从31届地质大会看火成岩石学的研究动向

主要根据第31届国际地质大会上关于花岗质岩浆作用与成矿，花岗岩系统及元古宙岩石圈过程，玄武岩，碱性侵入体的成因与侵位，碳酸岩、金伯利岩、钾镁粕斑岩及相关岩石，造山带酸性与中性火山岩，火山作用等方面的发言、论文及摘要，结合其它资料，对近些年来国际、国内火成岩石学领域的新进展和研究动向进行讨论。认为从20世纪末到21世纪初，在地球动力学和全球变化的总框架下，在人类对资源、环境、减灾重大需求的推动下，火成岩石学在地球物质科学、岩石探针、大火成岩省事件与超级地幔柱、地幔动力学、岩浆过程的物理学及超高压实验等方向取得了明显的进展。     

甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩火山作用及其构造含义

钾霞橄黄长岩是一种产于大洋和/或大陆环境,尤以大陆裂谷最为多见的超钾质火山岩,也是世界上出露最少的火成岩之一,目前世界只有少数几个国家和地区有这类岩石的报道.甘肃西秦岭新生代火山岩是我国目前唯一有报道的钾霞橄黄长岩产区.本文详细介绍了西秦岭新生代钾霞橄黄长岩及深源包体的岩石学特征,提供了该区13个岩体30个具代表性的全岩化学和主要矿物的化学成分分析结果,6个具代表性的Sr,Nd,Pb同位素分析结果,以及2个火山岩全岩Ar/Ar同位素定年结果.研究表明西秦岭新生代钾霞橄黄长岩主要是中新世火山作用的产物.火山岩的化学成分贫SiO2和Al2O3,富MgO,CaO,TiO2和(K2O+Na2O),以及具有高的[MgO]值(平均大于68)和NNiO 含量(平均在0.3%以上).火山岩中含有丰富的深源包体,岩石的结晶程度很差.所有这些表明西秦岭存在原生钾霞橄黄长岩浆.而且本区钾霞橄黄长岩与碳酸岩密切共生,显示了典型的大陆区钾霞橄黄长岩的特征.火山岩的∑REE在365×10-6～649×10-6之间,其中轻稀土总量(∑LREE)达319×10-6～569×10,尤以强烈富集大离子轻石元素(K、Rb、Sr、Ba)和相对亏损高场强元素(Nb、Ta等)为特征.火山岩具有相对高的143Nd/144Nd值(0.512768～0.512911),相对低的87Sr/86Sr值(0.70412～0.70525)和206Pb/204Pb(18.418～18.625).εNd介于+1. 8209～+2.1002之间,207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为15.476～15.551和38.618～38.792.本区火山岩的Sr,Nd和Pb同位素与东非裂谷,意大利,德国等地的钾霞橄黄长岩不同,也与青藏高原周边其它地区的钾质火山岩不同.结合火山岩中深源包体温压计算结果,以及火山岩的形成时代,大地构造背景及地球物理资料的分析,对火山岩产出的构造环境及起源和成因进行了初步讨论.提出本区钾霞橄黄长岩火山作用是印度-欧亚板块碰撞后青藏高原强烈隆升在周边地区的反映,本区原生钾霞橄黄长岩岩浆直接起源于地幔,其成因与岩石圈伸展的条件下,岩石圈底部热边界层(TBL)的低度部分熔融有关.这种热边界层(TBL)在发生岩浆作用之前是被来自软流圈深部的流体和/或熔体交代富集过的地幔.     

西南三江造山带火山岩—构造组合及其意义

岩石构造组合是指表示板块边界或特定的板块内部环境特征的岩石结合。中国西南“三江”造山带的火山岩可划分为五种火山岩－构造组合：洋脊型／准洋脊型组合，岛弧及陆缘弧组合，碰撞型组合，碰撞后组合及陆内拉张型组合。阐述了各种火山岩－构造组合的特点及构造含义。对在造山带火山岩岩石－构造组合分析中经常遇到的一些问题，如“构造岩片”研究方法、地球化学判别图解的使用条件、准洋脊型火山型组合的构造含义、蛇绿岩带－火山弧的成对性、岩浆作用的同步性和滞后性、以及火山岩的深部“探针”作用等问题进行了讨论。     

