东南沿海地区古近纪大陆岩石圈地幔特征及成因

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自岩石圈地幔 ,上地幔橄榄岩包体的岩石学及地球化学特征都记录了地幔演化的历史。普宁橄榄岩包体斜方辉石含量与太古宙克拉通地幔类似 ,但在矿物学、REE、痕量元素和Sr Nd同位素上又与太古宙岩石圈地幔不同。橄榄岩包体的岩相学、矿物学、REE、痕量元素特征都提供了含H2 O富Si流体交代橄榄岩的证据 ,这种流体可能主要是洋壳物质局部熔融而成。流体交代使橄榄岩富Si,同时富Sr、Pb和强不相容元素等大洋岩石圈物质。这表明普宁大陆岩石圈地幔既保留太古宙岩石圈地幔的特征 ,又具有大洋俯冲地幔的特征 ,它是古老岩石圈地幔向大洋岩石圈地幔转换的一部分 ,这种转换可能是大洋岩石圈与大陆岩石圈地幔相互作用的结果。     

胶辽半岛金伯利岩中地幔捕虏体岩石学特征：古生代岩石圈地幔及其不均一性

华北东部古生代岩石圈地幔经历过复杂的多旋回多阶段熔融岩浆、重结晶、变质和剪切变形历史,因而岩石组成、结构复杂.地幔橄榄岩的主元素、地幔矿物特别是金刚石中的包裹体的Mg#值及Cr#值等显示古生代岩石圈地幔高度难熔亏损玄武质的成分特征,而地幔橄榄岩的不相容元素、同位素显示高度富集的特点.这种高难熔和强富集两重性是克拉通岩石圈地幔的特征.Pb同位素反映华北东部古生代岩石圈地幔具冈瓦纳大陆地幔的特点.复县和蒙阴古生代岩石圈地幔尽管都表现为太古代克拉通地幔的特征,但存在着不均一性,前者受克拉通化后的深部作用影响强于后者.与新生代地幔Sr、Nd同位素对比表明富集的古生代岩石圈地幔向亏损新生代的地幔转变和减薄伴有新生地幔物质对古老岩石圈的置换和混合作用.     

吉林蛟河地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd-Hf-Os同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省蛟河市境内大石河新生代玄武岩中含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学与矿物学研究显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩-方辉橄榄岩,未发现石榴石橄榄岩。岩相学及地球化学资料显示它们都是经历过熔体抽取而形成的岩石圈地幔残留。矿物平衡温度计算发现,本区的这些地幔橄榄岩包体来自地下40～60km 深度,且下部以二辉橄榄岩为主,而上部以贫单斜辉石的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为主,显示明显的岩石圈地幔分层现象。Sr-Nd-Hf 同位素资料反映这些地幔包体均表现为亏损性质,而 Re-Os 同位素资料确定上述岩石圈地幔形成于中元古代,明显老于上覆地壳的新元古宙时代,反映壳幔年龄上的解耦。因此我们推测,该区曾经历过华北克拉通类似的早期岩石圈地幔的整体丢失事件,然后形成于其它地区的中元古宙岩石圈地幔在本区增生。     

地幔柱活动对克拉通岩石圈地幔的影响：西伯利亚克拉通地幔橄榄岩包体Sr-Nd-Hf同位素制约

利用单矿物溶液法分析了Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成,并且与Udachnaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成进行了对比。结果显示,Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单斜辉石具有亏损的Sr同位素组成和富集的Nd、Hf同位素组成。橄榄岩包体石榴子石的Sr-Nd-Hf同位素组成表现出原始的特征,没有受到交代作用的影响。通过对比Udachnaya和Obnazhennaya金伯利岩中地幔包体的特征和单斜辉石的二元混合模拟发现,Udachnaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成更偏向于金伯利岩的特征,而与之相反,Obnazhennaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成则位于金伯利岩和地幔柱溢流玄武岩之间,且更加偏向于溢流玄武岩的同位素特征。因此,地幔柱活动对西伯利亚克拉通岩石圈产生了影响,改变了其岩石圈地幔的同位素组成。     

