古亚洲洋晚石炭世俯冲作用:梅劳特乌拉蛇绿岩中扎嘎音高镁安山岩证据

内蒙古贺根山缝合带梅劳特乌拉SSZ(Supra Subduction Zone)型蛇绿岩中新发现扎嘎音晚石炭世高镁安山岩,岩性为玄武安山岩和安山岩。扎嘎音玄武安山岩—安山岩MgO(4.33%～9.82%)、Mg~#值(57～72)和SiO_2含量(55.34%～64.12%)较高;而TiO_2(0.30%～0.60%)、K_2O(0.06%～0.73%)、Al_2O_3(12.18%～17.32%)含量和FeO~T/MgO值(0.70～1.34)较低,Na_2O/K_2O值(2.23～40.88)较高。稀土元素总量较低(14.29×10~(-6)～60.20×10~(-6)),稀土配分曲线总体为略显右倾的平坦型,(La/Yb)_N为0.57～2.58,无明显Eu异常。岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U和Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P等,具有较低的Ti/V值。该玄武安山岩—安山岩具有高镁安山岩的地球化学特征,与日本西南Setouchi岛弧火山岩带的sanukite(有人音译为"赞岐岩")相类似,可能为俯冲洋壳+俯冲深积物的脱水流体与俯冲沉积物部分熔融形成的硅质熔体与上覆地幔楔橄榄岩平衡反应成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,扎嘎音玄武安山岩的成岩年龄为315.0±2.3 Ma,反映了晚石炭世高镁安山岩浆作用事件。扎嘎音玄武安山岩—安山岩为晚石炭世形成于洋壳俯冲弧前环境的高镁安山岩组合,为古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲作用提供了证据。结合贺根山缝合带的壳幔电性结构特征和晚古生代蛇绿岩—岛弧岩浆岩时空分布与演化关系,提出了扎嘎音高镁安山岩的古亚洲洋晚石炭世洋内俯冲模式。     

高镁安山岩及其地球动力学意义

高镁安山岩是当前国际地质研究的一个热点之一。本文重点介绍了高镁安山岩的分类、成因、成矿和地球动力学意义。高镁安山岩主要包括高镁埃达克岩、巴哈岩、赞岐岩和玻安岩等四类。高镁安山岩的成分复杂,可以包含地幔源区组分,以及俯冲大洋板片(玄武质洋壳或洋壳沉积物)或俯冲陆壳沉积物熔体或流体组分,有时也可能包含拆沉下地壳熔体组分。高镁安山岩可以通过地幔橄榄岩的直接熔融形成,也可通过熔体与地幔的相互作用形成。高镁安山岩的形成环境特殊：除青藏高原中部的一些新生代高镁安山岩外,几乎所有其它新生代的高镁安山岩都形成在会聚板块边界,且大都与年轻的、热的洋壳或洋脊的俯冲有关。高镁安山岩对揭示大陆地壳的形成以及金属矿化方面都有非常重要的意义。最后,对当前高镁安山岩的研究中存在的问题进行了探讨。     

西藏达如错地区晚侏罗世高镁安山岩——班公湖—怒江洋壳俯冲消减的证据

对出露于拉萨地块北部的达如错接奴群安山岩进行了年代学、元素地球化学和锆石原位Hf同位素研究。用LAICP-MS技术测得的安山岩锆石206Pb/238U年龄为163.3±1.7Ma,即火山活动时限为晚侏罗世早期。安山岩地球化学研究结果表明,其具有典型高镁安山岩的地球化学特征,所有样品均具有较高的Mg O、Mg#值,低的TFe O/Mg O值(小于1.5);所有样品都显示轻稀土元素富集,具有Eu负异常,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征;锆石εHf(t)值为较均一的负值(εHf(t)=-8.5~-6.7)。研究表明,达如错高镁安山岩很可能是班公湖—怒江洋壳在俯冲消减背景下,由俯冲沉积物熔融产生的熔体与地幔橄榄岩发生交代作用的产物,形成于与班公湖—怒江洋壳俯冲消减有关的活动大陆边缘(安第斯型)的构造环境。由此认为,晚侏罗世接奴群火山岩是班公湖—怒江洋壳俯冲消减的产物,从而为班公湖—怒江洋壳的俯冲消减提供了直接的火山岩证据。     

