~16.3)×10^-6, Yb = (1.13~1.52)×10^-6, Sr/Y = 43~66 ), 高镁埃达克岩和高镁安山岩(Mg# = 54~55). 髫髻山组埃达克岩及与其共生的其它中酸性火山岩均具有典型的Nb-Ta负异常和Pb正异常等大陆地壳特征, 表明它们是陆壳岩石部分熔融的产物. 上述结果表明, 北京西山地区髫髻山组埃达克岩代表了中生代曾存在于华北克拉通的加厚榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉至软流圈中, 榴辉岩随后发生部分熔融, 熔体上升过程中与地幔橄榄岩发生相互作用的产物. 髫髻山组火山岩的年龄制约了拆沉作用至少延续至137 Ma. 东岭台组火山岩为Mg#正常的流纹岩和英安岩, 表明它们没有与地幔发生反应, 它们可能代表了拆沉作用导致的软流圈地幔物质上涌造成的深部地壳物质重熔的产物.     

南秦岭早古生代地幔性质: 来自超镁铁质、镁铁质岩脉及火山岩的Sr-Nd-Pb同位素证据

南秦岭紫阳-岚皋地区早古生代晚期镁铁质岩脉及玄武岩的ε_Nd (t) = +3.28 ~ +5.02, (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i = 0.70341~0.70555, (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb) _i = 17.256~18.993, (²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb) _i = 15.505~15.642, (²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb) _i = 37.125~38.968, Δ8/4 = 21.18~77.43, Δ7/4 = 8.11~18.82, 基本与南秦岭区新元古代中期以来的幔源岩石特征一致, 显示了HIMU, EMII和少量EMI富集地幔端元组分混合而成的Sr-Nd-Pb同位素组成特征, 表明与大洋地壳俯冲消减和陆缘物质再循环密切相关, 是新元古代早期扬子北缘大洋地壳俯冲消减及其携带的陆源沉积物再循环进入亏损软流圈地幔的结果.     

塔里木西部奥依塔克斜长花岗岩: 年龄、地球化学特征、成岩作用及其构造意义

报道了对塔里木西部奥依塔克斜长花岗岩的研究结果. 该岩体出露面积约60 km², 侵入于中元古代片岩、千枚岩和下石炭统火山岩中. 其主要的岩石组合为英云闪长岩和斜长花岗岩, 含少量的闪长岩和石英闪长岩. 岩石中的长石以更(奥)—中长石为主, 部分含极少量的条纹长石. 通过SHRIMP U-Pb测年, 获得锆石U-Pb年龄为(330.7±4.8) Ma. 岩石地球化学特征表明, 岩体富Na低K(Na/K = 4~87, 摩尔数比), 属于Na质系列侵入岩. 岩石的稀土总量(ΣREE = 50~220 mg/g)与SiO₂呈显著的正相关关系, 轻重稀土基本没有分异[(La/Yb)N = 0.5~1.5], 有中等的Eu负异常(δEu = 0.3~0.6). 微量元素特征表现出高的Y含量及低的Sr/Y比值(~1.0). Nd同位素组成表明岩石有相对“年轻的”T_2DM(470~580 Ma)和正的Nd初始值[εNd(331 Ma) = 6.23~7.65]. 上述特征与产于洋岛或洋脊的斜长花岗岩非常相似. 然而区域地质特征(尤其是它的规模)并不支持它直接来自地幔的玄武岩浆结晶分异形成. 推测其原始岩浆是来自“年轻的”玄武质地壳经过50%左右的部分熔融形成的闪长质~英云闪长质岩浆. 原始岩浆经过强烈的结晶分异作用并侵入到中上地壳形成该岩体. 结合前人对区域地质研究的结果, 表明该岩体为石炭纪天山造山带大陆裂谷作用在塔里木板块内部的效应.     

