变质玄武岩体系相平衡及矿物 熔体微量元素分配：限定TTG/埃达克岩形成条件和大陆壳生长模型

埃达克质岩石是高Na、Al和Sr、低Y和HREE以及Nb、Ta亏损的钠质花岗质岩石,奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩(TTG)是早期(太古宙)大陆壳主要组分,成分与埃达克质岩石相似,这些成分独特的岩石总体上认为是俯冲洋壳、下地壳和拆沉的下地壳中变质玄武岩部分熔融的产物。文中综述我们近年来在变质玄武岩体系相平衡和矿物-熔体微量元素分配实验研究成果:相平衡实验和熔体微量元素特征研究表明,变质玄武岩部分熔融过程中金红石是导致TTG/埃达克岩浆Nb、Ta亏损的必要残留矿物,从而否定了前人“TTG由无金红石的角闪岩熔融产生”的观点;证实金红石仅仅在压力1.5GPa以上才能稳定存在,从而限定TTG/埃达克岩熔体必定产生在大约50km以上,表明TTG/埃达克岩是在相对较深的含金红石榴辉岩相条件下熔融产生的。矿物(石榴子石、角闪石,单斜辉石和金红石)-熔体微量元素分配系数测定和部分熔融模拟结果进一步限定俯冲洋壳和下地壳起源的TTG/埃达克岩浆由含金红石角闪榴辉岩熔融产生,而拆沉下地壳起源的埃达克岩浆的产生要求软流圈地幔高温,由无水或含有少量含水矿物的榴辉岩熔融产生。     

TTG岩系Nb-Ta-La分馏特征的地球化学模拟:对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束

TTG的Nb/Ta比值以及Nb、Ta相对于La(代表LILE)的亏损取决于部分熔融体系中金红石、角闪石作为残留相矿物存在与否.本研究采用金红石和低Mg#角闪石的微量元素分配系数模拟部分熔融过程中Nb-Ta-La的分馏.模拟结果表明:如果与TTG熔体平衡的残留相是不含金红石的石榴角闪岩,熔体Nb/Ta比值低于源岩但Ta含...     

华北东南缘夹沟前寒武纪镁铁质下地壳包体的变质演化和P-T轨迹

华北东南缘中生代闪长斑岩中深源麻粒岩包体或捕掳体属于前寒武纪下地壳岩石。针对石榴斜长角闪岩和石榴麻粒岩两类镁铁质下地壳包体进行详细的野外观察、岩相学观察和矿物的电子探针分析,结果表明石榴子石呈微弱的环带结构,石榴斜长角闪岩中,由核部至边部X_(Mg)为0.25~0.32,逐渐升高;XCa为0.27~0.19,逐渐降低。而在石榴麻粒岩中,由核部至边部XMg和XCa均呈现为逐渐降低,分别为0.25~0.19和0.28~0.17。两类岩石中,以包体形式产出的单斜辉石和基质单斜辉石的核部具有较高的钠和铝含量,基质单斜辉石的边部钠和铝的含量相对较低,斜长石以中长石为主,不同产状的斜长石钙含量变化很大,以包体形式存在的斜长石钙含量较高,其成分为An27Ab70Or3(石榴斜长角闪岩)和An29Ab69Or3(石榴麻粒岩);以基质变斑晶和后成合晶产出的斜长石钙含量较低,分别为An5-36Ab62-95Or0-2和An6-48Ab50-94Or0-1(石榴斜长角闪岩),An5-51Ab48-94Or1-2和An32-79Ab21-68Or0-3(石榴麻粒岩)。不同类型角闪石的钛含量有较大差别:棕色角闪石的钛含量较高,w(TiO2)一般为0.53%~1.44%;而绿色角闪石钛含量较低,w(TiO2)一般为0.03%~0.38%。研究结果证明夹沟镁铁质下地壳包体经历了高压麻粒岩相、低压麻粒岩-高角闪岩相、角闪岩相和绿片岩相变质过程。传统地质温压计限定的前三个变质阶段的温压条件分别为824℃~844℃/1.5GPa~1.9GPa,667℃~730℃/1.0GPa~1.3GPa和609℃~646℃/0.4GPa~0.8GPa,显示近等温减压的顺时针P-T-t轨迹,指示它们形成于晚古元古代板片俯冲或弧-陆碰撞的构造环境。因此,研究区属于胶-辽-吉带的西延并共同构成了华北东部一条古元古代碰撞造山带。     

