准噶尔盆地周缘蛇绿混杂岩中洋岛玄武岩的识别:地幔柱的产物?

地处中亚造山带西南缘的准噶尔盆地周缘发育多条蛇绿混杂岩带。初步研究表明,在西准噶尔克拉玛依,东准噶尔卡拉麦里及北天山巴音沟蛇绿混杂岩中除典型蛇绿岩组合之外,还存在海山或大洋岛屿岩石组合,即玄武岩、灰岩、泥岩和硅质岩。这些玄武岩属于碱性玄武岩系列,具有高TiO_2和TFeO,低MgO,强烈富集轻稀土元素特征,无明显Nb、Ta负异常,与日喀则及夏威夷洋岛玄武岩地球化学特征极为相似,可能形成于大洋板内的海山或洋底高原,认为其成因与地幔柱相关,表明在古亚洲洋演化过程中,不仅是洋内俯冲系统,还伴有地幔柱活动。     

洋岛-海山研究进展及其对于重建洋板块的意义

在中国区域大地构造研究中，对洋岛-海山/洋底高原的识别尚未引起足够重视.为深入研究中国大陆洋板块构造，系统回顾了洋岛-海山/洋底高原的基本概念、基本特征和增生造山过程.洋岛-海山/洋底高原是在海底扩张、大洋壳演化过程中由于地幔热点/柱作用形成的有异常厚度洋壳的区域，是大洋岩石圈的重要组成部分.洋岛-海山/洋底高原在垂向上具有典型的二元结构，下部以镁铁质、超镁铁质岩石为主，上部以碳酸盐岩建造为主.现今大洋盆地中大面积分布着正在演化中和正在俯冲的洋岛-海山，根据比较大地构造学原理，古洋岛-海山的存在指示古大洋盆地的存在，是研究造山带的重要载体.认为地史时期大洋盆地中有相当数量的洋岛、海山，在俯冲增生碰撞造山过程中保留下来的古洋岛-海山残块以构造岩片（块）形式夹持在俯冲增生杂岩中，随大洋盆地关闭；其作为缝合带的重要组成部分，是识别对接带的重要判别依据之一.      

如何判定俯冲增生杂岩中的高度肢解的洋底高原-海山系统

巨型洋底高原或海山系统到达俯冲带发生俯冲以后会在俯冲过程中发生肢解,在增生杂岩带中形成面目全非的小型洋底高原-海山系统的断块或碎片,使得在增生杂岩带中识别古老洋底高原-海山系统变得十分困难。为此,本文提出了基于洋板块地层、岩石学和地球化学联合研究的新方法及其识别标志,重新审定增生杂岩中洋底高原或海山的成因。     

IBM型洋内弧的形成机制:以祁秦增生杂岩带为例

岛弧的形成和演化对于理解板块构造和大陆生长有重要意义.祁连山-西秦岭一带发育两条不同类型的弧岩浆岩带,其北侧为北祁连增生杂岩带,由蛇绿岩、高压变质岩和大陆型弧岩浆岩带组成,形成时代为520~440 Ma.岩浆岩以中酸性火山岩-侵入岩为主,部分地区发育典型双峰式火山岩.南侧为祁秦增生杂岩带,由寒武纪蛇绿岩（525~490 Ma）和奥陶纪IBM型洋内弧岩浆岩（470~440 Ma）组成,蛇绿岩以拉脊山-永靖洋底高原型蛇绿岩为代表,蛇绿岩的上部熔岩部分由夏威夷型苦橄岩、板内碱性玄武岩和板内拉斑玄武岩组成,为大洋板块内部地幔柱活动产物.洋内弧岩浆岩以高镁玄武岩、玄武安山岩、高铝安山岩、玻安岩为主,局部发育赞岐岩.祁秦增生杂岩带的蛇绿岩和弧火山岩组合很好地说明洋底高原与海沟碰撞和俯冲带阻塞是造成俯冲带起始和新的洋内弧形成和发展主要因素.      