安徽女山地幔橄榄岩捕虏体的同位素组成:中国东部新生代岩石圈地幔时代制约

位于安徽省境内的女山新生代碱性玄武岩中含有大量而且类型丰富的地幔橄榄岩包体,主要类型有尖晶石相、石榴石相、尖晶石-石榴子石过渡相二辉橄榄岩以及少量的方辉橄榄岩,其中部分尖晶石二辉橄榄岩样品中出现富含挥发分的角闪石、金云母和磷灰石。本文选择该区的尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩包体进行了较为详细的岩石学、矿物学、地球化学研究工作。结果显示,除2个方辉橄榄岩表现难熔特征外,其它25件尖晶石相二辉橄榄岩均具有饱满的主量元素组成。二辉橄榄岩样品的Sr-Nd-Hf同位素均表现为亏损地幔的性质,不同于古老克拉通型难熔、富集的岩石圈地幔。富含挥发份交代矿物的出现以及轻稀土元素不同程度的富集,表明女山岩石圈地幔经历了较为强烈的交代作用,然而Re-Os同位素及PGE分析结果表明交代作用并没有显著改变Os同位素组成。二辉橄榄岩样品均具有较高的Os同位素组成,结合其饱满的主量元素组成,亏损的同位素特征,表明女山地区岩石圈地幔整体为新生岩石圈地幔。但1个方辉橄榄岩样品给出了较低的Os同位素比值0.1184,其Re亏损年龄为1.5Ga,它可能来自于软流圈中残留的古老难熔地幔。     

吉林省伊通地区橄榄岩包体的同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省伊通新生代火山群中大孤山所伴生的东小山火山含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学和矿物学工作显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩,含有少量的方辉橄榄岩和异剥橄榄岩。包体的结构类型多样,包括粒状变晶结构、碎斑状结构、糜棱结构和筛状变晶结构。主量元素及矿物化学资料表明,这些地幔橄榄岩包体大都比较饱满,说明其所经历的部分熔融程度较低。微量元素显示,包体在形成以后经受过不同程度地幔交代作用的影响。矿物平衡温度计算结果表明包体的平衡温度为989～1142℃,来源深度约为40～70km。Sr-Nd-Hf同位素资料反映二辉橄榄岩包体具有亏损地幔的特征。Re-Os同位素资料显示上述岩石圈地幔的主体形成于显生宙期间,少量具有中元古代Re亏损年龄的样品所代表的古老地幔与本区上覆地壳成因无关,可能是软流圈中固有的较古老的大陆岩石圈地幔。     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区(河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁)新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和 Sr-Nd 同位素研究。通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富 Al_2O_3、CaO、NaO、K_2O、TiO_2,但相对贫镁;其单斜辉石的 LREE 更为富集,但 Sr、Nd 同位素组成则相对亏损。这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石 Mg~#的降低和同位素组成的相对亏损。捕虏体的 Rb-Sr 等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈。同时说明华北新生代岩石圈地慢普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于"大洋型"岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔。     

长白山新生代玄武岩中橄榄岩包体所揭示的岩石圈地幔特征

长白山地区位于华北克拉通东北部,广泛出露富含地幔橄榄岩包体的新生代玄武岩,为研究岩石圈地幔的性质和演化提供了优越条件。本文对长白山地区天池和龙岗新生代火山岩群中尖晶石相橄榄岩包体进行了岩石学、全岩主微量元素、矿物主量元素、单斜辉石微量元素和Sr-Nd-Hf同位素分析。研究结果表明,尖晶石相橄榄岩包体由二辉橄榄岩和少量的方辉橄榄岩组成,Mg#值为87.4～91.2,表现出新生饱满的特征,平衡温度为900～1100℃。橄榄石的Mg#值(%Fo)为85.6～91.3。单斜辉石包括四种类型:(1)轻稀土元素严重亏损型;(2)轻稀土元素亏损型;(3)向右微倾型和(4)"勺型"。单斜辉石表现出Sr同位素(87Sr/86Sr=0.702749～0.707276)整体亏损,部分样品富集的特征,单斜辉石的Nd-Hf同位素呈现出亏损特征(143Nd/144Nd=0.512886～0.51333、εHf=+17.7～+49.8)。长白山地区二辉和方辉橄榄岩分别经历了小于10%和略大于10%的部分熔融作用,并受到富水硅酸盐熔体的地幔交代作用。太平洋板块向西俯冲作用使得软流圈上涌并携带大量壳源物质进入地幔深部,与岩石圈地幔发生橄榄岩-熔体反应,形成了长白山地区不均一的岩石圈地幔,以新增生饱满地幔为主,夹有少量古老难熔岩石圈地幔碎片。     

