大别造山带前陆阳新盆地古近纪玄武岩地球化学特征与成因研究

大别造山带前陆阳新盆地古近纪玄武岩的成分从石英拉斑玄武质到橄榄拉斑玄武质,以相对较高的大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Th、U等)丰度和弱到中等亏损高场强元素(Nb和Ta)为特征,岩石地球化学的总体特征类似于初始裂谷的拉斑玄武岩,而与大陆拉斑玄武岩所表现出的强烈亏损高场强元素Nb和Ta的地球化学特征明显不同。该拉斑玄武质岩浆喷发前曾经历过较小程度(约4．5％)的以橄榄石为主的矿物分离结晶,玄武岩的母岩浆则是源区物质经过约15％的部分熔融形成的,源区物质可能包含了来自下地幔的FOZO和富集型大陆岩石圈地幔两种组分。大别造山带内及前、后陆地区古近纪拉斑玄武岩的地球化学特征具有可比性,意味着随着大别造山带山根的拆沉,来自下地幔的FOZO岩浆(可能以地幔柱的形式)上涌,对大陆岩石圈的地幔部分发生了大规模的改造,使得原性质明显不同的两大岩石圈地幔在会聚带附近其地球化学分区性变得模糊。所形成的玄武岩总体具有较多的FOZO特征,但(除造山带内部)也不同程度地保留有岩石圈地幔的性质。     

河南信阳地区龟山岩组新元古代变质玄武岩的地球化学特征、Sr-Nd同位素组成及地质意义

对信阳地区商丹断裂带南侧龟山岩组新元古代变质玄武岩进行了岩石学、地球化学及Sr-Nd同位素研究,分析结果显示该套玄武岩为亚碱性拉斑玄武系列,分为低Ti及高Ti两种类型：低Ti型较富Mg,不相容元素富集程度及稀土分馏程度较低,具有E-MORB的微量元素地球化学特征,Sr-Nd同位素组成相对富集,可能来自地幔柱引发的岩石圈地幔的部分熔融,并受到一定程度的地壳混染;高Ti型较富Fe,强烈富集不相容元素,具有OIB的地球化学特征,Sr-Nd同位素组成较为亏损,可能来自地幔柱的部分熔融,并较少受到地壳物质的影响。综合构造判别显示该套玄武岩可能为地幔柱伸展背景下的岩浆活动产物,可能为区域上沿商丹断裂带分布的中—新元古代局部伸展背景岩浆活动产物的组成部分。     

华北东部中生代晚期-新生代软流圈上涌与岩石圈减薄

现今的地幔是由软流圈地幔(热的,主元素饱满、微量元素亏损的,塑性流变性质的)、古老岩石圈地幔(地幔1,冷的,主元素贫瘠、微量元素富集的,刚性的,以方辉橄榄岩为代表)以及现今的岩石圈地幔(地幔2,主元素饱满、微量元素亏损,以二辉橄榄岩为代表,可能包括多时期形成的)组成。古老岩石圈地幔与地幔2样品的共存、100~4·3Ma在地幔内部持续发生的古老岩石圈与软流圈的相互作用以及上述作用的时空不均一性,都表明了岩石圈减薄是软流圈呈“蘑菇云状”大规模上涌的结果。上述事件发生于100Ma以后。软流圈来源的玄武岩大范围喷发并伴随了岩石圈的强烈拉伸是事件发生的主要标志,岩石圈减薄是一个深部地质过程,不像是突发事件。     

Trace Element and Strontium Isotope Constraints on the Origin and Evolution of Paran? Continental Flood Basalts of Santa Catarina State (Southern Brazil)

Forty-five selected samples from two different sequences, andfrom different sites spread over the Parana Basin have beenanalysed for major and trace elements and Sr isotope ratios.Results demonstrate the existence of two geochemically and isotopicallydistinct groups, namely a high phosphorus and titanium (HPT)and a low phosphorus and titanium (LPT) group. HPT rocks are relatively rich in LIL elements and have morehomogeneous and markedly lower isotopic Sr ratios than LPT rocks.Since no relationship between the two groups was found, theymay derive from different mantle sources, the HPT source beingmore enriched in most incompatible trace elements except Th,U and Rb than the LPT one. The LPT group, comprising basalts to rhyodacites, displays alarge range in Sr isotopic ratios. This is interpreted as aresult of a fractional crystallization process occurring athigh crustal levels associated with assimilation of crustalmaterial.     

