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。     

胶莱盆地晚白垩世不同地幔源区的两种基性岩浆——诸城玄武岩和胶州玄武岩的对比

采用全岩K-Ar法获得山东省胶莱盆地诸城玄武岩的形成年龄为76M，胶州玄武岩的形成年龄为72Ma，代表了发生在晚白垩世的地幔岩浆事件，但两地岩浆产物具有不同的地球化学性质。诸城玄武岩主要为粗面玄武岩，富集轻稀土元素（LREE），微量元素组成类似于洋岛玄武岩（OIB），（^87Sr/^86Sr）t=0．7060-0．7080，εNd（t）=-3．0--5．1，介于洋岛玄武岩和中生代富集的岩石圈地幔之间，表明软流圈来源的岩浆中混入了富集岩石圈地幔来源的岩浆，是软流圈地幔与岩石圈地幔相互作用的结果。胶州玄武岩主要为碱性玄武岩，比诸城玄武岩更富集轻稀土元素，微量元素组成类似于诸城玄武岩，但Nb、Ta、Ti等高场强元素不显示亏损，Sr-Nd同位素组成也存在明显差别，（^87Sr/^86Sr）t=0、70350-0．70355，εNd（t）=5．4-5．8，与山东省新生代火山岩的地球化学特征类似，类似于洋岛玄武岩（OIB），表明岩浆起源于亏损的软流圈地幔。研究显示出晚白垩世以来胶莱盆地软流圈地幔不均匀上涌和逐渐成为玄武岩浆主要源区的趋势。     

滇西哀牢山镇沅煌斑岩~(40)Ar-~(39)Ar年代学和地球化学特征

滇西镇沅煌斑岩呈岩脉状产出于金沙江-哀牢山富碱斑岩带南段。不同脉体的矿物组合特征相似,均为云煌岩。煌斑岩黑云母40Ar-39Ar坪年龄结果为35.69±0.40Ma和36.21±0.43Ma,与区域富碱斑岩年代一致。煌斑岩Si O2含量为43.26%~47.66%,K2O+Na2O含量为6.39%~8.22%,K2O/Na2O比值为3.68~5.55,属于碱性、高钾钙碱性系列。岩石富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Sr)和轻稀土元素(LREE);相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、Zr)和重稀土元素(HREE);LREE/HREE为6.32~7.44,δEu为0.80~0.91;Nb/U值为1.15~2.18,接近俯冲带含水流体的Nb/U比值(Nb/U≈0.22)。La/Sm比值与La值具有弱的正相关趋势。岩石学和地球化学特征显示,哀牢山古特提斯洋壳俯冲交代作用形成的富集地幔,在新生代三江地区岩石圈地幔拆沉-软流圈上涌形成的伸展背景下经过部分熔融,上升侵位形成煌斑岩脉。     

西南三江永平卓潘碱性杂岩体源区与形成机制:全岩元素、锆石U-Pb年代学和Hf同位素联合约束

永平卓潘碱性杂岩体是三江特提斯新生代钾质岩浆带重要组成部分,位于兰坪盆地西缘。岩石类型主要为正长辉石岩、辉石正长岩、正长岩以及少量霞石正长岩。岩石化学性质显示高碱、高K_2O/Na_2O比值、低TiO_2和高Al_2O_3的特征。岩体微量元素显示富集大离子亲石元素(LILE),相对亏损高场强元素(HFSE)元素,特别是"Ta-Nb-Ti"负异常更明显,具有典型俯冲带岩浆的特征。稀土总含量都比较高,LREE富集,HLEE相对亏损,Eu负异常不明显或无Eu负异常,(La/Yb)_N值较大介于38.2～80.3之间。对卓潘岩体的正长岩和正长辉石岩2个样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,年龄分别为33.40±0.38Ma和34.22±0.33Ma。正长辉石岩εHf(t)值介于-10.6～-4.3之间,二阶段模式年龄在1356～1759Ma之间。卓潘碱性杂岩体不同岩性的稀土元素配分曲线和微量元素原始地幔标准化图解基本一致,表明卓潘碱性杂岩体不同类型的岩石是同源岩浆演化的产物。岩体的Nb/U均值为2.95介于俯冲带流体和全球俯冲沉积物之间以及岩体微量元素明显亏损高场强元素Ti、Nb、Ta,稀土元素表现为轻稀土富集、无或弱的负Ce和负Eu异常,暗示了岩浆源区存在俯冲的洋壳或陆壳沉积物的流体或熔融体与岩石圈地幔的交代富集作用。岩浆源区经历晚石炭世-晚二叠世(305～250Ma)古特提斯昌宁-孟连洋和古特提斯金沙江-哀牢山洋双向俯冲,岩石圈地幔发生富集作用并形成富钾的交代岩石圈地幔。在新生代,新特提斯洋岩石圈从印度大陆岩石圈断离,引发交代富集大陆岩石圈地幔拆沉,热的软流圈上涌,熔融交代的富钾岩石圈地幔,岩浆侵位分异形成卓潘岩体。     