辽西太古代建平变质杂岩的地球化学和变质作用的PTt轨迹

太古代建平变质杂岩主要由高Na/K比的、原岩为英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩系列(TTG)侵入岩的中性麻粒岩和片麻岩、少量变沉积岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩和变超基性岩组成。各类岩石具有明显不同的地球化学特征。结合野外关系考虑,斜长角闪岩和基性麻粒岩可与世界其他高级区内的变质拉斑玄武岩对比;TTG片麻岩,中性麻粒岩、紫苏花岗岩和斜长质片麻岩可能由镁铁质源岩部分熔融而成。变质作用的演化轨迹为反时针型。因此,本区可与冀东、内蒙、南印度和苏格兰的刘易斯等高级地体对比。     

南祁连拉脊山构造带早古生代岩浆混合作用:以马场岩体为例

拉脊山构造带位于南祁连构造带北缘,发育大量早古生代岩浆岩。其南缘马场岩体主要由黑云母花岗岩和花岗闪长岩组成,花岗闪长岩中发育大量的镁铁质微粒包体。黑云母花岗岩、花岗闪长岩和镁铁质包体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为 467±7Ma、468±6Ma、466±6Ma。黑云母花岗岩具有低 K_2O/Na_2O(0.28～0.37)、高 Sr/Y(125～168)比值特征,为埃达克质岩;同时,黑云母花岗岩还具有相对低的MgO、Cr、Ni含量和Mg~#值,富集轻稀土、大离子亲石元素(Ba、K、Pb、Sr)以及Zr、Hf,亏损重稀土和高场强元素(Nb、Ta、Ti),具有Eu正异常(Eu/Eu~*=1.30～1.58),亏损Sr-Nd和锆石Hf同位素组成((~(87) Sr/~(86)Sr)_t=0.7044～0.7046 ,ε_(Nd)(t)=+2.05～+2.21,ε_(Hf)(t)=+8.2～+10.2),指示黑云母花岗岩是新生地壳物质重熔的产物。镁铁质微粒包体与寄主花岗闪长岩之间呈过渡-截然接触界线,发育反向脉角闪石嵌晶结构、斜长石不平衡生长结构、镁铁质凝块以及刀刃状黑云母、针状磷灰石等显微结构反映典型的岩浆混合特征。镁铁质微粒包体与寄主花岗闪长岩均富集大离子亲石元素(Cs、K、Pb、Sr),亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf),具有与黑云母花岗岩一致的Sr-Nd同位素组成,但镁铁质微粒包体具有更高的 MgO 含量(6.15%～9.12%)、Mg~#值(57～60)和 Cr(271 × 10~(-6)～424 × 10~(-6))、Ni(54.7 × 10~(-6)～86.6× 10~(-6))含量,暗示镁铁质微粒包体与花岗闪长岩是由受俯冲流体交代的地幔熔体与新生地壳物质重熔形成的熔体经岩浆混合而成。结合区域背景分析,本文认为马场岩体的形成与南祁连洋俯冲过程中幔源岩浆底侵加热新生地壳以及岩浆混合作用相关。     

塔里木盆地东南缘安南坝地区镁铁质麻粒岩的成因——来自地球化学及Sr-Nd-Pb同位素的制约

甘肃阿克塞县安南坝地区镁铁质麻粒岩呈脉状、透镜状赋存于新太古代米兰岩群和TTG片麻岩中。岩石主要由斜长石(Pl)+斜方辉石(Opx)+单斜辉石(Cpx)+角闪石(Amp)+磁铁矿(Mt)等组成。安南坝镁铁质麻粒岩中Ti、P、Nb、Ta、Th、Hf、Sr及REE等元素与Zr相关性较好,表明其在变质作用过程中保持基本稳定。地球化学数据显示其原岩属于拉斑玄武质岩系列,Si O_2、Ti O_2、Al_2O_3、P_2O_5含量相对较低,Ca O、Mg O含量相对较高。Mg~#值为41.52~43.09,低于原生玄武质岩石的Mg~#值,Fe_2O_3~T、Mg O、Ca O与Si O_2含量呈负相关性,指示原岩岩浆演化过程中可能发生了辉石、角闪石等镁铁质矿物的分异结晶作用。镁铁质麻粒岩∑REE较低,稀土元素配分模式为轻稀土元素弱富集、重稀土元素相对平坦的右倾型,Eu异常不明显(Eu/Eu~*=0.91~1.01)。岩石富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素,具有显生宙典型岛弧玄武质岩石的地球化学特征。Sr、Nd、Pb同位素组成显示镁铁质麻粒岩原岩源自富集地幔,并受到一定程度的地壳物质混染。构造环境分析表明安南坝镁铁质麻粒岩原岩形成于与俯冲有关的岛弧环境。在俯冲作用机制下,俯冲板片流体交代使地幔楔发生富集,形成富集地幔,随着(弧后)伸展作用的加强,进一步诱发富集地幔的部分熔融形成镁铁质岩浆,最终岩浆就位形成辉长岩或辉绿岩脉,后期在麻粒岩相变质作用条件下变质为镁铁质麻粒岩。     