西准噶尔蛇绿混杂岩中洋岛玄武岩研究新进展

洋岛玄武岩(OIB)起源研究是当代固体地球岩石学及地球化学最基本问题之一,通常被认为源于地幔柱。西准噶尔位于中亚造山带的西南缘,该地区发育多条蛇绿混杂岩带,主要包括唐巴勒、玛依勒、达尔布特及克拉玛依蛇绿混杂岩带,它们组成相似,主要为蛇纹岩、蛇纹石化方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄岩、铬铁矿、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩(拉斑质和碱性)、硅质岩及斜长花岗岩。随着研究的不断深入,在西准噶尔蛇绿混杂岩带中不断有不同时代OIB被识别。这些玄武岩属于碱性玄武岩系列,具有高TiO2和FeOt,低MgO,强烈富集轻稀土元素特征,没有明显Nb、Ta负异常,与日喀则及夏威夷洋岛玄武岩地球化学特征极为相似,可能形成于大洋板内的海山或洋底高原,认为其成因与地幔柱相关,表明在西准噶尔(洋)的演化过程中,不仅是洋内俯冲系统,还伴有地幔柱活动。结合前人研究,认为中亚造山带可能是洋内俯冲+地幔柱复合的演化模型。同时,对中亚造山带中的OIB及OIB型玄武岩形成时代进行系统总结发现,它们不仅时代宽度大,并且具有连续发育的特点。对正确认识地幔柱活动在显生宙中亚造山带地壳增生过程中的贡献提供新的资料和证据。     

内蒙古温都尔庙和巴彦敖包-交其尔蛇绿岩的元素与同位素地球化学：对古亚洲洋东部地幔域特征的限制

内蒙古中部发育的三条蛇绿岩带是华北板块和西伯利亚板块之间的缝合带。本文系统研究了其中的温都尔庙和巴彦敖包-交其尔两个蛇绿岩带中变质玄武岩的元素和 Sr、Nd、Pb 同位素地球化学。苏右旗温都尔庙碱性玄武岩为轻稀土富集型;岩石具有板内和大陆裂谷区玄武岩的特征,可能代表了600Ma 左右,温都尔庙地区开始发育的新洋盆。采自苏左旗的巴彦敖包-交其尔玄武岩分为两类,一类呈现轻稀土富集型,呈洋岛玄武岩特征;另一类具有明显的 Nb、Ta 负异常,显示大洋岛弧玄武岩特征,洋岛玄武岩的存在表明古亚洲洋曾经发育洋盆,大洋岛弧玄武岩的存在表明古亚洲洋内部有大洋岩石圈之间的俯冲。将本文的古亚洲洋洋岛玄武岩与中国西南地区的特提斯洋岛玄武岩进行系统的元素和同位素地球化学特征对比表明,古亚洲洋的洋岛玄武岩显示高 U/Pb(HU)和北大西洋和太平洋省的特征,而特提斯洋岛玄武岩属于印度洋省。这些说明古亚洲洋地幔域与特提斯地幔域是两个独立的构造域,它们代表了长期演化的两个不同的地幔地球化学域。     

藏北冈塘错地区OIB型和E-MORB型玄武岩组合及大地构造意义

通过对西藏羌塘中部冈塘错地区玄武岩地球化学特征研究,发现该区有OIB型和E-MORB型两类玄武岩.对两类玄武岩进行主量元素、稀土元素和微量元素地球化学图解分析及大地构造意义探讨,结合区域地质背景,认为冈塘错地区玄武岩形成于洋岛环境,可能受地幔柱岩浆活动影响,E-MORB型玄武岩的出现说明该区可能存在洋底高原.     

