论“C型埃达克岩”的成因

对类似MORB岩石的实验岩石学和地球化学模拟研究,表明高Sr/Y和La/Yb、低Yb和Y、无明显Eu异常等埃达克质地球化学特征可能是镁铁质岩石高压(≥1.5 GPa)部分熔融的结果。因此,大陆下地壳起源的埃达克质岩常被看作是存在加厚或拆沉陆壳的标识。然而,这一类推忽视了这些埃达克质岩源区(大陆下地壳)的化学和同位素组成与MORB截然不同。为了揭示源区组成和熔融压力对埃达克质地球化学特征的影响,本文对华北克拉通北缘燕山地区侏罗纪中酸性火山岩开展了岩石地球化学和微量元素模拟研究。本次研究的华北侏罗纪火山岩具有高Si O2(≥56%)、低Mg O(4.9%)、高Sr(540×10-6)和Sr/Y(37)、富集轻稀土和大离子亲石元素、亏损高场强元素,以及无明显Eu异常等埃达克质地球化学特征。根据它们富钾(K2O/Na2O0.5)、低Rb/Ba(0.1)和Nb/U(17),以及演化的Sr-Nd-Hf同位素组成,说明岩浆源区是古老的基性下地壳。因此,我们以华北基性下地壳为源区,对其在33 km,33~40 km和45 km条件下部分熔融形成的岩浆开展了微量元素模拟计算。结果表明:熔融深度33 km或33~40 km时,可形成与侏罗纪埃达克质火山岩相似的熔体;当熔融深度45 km时,形成的熔体具有比它们更低的重稀土和Y质量分数以及更高的Sr/Y比值。因此,华北侏罗纪中酸性火山岩的源区深度低于40 km,其埃达克质地球特征是继承源区组成的结果,不能指示燕山期古高原或加厚下地壳的存在。我们进一步提出,可以用(Sm/Yb)SN-YbSN(SN:源区标准化)图来判别源区继承和高压部分熔融对埃达克质地球化学组成的相对贡献。对比中国大陆不同构造区域显生宙埃达克质岩,发现碰撞造山带(如西藏和大别造山带)的陆内埃达克质岩可能来自加厚/拆沉下地壳的部分熔融,而板内(如华北和扬子克拉通)埃达克质岩主要受控于源区化学组成,与加厚/拆沉下地壳无关。本研究强调了源区化学组成对于约束岩浆起源物理条件的重要性,同时表明不能简单地用埃达克质岩浆指示特殊的地球动力背景。     

西天山阿吾拉勒埃达克质岩石成因：Nd和Sr同位素组成的限制

西天山阿吾拉勒二叠纪钠质英安岩和钠长斑岩具有与埃达克岩一致的高Sr,低Y、Yb和Eu正异常等独特岩石地球化学特征。系统的Nd和Sr同位素组成研究表明，其（^143Nd/^144Nd)i为0．512384－0．512470，εNd(t)为正值（＋1．57－＋3．26）；（^87Sr/^86Sr)i为0．0751－0．7054，与本区同时代幔源玄武岩的Nd和Sr同位素组成特征相似，但与俯冲洋壳部分熔融成因埃达克岩的Nd和Sr同位素组成有显著区别。结合这些埃达克质岩石形成二叠纪后碰撞阶段构造背景，认为本区埃达克质岩浆最有可能由新底侵的玄武质下地壳在角闪岩相向榴辉岩相过渡或榴辉岩相的条件下部分熔融形成，是西天山晚古生代后碰撞阶段地幔玄武岩浆底侵作用和地壳垂向增生的重要岩石标志。     