北部湾涠洲岛及斜阳岛火山岩微量元素和同位素地球化学及其构造意义

本文在北部湾内一对姊妹火山岛即涠洲岛及斜阳岛火山地质研究基础上,进一步开展火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素,以及地幔橄榄岩Re-Os同位素地球化学研究.岛上早晚两期火山岩均为碱性玄武岩,分别属于碱性橄榄玄武岩和碧玄岩.碧玄岩为玻基斑状结构,舍地幔橄榄岩碎块(一般<1cm),表明为地幔岩浆快速喷出地表冷凝而成,岩浆上升过程中极少演化.火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素资料表明,涠洲岛及斜阳岛玄武岩与雷琼及北部湾周边、南海海盆玄武岩类似,具有亏损地幔的Sr、Nd同位素组成与Pb同位素显示的EMII富集地幔特征的Dupal异常,表明岩浆并非来自单一地幔源区,不可与OIB或MORB源区简单类比,也非地幔柱成因,而是由两个不同的地球化学组分混合而成.Re-OS同位素特征也指示地幔橄榄岩捕虏体来源于亏损的岩石圈地幔,而非核幔边界.推测涠洲岛及斜阳岛与雷琼及北部湾周边的岩浆可能是由于南海扩张后大陆裂解-软流圈地幔热物质上涌,与上覆薄而年轻的岩石圈地幔相互作用的产物.     

扬子地块东段大陆岩石圈地幔的物质成分

根据苏皖地区新生代碱性玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体的化学成分，讨论了扬子地块东段大陆岩石圈地幔的物质成分。以包体的平均成分代表该区岩石圈地幔的平均成分，依照地幔地球化学演化趋势，估计了该区岩石圈地幔的原始组成。采用最近提出的二辉石地质温度计，计算了包体的平衡温度，讨论了该区岩石圈地幔物质成分在垂向上的分布和变化，上地幔橄榄岩中的玄武质组分在垂向上由上而下亏损程度逐渐减小。包体中稀土元素丰度模式反映了该区岩石圈地幔演化的多阶段性。除了程度不同的部分熔融作用外，局部地段曾有隐性地幔交代作用发生，造成了地幔橄榄岩中主量成分和稀土元素的解耦现象。     

Geochemical Records of Mantle Processes in Mantle Xenoliths from Three Cenozoic Basaltic Volcanoes in Eastern China

Rare earth element (REE) contents, and Sr and Nd isotopic compositions were measured for three suites of mantle xenoliths from the Kuandian, Hannuoba and Huinan volcanoes in the north of the Sino-Korean Platform. From the correlations of Yb contents with Al/Si and Ca/Si ratios, the peridotites are considered to be the residues of partial melting of the primitive mantle. The chondrite-normalized REE compositions are diverse, varying from strongly LREE-depleted to LREE-enriched, with various types of REE patterns. Metasomatic alteration by small-volume silicate melts, of mantle peridotites previously variably depleted due to fractional melting in the spinel peridotite field, can account for the diversity of REE patterns. The Sr/ Ba versus La/Ba correlation indicates that the metasomatic agent was enriched in Ba over Sr and La, suggestive of its volatile-rich signature and an origin by fluid-triggered melting in an ancient subduction zone. The Sr and Nd isotopic compositions of these xenoliths, even from     

Spinel peridotite xenoliths from the Atsagin-Dush volcano, Dariganga lava plateau, Mongolia: a record of partial melting and cryptic metasomatism in the upper mantle