全球海山玄武岩数据挖掘研究

海山是一个地貌术语,通常分为出露于海平面以上和淹没于以下的两类。海山具有复杂的成因,可产于各种不同的构造环境,其出露的岩性主要有：洋岛玄武岩（OIB）、大洋中脊玄武岩（MORB）、弧后盆地玄武岩（BABB）、岛弧玄武岩（IAB）和大陆边缘玄武岩（CMB）等。本文的研究表明,CMB 和OIB 的地球化学性质大体相似,但是,二者的成因可能既有相似性,也存在某些差异性。OIB 产于板块内部,属于板内岩浆活动的产物,通常认为与“热点”或“地幔柱”有关;而CMB 则可能是古大陆岩石圈与年轻洋壳发生浅部再循环的结果。所以,除“热点”理论外,古大陆岩石圈和年轻洋壳的浅部再循环在海山和洋岛火山形成过程中也扮演了重要的角色。来自IAB 的样品明显亏损Nb、Ta和富集K、Pb、Cs、Rb等大离子亲石元素,表明IAB 的形成与俯冲作用有关。研究表明,全球可能存在3 种类型的热点：第一类是原生的热点,来自深部地幔;第二类是次生的热点,可能形成在地幔柱的浅部,来自超级地幔柱的上部;第三类来自上地幔,可能是大洋岩石圈伸展的产物。因此,海山的成因不可能用地幔柱一种模式予以解释,还应当考虑板块活动中其他各种因素（洋壳再循环、古老陆壳再循环、消减带物质以及水的加入,部分熔融程度、岩浆混合作用、不同地幔端元混合等）的影响。     

洋岛和洋底高原玄武岩数据挖掘：地球化学特征及其与MORB的对比

本文集合了GEOROC和PetDB两个数据库的资料,对全球洋岛玄武岩(Ocean Island Basalt,OIB)和洋底高原玄武岩(Ocean Plateau Basalt,OPB)数据进行分析研究。OIB和OPB是板内岩浆活动的产物,其形成一般与地幔柱(热点)有关。OPB通常指示地幔柱的头部,温度相对较低;OIB代表地幔柱的尾部,温度较高。我们对OIB的数据研究表明,OIB中的不相容元素并非像先前认为的那么富集,在构造判别图中,OIB和洋中脊玄武岩(Mid Ocean Ridge Basalt,MORB)有很大一部分是重叠的,揭示OIB源区既有强烈富集不相容元素的,也有明显亏损的,甚至还有强烈亏损类似岛弧玄武岩(Island Arc Basalt,IAB)的。OPB是指发育在海洋和大陆边缘的来自地幔的巨量玄武岩,虽然与OIB同属于板内环境,但OPB的地球化学性质更接近富集型洋中脊玄武岩(Enrich Mid Ocean Ridge Basalt,E-MORB),可能具有OIB和MORB之间过渡的特征。研究表明,OIB和OPB的源区除了来自下地幔以外(地幔柱),部分可能来自上地幔,有些还可能与板块消减带物质的再循环作用有关。因此,OIB和OPB的成因不可能只用地幔柱一种模式予以解释,还应当考虑板块活动中其他因素(洋壳再循环、古老陆壳再循环、消减带物质以及水的加入,部分熔融程度、岩浆混合作用、不同地幔端元混合等)的影响。     

大陆的起源

太阳系固体星球都有类似的核-幔-壳结构,但唯独人类居住的地球具有长英质组成的大陆壳。太古宙大陆克拉通主要由英云闪长岩(Tonalite)-奥长花岗岩(Trondhjemite)-花岗闪长岩(Granodiorite)为主的TTG深成侵入体变质而成的正片麻岩和由基性-超基性酸性火山岩及少量沉积岩变质的表壳岩(绿岩)组成。已有的资料显示这些太古宙大陆岩石组合起源于大洋壳的部分熔融。大洋壳分为大洋盆地、洋中脊、岛弧和洋底高原(大洋岛)。前两者地壳的平均厚度只有5~10km,不可能成为形成太古宙TTG深成侵入体的场所。因此,长英质大陆或起源于板块构造体制下的岛弧,或起源于地幔柱体制下的洋底高原。板块构造体制下的岛弧模式能够很好地解释太古宙克拉通TTG深成岩的成因,即俯冲大洋板片部分熔融所形成的埃达克岩相当于太古宙高压(高Al2O2)型TTG,而俯冲板片脱水导致地幔楔部分熔融形成的玄武质地壳再次熔融所形成的钙碱性花岗质岩石相当于太古宙低压(低Al2O2)型TTG。然而,板块构造体制下的岛弧模式不能令人满意地解释太古宙绿岩带火山岩组合中缺少大量的安山岩、科马提岩~1600℃高温形成环境、克拉通规模近于同时侵位的TTG岩套、大规模卵形构造样式、代表性的逆时针P-T轨迹变质作用演化等诸多特征。相反,地幔柱洋底高原模式能够合理地解释太古宙绿岩双峰式火山岩组合的成因,即基性的拉斑玄武岩和超基性的科马提岩分别来自地幔柱头部部分熔融和尾柱熔浆,而酸性的英安岩、流纹质英安岩和流纹岩是地幔柱热异常导致的洋底高原底部的部分熔融物。按照地幔柱洋底高原模式,太古宙TTG岩浆是由洋底高原底部玄武质地壳的部分熔融而成,这样能够合理地解释为什么太古宙TTG能够在短时间内巨量产出并在形成时间上没有任何系统变化。地幔柱洋底高原模式还能合理地解释太古宙克拉通穹隆构造(dome-and-keel structure)样式、近等压冷却型(IBC)逆时针P-T轨迹,缺少蓝片岩和双变质带的等典型岛弧俯冲带的标志的特征。本文在对大陆起源的岛弧模式和地幔柱洋底高原模式综合评述的基础上,提出一个大陆起源于洋底高原的两阶段模式。     