西藏林周盆地设兴组玄武岩地球化学特征及意义

青藏高原南部拉萨地块分布的晚白垩世岩浆活动,对了解特提斯洋的构造演化及约束印度-亚洲大陆初始碰撞时限等具有重要的意义。本文在西藏林周盆地林子宗火山岩的下伏晚白垩世设兴组地层中首次发现了玄武岩夹层,并系统开展了玄武岩的Ar-Ar年代学、全岩主量和微量元素地球化学、以及Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究。设兴组玄武岩呈夹层状产出于设兴组顶部的红色砂岩中,其斜长石Ar-Ar年龄为90.6±1.8Ma。玄武岩属于高钾钙碱性系列,富集轻稀土元素、强烈富集Ba、Th、U等大离子亲石元素(LILEs),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs),具有明显的大陆边缘弧的火山岩成分特征。玄武岩的Sr-Nd-Pb同位素成分比较均匀,(87Sr/86Sr)t为0.706568~0.706620,εNd(t)为+0.72~+4.75,(206Pb/204Pb)t比值为18.649~18.675,(207Pb/204Pb)t比值为15.640~15.666,(208Pb/204Pb)t比值为39.055~39.108,岩石总体表现出来自于亏损地幔的特征。综合岩石学和地球化学研究结果,设兴组玄武岩可能是晚白垩世(约90.6Ma)俯冲于拉萨地块之下的新特提斯洋壳在重力拖拉下发生板片回转,导致软流圈物质上升提供热量,从而诱发了俯冲流体交代的地幔楔的部分熔融形成的。本文结果进一步证明,之前普遍认为缺少晚白垩世火山岩的拉萨地块南缘,存在新特提斯洋的俯冲作用及其岩浆作用产物。     

藏北新生代玄武质火山岩起源的深部机制——大陆俯冲和板片断离驱动的地幔对流上涌模式

近年来地震层析成像揭示出可可西里-西昆仑中新世-第四纪钾质火山岩带下方存在一个深达900km的巨型地幔低速体,空间上与新特提斯洋和印度大陆俯冲断离板片沉降形成的冷地幔下降流共存(Replumaz et al.,2010a,b),两者构成统一的地幔对流体系。研究表明,羌塘古近纪(60~34Ma)钠质玄武岩和高钾钙碱性玄武岩均以富含Ti O2、P2O5和大离子亲石元素为特征,主体具有与OIB相近的微量元素组成和弱亏损的Sr、Nd同位素特征,指示岩浆起源于软流圈的上涌熔融,但Nb、Ta的弱亏损表明岩浆源区有岩石圈地幔熔融组分的贡献。羌塘(32~26Ma)碱性钾质玄武岩与可可西里和西昆仑中新世以来喷发的钾质玄武岩的地球化学性质相近,不相容元素比值和Sr、Nd同位素组成指示岩浆起源于古俯冲地幔楔的低程度熔融。这些特征表明藏北软流圈上涌作用始于古近纪,初始上涌中心位于羌塘地体之下。计算表明藏北古近纪火山岩距离当时的印度大陆北缘的最大和最小距离约为1250km和700km,与现今可可西里地幔低速体的南、北边界与印度大陆北缘的距离相近,支持羌塘古近纪地幔上涌作用也是受藏南冷地幔下降流所驱动。青藏高原在南北缩短过程中不仅表现为软流圈自西向东挤出流动,地幔垂向对流也是其重要的运动形式,在地幔上升流形成的藏北热幔区内,地壳的水平缩短增厚与岩石圈地幔的伸展减薄呈脉动式共存。藏南冷地幔下降流和藏北热地幔上升流的持续北移是导致藏北后碰撞火山岩时空迁移的主要控制因素。     