滇西勐养花岗岩体暗色包体的地球化学特征及成因

勐养侵入岩体主要由黑云母二长花岗岩(128 Ma)、花岗闪长岩(113 Ma)和辉长质(123 Ma)、闪长质包体(120Ma)组成。暗色包体主要分布在花岗闪长岩中,包体岩性主要为辉长岩包体和闪长岩包体。包体具有岩浆结构,部分包体具有塑性流变特征,有些包体具有淬冷边和反向脉,包体中可见针状磷灰石,表现出岩浆混合的岩相学特征。岩石地球化学特征研究表明,寄主岩石与暗色包体同为准铝质-过铝质、钙碱性-高钾钙碱性系列岩石。寄主岩石与暗色包体的的稀土配分曲线模式和微量元素原始地幔标准化蛛网图形态基本一致,为岩浆混合作用的结果。所有样品均富集大离子亲石元素(如Rb、Th、U和Nd)、亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ce和Zr)。勐养早白垩世侵入岩形成于岩浆弧环境。暗色包体具有低的Si O2含量(Si O2为48.02%和59.8%)和高的Mg#值(Mg#=48.1~68.5),表明暗色包体的原生岩浆应是板块俯冲带流体交代地幔橄榄岩的部分熔融的产物,并受后期岩浆混合作用的改造。暗色包体锆石的εHf(t)为3.6~6.2,Nb/Ta值为12.1~15.4,显示岩浆源区具有亏损地幔特征。黑云二长花岗岩的Mg#=33.5,Nb/Ta值为10.9,表明岩浆主要来源于古老的地壳物质的部分熔融。花岗闪长岩锆石的Mg#=44,Nb/Ta值为12.5,岩浆主要来源于地幔和地壳,为黑云二长花岗岩与幔源岩浆混合作用的产物。腾冲地块早白垩世勐养侵入岩体及其暗色包体的的成因,是左贡—保山板块洋壳向南西俯冲在波密—腾冲地块之下,使区域地壳不断加厚并导致区域重力均衡隆升,深部地壳物质在加热后抬升减压过程中发生部分熔融,形成大量的花岗岩浆。由于俯冲洋壳板块在俯冲、碰撞过程中诱导的幔源岩浆与重熔物质发生岩浆混合作用,形成花岗闪长岩和暗色包体。     

铜陵地区中酸性侵入岩及其包体的成因和矿物温压计的应用

铜陵地区中酸性侵入岩可划分为橄榄安粗岩系列和高钾钙碱性系列。前者岩石组合为辉石二长闪长岩+二长岩+石英二长岩,后者为辉长闪长岩+石英二长闪长岩+花岗闪长岩。两个系列岩石的组成矿物种类相似,但在不同岩石中的含量不同,主要造岩矿物为斜长石、辉石、角闪石、黑云母、钾长石、石英。橄榄安粗岩系列岩石中含有大量的深源包体,包括辉石堆积岩包体、角闪石堆积岩包体和角闪石辉长质堆积岩包体,主要矿物为辉石、角闪石,其次为尖晶石、斜长石、磷灰石、金云母;高钾钙碱性系列岩石中含大量的微粒闪长质包体、镁铁质石英二长闪长质包体和富云母包体,主要矿物为斜长石、角闪石、黑云母。在考虑温压计使用条件的前提下,选择合适的温压计计算了两个系列侵入岩及包体形成的温压条件。结果表明,橄榄安粗岩系列侵入岩侵位深度(4～6km)略小于高钾钙碱性系列侵入岩(6～7km),各种堆积包体形成于45～65km的深位岩浆房,微粒闪长质包体形成于12～15km的浅位岩浆房,镁铁质石英二长闪长质包体是早期侵入岩的边缘相,而富云母包体可能为地壳部分熔融的残余相。     