俯冲带岩浆弧安山岩的成因研究进展

安山岩是俯冲带岩浆弧中重要的岩石类型,其成因至今仍是国际地质学界研究的热点之一.根据安山岩分布的地质背景,岩浆弧安山岩可以简单划分为陆弧安山岩和洋弧安山岩,二者在化学成分和空间分布等方面存在明显差异.自20世纪20年代末以来,大量的研究成果丰富了人们对岩浆弧安山岩成因的认识,逐渐将其归纳为玄武质岩浆输入和安山质岩浆输入2种模型.玄武质岩浆输入模型认为形成岩浆弧安山岩的初始岩浆成分为玄武质,强调分离结晶、同化混染和岩浆混合等壳内过程;而安山质岩浆输入模型认为地幔源区可以直接形成安山质熔体,强调俯冲板片来源的流体/熔体—地幔橄榄岩的交代反应和沉积物底辟等壳下过程.虽然岩浆弧安山岩的成因研究取得了一定的进展,但每一个模型都有亟待完善之处.地幔交代岩的实验岩石学研究、安山岩与大陆地壳形成与演化间的关系、理论计算和模拟的应用等都是未来需要研究的领域.     

小兴安岭逊克地区第四纪高镁安山岩的岩石学、K-Ar年代学及火山地质特征

黑龙江省小兴安岭北段逊克地区出露大面积的第四纪火山岩,分布面积约3000km~2。岩性主要为玄武安山岩和玄武质粗面安山岩,还有少量的粗面安山岩和安山岩。逊克火山岩的Si O2含量为54.3%~57.4%,MgO含量变化为3.82%~5.80%,镁指数(Mg#=100×Mg/(Mg+Fe~(2+))变化于49.6~57.8之间,属于高镁安山岩。逊克高镁安山岩火山口的位置分布在火山岩区的南面,根据火山岩区南高北低的地势,推测北边的火山岩是由南侧的岩浆向北流动形成的。岩浆流动形成了具有特征性的火山地貌,如沿河谷形成数公里长的石垄以及大面积的翻花熔岩形成的石海景观。火山岩的K-Ar测年结果表明,逊克高镁安山岩可以划分为早更新世(1.12~1.00Ma)和中更新世(0.68~0.25Ma)两期。在第四纪熔岩和河湖相沉积之间还夹有薄层火山灰,推测在岩浆溢流形成大面积熔岩之前有小规模岩浆爆发活动。     

赣东北蛇绿岩带新元古代(~800Ma)高镁安山岩的发现及其意义

在赣东北蛇绿岩带中的樟树墩地区新发现新元古代高镁安山岩,其LA-ICP-MS锆石U-Pb法年龄为794.8±6.0 Ma。它们的Si O2介于54.90%~58.45%,Al2O3介于15.31%~16.77%(平均小于16%);Ca O为2.46%~6.73%,Fe OT/Mg O变化于0.87~1.20,具有高Mg O(6.39%~8.76%)、高Mg#(64~71)特点;富集轻稀土元素且具弱负Eu异常,明显富集LILE而亏损HFSE,Sr含量(普遍200×10-6)和Sr/Y比值(4.11~7.29)均较低,具有典型高镁安山岩的地球化学特征,类似于日本Setouchi火山带的Sanukitoids。锆石εHf(t)值介于10.23~17.79之间,反映它们起源于亏损地幔。主、微量及同位素特征均表明,本区高镁安山岩是被俯冲板片释放的含水流体交代的地幔楔部分熔融的产物,形成于大洋岛弧(洋内弧)环境,指示赣东北地区在约800Ma前时仍存在洋壳俯冲,双溪坞弧尚未增生到扬子东南缘,暗示扬子和华夏两大陆块此时尚未碰撞拼合。     