华北克拉通北缘尚义地区新太古代TTG成因分析:洋壳玄武岩不同深度下熔融的产物

尚义玄武岩为尚义-赤城新太古代洋壳残片的组成端元,地球化学性质指示其源于富集地幔。根据稀土元素分配特征,尚义玄武岩可被分为TH1型(稀土元素平坦型)和TH2型(稀土元素分异型)。尚义TTG属于中钾偏铝质钙碱性岩类,其Al2O3含量与低铝型TTG相近,同时微量元素Rb、Sr、Y和REE表现出俯冲板片熔融成因的埃达克岩的性质。根据主量元素SiO2、K2O、Na2O、Al2O3和微量元素Rb、Sr、Y、REE等指标判别和微量元素平衡熔融模式计算得出,尚义TTG形成压力遍及低压—高压范围,是洋壳玄武岩(TH1型)在深度压力变化的条件下部分熔融形成的,其中的低铝型TTG形成于低压熔融。     

Extreme Mantle Heterogeneity beneath the Jingpohu Area,Northeastern China-Geochemical Evidence of Holocene Basaltic Rock

Holocene basaltic rocks of the Jingpohu area are located in the "Crater Forest" and Hamatang districts to the northwest of the Jingpohu Lake. Although there is only a distance of 15 km between the two districts, their petrological characteristics are very different: alkaline olivine basalt without any megacrysts in the former, and leu-cite tephrite with Ti-amphibole, phlogopite and anorthoclasite megacrysts in the latter. On the basis of their geo-chemical characteristics, the two types of basaltic rocks should belong to weakly sodian alkaline basalts. But leucite tephrite is characterized by higher Al2O3, Na2O and K2O, higher enrichment in light rare earth elements (LREE) and large ion lithophile elements (LILE), lower MgO and CaO, compatible elements and moderately compatible elements and lower Mg# values and Na/K ratios in comparison with alkaline olivine basalt. However, the two types of basaltic rocks have similar Sr, Nd, Pb isotopic compositions, which suggests that the mantle beneath the Jingpohu     

用玄武岩组成反演中-新生代华北岩石圈的演化

玄武岩的化学组成与地幔源区特征、部分熔融程度、地幔温度和岩石圈厚度等多个因素有关,因此可以用来反演深部地幔的演化。文中简要地阐述了用玄武岩组成获得岩石圈厚度及其变化的方法,并总结了有关华北中—新生代岩浆演化的两个最主要特征:(a)晚中生代岩浆活动经历了由早期的源自富集地幔的岩浆向后期亏损地幔起源岩浆的转变,而两个阶段为一岩浆间隙期(~10Ma)所分隔;(b)华北东、西部新生代玄武岩具有相反的碱性强度随时间的变化趋势。这些岩浆演化特征可以用岩石圈减薄过程中地幔地温梯度的逐渐升高、岩石圈地幔中富集组分在短时间内的不可再生以及岩石圈盖效应来解释。该认识为华北岩石圈减薄的时间尺度和机制以及减薄作用的时空不均一性提供了新的制约。     

大陆板内玄武岩数据挖掘:成分多样性及在判别图中的表现

通常认为,大陆溢流玄武岩(CFB)、裂谷玄武岩(CRB)、板内玄武岩(WPB)均产于板内构造环境,其地球化学特征与OIB类似,源于富集的下地幔,与地幔柱的活动有关。本文利用GEOROC数据库对全球CFB、CRB和WPB数据进行挖掘,发现上述三类玄武岩判别图投图几乎落入了全部的构造环境域,有些甚至主要落入MORB和IAB区,而不是落入WPB区。结果表明原先的玄武岩判别图的判别功能值得商榷,尤其对大陆玄武岩来说,许多判别图都存在问题。全体CFB、CRB和WPB的地球化学成分变化巨大,暗示其源区具有强烈的不均一性:部分CFB、CRB和WPB来自富集的地幔柱,仍然具有经典的OIB的特征;部分来自MORB的源区,与MORB的再循环作用有关;部分来自岛弧岩石圈之下的亏损地幔源区,以强烈亏损Nb-Ta为特征,类似岛弧玄武岩的地球化学特征。许多地区的大陆玄武岩可分为低钛和高钛两类,低钛玄武岩大多是亏损或强烈亏损的,而高钛玄武岩通常是富集型的。本文的研究表明,富集型大陆玄武岩可能来自富集的下地幔,而亏损的和强烈亏损的玄武岩可能来自具有MORB或岛弧特征的软流圈地幔。进一步指出,源区性质可能是大陆玄武岩多样性的主控因素,其次为部分熔融程度、熔融深度、结晶分离、陆壳混染以及AFC过程。     