基性岩高温-超高温变质作用与TTG质岩成因

变质基性岩在高温-超高温下部分熔融可以形成TTG(英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质)质熔体,有关熔融反应机理、熔体地球化学特征以及太古宙TTG质岩石成因问题备受国内外学者关注。本文基于对相关实验岩石学研究的总结,结合基性岩高温-超高温相平衡的模拟计算,分析了变质基性岩(斜长角闪岩)深熔变质反应过程、P-T条件及其与TTG质岩石成因的联系。变质基性岩高温-超高温深熔作用主要受角闪石脱水熔融反应控制。在1.0GPa以下的无石榴石域,角闪石分解反应主要为:角闪石=单斜辉石+斜方辉石+斜长石+熔体(R1),该反应为多变滑动反应,以斜方辉石出现(800℃)和角闪石消失(1000~1100℃)为标志,其滑动温度范围超过200~300℃。实验岩石学确定的斜长角闪岩开始熔融或缺流体固相线大致相当于斜方辉石出现温度。实际上角闪石脱水熔融反应是从饱和水固相线开始的,反应为:角闪石+石英=单斜辉石+斜长石+熔体(R1a),开始有黑云母参与熔融反应,但该反应对熔体贡献有限。在1.0GPa以上的石榴石域,不同实验所确定的石榴角闪岩缺流体固相线温度主要介于800~900℃之间,固相线表现为正斜率、负斜率、或者为与压力无关的直线等不同结果。相平衡模拟计算表明在石榴石稳定域角闪石脱水熔融反应为较陡的负斜率,分为两部分:当有斜长石存在时,反应为角闪石+斜长石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2),低温部分有白云母、绿帘石参与反应。该反应从饱和水固相线(约630℃)开始,到角闪石消失(超过1000℃),滑动温度范围可超过400℃,跨越石榴角闪岩亚相与角闪高压麻粒岩亚相范围;在斜长石消失后角闪石脱水熔融反应为角闪石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2a),低温部分有绿帘石、白云母参与熔融反应,该反应从饱和水固相线(约650℃)开始,到角闪石消失(超过900℃),滑动温度范围可超过200~300℃。角闪石脱水熔融反应形成的无水残余物形成麻粒岩和榴辉岩,无水麻粒岩的峰期温度会超过1000℃,由于降温过程中的退变质演化,如超固相线下滞留熔体与残余物之间发生的深熔反应的逆反应,以及在亚固相线下离子交换反应,导致大多数麻粒岩只记录缺流体固相线组合与退变质温度。基性岩部分熔融的熔体成分取决于全岩成分、P-T条件及熔融程度。当熔融程度很低时(如小于5%)可形成富钾花岗质熔体,随着熔融程度增加,熔体成分可转变为奥长花岗质(如5%~20%)和英云闪长质(如大于20%),部分熔融的熔体成分受全岩成分影响很大,只有相对富钾的基性岩才能形成花岗闪长质到石英二长质熔体。太古宙TTG质岩石表现出富Sr、低Y、Yb、Nb、Ta、Ti以及稀土分馏程度高等地球化学特征,要求部分熔融压力较高,残余物中有石榴石(及金红石)存在。争论的焦点是部分熔融究竟发生在石榴角闪岩亚相(及角闪高压麻粒岩亚相),还是发生在榴辉岩相。对此,不同实验给出的不同结论应该与源岩地球化学特征不同有关。考虑到TTG质岩石的可能源岩如太古宙科马提岩和玄武岩地球化学特征的多样性,TTG质岩石本身地球化学特征上的差异也许不能完全指示熔融发生的P-T条件。综合实验岩石学和相平衡模拟结果,本文确定TTG质岩石是由基性岩在角闪石和石榴石共同稳定域由角闪石脱水熔融反应R2和R2a在角闪高压麻粒岩亚相和角闪榴辉岩亚相形成的,P-T条件为1.0~2.5GPa和800~1000/1100℃。角闪高压麻粒岩亚相相对应的地热梯度为15~25℃/km,角闪榴辉岩亚相对应的地热梯度为10~15℃/km。TTG质岩石形成的构造环境不能简单对应发生在显生宙的洋壳热俯冲带、碰撞造山带和洋底高原等。     