Spinel peridotite xenoliths from the Atsagin-Dush volcanic centre, SE Mongolia range from fertile lherzolites to clinopyroxene(cpx)-bearing harzburgites. The cpx-poor peridotites typically contain interstitial fine-grained material and silicate glass and abundant fluid inclusions in minerals, some have large vesicular melt pockets that apparently formed after primary clinopyroxene and spinel. No volatile-bearing minerals (amphibole, phlogopite, apatite, carbonate) have been found in any of the xenoliths. Fifteen peridotite xenoliths have been analysed for major and trace elements; whole-rock Sr isotope compositions and O isotope composition of all minerals were determined for 13 xenoliths. Trace element composition and Sr-Nd isotope compositions were also determined in 11 clinopyroxene and melt pocket separates. Regular variations of major and moderately incompatible trace elements (e.g. heavy-rare-earth elements) in the peridotite series are consistent with its formation as a result of variable degrees of melt extraction from a fertile lherzolite protolith. The Nd isotope compositions of LREE (light-rare-earth elements)-depleted clinopyroxenes indicate an old (≥ 1 billion years) depletion event. Clinopyroxene-rich lherzolites are commonly depleted in LREE and other incompatible trace elements whereas cpx-poor peridotites show metasomatic enrichment that can be related to the abundance of fine-grained interstitial material, glass and fluid inclusions in minerals. The absence of hydrous minerals, ubiquitous CO₂-rich microinclusions in the enriched samples and negative anomalies of Nb, Hf, Zr, and Ti in primitive mantle-normalized trace element patterns of whole rocks and clinopyroxenes indicate that carbonate melts may have been responsible for the metasomatic enrichment. Low Cu and S contents and high δ³⁴S values in whole-rock peridotites could be explained by interaction with oxidized fluids that may have been derived from subducted oceanic crust. The Sr-Nd isotope compositions of LREE-depleted clinopyroxenes plot either in the MORB (mid-ocean-ridge basalt) field or to the right of the mantle array, the latter may be due to enrichment in radiogenic Sr. The LREE-enriched clinopyroxenes and melt pockets plot in the ocean island-basalt field and have Sr-Nd isotope signatures consistent with derivation from a mixture of the DMM (depleted MORB mantle) and EM (enriched mantle) II sources. Received: 18 January 1996 / Accepted: 23 August 1996     

地幔流体在滇西富碱斑岩成岩成矿过程中的作用——地质年代学和同位素地球化学制约

滇西金沙江哀牢山断裂以东广泛发育富碱斑岩型多金属矿床,其富碱斑岩体中有多处产出深源岩石包体。对包体岩石和寄主富碱斑岩及其成矿石英脉的地质年代学研究显示,深源岩石包体的成岩年龄大于寄主富碱斑岩,而富碱斑岩的成岩与成矿是基本同时的。结合铅硅锶钕同位素地球化学研究表明,在富碱岩浆的成岩过程中,伴随富硅成矿流体对围岩和岩体的交代蚀变,并与地壳岩石一定程度混染而实现成矿作用。这种富硅成矿流体作用实质上是地幔流体作用在地壳中成矿作用的延续。据此,从地幔流体交代矿物的结晶年龄(116.0 Ma)到富硅成矿流体年龄(51.2 Ma),揭示地幔流体作用贯穿于富碱岩浆成岩成矿的全过程。正是这一地幔流体作用过程,导致Si、Al、Na、K及其它硅不相容元素和成矿元素富集,进而导致其Sr-Nd同位素特征由亏损地幔向富集地幔过渡,并引起从岩体→围岩对应、从高温→低温的系列成矿效应。也正是这种流体作用,构成滇西新生代广泛成矿的内在统一制约因素和大型-超大型矿床形成的重要地球化学背景。     

A brief review of isotopically light Li – a feature of the enriched mantle?

Lithium isotope geochemistry is increasingly being used to trace deep-earth processes, reflecting the observed large variation of Li isotope ratios in mantle-derived rocks, including peridotite xenoliths associated with ancient continents. We briefly review the Li isotopic compositions of major geochemical reservoirs, the assumed mechanisms of Li isotopic fractionation, and, in particular, the origins of isotopically light Li in mantle-derived rocks based on the latest developments in Li isotope geochemistry. Comparison of Li isotope data with existing Sr-Nd isotope ratios reflects the subduction-recycling of ancient oceanic crust and the reappearance of Li in volcanic rocks. This circulation may play an important role in generating the isotopically light-Li component in the mantle – perhaps the enriched mantle end member defined by the Sr-Nd isotopic compositions of oceanic basalts.     