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。     

Early Paleozoic mantle evolution of East Kunlun Orogenic Belt in Qinghai,NW China: evidence from the geochemistry and geochronology of the Late Ordovician to Late Silurian mafic-ultramafic rocks in the Qimantag region

ABSTRACT

Subduction-related basaltic rocks in active continental margins should record information about the lithospheric mantle. Mafic rocks from the Qimantag region of the East Kunlun Orogenic Belt (EKOB), NW China, can be used to constrain the evolution of mantle sources. The Heishan basalts (445 Ma) and Xiarihamu gabbros (427 Ma) display distinct geochemical and isotopic features, with basalts yielding relatively lower Na₂O+K₂O (1.48–4.16 wt.%) and Mg^# (0.50–0.57) than gabbros (Na₂O+K₂O = 2.96–4.07 wt.%, Mg^# = 0.65–0.81). Although the basalts and gabbros show similar enrichment of LILE and depletion of HFSE, the gabbros have higher Th/Y and lower Sm/Th and Nb/U ratios than the basalts, indicative of derivation from a more enriched mantle source. The Heishan basalts have relatively positive εNd(t) values (+4.7 to +5.8) whereas the Xiarihamu gabbros have negative εNd(t) values ranging from ?5.5 to ?3.8. Crustal contamination played an insignificant role in the formation of the basalts and gabbros. Our data suggest that the basalts originated from a depleted mantle source, slightly enriched by subduction-related fluids, whereas the gabbros originated from an enriched mantle source. These findings support a subduction-related progressive lithospheric mantle enrichment model over ~20 Ma beneath the Qimantag region in the Early Palaeozoic.     

西藏仲巴县特提斯喜马拉雅早白垩世日朗组玄武岩地球化学特征及其构造意义

特提斯喜马拉雅地层中广泛分布早白垩世火山碎屑岩,但对这套火山碎屑岩的源区缺乏有力的约束。在特提斯喜马拉雅中西段仲巴地区白垩系日朗组地层中发现一套玄武岩夹层,该玄武岩为碱性玄武岩,表现为LREE富集的分布型式,与典型的OIB和区域上的板内玄武岩类似。玄武岩Nb含量介于下地壳与上地壳之间,Th含量略低于下地壳,具有较高的Th/Nb比值和较低的Ce/Pb,指示岩浆在演化过程中遭受了一定程度的地壳混染,与雅鲁藏布蛇绿岩混杂岩带中的海山明显不同。构造环境判别图解显示玄武岩形成于大陆板内裂谷环境,结合日朗组地层沉积环境的分析,该玄武岩可能为日朗组火山碎屑岩提供物源。     

Gold Content of Mantle-Derived Rocks from Eastern China and Its Implications

We have analyzed the gold content of 65 samples of mantle-derived xenoliths and their host rocks from eastern China, which is found to be inhomogeneous, falling in the ranges of 1.0×109-8.2×109 (averaging 3.8 ×10-9) and 0.2×10-9-5.3×10-9 (averaging 2.7×10-9) in the mantle-derived xenoliths and the host basalts respectively. Except the samples from Wanquan County of Hebei Province and Anding County of Hainan Province, the gold content is the highest on the margins of the North China platform and decreases spatially towards the north and south, and temporally the samples of the Tertiary have a higher gold content than those of the Quaternary. The gold content of the mantle-derived xenoliths and the host Paleozoic kimberlites is 3.8×10-9-180×109and 0.1×10-9-38.0×10-9 respectively, which are higher than that in the mantle-derived xenoliths in basalt and the host Cenozoic basalts. The mantle-derived xenoliths have a higher gold content than the host rocks, but their relativity is not very clear, su     

