青藏高原南部地幔包体的发现及其意义

尽管青藏高原碰撞后超钾质岩石代表了上地幔低度部分熔融的产物,增加了对地幔的了解,但是对青藏高原陆下岩石圈地幔的性质依然缺乏清楚认识,其中一个最主要的问题是高原腹地的超钾质岩石中一直缺少幔源包体和巨晶。本文报导了青藏高原南部赛利普粗面安山岩(具有典型的超钾质岩石特征,年龄约为17Ma)中产出的地幔包体的矿物主量元素成分。包体大小为0.5cm～1.5cm,主要为两类,一类是辉石岩(Opx Cpx),另一类为二辉橄榄岩(Ol Opx CPx±Phl±Sp)。包体中橄榄石(Mg~#=89～90,CaO=0.05%～0.12%,TiO_2<0.03%,NiO=0.29%～0.80%),单斜辉石(Mg~#=88～91,Al_2O_3=5.5%～7%),斜方辉石(TiO_2=0.05%～0.15%,Al_2O_3=2%～5%)和尖晶石(Mg~#=58～76,Cr~#=10～44,Cr_2O_3=9%～35%,MnO=0.09%～0.24%,FeO=11%～18%,Al_2O_3=29%～57%,MgO=16%～21%)的成分与中国东部新生代玄武岩中的地幔包体特征一致。包体的温度为990～1140℃、压力为16～20kh,显示的地温曲线与中国东部、东非肯尼亚等世界典型裂谷区的上地幔特征一致,表明青藏高原南部在中新世尽管处于印度与亚洲大陆的挤压汇聚状态,但是仍具有区域性伸展作用存在,这与藏南广泛发育的南北向裂谷和地表高热流是吻合的。包体中含水金云母与石英的出现以及尖晶石成分不均一性等揭示了包体中多期交代作用过程。与金云母共生的尖晶石后期改造作用表明导致藏南上地幔改造的交代流体应是与寄主火山岩成分接近的富K,Si和H_2O的流体。藏南地幔包体的深入研究将对揭示青藏高原地幔的成分、状态与深部作用过程以及为更好解释超钾质岩石的成因提供更多的证据。     

地幔橄榄岩中碳酸盐熔体交代作用及其鉴定特征

碳酸盐熔体交代作用是指在地幔碳酸盐熔体与橄榄岩之间的相互作用,是改造地幔的重要方式之一.碳酸盐熔体交代会显著改变地幔橄榄岩的岩石学和地球化学特征.首先,碳酸盐熔体交代作用会改变地幔橄榄岩中的矿物组成和比例.尽管碳酸盐熔体与橄榄岩的反应结果受控于初始反应物成分和反应的温压条件,但多数反应会导致橄榄岩中辉石的比例增加,而且有时还会出现磷灰石、独居石等副矿物.另外,在有些受碳酸盐熔体交代显著的橄榄岩的矿物中不仅可发现大量CO₂流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体,也会出现特殊的反应边结构和熔体囊.其次,碳酸盐熔体在改造地幔橄榄岩过程中,会在地幔矿物中留下明显的地球化学指纹.在主量元素特征上,受到碳酸盐熔体交代的橄榄岩中的单斜辉石往往具有偏高的Mg#和Ca/Al比值（>5）;而在微量元素组成特征上的变化更为显著,包括单斜辉石具有高的（La/Yb）_N、Eu/Ti、Zr/Hf、Y/Ho比值,并显著亏损HFSE等.另外,值得注意的是,碳酸盐熔体与地幔橄榄岩反应的程度不同也会导致这些地球化学特征存在差异,因此在判别碳酸盐熔体交代作用时要采用岩石学和地球化学特征相结合,多方面对比分析.对于引起地幔碳酸盐熔体交代作用的交代介质来源的识别主要用Mg-Zn-Ca-Sr等多种同位素体系进行示踪研究,尤其是近年来微区Sr同位素分析方法的建立为地幔碳酸盐熔体交代作用研究提供了重要手段.      