东天山石炭纪雅满苏组火山岩特征及地质意义

雅满苏组火山岩是东天山石炭纪火山岩的重要组成部分,也是东天山地区海相火山岩型铁多金属矿床的赋矿地层。其年代学及地球化学研究对探讨该区古生代构造演化和火山岩型铁多金属矿床成因具有重要意义。本文对东天山地区雅满苏组火山岩的岩石学、地球化学和同位素年代学进行了系统研究。结果显示:雅满苏组是一套海相火山岩夹碳酸盐岩建造,其上亚组英安岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为334.4±1.7 Ma(MSWD=0.67),代表了雅满苏上亚组火山岩形成时代,切穿雅满苏铁矿区矽卡岩及矿体的正长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为325.5±1.7 Ma(MSWD=0.34),表明雅满苏铁矿床形成不晚于325 Ma。雅满苏上亚组英安岩和玄武岩显示了富集LREE、U、Sr,相对亏损Nb、Ta等元素的特征,且英安岩锆石的(176Hf/177Hf)i比值介于0.282 644~0.282 802之间,εHf(334 Ma)为3.0~8.0,表明它们是活动大陆边缘弧环境的产物,英安岩是新生地壳物质部分熔融的结果,玄武岩是软流圈地幔与受俯冲板片流体交代地幔的混合熔体演化的产物。结合前人研究成果,认为雅满苏组火山岩是早石炭世中期古亚洲洋俯冲作用的产物,石炭纪时期古亚洲洋尚未闭合,雅满苏铁矿床形成介于334~325 Ma之间,是与石炭纪火山岩有成因联系的铁矿床。     

新疆牛毛泉磁铁矿含矿岩体岩浆演化过程及源区特征

牛毛泉基性杂岩体位于准噶尔古板块博格达-哈尔里克晚古生代岛弧东段,赋存磁铁矿。研究表明,该岩体具有明显成层性和韵律构造特征,主要岩石类型有橄榄辉长岩、含橄榄辉长岩、辉长岩和角闪辉长岩。岩石地球化学特征表明,该套岩石属拉斑玄武岩系列,m/f值介于0.65~1.44之间,属铁质基性-超基性岩。岩石稀土元素总量相对较低,稀土元素配分曲线为轻稀土元素略富集的右倾型;岩石富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr、U),相对亏损高场强元素(Zr、Hf),具有明显的Nb、Ta负异常和弱的Ti正异常。岩石εNd(t)=-3.4~-0.50,εSr(t)=-3.4~8.5,具有向EMⅠ方向演化的趋势,表明岩浆源区可能为受俯冲流体交代改造的富集岩石圈地幔,是新疆北部早二叠世时期后碰撞伸展阶段的产物,由拆沉的富集岩石圈地幔被软流圈加热后发生部分熔融并上侵形成。     

重新认识西藏林周盆地基性岩石的地球动力学含义

拉萨地体南部大面积分布的林子宗火山岩的地球动力学意义迄今尚未得到很好的约束,对于这个问题的深入理解有助于揭示雅鲁藏布特提斯洋岩石圈的俯冲和随后印度-欧亚大陆的陆陆碰撞过程。要合理认识林子宗火山岩所蕴含的地球动力学含义,在一定程度上还有赖于对林子宗火山岩中基性岩石的岩浆起源和性质的深入剖析。本文结合已有资料,报道和总结了位于林子宗火山岩命名地——林周盆地中基性岩石样品(56~53Ma)的全岩地球化学、Sr-Nd同位素数据。林周盆地基性岩石为高钾钙碱性-钾玄岩系列,富集大离子亲石元素(LILEs)、亏损高场强元素(HFSEs),初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.7048~0.7054,ε_Nd(t)值为+0.5~+1.8;同时还具有高Zr含量、Zr/Y比值以及高的Ta/Hf、Th/Hf比值。林周盆地基性岩石既显示岛弧玄武岩浆又显示板内玄武岩浆的双重地球化学特征,除了来源于受俯冲流体交代的岩石圈地幔的部分熔融外,同时可能还存在深部软流圈地幔物质的贡献。本文提出其成因很可能与雅鲁藏布特提斯洋壳北向俯冲板片在约52Ma发生的板片断离有关,指示印度与亚洲大陆的初始碰撞至少发生在60Ma以前。     

囊谦盆地新生代高钾岩浆岩的地球化学特征:岩石成因及其构造意义

位于青藏高原东缘的囊谦高钾岩浆岩(37.5~38.3Ma)SiO2含量49.9%~66.6%,富集LREE和LILE(K、Rb、Sr、Ba、Th),亏损HREE和HFSE(Nb、Ta、Ti等),在微量元素蛛网图上Nb、Ta、Ti显示负异常。囊谦富钾岩浆岩的Sr-Nd同位素变化范围窄(87Sr/86Sr=0.70425~0.70548,143Nd/144Nd=0.51256~0.51273),显示出EMI富集趋势。通过对囊谦高钾岩石的元素和同位素地球化学的研究,认为其源区同时受到了因俯冲而进入地幔的地壳物质及蚀变洋壳析出流体的改造和交代作用。这套钾质岩石的形成是受到了特提斯洋俯冲消减,进而印度大陆与欧亚大陆碰撞,以及之后发生的岩石圈由挤压转为拉张并由此产生的软流圈上涌等一系列动力体系的控制。