宽甸橄榄岩包体微区地球化学特征及其岩石圈地幔演化

华北克拉通东部宽甸新生代碱性玄武岩中携带的地幔橄榄岩包体为我们认识该地区岩石圈地幔性质和演化过程提供了约束。根据橄榄石的Mg^#可将宽甸橄榄岩包体分成两类: 第1类为低Mg^#二辉橄榄岩包体(橄榄石Mg^#相对较低: 89.8～90.3),其单斜辉石具有高TiO₂(0.38%～0.57%)、Al₂O₃(4.41%～6.87%)、FeO_T(2.46%～3.73%)、MnO(0.08%～0.11%)含量和低Cr^#(7.42～14.2)的特征,它们所经历的部分熔融程度较低,这些特征类似于中国东部晚白垩世和新生代玄武岩中低Mg^#橄榄岩,代表了新生饱满的岩石圈地幔;第2类为高Mg^#方辉橄榄岩包体(橄榄石Mg^#相对较高:91.0～92.3),其单斜辉石具有低TiO₂(0.03%～0.33%)、Al₂O₃(2.27%～5.49%)、FeO_T(2.04%～2.40%)、MnO(0.07%～0.08%)含量和高Cr^#(15.3～25.8)的特征,它们经历了较高程度的部分熔融作用,其难熔的地球化学特征完全不同于低Mg^#二辉橄榄岩,却与克拉通内部太古宙和元古宙地幔包体类似,代表了古老难熔岩石圈地幔的残留。两类橄榄岩包体的平衡温度没有显著差异说明宽甸岩石圈地幔不存在明显的分层现象,而是新老岩石圈地幔混杂出现。宽甸橄榄岩包体的微量元素特征表明了它们受到过多期复杂的地幔交代作用,交代介质类型不仅有硅酸盐熔/流体还有碳酸盐熔体,其来源既有太平洋板块俯冲释放的熔/流体,又有因受太平洋板块俯冲扰动而上涌的软流圈熔体,因此太平洋板块俯冲可能对华北克拉通的破坏起到了重要作用。     

嫦娥五号返回月壤微观形貌特征及其对太空风化的指示意义

研究识别嫦娥五号返回月壤样品颗粒的类型、含量、形貌、结构和成分特征,可为嫦娥五号着陆区月壤的成因与月球表面演化过程提供关键科学依据.利用扫描电镜-能谱仪、矿物自动定量分析系统和显微激光拉曼光谱仪对嫦娥五号表取月壤样品CE5C0400（YJFM00403）进行了系统研究,发现月壤颗粒组成多样,包括斜长石、单斜辉石和橄榄石等矿物、玄武岩碎屑、黏结物和玻璃球.颗粒表面和内部微观结构复杂,呈现各种破碎、表面附着堆积、微撞击坑、溅射物等形式的微米-纳米级的形貌特征.嫦娥五号月壤的微形貌特征记录了以微陨石撞击为主导的复杂太空风化过程:一方面反复的撞击作用使月壤颗粒破碎、粒度变细,另一方面撞击引发的局部熔融又使颗粒发生胶结,同时伴随含铁矿物分解形成微-纳米级单质铁颗粒.上述过程反复进行,导致月壤颗粒大小和物相组成复杂多变.      

冈底斯南缘变形花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成：新特提斯洋早侏罗世俯冲作用的证据

本文对产于冈底斯南缘一个变形花岗岩进行了主量元素、微量元素、原位锆石 LA-ICP-MS U-Pb 定年和锆石 Hf 同位素组成研究。结果表明,变形花岗岩为高硅(SiO_2=73.38%～76.06%)钙碱性岩系,K_2O/Na_2O=0.69～1.17,铝指数(A/CNK)=1.03～1.07,为弱过铝质岩石。变形花岗岩微量元素组成显示贫大离子亲石元素(e.g.Rb=47×10~(-6)～71×10~(-6))和高场强元素(e.g.Nb=1.3l×10~(-6)～3.09×10~(-6),Ta=0.23×10~(-6)～0.54×10~(-6)),具有岛弧型花岗岩的地球化学属性。变形花岗岩锆石 U-Pb 年龄为178±1Ma,该年龄代表岩浆结晶年龄。锆石 Hf 同位素组成显示ε_(Hf)(178Ma)值变化于 14.1～ 17.7,表明变形花岗岩岩浆来自初生地壳物质的部分熔融。变形花岗岩的岩石成因与新特提斯洋向欧亚板块南缘的俯冲消减作用存在联系,其岩浆结晶年龄反映了新特提斯洋发生俯冲消减的开始时代不晚于早侏罗纪,说明了新特提斯洋经历了较长时间的演化。     