西藏达如错地区晚侏罗世高镁安山岩——班公湖—怒江洋壳俯冲消减的证据

对出露于拉萨地块北部的达如错接奴群安山岩进行了年代学、元素地球化学和锆石原位Hf同位素研究。用LA-ICP-MS技术测得的安山岩锆石206Pb/238U年龄为163.3±1.7Ma,即火山活动时限为晚侏罗世早期。安山岩地球化学研究结果表明,其具有典型高镁安山岩的地球化学特征,所有样品均具有较高的MgO、Mg#值,低的TFeO/MgO值（小于1.5）;所有样品都显示轻稀土元素富集,具有Eu负异常,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征;锆石εHf(t)值为较均一的负值（εHf(t)=-8.5~-6.7）。研究表明,达如错高镁安山岩很可能是班公湖—怒江洋壳在俯冲消减背景下,由俯冲沉积物熔融产生的熔体与地幔橄榄岩发生交代作用的产物,形成于与班公湖—怒江洋壳俯冲消减有关的活动大陆边缘（安第斯型）的构造环境。由此认为,晚侏罗世接奴群火山岩是班公湖—怒江洋壳俯冲消减的产物,从而为班公湖—怒江洋壳的俯冲消减提供了直接的火山岩证据。     

东北牡丹江地区古近纪高镁安山岩的发现及其岩石学特征

全球新生代高镁安山岩多分布于活动大陆边缘和岛弧环境，而板内高镁安山岩出露较少。近年来，在松辽盆地西侧的五岔沟地区和北侧的逊克、门鲁河地区以及俄罗斯远东地区相继发现了喷发于20.6～0.3 Ma（新近纪—第四纪）的板内高镁安山岩。这些板内高镁安山岩的发现对于探讨地幔中再循环地壳物质的属性和命运具有重要意义。文章报导了在松辽盆地东侧的牡丹江地区新发现的古近纪高镁安山岩（喷发于49.2～36.3 Ma）。这些火山岩SiO2含量为54.75～58.95 wt%,Mg#为45.18～51.72，属于高镁安山岩。牡丹江高镁安山岩属于亚碱性系列，岩性为玄武安山岩和安山岩，主量元素组成变化范围较小。基于岩相学观察和MELTS软件模拟计算，牡丹江高镁安山岩的矿物结晶顺序为：斜长石和斜方辉石斑晶较早结晶，之后斜方辉石、单斜辉石和钛铁氧化物等基质矿物结晶。MELTS软件模拟结果指示在岩浆演化过程中结晶出的矿物未脱离岩浆体系，岩石成分代表了相对原始的岩浆成分。文章利用斜方辉石—熔体测压法计算出牡丹江高镁安山岩的结晶压力为169～570 MPa，相当于5.6～18.8 km的深度。利用斜方辉石—熔体和熔体两种测...     

西藏唐加地区早侏罗世高镁安山岩U-Pb年代学、岩石地球化学及地质意义

西藏唐加地区甲拉浦组中发育高镁安山岩,通过对其样品U-Pb年代学和地球化学特征分析结果显示,唐加地区甲拉浦组高镁安山岩U-Pb年龄为197.1±2.9 Ma,时代为早侏罗世.地球化学特征显示,甲拉浦组高镁安山岩属于钾钙碱性系列,w(SiO2)在53.04％～54.53％之间,w(MgO)为4.98％～6.18％,w(Al2O3)为17.17％～17.54％,w(CaO)为7.00％～11.34％,FeOT/MgO为1.26～1.48,平均值为1.33,Mg#值为58.7～62.5,平均值为61.2.样品显示轻稀土元素富集,Eu微负异常,大离子亲石元素Rb,Ba,Pb富集,Nb,Ta,Ti等高场强元素亏损.由此可知,唐加地区早侏罗世甲拉浦组高镁安山岩形成于与俯冲消减有关的构造背景,是新特提斯洋北向俯冲洋壳部分熔融的产物.     