东昆仑东段三叠纪岩浆混合作用:以香加南山花岗岩基为例

香加南山花岗岩基位于东昆仑造山带东段,岩基主要岩石类型为花岗闪长岩。千瓦大桥-加鲁河一带花岗岩体为香加南山岩基的重要组成部分。香加南山花岗岩基含大量暗色微粒包体,包体中捕掳晶丰富。千瓦大桥-加鲁河一带花岗岩体寄主岩中斜长石和暗色微粒包体中捕掳晶斜长石具正常环带,An值震荡变化,角闪石和黑云母Mg O含量和Mg#值较低,具壳源特征;暗色微粒包体中基质斜长石具核边结构,核部和边部An值存在间断,角闪石和黑云母Mg O含量和Mg#值较高,具幔源特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示千瓦大桥花岗闪长岩、暗色微粒包体和加鲁河辉长岩的结晶年龄分别为251.0±1.9Ma、252.8±3.0Ma和221.4±3.3Ma。千瓦大桥花岗闪长岩和加鲁河花岗闪长岩富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),具较低的Mg#和Nb/Ta比值;从千瓦大桥到加鲁河花岗闪长岩呈现出由准铝质中钾钙碱性系列向准铝-弱过铝质中钾-高钾钙碱性系列演化;暗色微粒包体和加鲁河辉长岩轻重稀土元素分异程度相对较低,具较高的Mg#和Nb/Ta比值。千瓦大桥花岗闪长岩和加鲁河花岗闪长岩分别为古特提斯演化俯冲阶段和后碰撞阶段幔源岩浆底侵新生地壳使其部分熔融产物。镁铁质岩浆注入长英质岩浆的混合作用形成了暗色微粒包体。岩浆混合过程中,如果岩浆不完全混合,混合岩浆中混入物质除了长英质岩浆的残留岩浆和捕掳晶,还应该有镁铁质岩浆与长英质岩浆之间的元素梯度差导致的物质扩散;如果岩浆为近完全混合,混合岩浆近似为镁铁质岩浆和长英质岩浆以一定比例二元混合。东昆仑东段晚古生代-早中生代幔源岩浆对花岗质岩浆的影响是一个持续的过程,从俯冲阶段早期流体交代地幔熔融,到俯冲阶段后期板片断离,然后同碰撞阶段板片断离的持续影响,再到后碰撞阶段加厚地壳的拆沉作用,由于地球动力学体制不同,导致幔源岩浆影响的大小和特征不同。     

河南嵩山地区新太古代斜长角闪岩的地球化学特征与成因

嵩山地区登封群是华北克拉通南部古老结晶基底的重要组成部分,由一套火山-沉积成因的表壳岩系组成,形成于新太古代.斜长角闪质岩石广泛发育于登封群表壳岩中,同时,也以包体形式普遍存在于TTG片麻岩体内部.二者主量元素差别不大,SiO_2含量为45%～63%,富Fe_2O_3、Al_2O_3、CaO,TiO_2(0.5%～1.11%)含量较低,原岩为亚碱性玄武岩、安山岩.二者的微量元素特征稍有差别,登封群斜长角闪岩REE配分形式平坦,轻重稀土基本无分异((La/Yb)_N=0.99～2.07),基本无Eu异常(δEu≈1);Ti负异常,Nb、Ta、Y负异常不明显,Ba、Sr呈现正异常,显示洋中脊和岛弧拉斑玄武岩特征;在Cr-Y、Ta/Yb-Th/Yb、Zr/Y-Nb/Y图解中位于洋中脊向岛弧玄武岩的过渡区域;ε_(Nd)(t)=4.43,显示源岩来自亏损地幔.而TTG片麻岩中斜长角闪岩包体的LREE富集,Eu负异常明显(δEu)=0.46～0.87);大离子亲石元素Rb、Cs、Ba明显高于登封群中的斜长角闪岩,除了Ti含量稍低外,Zr、Nb和Y含量范围和登封群斜长角闪岩相似,Nb、Ta和Y呈负异常,具有岛弧玄武岩特征;ε_(Nd)(t)=2.56和4.08,显示源岩来自亏损地幔,反映有地壳物质的混染.登封群斜长角闪岩及斜长角闪岩包体原岩的源区物质有所不同,在汇聚板块边缘洋壳俯冲条件下,前者是地幔楔部分熔融的产物,形成于弧后盆地环境;后者可能是随着俯冲作用的进行,小部分板片熔融开始发生,形成的熔浆混染亏损地幔部分熔融形成的熔浆.地球化学特征显示登封群形成的地球动力学背景是汇聚板块边缘洋壳的俯冲,反映当时陆壳以水平方式增生.     

冀东太平寨地区麻粒岩及有关岩石的辉石研究

冀东早太古代迁西群是由火山-沉积岩系变质生成的一套变质杂岩。它的主体是麻粒岩类以及退变质生成的斜长角闪岩类的岩石。该套变质岩系的下部夹有层状和透镜状变质超镁铁质岩(变橄辉岩、变辉橄岩、变辉石岩及变闪辉岩),而上部为变质的含铁岩系。以石渣子山和娄子山为例,它们的含铁岩层分别为辉石磁铁石英岩和英榴易熔岩。 本区的麻粒岩和斜长角闪岩在岩相学上呈渐变关系。绝对不含角闪石和/或富钛黑云母的麻粒岩是很少的。本文将以角闪石和斜长石为主要组成矿物的岩石归为斜长角闪岩类。在斜长角闪岩类岩石中,角闪石含量大大超过辉石,另外常见被角闪石交代的辉石残晶。     