中国东部新生代玄武岩高Fe/Mn比值的成因意义

中国东部新生代玄武岩普遍具有的高Fe/Mn比值(平均 = 68.6 ± 11.5)与OIB型微量元素特征暗示高Fe/Mn比值与OIB型特征之间具有耦合关系. 尽管单斜辉石分离结晶作用会引起玄武岩Fe/Mn比值增加, 但对华北克拉通北缘的汉诺坝和南缘安徽境内新生代玄武岩的详细研究, 发现这些玄武岩的高Fe/Mn比值无法单独用单斜辉石分离结晶作用解释, 而必须存在高Fe/Mn比值原始岩浆. 橄榄岩和辉石岩部分熔融实验研究和模拟计算结果表明, 高Fe/Mn比值与OIB型特征之间的耦合关系应反映了地幔源区中存在的辉石岩组分, 而不必求助于核-幔作用或高度亏损岩石圈地幔的再熔融作用. 结合中国东部的岩石圈演化历史和新生代玄武岩Sr-Nd-Pb同位素组成, 新生代玄武岩的高Fe/Mn比值和OIB型微量元素组成之间的耦合特征应是中国东部岩石圈演化过程中广泛的岩石圈物质再循环作用的记录.     

吐哈盆地早二叠世玄武岩原始岩浆性质:来自熔融包裹体成分的制约

东天山地区的二叠纪玄武岩沿着区域的北东东向断裂呈脉状分布,吐哈盆地玄武岩的40Ar-39Ar坪年龄为298.2±3.8Ma,为早二叠世,与前人的玄武岩年龄结果在误差范围内一致。可能与东天山地区二叠纪岩浆铜镍矿床镁铁-超镁铁岩有密切的成因联系。吐哈玄武岩的主微量成分显示其为岛弧拉斑、大陆弧玄武岩,轻稀土富集和Nb、Ta负异常,指示源区可能经历过俯冲作用的改造。吐哈盆地二叠纪玄武岩含有新鲜的橄榄石和长石斑晶,橄榄石斑晶中熔融包裹体较发育。熔融包裹体为玻璃质、气相和玻璃质、气相、固相两种类型。包裹体中不透明矿物主要为磁铁矿,说明捕获包裹体时岩浆的氧逸度和Fe含量较高。熔融包裹体分为高MgO和低MgO含量两种。高MgO含量的包体同时具有低SiO_2、低微量和稀土元素含量的特征,可能为地幔高部分熔融的产物,且经历过深部演化程度较弱。该高MgO熔体的微量元素显示Nb、Ta亏损的特征,具有N-MORB特征的微量和稀土元素分配模式,预示该熔体为受到俯冲交代的地幔熔融形成。熔融包裹体相对玄武岩具有低的Th和Ta含量、相对弱的Nb和Ta的负异常的特征,指示熔融包裹体的成分经受改造程度低于玄武岩,暗示可能为经历过较少后期作用改造的相对原始的熔体。熔体中Cu含量(12.4×10~(-6)~299×10~(-6))在正常玄武质岩浆含量范围内,而Ni含量(236×10~(-6)~697×10~(-6))高于高镁溢流科马提岩和洋中脊玄武岩。该Cu、Ni含量略显解耦的熔体可能代表了经历过深部少量的硫化物熔离,带走小部分Cu和Ni等成矿元素之后所捕获的岩浆。如果将该熔体视为东天山地区二叠纪岩浆铜镍硫化物矿床的母岩浆,该母岩浆中Ni含量相对较高可能是岩浆铜镍硫化物矿床中矿石的Ni/Cu比值大多大于1.0的主要因素。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定岩石样品中稀土元素

以NIST612玻璃标准为外标校正物质, 采用42Ca为内标校正灵敏度漂移、基体效应、剥蚀效率及进样量的变化.将LSX-2 0 0激光剥蚀进样系统与POEMSIII电感耦合等离子体质谱仪联用, 对国际标准物质BCR-2 (玄武岩) 及国内标准物质GSR-11 (花岗岩) 玻璃熔饼进行了稀土元素的测定, 建立了LA -ICP -MS整体分析岩石样品中稀土元素的方法.结果表明, 绝大多数稀土元素准确度优于15 %, 测定精度(RSD) 小于10 %.稀土元素的检出限(LOD) 在21.4×10-9~23 1.6×10-9之间, 样品分析速度为2 0样品/h.在Excel软件下用VBA语言编制宏, 实现了脱机数据处理的自动化, 极大提高了工作效率.      