华北中南部蚕坊和孤峰山花岗闪长岩体的地球化学特征和Sr-Nd-Pb同位素组成

花岗质岩石地球化学组成可以为研究下地壳物质组成提供有效的信息。本文报道出露于华北克拉通中部带南部地区的蚕坊花岗闪长岩体和孤峰山花岗闪长岩体同位素年代学和地球化学组成,限定研究地区下地壳地球化学特征。锆石U-Pb分析结果表明,蚕坊岩体形成于130Ma左右,与孤峰山岩体的形成时间相当。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有高硅、低镁、富钠的主量元素特征,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr等,Sr/Y值高,亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,显示明显Pb正异常。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有相似的Sr-Nd-Pb同位素组成特征,前者初始87Sr/86Sr比值0.7071~0.7075,初始εNd值-18.2~-15.7;后者为0.7069~0.7074和-16.5~-15.6;Pb同位素组成特征显示岩浆源区与下地壳存在亲缘性。结合地质背景和同位素混合模拟计算表明,太古代下地壳和古元古代新生的玄武质下地壳可能是岩浆源区的主要物质组成,并推断早白垩世华北克拉通太行山以西地区壳-幔相互作用主要表现为软流圈地幔上涌,导致区域热异常,引发下地壳部分熔融和成岩浆作用。     

青海共和盆地周缘印支期花岗岩类的成因及其构造意义

本文对青海共和盆地周缘印支期黑马河岩体、温泉岩体、大河坝岩体和同仁岩体花岗闪长岩进行了主量元素、微量元素和 Pb-Sr-Nd 同位素地球化学研究,并对黑马河岩体和温泉岩体进行皓石 U-Pb LA-ICP-MS 年代学研究。结果表明, 黑马河岩体的岩浆结晶年龄为235±2Ma,属印支早期,而温泉岩体的岩浆结晶年龄为218±2Ma,属印支晚期。这些印支期花岗闪长岩的 SiO_2=63.34～68.06%,K_2O/Na_2O=0.82～1.36,岩石均为准铝质(A/CNK=0.9～1.0),并属中钾到高钾钙碱性岩系。它们总体上具有相似的微量元素组成特征,并有着极为相似的稀土元素组成模式,(La/Yb)_N 值主要介于10～15之间,存在微弱到中等程度的负 Eu 异常(Eu/Eu~*=0.5～0.8)。岩石初始 Sr 同位素比值 I_(Sr)=0.70701-0.70952,ε_(Nd)(t)=-3.8到-8.4,指示它们的岩浆物质主要来自于地壳物质的部分熔融。这些岩石以高放射成因 Pb 同位素组成为特征,其全岩初始 Pb同位素比值为:(~(206)Pb/~(204)Pb)_t=18.068～18.748、(~(207)Pb/~(204)Pb)_t=15.591～15.649、(~(208)Pb/~(204)Pb)_t=38.167～38.554。地球化学特征指示共和盆地周缘印支期花岗岩类的原岩为下地壳变玄武岩类,并且这类原岩可能派生于元古宙富集地幔,但在不同区段,下地壳变玄武岩类存在着一定程度化学组成的不均一性。根据花岗岩类对深部地壳物质的地球化学示踪及其区域对比,共和盆地周缘的西秦岭、柴达木(包括东昆仑)和欧龙布鲁克块体具有统一的地壳基底组成,并具有扬子型块体的构造属性。结合区域地质背景的分析,共和盆地周缘印支早期花岗岩类(以黑马河岩体为代表)可能形成于俯冲陆壳断离的地球动力学背景,而印支晚期花岗岩类(以温泉岩体为代表)形成于中央造山带在地壳加厚作用后岩石圈拆沉作用的地球动力学背景。     

新疆北山三峰山铜金矿区花岗岩体锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义

对新疆三峰山铜金矿区内出露的花岗岩体进行了年代学和地球化学研究,旨在查明岩石成因及其构造背景,并探讨岩浆活动与成矿作用的关系。三峰山花岗岩体主要由二长花岗岩和花岗细晶岩组成,锆石U-Pb同位素定年结果显示,二者加权平均年龄分别为(462.3±2.4)Ma和(461.8±2.7)Ma,表明岩体侵位于中奥陶世,为加里东期岩浆活动产物。在地球化学组成上,三峰山花岗岩体总体呈现准铝质-过铝质高钾钙碱性的Ⅰ型花岗岩特征,同时相对富集Th、U、LREE和大离子亲石元素(LILE)等,亏损Nb、P、Ti等高场强元素(HFSE)。此外,岩体具有较高的Sr含量,较低的Y和Yb含量,较高的Sr/Y值(31~108,20),属于C型埃达克岩。岩浆起源于加厚的铁镁质下地壳的部分熔融,源岩可能为加厚地壳底部的角闪榴辉岩。岩石的形成与古亚洲洋向塔里木板块的俯冲作用有关,构造环境为俯冲带背景的岛弧环境。     