佛冈花岗岩基及乌石闪长岩-角闪辉长岩体的形成年龄和起源

佛冈花岗岩基约6000 km², 是南岭地区最大的晚中生代岩基. 乌石闪长岩-角闪辉长岩岩体位于佛冈花岗岩基的东北部, 它和佛冈花岗岩主体一并属于高钾钙碱性系列岩石. 但乌石岩体以低Si (49%~55%), 高Fe, Mg, Ca, 稀土总量低, Eu, Ba, P, Ti亏损不明显, 而Zr和Hf亏损明显的特征不同于佛冈花岗岩主体. 锆石LA-ICP-MS定年及矿物-全岩Rb-Sr等时线年龄测定结果表明, 乌石岩体的结晶年龄为160 Ma左右, 与佛冈花岗岩主体是同时代形成的. 佛冈花岗岩主体具有较高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.70871~0.71570), ε_Nd(t)变化于-5.11~-8.93之间, 显示出壳源花岗岩的Sr-Nd同位素特点, 它们的两阶段Nd模式年龄介于1.37~1.68 Ga. (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值、ε_Nd (t)值和Nd模式年龄值的不均匀性, 可能反映巨大的佛冈花岗岩主体的源区组成是不均匀的, 同时在其形成过程中有地幔物质的不均匀混合. 乌石闪长岩-角闪辉长岩是一种少见的高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.71256~0.71318)、低ε_Nd (t值(-7.32 ~ -7.92)中基性岩浆岩, 它可能由地幔部分熔融产生的新生幔源玄武质岩浆与下地壳玄武质岩石脱水部分熔融产生的岩浆混合形成.     

中国北方黄土区C4植物稳定碳同位素组成的研究

通过对中国北方黄土区C₄植物稳定碳同位素(δ ¹³C)的系统分析, 发现C₄植物δ ¹³C值分布区间为-10.5‰ ~ -14.6‰, 其平均值为-12.6‰ ± 0.82‰; C₄植物δ ¹³C组成有随年降雨量减少, 即从半湿润区到半干旱区, 再到干旱区微微变轻的趋势; C₄植物的稳定碳同位素组成雨季比旱季偏重. 以上变化趋势都与C₃植物稳定碳同位素变化趋势相反.     

210Pbex沉积通量突发增大对湖泊生产力的指示

²¹⁰Pb沉积计年的基本假设是大气沉降并经由湖水转入沉积物的²¹⁰Pb_ex 通量稳定. 当沉积速率相对稳定时, 沉积物中²¹⁰Pb_ex 的比活度将随沉积年代呈指数衰减. 湖泊水体中的²¹⁰Pb_ex 主要随有机微粒的沉降而进入沉积物. 如果湖泊水体中有机质沉积通量出现突发增大时, 则可能显著地增大²¹⁰Pb_ex 被清洗而转入沉积物的通量. 这种突发性清洗效应, 一方面显然不符合²¹⁰Pb沉积计年的基本前提; 另一方面可能指示湖泊水体初级生产力的明显变化. 根据云南程海近代沉积物²¹⁰Pb_ex 垂直剖面的特殊变化, 对这一问题进行讨论. 沉积物柱芯于1997年6月采自程海深水湖区. ¹³⁷Cs比活度垂直剖面呈现出3峰特征, 给出了可靠的计年结果并显示出近几十年间沉积物堆积的稳定性. 而²¹⁰Pb_ex 比活度垂直剖面呈现出特异的峰值分布, 并与Corg垂直剖面相似. 这一现象可能与制约²¹⁰Pb_ex 转入沉积物的机制有关. 程海沉积物中H_org/C_org和C_org/N_org原子比平均值分别为5.51和7.04, 表明其有机质主要源于内生藻类残骸. 根据沉积物有机质“沉降-降解-堆积”的3阶段特征, 模拟计算出1970年以来有机碳C_org的沉积通量(F(C_org)). 不同年代²¹⁰Pb_ex 的沉积通量(F(²¹⁰Pb_ex ))与F(C_org)显示出很好的同步关系. 特别是1972～1974年和1986～1989年的两个时段, 二者同步增大. F(C_org)的变化导致F(²¹⁰Pb_ex )的变化; F (²¹⁰Pb_ex)的变化在一定程度上反映出湖泊生产力的历史变化.     