Basalt basement from the Kerguelen Plateau and the trail of a Dupal plume

The first samples of volcanic basement recovered from the Kerguelen Plateau are Lower Cretaceous transitional tholeiites. Isotope and incompatible element abundance ratios for these rocks are similar to ocean island basalts from the southern hemisphere Dupal anomaly region, and geochemical, geological and geophysical data are consistent with volcanic activity associated with a mantle plume. A reconstruction of plate motions suggests that the Kerguelen Plateau formed above a mantle plume in the interval 118-95 Ma, during the opening of the Indian Ocean between India and Australia-Antarctica. This plume was the source of other plateaus and ridges of the eastern Indian Ocean and possibly the Bunbury Basalt of southwestern Australia, and is now beneath Heard Island.     

全球幔源岩Pb-Sr-Nd同位素体系

根据各种同位素数据库得到的3万多个晚古生代以来的幔源岩(包括洋中脊玄武岩、洋岛玄武岩、岛弧火山岩、大陆与大洋溢流玄武岩以及大陆板内玄武岩)Pb-Sr-Nd同位素资料和图解分析,对各类火山岩的源区以及地幔的垂向与横向不均一性问题作了进一步讨论。笔者认为不存在具有公共性质的EM1、EM2和HIMU地幔端员,它们的源区可能来自上、下地幔过渡带,只在局部地区出现,独一无二。PREMA(FOZO)则是洋岛玄武岩和溢流玄武岩公共端员。DUAPAL异常现象不只是在洋中脊玄武岩中出现,在洋岛玄武岩、岛弧火山岩和大洋溢流玄武岩中也存在同步的地球化学分区现象。溢流玄武岩的同位素体系特征表明它们的源区涉及再循环地幔的壳幔混合、岩石圈减压熔融、上—下地幔过渡带和似原始-略亏损的下地幔。Pb同位素体系为鉴别俯冲带的存在提供了更严格的证据,这种鉴别表明,安第斯弧火山作用不是洋陆俯冲带产生的。     

Conditions of basalt formation in the Dzhida zone of the Paleoasian Ocean

Petrological and geochemical studies performed with invoking data on the compositions of clinopyroxenes have clarified the conditions of formation of Vendian-Cambrian basaltic complexes in the Dzhida zone of the Paleoasian Ocean (northern Mongolia and southwestern Transbaikalia). The research was based on a comparative analysis with reference igneous basaltic associations. Of special importance are our microprobe data on trace and rare-earth elements in clinopyroxenes from igneous rocks of different present-day geodynamic settings, namely, N-MORB (Mid-Atlantic Ridge, Central Atlantic), OIB (Bouvet Island, South Atlantic), WPB (within-plate tholeiitic plateau basalts of the Siberian Platform), and boninites of ensimatic arcs (Izu-Bonin island arc, Pacific). The studies have shown that the paleo-oceanic structures in the district of the Urgol guyot formed during geodynamic processes under the impact of mantle plumes on oceanic spreading crust, which resulted in oceanic basaltic plateaus and within-plate oceanic islands. All these structures were later superposed by typical island-arc structure-lithologic associations. Formation of basalt complexes in the Dzhidot guyot district proceeded with a stronger effect of enriched plume melts of within-plate oceanic islands as compared with the Urgol guyot. This is evidenced from petrochemical and geochemical data showing the development of OIB-type magmatic systems on the oceanic basement. Data on clinopyroxenes confirm the participation of mantle plume in this process, which led to the evolution of magmas from typical oceanic basalts (MORB) to plateau basalts and OIB.     