地壳与弱化岩石圈地幔的相互作用:以燕山造山带为例

燕山造山带中生代发育4期钙碱性火山活动,它们的源区组成都是受壳幔相互作用的制约,其中髫髻山组和义县组分布广泛,具有代表性．髫髻山组岩性比较单一,地球化学参数变化范围小,岩浆的AFC作用不强烈,源区成分不复杂．依据Kay et al．(1991)的方法,估算了早-中侏罗世燕山地区的地壳厚度为40-45 km.髫髻山组粗安岩是在加厚的地壳 (40-45 km)条件下,源区是含角闪石的石榴石麻粒岩 底侵的基性岩的壳幔过渡带熔融形成．义县组火山岩的源区为下地壳 岩石圈地幔,地幔组分较髫髻山组增加．研究区中生代早期地壳开始加厚,发生下地壳拆沉,进入流变学性质改变了的“弱化的岩石圈地幔”,二者发生作用．岩石圈地幔在中生代晚期受到流体、熔体、地幔矿物中活化的分子水、剪切构造作用,以及温、压条件改变的影响,导致岩石圈地幔发生不均一的局部弱化,为容纳拆沉的下地壳提供了优化场所．推测弱化岩石圈地幔出现于135 Ma以后燕山地区发育的小型拉伸盆地之下,以及对应的小型软流圈底辟体之上．上述模型可以与俯冲带的楔形地幔与俯冲洋壳的相互作用相对比．     

峨眉山大火成岩省东区普安玄武岩系年代学、地球化学及成因研究

广泛分布于中国西南川、滇、黔三省的峨眉山玄武岩是我国最早被国际认可的大火成岩省,受到了国内外学者的广泛关注。前人对大火成岩省西区玄武岩已达成多项共识,而对东区玄武岩的岩石组合、火山活动时限、岩石成因等方面还存在诸多争议。本文以峨眉山大火成岩省东区贵州普安玄武岩系为研究对象,通过解析典型剖面,明确该区玄武岩系岩石类型从底到顶总体为第1旋回的爆发相火山角砾岩、第2旋回的溢流相玄武岩以及第3旋回的火山沉积相凝灰岩。玄武岩系顶部凝灰岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果限定了大火成岩省东区火山活动时间持续上限为250 Ma。主微量元素显示该区玄武岩系以高Ti碱性玄武岩为主。玄武岩稀土元素球粒陨石标准化为轻稀土元素富集的右倾曲线模式,Rb和Sr亏损、Ba和Hf富集等特征与贵州地区玄武岩、峨眉山大火成岩省西区高Ti玄武岩以及OIB地球化学特征基本一致。微量元素显示该区玄武岩源区可能为受交代的石榴石地幔橄榄岩,由深部地幔柱上升至石榴石橄榄岩稳定区部分熔融产生熔融体,和富集交代流体的大陆岩石圈地幔混合形成,岩浆上升运移过程中发生了一定程度分离结晶作用和微弱地壳混染作用。研究表明,峨眉山大火成岩省东区普安玄武岩系形成于峨眉山地幔柱边部埋深较大、低程度部分熔融以及高压的环境。     

河北承德盆地114 Ma大北沟组玄武岩地球化学及其对华北克拉通岩石圈地幔减薄作用的制约

华北克拉通罕见年龄界于120～100Ma的火山岩。承德盆地大北沟组火山岩下部主要由柱状节理橄榄玄武岩组成,中上部主要由安山岩组成。对紧邻玄武岩的上覆安山岩的火山锆石U-PbLA-ICPMS定年结果表明,形成年龄为(113.6±0.87)Ma,代表了该套火山岩的喷发年龄,表明它们形成于早白垩世晚期。对3件玄武岩样品的分析结果表明,它们亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf),初始87Sr/86Sr同位素比值为0.7059,εNd(114Ma)为-11.04,具有富集型岩石圈地幔的特征。但该套玄武岩的主量和微量元素特征则介于华北克拉通中生代年龄>120Ma具古老富集型地幔特征的玄武岩和年龄<100Ma具亏损软流圈性质的玄武岩之间,表明113.6Ma时华北克拉通岩石圈地幔在元素组成方面已具有由富集地幔向亏损型软流圈地幔转变的特征。大北沟组玄武岩的地球化学特征表明,114Ma时华北克拉通岩石圈地幔已减薄。     

