信阳基性麻粒捕虏体及其华北南缘早中生代下地壳性质

报道了信阳早中生代火山角砾岩中高压基性麻粒岩捕虏体的岩相学、矿物化学、和岩石主元素、微量元素、Nd同位素组成及计算的温压条件和岩石物性结果。这些基性麻粒岩主体为具细粒变晶结构的石榴石 单斜辉石 斜长石 角闪石±碱性长石±石英±钛铁矿组合,其中可见残斑单斜辉石±石榴石组合。它们的全岩化学成分相当于橄榄拉斑-石英拉斑玄武岩,具LREE平坦到富集的稀土配分形式(LaN/YbN=0.98-9.47),且Eu异常不明显(Eu/Eu=0.95-1.11)由细粒变晶矿物组合所计算的温压条件是765-890℃和1.25-1.59GPa(相当于存在深达52km的厚地壳)。麻粒岩的计算波速(Vp)和密度(D)分别为7.04-7.56km/s和3.05-3.30g/cm3。全岩143Nd/144Nd测试值为0.512267-0.512700,εNd(T)为-5.72至 1.01,Nd模式年龄(TDM)为1.8-1.9Ga。由这些高压基性麻粒岩所反映的华北南缘早中生代下地壳,其初始物质可能形成于早元古代的基性岩浆底侵作用,并受扬子板块俯冲碰撞作用的影响。它们在晚第三纪玄武岩喷发前大部分发生了拆沉作用。     

地壳与弱化岩石圈地幔的相互作用:以燕山造山带为例

燕山造山带中生代发育4期钙碱性火山活动,它们的源区组成都是受壳幔相互作用的制约,其中髫髻山组和义县组分布广泛,具有代表性．髫髻山组岩性比较单一,地球化学参数变化范围小,岩浆的AFC作用不强烈,源区成分不复杂．依据Kay et al．(1991)的方法,估算了早-中侏罗世燕山地区的地壳厚度为40-45 km.髫髻山组粗安岩是在加厚的地壳 (40-45 km)条件下,源区是含角闪石的石榴石麻粒岩 底侵的基性岩的壳幔过渡带熔融形成．义县组火山岩的源区为下地壳 岩石圈地幔,地幔组分较髫髻山组增加．研究区中生代早期地壳开始加厚,发生下地壳拆沉,进入流变学性质改变了的“弱化的岩石圈地幔”,二者发生作用．岩石圈地幔在中生代晚期受到流体、熔体、地幔矿物中活化的分子水、剪切构造作用,以及温、压条件改变的影响,导致岩石圈地幔发生不均一的局部弱化,为容纳拆沉的下地壳提供了优化场所．推测弱化岩石圈地幔出现于135 Ma以后燕山地区发育的小型拉伸盆地之下,以及对应的小型软流圈底辟体之上．上述模型可以与俯冲带的楔形地幔与俯冲洋壳的相互作用相对比．     

华北东部中生代晚期-新生代软流圈上涌与岩石圈减薄

现今的地幔是由软流圈地幔(热的,主元素饱满、微量元素亏损的,塑性流变性质的)、古老岩石圈地幔(地幔1,冷的,主元素贫瘠、微量元素富集的,刚性的,以方辉橄榄岩为代表)以及现今的岩石圈地幔(地幔2,主元素饱满、微量元素亏损,以二辉橄榄岩为代表,可能包括多时期形成的)组成。古老岩石圈地幔与地幔2样品的共存、100~4·3Ma在地幔内部持续发生的古老岩石圈与软流圈的相互作用以及上述作用的时空不均一性,都表明了岩石圈减薄是软流圈呈“蘑菇云状”大规模上涌的结果。上述事件发生于100Ma以后。软流圈来源的玄武岩大范围喷发并伴随了岩石圈的强烈拉伸是事件发生的主要标志,岩石圈减薄是一个深部地质过程,不像是突发事件。     

大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)橄榄岩地幔属性及动力学意义

早中生代的扬子大陆向华北大陆的深俯冲碰撞作用以及中、新生代的华北东部岩石圈减薄作用是国际大陆动力学问题研究的两个热点。然而,把它们有机联系起来,探讨深部岩石圈演化动力学过程的研究还很少。报道了中国大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)橄榄岩的矿物岩石化学分析结果。这些橄榄岩亏损玄武质组分(如低w(CaO+Al2O3)、高Mg#等),并经历了中元古代来自软流圈的碳酸岩熔体的交代作用和早中生代的超高压再平衡过程。结合已发表的华北捕虏体橄榄岩资料,对这一橄榄岩的原始地幔属性进行了分析。发现CCSD-PP1橄榄岩与华北古老岩石圈地幔组成相似,是早中生代来自华北岩石圈的构造侵入体。早中生代华北岩石圈的伸展减薄与苏鲁超高压变质岩石的折返提供了早期软流圈物质上涌的构造体制。     