东太平洋沉积物中粘土组分的REEs和εNd: 粘土来源的证据

对东太平洋中国多金属结核调查区表层非钙质沉积物中的粘土组分进行了粘土矿物、稀土元素(REEs)及钕(Nd)同位素测定. 结果表明, M/I(蒙脱石/伊利石比值)、ΣREE(稀土总量)、LREE/HREE (轻重稀土比值)及δ Ce(铈异常值)能够有效指示粘土矿物的成因. 当粘土组分的M/I>1, δ Ce<0.85, ΣREE> 400 μg/g, LREE/HREE≈4, REEs配分模式与深海沉积物相似时, 表明粘土组分中含有较多的自生蒙脱石, 为陆源-自生混成粘土组分; 当粘土组分M/I<1, δCe = 0.86~1.5, ΣREE = 200~350 mg/g, LREE/HREE≈6, REEs配分模式与中国大陆黄土相似时, 为陆源粘土组分. 粘土组分的ε_Nd值(或¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值)能够示踪陆源粘土矿物的源区. 根据ε_Nd值将粘土组分分为4种类型:Ⅰ型粘土组分, ε_Nd = &#8722;8~&#8722;6, 陆源粘土矿物主要来自北美河流物质;Ⅱ型粘土组分, ε_Nd = &#8722;9~&#8722;7, 陆源粘土矿物主要来自东亚大陆和北美河流沉积; Ⅲ型粘土组分, ε_Nd=&#8722;6~&#8722;3, 陆源粘土矿物来自中东太平洋火山岛屿和东亚大陆; Ⅳ型陆源粘土, ε_Nd=&#8722;13~&#8722;12, 陆源粘土矿物来自东亚大陆来源的风成物质. 陆源-自生混成粘土组分呈斑点状分布, 反映了东太平洋板块内存在火山或热点活动. 陆源粘土组分大面积分布, 表明东太平洋海底粘土矿物主要来自陆源.     

中国不同类型断裂带的地幔脱气与深部地质构造特征

以氦同位素为主, 辅以CO₂/³He和CH₄/³He及⁴⁰Ar/³⁶Ar等指标, 结合地质构造等资料, 对中国大陆不同类型断裂带的地幔脱气及其深部地质构造特征进行了综合示踪研究. 据此识别并划分出4种具代表性的断裂带: (1) 伸展性构造环境中的岩石圈断裂, 地壳厚度小, 具低CH₄/³He-高R值和低CO₂/³He值-高R值体系, 以幔源流体为主, 地幔脱气作用最强, 以郯庐断裂带为代表; (2) 强烈挤压构造环境中的岩石圈断裂或俯冲带, 如班公湖-怒江断裂带, 地壳巨厚, R/Ra值为0.43~1.13, 幔源氦约占总氦的5%~14%, 地幔脱气作用较弱; (3) 造山带山前(盆缘)深断裂带, R值为10^-7量级, CH₄/3He值为10⁹~10¹⁰, CO₂/3He值为10⁶~10⁸, 具微弱的地幔脱气作用; (4)造山带内壳层断裂带, 如窑街F19等断裂带, 具有高CH₄/3He值-低R值(10^-8)和高CO₂/³He值-低R值体系, 无明显的地幔脱气作用. 研究表明: 大型深断裂带是地幔脱气的主要构造通道; 控制地幔脱气强度的主要因素为断裂深度、构造环境性质和地壳厚度; 地幔脱气作用强度可反映断裂带的深度及其深部构造状态, 而气体地球化学示踪则可成为其研究的新的途径; 地球深部热流体上侵活动可能是深大断裂带形成演化的动力源之一; 山前断裂带是深部构造活动方式和壳幔结构转换的部位, 对于认识造山带和盆地的形成机理有重要科学意义.     