冀东地区新太古代晚期的岩浆事件与地壳增生:来自岩石地球化学和锆石年龄及Hf同位素的制约

在华北克拉通东部冀东的遵化-迁西-迁安地区广泛分布有新太古代晚期的斜长角闪岩(基性火山岩)、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩。锆石U-Pb同位素测定表明,该区的斜长角闪岩、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩几乎同时形成于2529±30Ma到2555±14Ma期间。这是华北克拉通新太古代晚期一次重要的岩浆事件,并紧随有2.5Ga左右的麻粒岩相变质作用。阴极发光图像显示,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩中一些锆石的核部为灰黑色,具杉树叶结构或无内部结构,意味着这些锆石核部的U-Th-Pb同位素体系在变质作用期间受到了干扰或重置,因此岩浆锆石核部的207Pb/206Pb加权平均年龄通常被解释为代表岩浆事件最年轻的年龄。新太古代晚期TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的岩浆锆石具有正的εHf(t)值(-0.08~9.49),计算的tDM1(Hf)模式年龄介于2572~2896Ma之间,峰值年龄为2.72Ga。这表明,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的母岩浆是从亏损地幔源分异出来的,且2.7Ga是研究区和华北克拉通最重要的一次地壳增生事件。地球化学和岩石成因研究表明,本区的TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩是由来自新生地壳基性岩石部分熔融形成的岩浆通过结晶分离形成的,其中角闪石是主要的分离相矿物。地幔柱模式更有利于解释本区TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的成因以及冀东地区的许多其他地质特征。     

柴北缘果可山岩体的岩浆混合作用:来自岩相学、矿物学和地球化学证据

青海南山岩浆岩带沿柴达木盆地和西秦岭造山带北缘分布,主要由与古特提斯洋俯冲-碰撞相关的晚二叠世-三叠纪花岗岩组成。本文对柴北缘东段果可山石英闪长岩及其中镁铁质微粒包体开展岩相学、矿物学、地球化学和Sr-Nd同位素综合研究及成因约束,为探究壳-幔相互作用提供新信息。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,果可山石英闪长岩与镁铁质包体形成于～247Ma。石英闪长岩属中钾钙碱性I型花岗岩,具有中等K_2O含量(1.43%～2.18%)和高Mg~#值(48.9～52.4),还表现出富集轻稀土元素、大离子亲石元素(如U、K、Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta、Ti)和弱Eu负异常特征(Eu/Eu~*=0.71～0.85)。Sr-Nd同位素组成和矿物不平衡结构(如斜长石韵律环带和突变环带及角闪石包裹黑云母)表明,石英闪长岩主要源自镁铁质下地壳部分熔融并伴有富集地幔来源镁铁质组分的参与。镁铁质微粒包体呈椭球状,发育冷凝边和特殊的显微结构(如针状磷灰石、斜长石反环带和斜长石含刀刃状角闪石),具有更低的SiO 2含量(56.68%～59.28%)、更高的ε#Nd(t)和Mg值(58.5～62.2)以及更平坦的稀土配分曲线,暗示果可山镁铁质包体和寄主花岗岩是由源自遭受俯冲交代地幔的镁铁质岩浆与古老下地壳(古元古代晚期)来源的长英质岩浆不同比例混合形成的。结合前人对区域沉积学和构造解析研究结果,本文认为青海南山早-中三叠世岩浆活动与古特提斯洋向北俯冲诱发的幔源岩浆底侵和岩浆混合作用有关。     