高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和镁安山岩/闪长岩类(MA):与洋俯冲作用相关的两类典型的火成岩类

本文主要基于对实验岩石学成果的简要评述,讨论与洋俯冲作用有关的两类典型的火成岩类:楔形地幔在含水条件下橄榄岩局部熔融产生的高镁安山岩/闪长岩类(HMA)和俯冲洋壳局部熔融岩浆与地幔楔相互作用产生的镁安山岩/闪长岩类(MA)。提出:(1)识别HMA和MA必须同时运用两套参数系统:SiO2-MgO系统和SiO2-FeO/MgO系统;(2)区别HMA和MA是在它们均符合LF-CA(低Fe钙碱趋势)特征条件下,再用SiO2-MgO系统进一步加以鉴别;(3)识别HMA和MA的方法,或用在给定SiO2时,MgO和FeO/MgO的具体数值,或用图解法。     

内蒙古横峦山组类高镁安山岩年代学及地球化学特征

横峦山组火山岩主要分布在红柳河—牛圈子—洗肠井缝合线南部红山头一带。通过锆石同位素测年及岩石地球化学分析等方法对横栾山组火山岩进行研究,结果显示: 该组火山岩富集LREE,亏损HREE,无明显的负铕异常,稀土配分形式与日本Setouchi火山岩带中典型高镁安山岩类似。此外,该火山岩具较高的MgO含量(2.85%~4.13%)和较低的FeO^T/MgO比值( FeO^T/MgO=0.75~1.2<1.5),Al₂O₃含量介于5.59%~17.15%,CaO含量小于10% (5.97%~8.30%)。其岩石地球化学具有类高镁安山岩的特征,因此认为横峦山组火山岩形成于北山洋早期洋壳俯冲环境。横峦山组火山岩的锆石U-Pb测年结果为(453.5±2.7) Ma,代表着北山地区在晚奥陶世早期北山洋已经开始发生俯冲。     

安山岩风化过程中元素行为——以豫西熊耳山地区为例

在风化过程中主量元素的风化行为可用风化指数来表征,但对在地球化学中更重要的微量元素的风化行为还缺少研究。本文研究了豫西熊耳山地区—安山岩风化剖面,发现花岗岩风化指数(WIG)也适用于安山岩风化过程的定量表征。基于上陆壳作标准绘制风化剖面样品稀土元素配分曲线时,发现风化过程稀土元素出现分馏现象,表现为富集中稀土;但基于球粒陨石作标准时,风化壳样品均具有相似的稀土配分曲线形态,即上陆壳是一种比球粒陨石更为敏感的稀土元素标准化标尺。牛头沟金矿区安山岩风化过程中部分微量表现出随风化程度增强而显著富集的特征,Au、Ag含量变化可达两个数量级以上,Pb、As、Hg可达一个数量级以上。     

内蒙古林东地区晚二叠世高镁安山岩的成因及产出背景

兴蒙造山带中部二叠纪火山岩分布广泛,主要岩性为玄武岩、玄武安山岩、英安岩、流纹岩及火山碎屑岩等,记录了兴蒙造山带晚古生代的构造演化。本文在内蒙古东部林东一带识别出一组新的高镁安山岩,对其开展了地球化学和锆石U-Pb年龄研究,以探讨其岩石成因和地质意义。该高镁安山岩呈灰黑色—灰色,斑状结构,气孔-杏仁构造,斑晶矿物组合主要为斜长石(15%-20%),斜方辉石(5%-10%),单斜辉石(5%)和角闪石(5%),基质中有较多磁铁矿和钛铁矿等,指示富水、氧化的岩浆特点。锆石U-Pb年龄为253±1-255±1 Ma(2σ),ε_Hf(t)=+7.8-+14.3,全岩SiO₂含量52.3%-56.5%,具高的MgO (7.2%-12.7%),Cr (264×10^-6-382×10^-6),Ni (168×10^-6-407×10^-6),Ba (318×10^-6-1130×10^-6)和Sr (288×10^-6-906×10^-6)含量,Mg^#为60.0-77.2,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.70348-0.70454,ε_Nd(t)=+3.79-+7.57,与赞岐型(sanukite)高镁安山岩地球化学特征相似,揭示其岩浆起源于俯冲交代的地幔;同时,全岩所具有的高La/Sm比值(1.68-8.67),指示可能有沉积组分的贡献。我们解释这些高镁安山岩的形成与俯冲的沉积物析出富水流体交代岩石圈地幔的部分熔融有关。此外,与高镁安山岩伴生的玄武岩具有典型的岛弧火山岩特征。因此,我们认为林东高镁安山岩及其伴生的玄武岩形成于岛弧环境,并与古亚洲洋向北俯冲有关,为古亚洲洋最终闭合提供了年代学和岩石学约束。     