中国东北黑龙江杂岩体蓝闪石片岩岩石学研究

黑龙江杂岩主要由蓝闪石片岩构成,蓝闪石片岩主要包括绿帘石、绿泥石、钠长石、钠质角闪石、多硅白云母和石英以及为数不多的榍石、钛铁矿和黑硬绿泥石。其中,钠质角闪石包括蓝闪石和镁质钠闪石。变质条件的压力（P）温度（T）评价条件为400－425℃和0.69－0.86 MPa,对应岩相为绿帘蓝闪石片岩相。黑龙江杂岩蓝闪石片岩的地球化学研究表明,其原岩是可与洋岛型（OIB）玄武岩和一些洋中脊型（E-MORB）玄武岩相对比的大洋玄武岩,这说明黑龙江杂岩蓝闪石片岩的玄武岩原岩是在海底山或者在大洋隆起条件下由富集源形成的;具有洋岛型玄武岩地球化学特征的变质玄武岩以及富锰的变质燧石、大理石、变质硬砂岩和蛇绿岩鳞片的加入证明黑龙江杂岩是消减—增生杂岩,它含有变形洋壳的碎块和在被改造的前震旦纪佳木斯岩体西边缘上形成于侏罗纪的增生楔岩石;黑龙江杂岩在原岩成分上可与活动大陆边缘许多增生的杂岩相当。     

Fragments of oceanic islands in accretion–collision areas of Gorny Altai and Salair, southern Siberia, Russia: early stages of continental crustal growth of the Siberian continent in Vendian–Early Cambrian time

The Altai-Salair area in southern Siberia is a Caledonian folded area containing fragments of Vendian–Early Cambrian island arcs. In the Vendian–Early Cambrian, an extended system of island arcs existed near the Paleo-Asian Ocean/Siberian continent boundary and was located in an open ocean realm. In the present-day structural pattern of southern Siberia, the fragments of Vendian–Early Cambrian ophiolites, island arcs and paleo-oceanic islands occur in the accretion–collision zones. We recognized that the accretion–collision zones were mainly composed of the rock units, which were formed within an island-arc system or were incorporated in it during the subduction of the Paleo-Asian Ocean under the island arc or the Siberian continent. This system consists of accretionary wedge, fore-arc basin, primitive island arc and normal island arc. The accretionary wedges contain the oceanic island fragments which consist of OIB basalts and siliceous—carbonate cover including top and slope facies sediments. Oceanic islands submerged into the subduction zone and, later were incorporated into an accretionary wedge. Collision of oceanic islands and island arcs in subduction zones resulted in reverse currents in the accretionary wedge and exhumation of high-pressure rocks. Our studies of the Gorny Altai and Salair accretionary wedges showed that the remnants of oceanic crust are mainly oceanic islands and ophiolites. Therefore, it is important to recognize paleo-islands in folded areas. The study of paleo- islands is important for understanding the evolution of accretionary wedges and exhumation of subducted high-pressure rocks.     

Petrology,geochemistry, and geological significance of the Nadong ocean island,Banggongco–Nujiang suture,Tibetan plateau