南岭东段燕山早期正长岩-花岗岩杂岩的成因和意义

在南岭东段赣南地区存在燕山早期正长岩-花岗岩组合, 陂头-塔背杂岩体是其典型实例. 该杂岩体由塔背正长岩和陂头钾长花岗岩构成, 它们的单颗粒锆石U-Pb年龄分别为(188.6±2.2) Ma和(186.3±1.1) Ma. 塔背正长岩的SiO₂为62.40%~68.75%, 富碱(K₂O+Na₂O = 10.56%~11.96%), 钠大于钾(K₂O/Na₂O = 0.56~0.93), 准铝(A/CNK = 0.80~1.00), 富集LILE (Rb, Ba和K)和HFSE (Th, U, Nb, Ta和Zr等), Eu亏损较弱或出现正异常(δEu = 0.63~1.82), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i较低和ε_Nd(t)较高(分别为0.70412~0.70543和3.14~3.52). 陂头钾长花岗岩富硅(SiO₂ = 71.06%~76.28%), 偏碱(K₂O +Na₂O = 8.10%~9.80%), 钾大于钠(K₂O/Na₂O = 1.22~1.94), 准铝(A/CNK = 0.94~1.07), 富含Rb, Th(U), K和亏损Ba, Nb, Ta, Sr, P, Zr, Ti, 稀土总量(SREE)高(平均451.03 mg/g), Eu亏损强烈(δEu = 0.27~0.33), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i较高和ε_Nd(t)较低(分别为0.70805~0.70912和&#8722;5.35~&#8722;6.29). 塔背正长岩和陂头钾长花岗岩都具有A型花岗岩的特征, 前者源自软流圈地幔, 后者是壳-幔混合的产物, 形成于裂谷环境.     

湘东北钠质煌斑岩地幔源区特征及成岩构造环境

在湘东北中生代陆内拉张带中发现了一组特殊的钠质煌斑岩. 在常量元素、微量元素和Sr, Nd同位素等与常见钾质煌斑岩具有明显差异. 岩石以富Na₂O高TiO₂和Nb, Ta, Nd, LREE弱富集及不出现负铕异常为特征. 微量元素和Sr, Nd同位素组成具有洋岛玄武岩(OIB) 地幔源区性质, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值平均为0.705332, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值平均为0.512650, ε _Nd(t)为+3.5~+3.9, 构成特殊的钠质煌斑岩地幔源区, 其形成主要是来自软流圈含挥发分的流体/熔体交代岩石圈底部原始地幔. 测得钠质煌斑岩Rb-Sr等时线年龄为136.61 Ma, 代表湘东北燕山晚期由挤压到拉张的构造转换时期. 钠质煌斑岩形成于大陆内部软流圈地幔上涌的地幔热点式构造环境. 软流圈地幔上涌是导致钠质煌斑岩形成和制约湘东北燕山晚期陆内拉张的主要地球动力学因素.     

U-Th-K放射成因热对花岗岩冷却-结晶过程影响的计算及地质意义

花岗岩的放射性元素(U, Th, ^{40K)含量比玄武岩等基性-超基性岩高1~2数量级, 其产生的放射成因热对花岗岩冷却-结晶时间有较大影响. 推导出放射成因热使花岗岩熔体的冷却-结晶过程延长时间(tA)的计算公式. 采用该公式对湘南金鸡岭岩体二长花岗岩(U=5.31×10-6, Th=23.1×10-6, K₂O=4.55%)进行的模拟计算得出, 在二长花岗岩熔体冷却-结晶期间积累的放射成因热将使结晶过程延长的时间尺度(t_A) 大于二长花岗岩熔体从初始温度(T_m)冷却到结晶温度(T_c)所需时间尺度(t_col) (t_A=1.4 t_col). 这表明, 花岗岩熔体中产生的放射成因热是影响其冷却-结晶过程的一个重要因素, 也是造成中生代-新生代花岗岩基的结晶年龄与其侵位年龄不一致, 产生较大的侵位—结晶时差的热动力学原因之一.}     