黄河中下游泥沙通量变化规律

根据黄河中下游多个主要水文控制站50多年的实测资料,利用水文学、泥沙运动力学、河床演变学和经验统计相结合的分析方法,分析黄河中下游泥沙通量的变化规律。结果表明,黄河中下游泥沙通量递减的同时泥沙粒径变细,人为因素影响巨大;中下游泥沙通量变化具有阶段性、季节性和自相关性。黄河下游河道泥沙冲刷与淤积均具有上段变化大、下段变化小的特点,这是由河道下游上宽下窄、上陡下缓特征决定的;下游河道输沙能力影响因子中,河道水量尤其是汛期水量起主要作用。     

超高压榴辉岩金红石中高场强元素变化的控制因素及其地球动力学意义

利用LA-ICP-MS对CCSD-MH超高压榴辉岩中金红石进行了详细的原位微区微量元素组成分析.金红石中高场强元素Nb和Ta含量主要受全岩Nb、Ta和TiO₂含量控制, Zr、Hf含量比较稳定基本不受全岩含量影响.粒间金红石中, 同一颗粒金红石核部Zr含量系统高于边部, 而边部则出现了明显的Pb和Sr富集特征.CCSD-MH榴辉岩中金红石与全岩的Nb/Ta比值呈现明显的不一致性.全岩Nb/Ta比值明显低于金红石且与全岩TiO₂含量负相关, 而金红石的Nb/Ta比值与全岩Nb、Ta含量和Nb/Ta比值没有明显的相关关系.金红石和全岩之间非完全耦合的Nb/Ta组成表明, 金红石并非形成于原岩的结晶过程中而是在超高压变质作用过程中形成, 尽管金红石是榴辉岩中Nb、Ta含量的主要载体矿物, 但金红石的Nb/Ta比值并不一定能完全代表全岩的特征, 而与全岩Nb、Ta和TiO₂的含量有关.粒间金红石核部Zr含量所记录的温度与粒径之间具有明显的正相关性, 反映金红石中的Zr在其形成后没有封闭.粒间金红石所表现出的明显的边部富集Pb和Sr的特征, 反映了后期流体活动对金红石组成的影响.这些研究结果为金红石中Zr在高温下的扩散作用和后期流体活动的影响提供了重要证据, 这可能是利用金红石Zr含量地质温度计计算的苏鲁-大别榴辉岩变质温度(598~827℃) 偏低的主要原因.      

华北克拉通东部岩石圈地幔碳酸盐熔体交代作用与克拉通破坏

华北克拉通东部在早白垩世经历了显著的破坏作用,不同性质熔/流体活动对岩石圈地幔的改造在克拉通破坏过程中起到了至关重要的作用.碳酸盐熔体作为一种非常重要的地幔交代介质,可以对岩石圈地幔的物理化学性质产生显著影响,并在地幔橄榄岩的单斜辉石中留下独特的地球化学指纹(例如,高Ca/Al、低Ti/Eu比值等),为示踪地幔碳酸盐熔体交代作用提供了依据.文章系统总结了华北克拉通破坏最为显著的东部地区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的时空变化规律,揭示出三种不同类型的地幔碳酸盐熔体交代作用.第一类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有异常高的Ca/Al比值(15～70)和富集的Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.706～0.713);第二类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有相对较高的Ca/Al比值(5～18)和Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.703～0.706);第三类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有略微偏高的Ca/Al比值(5～9)和低Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.702～0.704).时间上,华北克拉通东部苏鲁造山带及其邻区晚三叠世之前深部石榴石相和浅部尖晶石相岩石圈地幔均经历了第一类碳酸盐熔体交代作用的强烈改造,这可能与携带碳酸盐岩的华南陆块向华北克拉通深俯冲过程中碳酸盐熔体-橄榄岩反应作用有关.第一类碳酸盐熔体交代作用可以显著弱化岩石圈地幔的强度,可能为华北克拉通东部岩石圈地幔的最终破坏提供了关键前提条件.华北克拉通破坏峰期之后(晚白垩世-新生代)火山岩捕获的古老岩石圈地幔残余(全部为尖晶石相方辉橄榄岩)只记录了第二类碳酸盐熔体交代作用的改造,表明那些经历了第一类碳酸盐熔体交代作用强烈改造的古老岩石圈地幔在克拉通破坏过程中并未保留下来,已经被完全改造.相比之下,火山岩中的二辉橄榄岩地幔包体代表了克拉通破坏之后新生、饱满的岩石圈地幔,其中只有部分样品记录了第二类或者第三类碳酸盐熔体交代作用的改造,反映了克拉通破坏之后含有不同比例再循环地壳物质的软流圈来源碳酸盐熔体的改造作用.空间上,胶东及其邻区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的特征最明显,这与该地区岩石圈地幔减薄和克拉通破坏最显著以及巨量金成矿的特征具有空间一致性.所有这些特征表明碳酸盐熔体交代作用在华北克拉通岩石圈地幔改造、破坏和大规模金成矿过程中可能起到了至关重要的作用.     