冀东-辽西玄武岩二长岩包体锆石U-Pb定年、Hf同位素和微量元素示踪燕辽地区169Ma和107Ma的热事件

报道了辽西阜新中生代(92~100 Ma)和冀东平泉第三纪(23~45 Ma)碱性玄武岩K-Ar年龄及其中二长岩包体的锆石原位U-Pb定年、Hf同位素和微量元素微区分析结果, 并对发生于燕辽陆内造山带的壳-幔相互作用进行了讨论. 阜新玄武岩中二长岩包体的锆石有非常一致的中侏罗世U-Pb年龄((169±3) Ma). 平泉玄武岩二长岩包体中除个别锆石具2491 Ma和513 Ma的老年龄外, 95%以上的锆石具(107±10)Ma的U-Pb年龄. 年龄为169 Ma的锆石接近于零的eHf 值(-1.2~ -4.6); 而年龄为107 Ma的锆石的eHf值主要为-11.5~ -16.3, 具明显的壳源性质. 阜新锆石具低的Nb, Ta, Sr, Th, U丰度, 低且狭窄的Hf模式年龄(0.87 ~ 1.00 Ga), 反映其二长岩岩浆源区物质的形成时代较新; 平泉锆石所具有的高不相容微量元素丰度, 高且宽的Hf模式年龄(0.89 ~ 2.56 Ga), 集中在(1.28±0.08)Ga, 则反映复杂的源区组成和较高的地壳成熟程度. 综合资料表明, J₃ ~ K₁是燕辽地区深部过程及壳层构造转折的关键时期, 但深部的作用过程存在明显的时空不均一性.     

华北东部大陆地幔橄榄岩组成、年龄与岩石圈减薄

对比分析了华北东部地块陆下岩石圈地幔橄榄石Mg#值和单斜辉石的REE配分形式。报道了汉诺坝和鹤壁橄榄岩中不同产状硫化物的激光MC-ICPMS原位Re-Os年龄和信阳橄榄岩中锆石的U-Pb年龄和信阳橄榄岩锆石的U-Pb年龄。在这些资料基础上,进一步讨论了华北东部岩石圈中、新生代时的减薄机制。原位分析在揭示岩石圈深部过程的细节上,有比全岩分析更大的优越性,并揭示出了在华北深部有中元古代(14亿年)和新元古代(7～8亿年)热活动的记录。岩石圈拆沉作用不能很好地解释古老难熔地幔、过渡型地幔和新生饱满地幔并存的事实;同时,单纯的熔体-橄榄岩相互作用也难以解释中、新生代岩石圈的减薄过程和新生地幔单斜辉石中出现强烈LREE亏损现象,即历史复杂的克拉通岩石圈向历史明显简单的“大洋型”地幔的转换。因此,华北东部岩石圈减薄包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂过程。这些过程可能包括:(1)早中生代时,扬子地块向北俯冲碰撞所引起华北岩石圈的熔/流体交代富集作用、地幔伸展和受扰动软流圈物质上涌并侵蚀被改造了的岩石圈;(2)晚中生代—古近纪,因太平洋俯冲的热扰动致使软流圈物质进一步的强烈侵蚀作用引起岩石圈的巨大减薄;(3)晚第三纪以来的软流圈热沉降作用所带来的小幅度岩石圈增厚过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体的减薄过程。喷发时代为100Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前曾有过地幔置换作用。     

不连续生长的金刚石与克拉通地块内部增生过程中的地幔流体作用

产于克拉通地块及其边缘褶皱带金伯利岩和钾镁煌斑岩中的原生金刚石 ,其主体上属地幔捕虏晶并具复杂的生长历史。从克拉通岩石圈存在复杂多发的壳幔相互作用和多层次的流体活动事件的角度 ,结合金刚石的精细内部结构所反映的不连续生长及微区原位傅立叶变换红外光谱研究成果 ,认为具复杂生长环带的金刚石是克拉通地块内部增生过程中的地幔流体对已形成金刚石间的相互作用的产物。这一认识有助于增进金刚石微观结构与地块内部改造事件有机联系的研究。地幔交代作用的介质成分主要为SiO2 不饱和的碳酸岩熔体或富含不相容微量元素的CHON流体。多种年龄数据所给出的 1 1～ 1 2Ga结果 ,可能反映华北地块东部的岩石圈深部存在一次明显的地幔增生改造过程。     