西天山古俯冲带深部流体来源

对西天山高压变质带内高压脉的研究表明, 高压脉与寄主岩石具总体一致的Pb和Sr同位素组成, 高压脉²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (t = 340 Ma)分别为17.122~17.431, 15.477~15.611, 37.432~38.689和0.70529~0.70705; 主岩上述比值为17.605~17.834, 15.508~15.564, 37.080~38.145和0.70522~0.70685. 与主岩相比, 高压脉具大得多的Pb同位素组成变化. 高压脉和主岩Rb/Ba, Ce/Pb, Nb/U和Ta/U比值均介于洋岛玄武岩(OIB)或洋中脊玄武岩(MORB)与陆壳间, 显示有陆壳物质混入. 西天山古俯冲带深部成脉流体为来自具I类富集地幔特征的大洋玄武岩(主岩原岩)进变质脱水与来自俯冲沉积物(包括陆源沉积物)进变质脱水形成的两种流体的混合.     

太平洋Fe-Mn结壳He, Ne, Ar同位素特征与来源

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低³He/⁴He型和高³He/⁴He型; ②低³He/⁴He型样品⁴He丰度高(平均为191×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10^-9~421×10^-9, 5.40×10^-9~141×10^-9和773×10^-9~ 10976×10^-9 cm³·STP·g^-1); 高³He/⁴He型样品⁴He丰度低(平均为11.7×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10^-9~17.4×10^-9, 10.4×10^-9~25.5×10^-9和5354×10^-9~9050×10^-9 cm³·STP·g^-1); ③低³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=2.04~2.92)远低于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(447~543)明显较大气值(295.5)高; 高³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=10.4~12.0)略高于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(293~299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne比值分别为10.3~10.9和0.02774~0.03039)与³⁸Ar/³⁶Ar比值(0.1886~0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(³⁸Ar/³⁶Ar, ²⁰Ne/²²Ne, ²¹Ne/²²Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低³He/⁴He型与高³He/⁴He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低³He/⁴He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高³He/⁴He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.     

北冰洋考察区海-气CO2的分布特征和通量研究

利用中国首次北极科学考察中走航观测所获得的北冰洋考察区海-气CO₂分压及相关资料, 分析研究了考察区夏季大气和表层海水中CO₂分压的分布特征, 首次用实测的海-气CO₂资料于多种方法估算了考察区夏季海-气CO₂的通量. 结果表明考察区夏季大气中CO₂分压(Pa)的测值范围在(352~370)×10-6 CO₂·Air-1(单位下同)之间, 平均为358, 平面上具有波因特来的北部海域较高, 其余海域分布较均匀的分布特征; 夏季表层海水中CO₂分压(Pw)测值在98~580之间, 极值之差竟达472, 平均值为242, 比相应的分压(Pa)低116, 呈现西低东高、北低南高的平面分布特征, 并与研究区浮游生物、冰况、水温和环流状况有密切关系. 估算结果表明, 各种计算方法所估算出的碳通量F的平面分布趋势相似, 除考察区东部海域为大气CO₂的弱源区外, 大部分海域都为大气CO2的汇区或强汇区, 但它们的值却有较大差异, 平均值在6.57(Liss法)至26.32 mg CO₂·m^-2·h^-1(¹⁴C法)之间, 最大与最小值之间相差约4倍, 大约分别是全球平均值的2~10倍; 若以Wannikhof系数估算, 本海域的平均碳通量则是Takahashi, Feely等人在本海域模拟估算值的2倍左右.     