大兴安岭旁开门金银矿床赋矿围岩的锆石U——Pb 年龄及其地质意义

大兴安岭旁开门金银矿床赋存在上侏罗统甘河组基性岩和下白垩统富林组中酸性火山岩中,其赋矿围岩蚀变流纹岩中单颗粒锆石U-Pb 年龄测定表明,21 个成分点中有1 组不谐和年龄( 141 ± 2 Ma、129 ± 2 Ma) 和3 组谐和年龄,后者的加权平均值分别为116. 2 ± 3. 4 Ma、112. 5 ± 1. 1 Ma 和 108. 2 ± 4. 2 Ma。结合锆石晶形和CL 图像特征,进一步确定流纹岩的成岩时代为早白垩世晚期,岩浆房冷却到岩浆热液期经历约8 Ma,成矿作用与富林组火山作用有关,发生在108 Ma 之后,其成矿与中国东北部陆缘晚中生代浅成热液金矿大规模成矿时代相一致。     

西藏南木林晚白垩世辉绿岩与花岗质脉岩成因及其揭示的伸展背景

青藏高原南部拉萨地块晚白垩世岩浆岩带的岩石成因和动力学对于揭示大陆碰撞之前的特提斯演化过程具有重要意义。本文报道了南木林县南部的辉绿岩岩株及侵入其中的正长花岗岩脉的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和微量元素以及岩石地球化学数据,并探讨了晚白垩世构造-岩浆作用过程。辉绿岩年龄为93.8Ma,正长花岗岩脉年龄为92.4Ma,为同期晚白垩世岩浆活动产物。辉绿岩富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,锆石εHf(t)为+8.5~+14.2,具有亏损的岛弧岩浆特征,可能是俯冲交代的地幔楔熔体与软流圈熔体相互作用发生部分熔融的产物;正长花岗岩具有富Si O2(74.76%~76.02%)、富K2O(4.75%~6.18%)、富碱(K2O+Na2O=7.57%~8.44%),以及过铝质特征(A/CNK=1.10~1.18),εHf(t)为+7.7~+13.0,岩石属于高分异的I型花岗岩,可能源于新生的镁铁质下地壳的部分熔融。从南木林地区产出的基性岩和酸性脉岩构成的"双峰式"岩石组合、靠近弧后的伸展构造背景、软流圈和岩石圈的共同参与、上地幔和下地壳同时产生岩浆作用等过程,结合78~100Ma岩浆作用大规模东西向带状分布等研究结果,本文认为南木林南部岩浆岩可能是在新特提斯洋壳北向俯冲挤压的同时,在大约90~100Ma时期,深部发生了板片断离或者板片回转,浅部造成了弧后伸展的构造背景。位于板片窗上方,源于交代地幔楔和软流圈相互作用产生了镁铁质岩浆,上侵后诱发下地壳部分熔融形成花岗质岩浆。基性岩石、花岗质岩石以及特殊类型的紫苏花岗岩、埃达克岩等多种岩石类型并存,表明晚白垩世时期,特提斯洋向着拉萨地块之下的总体俯冲背景下,可能存在洋脊俯冲、板片断离、板片回转等多种构造-岩浆体制。