华北东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的流体及稀有气体组成研究

应用热爆裂质谱测量和高温熔融样品释气技术分别测定了山旺、栖霞和鹤壁新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体中的橄榄石颗粒的流体和稀有气体组成。结果表明,鹤壁方辉橄榄岩具低于大气的~3He/~4He 比值0.778Ra 和大气成因的 Ne、Ar、Kr、Xe 组成。三个地区饱满地幔样品均以还原性流体为主,CO_2/~3He、N_2/~3He、N_2/Ar 比值分别为(0.62～4144)×10~9、(2631～64482)×10~6、269～73467。这些还原型流体偏离典型的幔源流体组成而表现出明显的碳和氮元素过剩,具有大气-地幔-壳源组份混合的特点,反映了大气和富含有机质的壳源组份在新生岩石圈上地幔中的影响。同时,这些饱满地幔样品的 Ne、Ar、Kr、Xe 具有大气属性,反映了大气型稀有气体在上地幔源区的广泛混染。其中,山旺和栖霞的~3He/~4He 比值分别为(2.91～3.07)Ra、(1.79～4.01)Ra,均高于大气低于 MORB,具有交代富集地幔的特点,而鹤壁则具有类似 MORB 的~3He/~4He 比值(7.03～7.05)Ra。这样的流体和稀有气体组成差别显示华北东部新生岩石圈地幔具亏损 MORB 型的特点并含壳源组份, 且其东缘所含壳源组份比例高于中部,说明华北东部新生岩石圈地幔中有俯冲洋壳组份的记录。     

准噶尔盆地五彩湾凹陷基底火山岩储集性能及影响因素

含油气火山岩储层的研究为石油勘探开拓了更广阔的前景.利用岩心、薄片及成像测井(FMI)等手段对准噶尔盆地五彩湾凹陷基底火山岩储层的岩性特征、岩相分布、岩石物性(包括孔隙度和渗透率)进行了研究.该区含油气的火山岩主要为中石炭世巴山组(C₂b), 包括熔岩(安山岩和玄武岩)和火山碎屑岩.熔岩的平均孔隙度和渗透率分别为7.4 2 %和0.82× 10-3 μm2; 火山角砾岩类的平均孔隙度和渗透率分别为9.84 %和0.33× 10-3 μm₂.这些火山岩储集空间类型以次生孔、缝为主.与盆地内基底火山岩储集性能最好的腹部石西油田相比, 东部五彩湾凹陷的储集性能略差.火山喷发时的环境、火山岩的岩性岩相。      

中生代华北南缘带状岩石圈结构特征及其大陆形成演化意义

大陆岩石圈根的形成与破坏是当前固体地球科学的重大研究课题之一.对独具时空特色的华北东部地块南缘信阳中生代火山岩中一系列包括下地壳镁铁质-长英质的麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩、辉石岩和上地幔橄榄岩等岩石包体进行了系统的定深、定年研究, 建立了华北中生代(~160Ma) 多块体结合部位的组成和年龄呈带状结构的岩石圈几何模型, 并在此基础上分析了形成的动力学过程.在华北南缘地表出露最老~2.85Ga的岩石之下的30km处(上部下地壳), 由年龄为3.6~3.4Ga的长英质麻粒岩和辉石岩组成; 更深处30~40km位置, 则由具古元古代年龄(2.0~1.8Ga) 的镁铁质-长英质麻粒岩和变辉长岩构成, 其形成过程与华北东部地块与西部地块的碰撞有关, 记录着全球性的哥伦比亚超大陆汇聚事件.Hf同位素数据显示在这次重要事件里, 既有新生地幔物质加入, 也有古老地壳(3.8~3.0Ga) 组分的再熔融作用.在来自下地壳更深处的榴辉岩(40~45km) 和上地幔橄榄岩(> 45km), 它们的主要年龄分别是古生代(440~260Ma) 和早中生代(228~219Ma), 记录着在显生宙不同时期扬子与华北碰撞的动力学过程.