高寒草甸土壤有机碳储量和CO2通量

选择青藏高原东北隅海北站区的4种高寒草甸土壤进行高分辨率采样, 测定土壤有机碳及其¹⁴C信号; 应用¹⁴C示踪技术探讨高寒草甸土壤有机碳更新周期和CO₂通量. 研究得出海北站高寒草甸生态系统土壤有机碳储量在22.12´104 ~30.75´10⁴ kgC·hm^-2之间, 平均为26.86´10⁴ kgC·hm^-2. 高寒草甸土壤有机碳的更新周期从表层的45~73 a随深度增加到数百年甚至数千年或更长. 高寒草甸生态系统土壤呼吸的CO₂通量变化于103.24~254.93 gC·m^-2·a^-1之间, 平均为191.23 gC·m^-2·a^-1. 土壤有机质分解产生的CO2通量变化于73.3 ~181 gC·m^-2·a^-1之间. 矮嵩草草甸土壤30%以上的有机碳贮存在土壤表层(0~10 cm)的活动碳库中, 土壤有机质更新产生的CO₂占整个剖面有机质更新产生的CO₂通量的72.8%~81.23%. 响应于全球变暖, 青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳的储量、流量、归宿变化等问题有待进一步研究.     

四川牦牛坪稀土矿床碳酸岩地球化学

四川牦牛坪稀土矿床与稀土矿化时空密切共生的碳酸岩的成岩时代为喜山期. 岩石组合为碳酸岩-正长岩, 矿物组合为方解石-霓石-霓辉石-钠铁闪石-云母-正长石, 岩石富含Sr, Ba, REE等不相容元素, 具“初始火成碳酸岩”C, O同位素组成, 相对高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)0和低ε_Nd, 这些特征均表明岩石源于交代富集地幔. 地质、地球化学证据显示, 喜山期俯冲地壳物质与EM1地幔源区发生混合作用可能是形成本区碳酸岩较为特征的地幔源区的主要因素; 交代地幔部分熔融形成的富CO₂的碱性硅酸岩岩浆发生液态不混溶作用形成本区碳酸岩-正长岩组合.     

辽西彰武地区中生代高镁安山岩地球化学及其对新生下地壳拆沉作用的指示

对产于辽西彰武地区的早白垩世10个火山岩样品的研究表明, 除一个样品为玄武岩外(SiO₂=50.23%), 其余均为安山岩. 这些安山岩的SiO₂含量为53%~59%, 具有高的MgO(3.4％~6.1%, Mg^# = 50~64), Ni(27~197 μg/g), Cr( 51~478μg/g)和Sr( 671~1499μg/g)含量, 高的Sr/Y比值(34~115), 轻重稀土分异明显(La_N/Y_N＝10~30), 其微量元素显示出高镁埃达克质的特征. 4件安山岩样品的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值为0.5118352~0.5122341, ε_Nd(126Ma)=－6.36~－13.99, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.70634 ~0.70688, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(126 Ma)>0.706, 它们与汉诺坝基性麻粒岩的Sr-Nd同位素组成相似. 对一个安山岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明有3组谐和的锆石, 其²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值分别是: 第1组(253±5) Ma (2σ, MSWD=9.1, n=59), 第2组(172±2) Ma (2σ, MSWD=2.2, n=42), 第3组(126±2) Ma (2σ, MSWD=3.2, n=19). 阴极发光图像表明第1和第2组锆石均具有典型的岩浆环带, 第3组锆石的阴极发光很弱且无环带. 3组锆石均具典型岩浆锆石的REE分配特征(如亏损LREE, 正Ce异常)且Th/U >0.1. 第1组年龄记录了古亚洲洋的闭合和蒙古板块与华北克拉通北缘碰撞事件; 第2组年龄记录了该区的玄武岩浆底侵和地壳增厚的事件; 第3组最年轻的年龄应代表火山岩喷发年龄. 矿物学上, 彰武高镁安山岩具核部高Fe, 幔部高Mg的反环带单斜辉石斑晶, 并含有铬铁矿. 根据上述锆石年代学、矿物学和地球化学特征, 彰武高镁安山岩指示了~170 Ma的中侏罗世时期玄武质岩浆底侵形成的加厚下地壳, 相变为榴辉岩, 然后拆沉至软流圈, 发生部分熔融, 产生的熔体在上升过程中与新生的地幔橄榄岩反应, 最终形成彰武高镁安山岩. 由此可较好解释彰武高镁安山岩的高镁和埃达克质微量元素特征以及无古老继承锆石特征.