冈底斯中段早侏罗世辉长岩-花岗岩杂岩体成因及其对新特提斯构造演化的启示:以日喀则东嘎岩体为例

以冈底斯中段日喀则东嘎出露的早侏罗世辉长岩-花岗岩杂岩体为对象,进行了锆石U-Pb年龄和Hf同位素,以及全岩元素地球化学组成的系统测定,据此探讨了岩石的成因及其对新特提斯构造演化的启示。该杂岩体中辉长岩主要由角闪石和钙质斜长石组成,缺乏辉石;花岗岩主要为英云闪长岩、花岗闪长岩等构成的TTG岩石组合;花岗岩中普遍发育呈塑变形态的镁铁质包体。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,英云闪长岩和镁铁质包体的成岩年龄十分接近,且与辉长岩的年龄基本一致,均为177~180Ma。化学组成上,辉长岩低硅、富铝、贫碱,富轻稀土和大离子亲石元素,贫高场强元素,相似于高铝玄武岩。英云闪长岩贫碱、准铝、富钠,属钙碱性I型花岗岩。镁铁质包体具有与寄主岩相似的矿物组成和微量元素分布模式,二者均具有显著亏损的锆石Hf同位素组成,εHf(t)值分别为+11.4~+15.0和+14.4~+18.6。综合分析表明,早侏罗世冈底斯南缘应处于新特提斯洋板片俯冲的构造背景,其中辉长质侵入体为遭受俯冲板片析出流体交代作用的亏损地幔部分熔融的产物,花岗质岩石起源于初生地壳的部分熔融,镁铁质包体为辉长质岩浆与花岗质岩浆二者经混合作用的产物。结合对区内其它辉长质侵入体及相关镁铁质包体资料的全面分析,表明在新特提斯洋板片的整个俯冲过程中(205~40Ma),冈底斯南缘应存在多次的基性岩浆底侵及其诱发的壳幔岩浆混合作用。     

康定杂岩Rb-Sr、Sm-Nd同位素系统及其意义

通过对康定—冕宁地区出露的英云闪长岩、黑云角闪斜长片麻岩、角闪变粒岩全岩及其中所分离出的角闪石、黑云母、斜长石、钾长石的Rb-Sr、Sm-Nd同位素的系统测定,结合岩石的锆石U-Pb年龄结果,确定这些变质杂岩由于经历了复杂的形成过程与变质历史,Rb-Sr、Sm-Nd同位素体系难以确定其结晶年龄。由单矿物与全岩Rb-Sr、Sm-Nd体系拟合的~700 M a的等时线年龄反映了角闪岩相-高角闪岩相的变质作用年龄。Sm-Nd同位素体系由于在变质作用过程中的部分开放性,很容易给出无意义的较老的混合年龄。康定杂岩结晶后并没有经历麻粒岩相变质作用,区域上所含的麻粒岩透镜体可能是新元古代(773~721 M a)期间由Rod in ia超大陆裂解产生的新生洋壳向扬子克拉通陆块俯冲消减过程的变质产物。俯冲到一定深度后,由于板片被拉断,软流圈上涌导致变质洋壳板片岩石、先前底侵变质的镁铁质岩石及扬子陆块长英质基底岩石发生部分熔融,以镁铁质岩石熔融产生的熔浆为主(>70%),与长英质基底岩石熔融产生的熔浆混合形成w(Na2O)/w(K2O)>1的TTG组合。     

东昆仑开木棋河东花岗闪长岩及其暗色微粒包体成因:来自年代学和岩石地球化学的证据

本次研究以东昆仑西段开木棋河东地区的花岗闪长岩及其闪长质微粒包体为研究对象,开展年代学和地球化学研究,探究其成因机制和构造背景.岩石学研究发现,花岗闪长岩与微粒包体具有相似的矿物组成,但微粒包体发育石英和长石斑晶,具有明显的岩浆混合印记.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析揭示,花岗闪长岩的结晶年龄为240.1±1.5 Ma,属中三叠世早期.暗色微粒包体w(SiO2) 54.89％～56.08％,平均55.66％,MgO相对较低;寄主花岗闪长岩与暗色包体LaN/YbN分别为6.77～13.41和5.01～7.79,δEu均＜1或接近1;二者均富集为大离子亲石元素Rb,K和不相容元素U,Th;寄主花岗闪长岩Nb/Ta均值为10.98,与地壳Nb/Ta平均值相近,Sr均值为334×10-6,Yb均值为1.63×10-6,表现为低Sr低Yb型,推测寄主花岗闪长岩起源于含角闪石—石榴石—辉石的高压麻粒岩熔融.暗色微粒包体Nb/Ta值为13.87～16.19,均值为14.8,Rb/Sr值为0.22～0.34,具有壳幔混源特征.综合区域地质资料,本次研究认为开木棋河东地区含暗色微粒包体的花岗闪长岩形成于俯冲—碰撞转换阶段,即中三叠世早期阿尼玛卿古特提斯洋俯冲闭合和巴颜喀拉与昆仑陆块发生碰撞的构造转换阶段.     