昌宁—孟连缝合带乌木龙—铜厂街洋岛型火山岩地球化学特征及其大地构造意义

详细的地球化学解析表明,乌木龙—铜厂街地区出露的蛇绿混杂岩主要包括方辉橄榄岩、纯橄榄岩和碱性玄武岩。其中,方辉橄榄岩和纯橄榄岩具有极低的CaO含量(<0.1%)、稀土总量(<5×10-6)和(La/Yb)N(0.96～1.14)值,(Ce/Yb)N为1.04～1.37,为轻稀土弱亏损型。本区碱性玄武岩具有高TiO2(2.57%～3.33%)、高K2O(2.29%～5.52%)的显著特征,(La/Yb)N为15.42～19.81,(Ce/Yb)N为12.48～14.76,为轻稀土强烈富集型;岩石Ti/V、Th/Ta、Th/Yb、Ti/Yb、Ta/Yb与来自亏损地幔的MORB以及与俯冲有关的岛弧火山岩明显不同,而主要显示为OIB型火山岩的微量元素地球化学特征,乃是典型的大洋板块内部岩浆作用的产物。该区洋岛型火山岩的厘定,表明昌宁—孟连古洋盆在石炭—二叠纪期间曾经历过一个由初始洋盆到成熟洋盆的完整发育演化过程。     

Continental crust and lithospheric mantle interaction beneath North China: isotopic evidence from granulite xenoliths in Hannuoba, Sino-Korean craton

Mafic granulite and pyroxenite xenoliths from Cenozoic alkaline basalts at Hannuoba, Hebei Province, North China have been selected for a systematic geochemical and Sr–Nd–Pb isotopic study, which provides a unique opportunity to explore nature of the lower crust and the interaction between the continental crust and lithospheric mantle beneath an Archean craton. The major, compatible and incompatible elements and radiogenic isotopes of these xenoliths suggest great chemical heterogeneity of the lower crust beneath the Hannuoba region. Petrological and geochemical evidences indicate a clear cumulate origin, and most likely, they are related to basaltic underplating in different geological episodes. However, the Sr–Nd–Pb isotopic compositions of the xenoliths reveal a profound enriched source signature (EM I) with some influence of EM II, which implies that some portion of pre-existing, old metasomatized subcontinental lithospheric mantle could have played an important role in their genesis. It is suggested that the interaction between continental crust and subcontinental mantle as manifested by basaltic underplating would be closely related to regional tectonic episodes and geodynamic processes in the deep part of subcontinental lithospheric mantle.     

黑龙江饶河枕状玄武岩地质、地球化学特征及其构造属性

为了确定饶河玄武岩的构造属性,在野外地质观察的基础上,对玄武岩进行岩石学研究和地球化学分析。玄武岩具有典型的枕状构造、淬冷边、中空骸晶和鬣刺结构等特征,反映其形成于海底喷发环境。化学分析样品具有高TiO_2、MgO和低Al_2O_3、CaO、P_2O_5、K_2O等特征,富集大离子亲石元素(Rb、Sr和Ba),微量元素蛛网图呈向上隆起形态,稀土元素配分曲线为右倾型(∑LREE/∑HREE为5.8~6.5),无δEu异常(0.92~0.97),表明样品具有洋岛玄武岩特征。主量和微量元素构造环境判别图指示了样品形成于洋岛或板内环境。样品与亚速尔型和夏威夷型洋岛玄武岩地球化学特征对比,表现出明显的夏威夷型洋岛玄武岩特征。岩石源区分析揭示出岩浆具有地幔热柱起源,并有先期交代地幔熔体的混入,岩浆源区还受壳幔循环的影响。研究表明,饶河枕状玄武岩为夏威夷型洋岛玄武岩,形成于洋壳消减阶段的洋中脊轴外板内喷发环境,为饶河地区存在成熟的洋盆提供直接证据。结合区域研究成果,认为饶河地区经历了古太平洋板块的扩张、洋中脊轴外板内地幔柱上涌、洋壳俯冲消减以及向佳木斯地块仰冲增生的构造演化过程。     

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。