东天山觉罗塔格构造带晚三叠世镁安山岩的厘定及其构造意义

新疆东天山地区印支期岩浆活动的岩石成因、源区性质及相关动力学背景一直是区域地质问题争论的焦点。对东天山构造带阿奇山安山岩开展岩石学、地球化学及锆石U-Pb-Hf系统研究,结果表明安山岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶矿物主要为单斜辉石和斜长石,基质以针状斜长石微晶为主。锆石U-Pb定年结果表明镁安山岩喷发于235 Ma(晚三叠世),并含有石炭纪年龄的继承锆石。锆石Hf同位素分析显示岩浆期锆石具有低的ε_Hf(t)值(-31.7~-7.6)和古老的亏损地幔模式年龄(T_DM=2.2~0.7 Ga)。岩石地球化学特征显示样品为高MgO含量(3.7%~4.7%)和K₂O/Na₂O比值(0.6~1.1)及低TFeO/MgO比值(1.6~1.8)的高钾钙碱性镁安山岩。岩石地球化学特征结合区域构造-岩浆-成矿作用揭示阿奇山镁安山岩为板内伸展背景下含金云母的富集岩石圈地幔在较浅深度(<80 km)部分熔融的产物,且母岩浆混有古老地壳物质。晚三叠世阿奇山镁安山岩的厘定反映了该时期东天山地区处于岩石圈伸展-减薄阶段。     

鄂尔多斯地块西南缘中元古代玄武安山岩地球化学特征及其构造意义

铁马河玄武安山岩位于鄂尔多斯地块西南缘,沿六盘山东麓断裂带出露。岩石发育气孔和杏仁状构造,具有斑状结构—间隐结构,斑晶主要为长条状斜长石和少量蚀变暗色矿物。岩石地球化学呈现富Na₂O、Fe O^T、Al₂O₃,贫Mg O、TiO₂、K₂O的特点,稀土配分曲线为右倾轻稀土富集型,LREE/HREE=6.50～7.01,(La/Yb)_N为5.620.69～0.91。样品[n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr)]_i为～7.14,富集Ba、Th、U、K等大离子亲石元素,Nb、Sr和Ti相对亏损,δEu=0.70587～0.70934,ε_Nd(t)介于-6.9-4.8,T_DM为2562～2730～Ma,Nb/Ta(6.60～8.25)低于大陆地壳的平均值,指示了受俯冲流体改造的古老富集地幔参与了岩浆形成。SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示铁马河...     

右江盆地晚侏罗世钾玄质高镁安山岩的厘定及其构造意义

右江盆地在大地构造上处于特提斯和滨太平洋构造域的结合部位。本文报道了该盆地东部杨屯安山岩的岩相学、年代学和地球化学特征。杨屯安山岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶主要为辉石,基质以针状斜长石微晶为主,含少量辉石。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明杨屯安山岩的喷发时代为159.3±2.8Ma,即晚侏罗世。样品的Si O2含量为53.13%~55.71%,具高MgO(6.74%~8.85%)、Mg#值(63~72)、Cr(416×10~(-6)~565×10~(-6))和Ni(207×10~(-6)~246×10~(-6)),低Fe OT/MgO(0.83~1.23)等特征,与典型高镁安山岩的特征相似。所有样品具高K2O(3.39%~4.77%)和K2O/Na2O(1.31~2.33),同时也具钾玄质岩石的地球化学特征。样品强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素,具较高的Rb/Sr(0.20~0.46)和较低的Ba/Rb(7.17~9.30),富集的Sr-Nd同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.70738~0.70739,εNd(t)=-3.6~-3.4)。元素和同位素特征表明杨屯钾玄质高镁安山岩是含金云母的富集岩石圈地幔部分熔融的产物,形成于板内伸展环境而不是岛弧环境。晚侏罗世杨屯钾玄质高镁安山岩的厘定,反映了该时期右江地区处于岩石圈伸展-减薄阶段。     