大兴安岭中部乌兰浩特地区中生代花岗岩的成因——地球化学及Sr-Nd-Hf同位素制约

大兴安岭中部中生代花岗岩成因和构造背景的确定对讨论该地区及东北地区中生代构造-岩浆演化具有重要意义。乌兰浩特地区中生代花岗岩详细的岩石地球化学及Hf、Nd同位素的研究表明:研究区中晚三叠世查干岩体是A2型花岗岩;早中侏罗世景阳岩体为I型花岗岩,而大石寨岩体是具有特殊稀土元素四分组效应的花岗岩;早白垩世花岗岩体可根据其Sr含量划分为高Sr和低Sr两类,它们具有相同或相似的源岩组成,但其起源深度不同。其中高Sr型花岗岩类似于C型埃达克质花岗岩,起源于压力较高的下地壳,而低Sr型及永和屯花岗岩则是起源于压力较低的中地壳的高分异Ⅰ型花岗岩。全岩Nd和锆石Hf同位素特征及前人的研究结果显示,乌兰浩特地区花岗岩类岩石的源区主要为显生宙新增生的年轻地壳物质,并有老的地壳物质的贡献,并且随着花岗岩侵位时间的逐渐变新,锆石的εHf(t)值逐渐减小,认为地幔上涌导致岩浆底侵以及老地壳物质的折返是造成下地壳源岩组成复杂的原因。     

冀东-辽西中-晚三叠世柏杖子花岗质侵入岩地球化学、Sr-Nd-Hf同位素特征及岩石成因

关于冀东-辽西中-晚三叠世具有埃达克质岩石特征的花岗质岩石的源区性质,存在较大争议,且以往对位于其北东向隆起区内的柏杖子岩体的成因研究程度低.对柏杖子花岗质侵入岩进行了系统的年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf同位素研究,结果显示:柏杖子岩体结晶年龄为233±3 Ma,岩石具有低MgO、Mg#和Co、Ni、Cr含量;富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,显示明显的Pb、Th正异常和Nb、Ta、Ti、P负异常;轻、重稀土元素分馏明显;87Sr/86Sr (t) 为0.704 45~0.705 24,ε_Nd(t) 值为-7.3~-1.7;锆石ε_Hf(t) 为-13.4~-5.9.综合分析认为,高Sr/Y比值和低Y含量的柏杖子岩体属于华北克拉通正常厚度镁铁质下地壳熔融的产物,岩石高Sr/Y比值、低Y含量和Nb-Ta负异常特征为继承的华北克拉通下地壳内在性质,并具有与太古宙-古元古代TTG岩石系列相一致的Nb-Ta解耦特征,表明柏杖子岩体源区物质有TTG岩石的贡献;岩石Sr-Nd-Hf同位素组成和低相容元素含量特征同样表明岩浆来源于受改造的下地壳熔融.早中生代玄武岩底侵过程中幔源组分的加入对华北克拉通下地壳形成改造,同时提供热源诱发下地壳物质熔融,形成的熔体向浅表侵位,经历一定程度的斜长石分离结晶,并最终形成柏杖子岩体.      

延边小西南岔金铜矿区早白垩世英云闪长岩的岩石成因

锆石U-Pb测年结果表明小西南岔富金铜矿床矿区内的英云闪长岩形成于(112±1)Ma。该英云闪长岩富Na2O和Al2O3,高Sr、LREE(轻稀土元素),低Y、Yb和HREE(重稀土元素)(如Sr=369~774μg/g,(La/Yb)CN=7.5~17.5),具有类似于埃达克质岩石的元素地球化学特征。在同位素组成上具中等放射成因Sr((87Sr/86Sr)i=0.7044~0.7048)、Nd(εNd(t)=+0.5~+1.7)和Hf(εHf(t)=+5.4~+8.6,ΔεHf=2.3~4.2)同位素,高放射成因Pb((206Pb/204Pb)i=18.40~18.60;(207Pb/204Pb)i=15.56~18.60;(208Pb/204Pb)i=38.22~38.36)同位素的特点。结合区域构造背景以及古太平洋板块俯冲历史,笔者倾向认为该岩体可能是玄武质岩浆底侵下地壳部分熔融形成的,而非板片熔融形成的埃达克质岩浆,岩浆源区为石榴子石角闪岩相向角闪岩相过渡的岩石。该岩体侵位的晚古生代((257±3)Ma)镁铁质围岩的角闪石Ar-Ar坪年龄为(110.1±1.5)Ma,与英云闪长岩的侵位时间一致,暗示晚古生代镁铁质侵入岩经历的热液事件与英云闪长岩的侵位作用存在成因联系,区域金铜矿化可能为早白垩世岩浆热液作用下成矿物质富集而形成。     