CCSD主孔榴辉岩中磷灰石微区微量元素和Sr同位素组成研究

本文利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对CCSD-MH中一件强退变多硅白云母榴辉岩中一粗粒(～2mm×6.5mm)磷灰石进行了详细的微区微量元素和Sr同位素组成研究。线扫描剖面分析和单点分析结果共同表明该磷灰石颗粒的微量元素和Sr同位素组成不均一。总体上Na、Sr、LREE、MREE、U、Th和Pb等元素具有从中心到两侧含量逐渐降低的特征。磷灰石主体部分HREE含量均一,但和石榴石紧密相邻的边部(～400μm)HREE显著富集。Na、Sr、LREE和MREE等元素在个别区域明显具有先升高、然后再降低的变化规律。磷灰石最边部(<200μm)相对于核部区域显著高~(87)Sr/~(86)Sr比值。结合磷灰石中微量元素分配和扩散行为的实验研究以及磷灰石晶体化学特征,磷灰石微量元素组成变化应主要记录了磷灰石复杂的生长过程。Sr、LREE和MREE从核部到边部逐渐降低的总体特征指示磷灰石从中心向两侧的生长过程,而局部出现的次级先升高—再降低的变化规律则反映了磷灰石经历的多次溶解和再生长作用。HREE含量均一的磷灰石主体形成于石榴石稳定存在的超高压变质作用阶段。和石榴石紧密相邻的磷灰石边部显著富集HREE的特征则是折返过程中短时增温作用导致石榴石释放HREE和/或退变质阶段石榴石分解释放HREE共同作用的结果。磷灰石最边部显著高~(87)Sr/~(86)Sr的特征则记录了角闪岩相退变质阶段多硅白云母的分解作用。     

粤北下庄335矿床成矿时代的厘定——来自LA-ICP-MS沥青铀矿U-Pb年龄的制约

文章采用LA-ICP-MS测试技术对下庄矿田335矿床的沥青铀矿开展了U-Pb微区定年工作.335矿床沥青铀矿的成分特征及微观形貌特征显示,本区沥青铀矿在初始形成之后受到过后期的一些地质事件的影响.本次获得沥青铀矿的最大年龄为(93.5±1.2) Ma.结合华南岩石圈伸展发生的时间、辉绿岩脉对铀矿的控制作用及矿区内辉绿...     

内蒙古林西早中生代O型高镁埃达克质安山岩的发现及其意义

对内蒙古林西地区火山岩样品的地球化学研究表明,其具有大洋型(O型)高镁埃达克质安山岩的地球化学特征[w(SiO2)=57.89%～63.97%、w(Al2O3)=15.39%～16.17%、w(Na2O)/w(K2O)=1.5～2.2(除一个为0.9)、A/CNK=0.83～0.97、Mg#=49～64、w(Cr)=91～209μg/g、w(Ni)=52.2～111.4μg/g、w(Sr)=551～1018μg/g、w(Yb)=1.18～1.71μg/g、w(Y)=12.6～17.7μg/g、δ(Eu)=0.86～0.94]。利用LA-ICP-MS对其锆石进行了U-Pb定年,得到206Pb/238U加权平均年龄为(244±2)Ma(MSWD=0.36)。此时,区域内古亚洲洋已闭合,综合地球化学特征和区域地质环境说明,林西高镁埃达克质安山岩是由残余洋壳部分熔融并随后与地幔橄榄岩相互作用形成的。内蒙古林西早中生代高镁埃达克质安山岩的产出表明,洋壳来源的埃达克岩(O型埃达克岩)不仅可以随俯冲同时产生,而且也可以在非俯冲环境下由保存在古俯冲带地幔中的残余洋壳部分熔融产生。     