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

河北阳原新生代玄武岩中两类辉石岩包体的矿物学和地球化学特征

位于大兴安岭-太行山重力梯度带西侧的阳原新生代玄武岩中含有大量橄榄岩和辉石岩包体。辉石岩包体含有绿色的Cr辉石岩和黑色的Al辉石岩包体两种类型,均为二辉岩,且多数样品中单斜辉石含量高于斜方辉石。岩石结构和主微量元素组成说明阳原辉石岩是高压堆晶体。其EMI型Sr-Nd同位素特征,明显不同于寄主玄武岩,暗示两者没有成因联系,而可能代表古老岩浆事件的产物。综合文献资料发现重力梯度带西侧的辉石岩包体大多具有富集同位素特征,而东侧的样品以亏损同位素组成为主。这种空间上的成分差异暗示重力梯度带分隔两个不同的地幔域,也可能与重力梯度带两侧岩石圈地幔形成时代不同有关。     

Evolution of the upper mantle beneath the southern Baikal rift zone: an Sr-Nd isotope study of xenoliths from the Bartoy volcanoes

Anhydrous and amphibole-bearing peridotite xenoliths occur in roughly equal quantitites in the Bartoy volcanic field about 100 km south of the southern tip of Lake Baikal in Siberia (Russia). Whole-rock samples and pure mineral separates from nine xenoliths have been analyzed for Sr and Nd isotopes in order to characterize the upper mantle beneath the southern Baikal rift zone. In an Sr-Nd isotope diagram both dry and hydrous xenoliths from Bartoy plot at the junction between the fields of MORB and ocean island basalts. This contrasts with data available on two other localities around Lake Baikal (Tariat and Vitim) where peridotites typically have Sr–Nd isotope compositions indicative of strong long-term depletion in incompatible elements. Our data indicate significant chemical and isotopic heterogeneity in the mantle beneath Bartoy that may be attributed to its position close to an ancient suture zone separating the Siberian Platform from the Mongol-Okhotsk mobile belt and occupied now by the Baikal rift. Two peridotites have clinopyroxenes depleted in light rare earth elements (LREE) with Sr and Nd model ages of about 2 Ga and seem to retain the trace element and isotopic signatures of old depleted lithospheric mantle, while all other xenoliths show different degrees of LREE-enrichment. Amphiboles and clinopyroxenes in the hydrous peridotites are in Sr–Nd isotopic disequilibrium. If this reflects in situ decay of ¹⁴⁷Sm and ⁸⁷Rb rather than heterogeneities produced by recent metasomatic formation of amphiboles then 300–400 Ma have passed since the minerals were last in equilibrium. This age range then indicates an old enrichment episode or repeated events during the Paleozoic in the lithospheric mantle initially depleted maybe 2 Ga ago. The Bartoy hydrous and enriched dry peridotites, therefore, are unlikely to represent fragments of a young asthenospheric bulge which, according to seismic reflection studies, reached the Moho at the axis of the Baikal rift zone a few Ma ago. By contrast, hydrous veins in peridotites may be associated with rift formation processes.     

南海北部及其沿岸中、新生代壳幔相互作用与构造演化——纪念“陆缘扩张带”概念的倡导者陈国达教授

新生代火山岩中的深源捕虏体资料反映,南海北部及其沿岸地区岩石圈地幔的主体由主量元素易熔组分相对饱满的、同位素组成类似MORB-OIB型的、高温型的二辉橄榄岩所组成;但在其顶部残留有古老的岩石圈地幔,它由主量元素易熔组分相对贫瘠的、同位素组成类似EM型的、较低温的方辉橄榄岩组成。在下地壳底部,分布着由晚中生代幔源岩浆分离结晶和堆晶的基性麻粒岩。由此提出了该区中、新生代壳 -幔或岩石圈 -软流圈相互作用与构造演化的简略模式: (1)印支期 -燕山早期为地壳岩石圈厚度增大的华夏型后地台活化造山带环境;(2)燕山晚期岩石圈快速减薄(如拆沉作用),造山带拉伸塌陷,地壳深处并发生广泛的底侵作用; (3)始新世 -渐新世软流圈再次上涌(如地幔柱的影响),岩石圈地幔发生底蚀减薄,地壳也因为下部层的塑性流展和上部层的张裂拉伸而减薄; (4)中新世以来,由于地幔热源在拉伸环境中被释放,壳幔发生冷却,部分软流圈地幔转化为“新生的”岩石圈地幔。研究进一步说明,南海北部陆缘扩张是该区大陆构造演化到大陆活化造山带后期,在深部壳 -幔的相互作用下,岩石圈所发生的垂向减薄和侧向伸展,既不同于弧后扩张,也不是受控于大西洋式的海底扩张。