太行山北段王安镇杂岩体岩石学、年代学、地球化学特征及地质意义

王安镇杂岩体主要由花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩、石英闪长岩、二长闪长岩组成,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示,花岗闪长岩和石英闪长岩分别形成于129±2.7Ma和128.3±1.9Ma,说明该杂岩体形成于早白垩世。王安镇杂岩体具有高Sr/Y比值(3.63~83.5),和高Sr(373×10-6~821×10-6),及低Y(7.36×10-6~22.21×10-6)、Yb(0.95×10-6~1.27×10-6)含量的地球化学特征,这与埃达克岩相似。该杂岩体具有相对低的87Sr/86Sr初始比值(0.706538~0.709484)和明显偏低的εNd(128Ma)值(-18.4~-12.8)。结合太行山中生代中-基性侵入岩中地幔包体已有的研究成果,认为具有高Sr/Y特征的王安镇杂岩体是在下地壳发生大规模拆沉的基础上,随着软流圈上涌其所携带的热促使加厚基性下地壳发生部分熔融,之后熔融岩浆在上升的过程中发生了角闪石的结晶分异和岩浆混合作用形成。     

冈底斯带中段中新世埃达克质岩浆作用的年代学、地球化学及Sr-Nd-Hf同位素制约

西藏冈底斯中段的斑岩铜矿带与中新世的埃达克质岩浆作用具有密切联系。本文报道了位于冈底斯中段日喀则地区的北西-南东走向和东西走向的的闪长玢岩岩墙的锆石U-Pb定年、元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据,对于该时期的岩浆作用成因进行约束。锆石U-Pb定年结果表明,闪长玢岩侵位于约14~15Ma(中新世兰格期)。岩石类型主要为闪长玢岩,具有埃达克质岩浆特征,富硅(SiO2=59.19%~63.66%),富铝(Al2O3=16.55%~17.16%),钠大于钾(K2O=1.1%~2.09%;Na2O=5.53%~6.17%);较低的K2O/Na2O比(0.18~0.37);高Sr,低Y、Yb,高Sr/Y比(85.2~141.7),以及较高的相容元素的含量(Cr=35×10-6~104×10-6,Ni=29.2×10-6~48.3×10-6),稀土总量较低,亏损重稀土,无明显Eu异常(0.85~0.94)。其锆石Hf同位素组成变化范围较大,εHf(t)比值为-1.75到+7.35之间,Th-Nb-Zr等不相容元素具有较为明显的俯冲洋壳残片部分熔融的特征,但高初始Sr比值、较低εNd(t)(ISr=0.7055~0.7076,εNd(t)=-6.33~-2.26)显示较为明显的富集地幔物质的加入或者中上地壳的混染,同时较高的MgO含量(2.21%~3.96%)、Mg#(51~55)的特征也表明这部分大洋岩石圈在加厚地壳背景下可能成为这些埃达克质花岗岩的源区。岩石学及主微量元素与Sr-Nd-Hf同位素组成特征综合指示,新特提斯洋板片脱水熔融形成岩浆上升,并底侵于壳-幔边界附近形成基性新生下地壳。在20~14Ma期间,由于侧向地壳增厚变化不均导致拉萨地体东西向的崩塌,造成南北向的后碰撞伸展与东西向垮塌伸展的构造叠加,同时基性新生下地壳发生部分熔融形成具有特殊地球化学特征的埃达克质岩浆。