西藏尼木渐新世花岗岩中的岩浆混合作用:对岩石成因及陆壳增生的启示

尼木渐新世黑云母二长花岗岩中含有丰富的形态各异的暗色镁铁质微粒包体。本文报道了寄主岩和镁铁质包体的年代学、元素地球化学及Sr- Nd- Hf同位素组成,据此阐明了岩石的成因,并探讨了岩浆混合作用在成岩中的意义及其对陆壳增生的启示。锆石LA- ICP- MS U- Pb定年结果表明,寄主岩和镁铁质包体的成岩年龄在误差范围内基本一致,均为约30Ma,说明它们同时形成。元素地球化学组成上,寄主黑云母二长花岗岩为高钾钙碱性、准铝质,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,且具有高Sr、低Y和Yb含量,Sr/Y比值高,缺乏明显铕负异常,表现出埃达克质岩石的特征。镁铁质包体贫硅,富铁、镁,具有与寄主岩相似的稀土与微量元素分布模式。二者的全岩Sr、Nd同位素和锆石Hf同位素组成也相近\[寄主岩:(87Sr/86Sr)i=0.7057~0.7064,εNd(t)=-1.45~0.35,εHf(t)=1.21~7.34;镁铁质包体:(87Sr/86Sr)i=0.7058~0.7064,εNd(t)=-2.23~-1.57,εHf(t)=2.40~7.04\]。综合分析表明,尼木渐新世黑云母二长花岗岩应主要起源于碰撞加厚的新生镁铁质下地壳的部分熔融,镁铁质包体应为幔源玄武质岩浆与其诱发加厚地壳熔融形成的埃达克质岩浆经不均匀混合作用的产物。结合对冈底斯带岩浆岩已有资料的全面分析,表明幔源玄武质岩浆的底侵及其诱发的岩浆混合作用既是冈底斯岩基形成的主要方式,也是导致青藏高原陆壳增生的重要途径。     

安徽铜陵地区幔源镁铁质团块研究及其地质意义

幔源岩石包体研究,是认识上地幔岩石圈物质组成、幔源岩浆演化及壳幔动力学过程的重要手段。铜陵地区小铜官山石英二长闪长岩中发育有微粒闪长质包体,并且这些微粒闪长质包体中不均匀地分布着镁铁质团块,三者的形成过程可视为铜陵地区岩浆演化的缩影,为了解本区深部岩浆作用过程提供了有力的证据。在前人研究的基础上,笔者借助电子探针、扫描电镜、电镜能谱和二次飞行时间离子探针(Tof-SIMS)对产于铜陵地区微粒闪长质包体中的镁铁质团块进行了详细的研究,首次获得了一套精确的矿物化学资料和元素分布图,总结了镁铁质团块的特征,并讨论了本区的深部岩浆作用过程。矿物学研究表明,镁铁质团块中的角闪石和辉石均已发生了不同程度的透闪石化和阳起石化蚀变,蚀变过程中,从镁钙闪石到镁角闪石,再到透闪石,随着Si的增加,角闪石呈现出Mg的富集和Ti、Al贫化的特点。团块中的富Cr磁铁矿、Ti磁铁矿和少量的铝直闪石指示了其具有深源性。Tof-SIMS元素分布图显示,透闪石主要由Al、Si、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Cu和Sr元素组成,透辉石主要由Si、Mg、Ca、Cu和Rb组成。在铜陵地区,上地幔部分熔融形成一套玄武岩浆,受岩浆底侵作用影响,玄武岩浆上侵,进入下地壳深位岩浆房,与下地壳硅镁层发生同化混染作用,形成一套轻度演化的中基性(辉长质)玄武岩浆,镁铁质团块就是这类中基性玄武岩浆直接结晶形成的。后受构造作用影响,这类中基性玄武岩浆上侵到中地壳岩浆房(12~16 km),与中地壳的变质岩系发生同化混染和结晶分异作用形成一套中性闪长质岩浆,微粒闪长质包体就是这套闪长质岩浆发生结晶分异作用而形成的。镁铁质团块和微粒闪长质包体清楚地解释了铜陵地区深部岩浆作用过程,并有力地证明了铜陵地区中地壳的闪长质岩浆来源于下地壳的壳幔混源岩浆。     

胶东郭家岭花岗闪长岩U--Pb年代学、地球化学特征及地质意义

郭家岭花岗闪长岩岩石地球化学特征表明其SiO2含量较高,为71.3%~73.28%,K2O=2.14%~4.29%,属于高钾钙碱性--钙碱性I型花岗岩。锆石LA--ICP--MS U--Pb年龄显示郭家岭花岗岩体成岩年龄为127.9±1.3 Ma,属早白垩世。岩石的Rb/Sr和Nb/Ta比值,以及暗色闪长质包体研究表明郭家岭花岗闪长岩为壳幔混合源,岩浆源区为具有幔源特征的新生镁铁质下地壳。结合区域地质分析认为郭家岭花岗闪长岩的形成与太平洋板块俯冲引起的大陆弧伸展作用最密切。