We studied oceanic mafic igneous rocks of the Mesozoic Banggongco–Nujang suture zone in western Tibet to constrain the tectonic evolution of these rocks and the region as a whole. Two transects were accomplished. Seven basalt samples from the base of the Nadongshan transect (N1 basalts) have flat chondrite-normalized rare earth element (REE) and primitive-mantle-normalized trace element variation diagrams that are similar to MORB. Two basalt samples from the base of the Nadongshan transect (N1 basalts), ten gabbro samples from the middle of Nadongshan transect (N2 gabbros), four basalt samples from the bottom of Tanjiuxiama transect (T1 basalts), and four basalt samples from the top of the Tanjiuxiama transect (T2 basalts) are alkali basalts and have light rare earth element (LREE)-enriched chondrite-normalized REE patterns, and have primitive-mantle-normalized trace element variation diagrams that are enriched in highly incompatible elements, similar to OIB. LREE concentrations increase from N1 basalts to the T1 and T2 basalts, which have (La/Yb)_N up to 16 and have even higher (Ce/Sm)_N. These data indicate that the Nadong ocean island is an Azores-type ocean island that formed during the mature stage of development of the Banggongco–Nujiang Ocean. The conformable nature of the Nadong ocean island with the Mugagangri Group flysch indicates that the Banggongco–Nujiang Ocean was never a large ocean.     

新生代埃达克岩两种成因类型的含矿性和源区:西南太平洋带与东太平洋带的对比

埃达克岩是一种新型的火成岩(Sr/Y值≥20),形成于环太平洋带的大洋岛弧、大陆边缘造山带和陆缘火山弧环境,依据REE配分模式可将其划分为两种成因类型:大洋型(O-型)埃达克岩和大陆型(C-型)埃达克岩。西南太平洋带是世界上新生代埃达克岩和类埃达克岩广泛分布的地区之一。这些中酸性岩浆岩广泛分布于东南亚地区的菲律宾群岛、苏拉威西和加里曼丹中部、印度尼西亚几内亚岛和巴布亚新几内亚至所罗门群岛一带,零星见于班达岛弧、苏门答腊和西爪哇等地。研究结果表明:不同成因类型的埃达克岩具有不同的含矿性,反映各自来源于不同的岩浆岩源区。无论在西南太平洋带还是东太平洋带(智利),C-型埃达克岩(La/Yb值≥12)是俯冲板块的部分熔融作用叠加岩浆上侵过程中MASH(熔融-混染-储存-均一化)和AFC(混染-分异-结晶)作用的产物,与世界级斑岩铜-金矿床共生;而O-型埃达克岩(La/Yb比值≤12)则与俯冲的海洋平缓板块部分熔融作用有关,在西南太平洋带主要与浅成热泉金矿带和喷气型矿床有成因联系。     

碎屑重矿物分析对内蒙古西乌旗早二叠世寿山沟组的物源指示及构造意义

碎屑重矿物由于相对比较稳定,蕴含重要的成因信息,对其进行电子探针成分分析,能够还原岩石形成的物源区和盆地构造背景。内蒙古西乌旗早二叠世寿山沟组一段主要由砂岩夹砾岩等组成,二段主要由粉砂岩、泥岩等组成。重矿物分析表明,寿山沟组一段和二段砂岩重矿物主要有锆石、尖晶石和石榴子石等,指示其物源区为岩浆岩和变质岩。重矿物电子探针成分分析结果显示,电气石成分指示其具贫锂花岗岩和变沉积岩物源,尖晶石成分指示其具岛弧和洋中脊玄武岩类物源,石榴子石成分指示其具高级变质基性岩源区。综合物源分析显示,寿山沟组主要来源于迪彦庙蛇绿岩、锡林浩特杂岩和本巴图组玄武岩等。结合区域地质对比,认为寿山沟组形成于弧后盆地,古亚洲洋在早二叠世时期尚未闭合。     

班公湖-怒江板块缝合带发现侏罗纪洋岛型岩石组合

那东洋岛大地构造位置位于班公湖-怒江板块缝合带西段,洋岛型岩石组合平行于蛇绿混杂岩带南侧展布,夹持于侏罗系木嘎岗日群之中.那东洋岛玄武岩与木嘎岗日群复理石砂板岩呈过渡接触关系.那东洋岛岩石组合主要由3种岩石组成:玄武岩、玄武质砾岩、灰岩或礁灰岩,那东洋岛的岩石组合具有多旋回性.对那东洋岛中的玄武岩进行地球化学分析,玄武岩为OIB型玄武岩.以往研究认为班公湖-怒江洋盆在休罗纪处于大洋演化阶段,那东洋岛的发现对揭示班公湖-怒江洋在侏罗纪的演化历史具有重要意义.