北山造山带南缘北山杂岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素研究

北山造山带是中亚造山带的重要组成部分,大量高级变质岩在北山造山带多个构造单元(地块)中广泛分布,被认为是造山带的前寒武纪基底,以往统称为"北山杂岩"。但是,对这些基底岩石的形成时代、来源与归属,以及是否经历了与造山作用过程相关的变质作用等问题的认识仍不清楚。本文对位于造山带南缘,即石板山地块的石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩及其中长英质脉体进行了锆石U-Pb定年及Hf同位素研究。分析结果表明石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩都具有~880Ma的原岩结晶年龄和~295Ma的变质作用年龄;白墩子长英质脉体的形成年龄与片麻岩的变质年龄一致,为~295Ma。此外,白墩子片麻岩及长英质脉体的锆石还记录了更晚一期270~280Ma的变质作用。石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩中原岩结晶锆石的初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值为0.282063~0.282291,ε_Hf(t)为-6.3~2.2,t_DM2分布于1.62~2.14Ga之间,表明其原岩的岩浆可能起源于古元古代地壳的部分熔融并有新生物质的贡献。这反映了北山造山带南缘可能并不存在太古代的地壳基底,即北山造山带南缘的石板山地块并不是前人所认为的属于敦煌地块的一部分。石板墩斜长角闪岩、白墩子片麻岩中的变质成因锆石初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值明显高于原岩岩浆锆石,反映了它们不是由原岩锆石改造形成,而是熔体中的新生锆石,代表了一次~295Ma的深熔事件。这也得到了白墩子片麻岩中发育同时期长英质脉体的支持。我们认为这一~295Ma的深熔作用事件可能形成于后碰撞的伸展构造环境。     

CCSD主孔100-1100m榴辉岩中单矿物的原位微区微量元素地球化学研究

本文通过对CCSD主孔100～1100m范围内榴辉岩中单矿物的LA-ICP-MS分析，探讨了榴辉岩中单矿物之间的微量元素分配，发现超高压变质作用中石榴石和绿辉石之间Ti和C0的分配显著受Mg控制（如DCo^Grt/Omp=3．43DMg^Grt/Omp-0．34），而REE、Sr和Y的分配则受Ca分配所控制。绿辉石中REE、Pb和Th的含量则明显受超高压副矿物磷灰石的出现与否所控制。结合岩石学特征，对角闪石和绿辉石中微量元素的研究表明角闪石主要是绿辉石退变质的产物。但退变质矿物的微量元素组成不仅受原矿物控制，而且受退变质矿物组合类型影响。绿帘石的出现会显著降低共生角闪石中LREE和Sr的含量，而多硅白云母的分解则会增加角闪石中的Rb、Ba含量。另外，退变质过程中的流体活动也会影响退变质矿物中的LREE、Sr和Pb等。结合REE在榴辉岩各主要矿物间分配系数随温度、压力的变化，我们推测部分石榴石边部MREE的富集特征可能反映榴辉岩在折返过程中经历了短时增温作用，这可能是引起苏鲁地区榴辉岩相向麻粒岩相转变叠加现象以及超高压岩石经历部分熔融作用的重要原因。此外，榴辉岩中金红石Nb和Ta组成的高度不均一性为金红石形成于超高压变质阶段富Ti磁铁矿相变作用的成因机制提供了佐证。     

CCSD主孔高Ti榴辉岩非耦合的高Ti、低Nb（Zr）特征：对玄武质岩浆房中磁铁矿分离结晶作用的指示

利用XRF和HR-ICP-MS对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔<700m深度高Ti榴辉岩进行了准确分析研究。结果表明高Ti榴辉岩以TFeO和Eu异常之间的相关性及非耦合的高TiO2(2.4-5.7%)、低Nb(<5.5μg/g)和Zr(<98μg/g)为特征。而且,这些榴辉岩的TiO2、V和TFeO之间正相关。高场强元素(Ti、Nb、Zr等)在不同矿物和玄武岩/安山岩熔体之间的分配系数研究表明,高Ti和低Nb、Zr之间的非耦合变化必须有磁铁矿结晶作用的参与才能够出现。斜长石的密度(p=2.61-2.76g/cm3)低于正常玄武岩熔体(p=2.8-3.0g/cm3),因此玄武岩岩浆房中结晶出的斜长石在岩浆演化早期不会和熔体分离而形成堆晶岩。磁铁矿的密度(p=5.1-5.2g/cm3)远远高于玄武岩熔体。磁铁矿的结晶分离会显著降低玄武岩熔体的局部密度而诱发斜长石晶体分离下沉并形成富集斜长石的高Fe堆晶岩。这种机制很好地解释了高Ti榴辉岩所具有的TFeO和Eu异常之间的相关性及非耦合的高TiO2(2.4-5.7%)、低Nb(<5.5μg/g)和Zr(<98μg/g)特征。本文研究表明在CCSD中的高Ti榴辉岩原岩应是由同一玄武岩岩浆房中富磁铁矿结晶作用形成的堆晶岩。高Ti榴辉岩的Ti矿化本质上源于磁铁矿结晶作用,而与其经历的超高压变质作用无关。     

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.