鄂尔多斯地块西南缘中元古代玄武安山岩地球化学特征及其构造意义

铁马河玄武安山岩位于鄂尔多斯地块西南缘,沿六盘山东麓断裂带出露。岩石发育气孔和杏仁状构造,具有斑状结构—间隐结构,斑晶主要为长条状斜长石和少量蚀变暗色矿物。岩石地球化学呈现富Na2O、FeOT、Al2O3,贫MgO、TiO2、K2O的特点,稀土配分曲线为右倾轻稀土富集型,LREE/ HREE=6. 50~7. 01,(La/Yb)N为5. 62~7. 14,富集Ba、Th、U、K等大离子亲石元素,Nb、Sr和Ti相对亏损,δEu= 0. 69~0. 91。样品n（87Sr)/n(86Sr)i为0. 70587~0. 70934,εNd(t)介于-6. 9 ~ -4. 8之间,TDM为2562~2730 Ma,Nb/Ta（6. 60~8. 25）低于大陆地壳的平均值,指示了受俯冲流体改造的古老富集地幔参与了岩浆形成。SHRIMP锆石U- Pb定年结果显示铁马河玄武安山岩形成于中元古代早期（~1740 Ma）,其形成与研究区中元古代早期陆内伸展作用引起的古老岩石圈地幔减压熔融有关,是华北克拉通陆内裂谷发育过程在鄂尔多斯地块西南缘的体现。     

新疆阿舍勒铜锌矿区潜玄武安山岩的岩石地球化学特征及其地质意义

对新疆阿舍勒铜锌矿区潜玄武安山岩进行了岩石学、岩石地球化学和同位素地球化学研究,结果表明:岩石具有中等的SiO_2(51.90%~52.85%)、MgO(4.44%~5.08%)、Al_2O_3(14.94%~16.11%)、TiO_2(0.99%~1.03%)含量,较低的K_2O(0.01%~0.27%)含量,属于低钾拉斑玄武岩系列;岩石具有较低的稀土元素总量,ΣREE=38.07×10~(-6)~41.70×10~(-6),亏损轻稀土元素,LREE/HREE=0.57~0.61,(La/Yb)N=0.84~0.91,具有明显Eu正异常(δEu=1.13~1.23);富集Sr、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,具有洋中脊玄武岩(MORB)和岛弧拉斑玄武岩(IAB)的特征,形成于岛弧(或弧前)环境;具有相对高的εNd(t)值(+6.9~+7.6),表明其原始岩浆来源于俯冲流体交代地幔楔的部分熔融,没有明显深海沉积物加入。结合阿尔泰造山带南缘的区域地质资料及潜玄武安山岩的地球化学特征,认为阿尔泰南缘在晚古生代处于活动大陆边缘,阿舍勒盆地处于岛弧(或弧前)背景。     

内蒙古自治区牙克石市西尼气林场安山岩锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年及地质意义

内蒙古自治区牙克石市西尼气林场一带出露的面积型安山岩,前人多划为早白垩世次火山岩或早白垩世的浅成侵入岩。本次安山岩U-Pb测年结果为226.0±1.9 Ma,为晚三叠世的产物,是大兴安岭中北部地区首次识别出三叠纪安山岩。结合地质特征,将其划为晚三叠世浅成侵入岩,说明在三叠纪大兴安岭中北部存在火山活动。本次测年结果对大兴安岭中北部火山岩地区面积型安山岩及安山玢岩的归属划分具有参照意义。