甘肃西秦岭新生代碱性火山岩的Sr,Nd同位素及微量元素地球化学特征

文中提供了甘肃西秦岭新生代碱性火山岩全岩稀土、微量元素和Ｓｒ,Ｎｄ同位素分析资料。研究表明,区内火山岩为一种过渡类型岩石,火山岩强烈富集ＬＲＥＥ和亲石元素的特征,以及高的Ｔｉ含量和较高的Ｃｒ,Ｎｉ,Ｃｏ含量,既不同于中国东部新生代玄武岩,也不同于中国西部造山带钾玄岩类火山岩,而显示与洋岛玄武岩和克拉通内某些高钾火山岩相似的地球化学特征。该区火山岩具有较低的ε（Ｎｄ）值和Ｎ（８７Ｓｒ）／Ｎ（８６Ｓｒ）比值,在ｗ（Ｒｂ）／ｗ（Ｎｂ） ｗ（Ｌａ）／ｗ（Ｎｂ）,ｗ（Ｂａ）／ｗ（Ｎｂ） ｗ（Ｌａ）／ｗ（Ｎｂ）和ε（Ｎｄ） ｗ（Ｂａ）／ｗ（Ｎｂ）等地球化学判别图中,显示出火山岩源区具有Ｄｕｐａｌ同位素异常和ＥＭⅠ地幔地球化学端员组成,软流圈对火山岩的起源和成因具有重要的贡献,火山岩的地球化学特征指示源区包含了古老大陆下被交代的岩石圈地幔的信息。     

东昆仑白金沟金矿床石英的成矿作用显示

１地质特征白金沟金矿地处东昆仑的开荒北地区,位于昆南断裂与阿拉克湖—托索湖断裂交汇处,是东昆仑较为典型的石英脉型金矿和找矿前景颇佳的矿种。区内断裂构造发育,并且多期次活动,以致矿区岩石破碎强烈,影响较大的断裂破碎带有三条,以压性为主,产状分别为２１０...     

云南马关新生代钾玄质玄武岩的岩石学与地球化学特征及构造环境

云南马关地区广泛出露了一套富含大量幔源包体和捕掳晶的新生代玄武岩.对该地区的新生代玄武岩进行了岩石学和地球化学方面的研究, 为该地区自新生代印度-欧亚大陆碰撞以来发生的岩浆活动及壳幔物质交换等问题提供重要的信息和岩浆岩约束.研究表明: 该区玄武岩具有富碱且富钾的特征, 其中全碱含量w(K₂O+Na₂O)变化在2.94%~8.23%之间、K₂O/Na₂O在0.44~6.72之间, 21个样品平均的K₂O/Na₂O比值为1.26.采用火山岩类型系列与划分方法, 确定本区多数岩石属于钾玄岩类的玄武岩或碧玄岩.岩石具有富集LREE和LILE的特征, 经球粒陨石/原始地幔标准化后的稀土元素配分形式和微量元素蜘蛛图均具有与OIB相似的特征.岩石中含有大量深源岩石包体, 斑晶含量少且结晶程度低, 相容元素Ni含量较高等特点, 符合原生岩浆的基本特征; 唯有Mg#(0.49~0.72)偏低, 可能与源区本身的性质或者源区发生的壳幔混合作用等因素有关.根据钾质岩石构造环境判别标准, 显示岩石形成于板内环境, 其成因与印度-欧亚大陆的碰撞诱发的软流圈物质向高原东南方向侧向挤出有关.      

异极矿热相变过程的高温原位拉曼光谱

利用高温拉曼光谱技术,对异极矿进行了原位拉曼光谱的测试和研究。结果表明,异极矿加热至800 K时,与结晶水(H₂O)中O-H伸缩振动对应的3 470 cm^-1特征拉曼谱峰消失,但标志硅酸盐骨架[Si₂O^₇] (Q1)结构的特征谱峰926 cm^-1未受影响,表明结晶水的丢失并不影响异极矿的整体结构。当加热至1 050 K,反映结构水O-H伸缩振动的特征峰3 580 cm^-1消失,与Q1结构单元Si-Onb对称伸缩振动相对应的特征峰926 cm^-1强度逐渐减小,并出现与Q0相对应的852.4 cm^-1特征峰。这表明加热到1 050 K时,异极矿开始出现相变。当升温达1 100 K以上,结构水(OH)的特征谱峰(3 580 cm^-1)消失,与Si-Onb对称伸缩振动对应的特征拉曼谱峰变为855 cm^-1,这标志着异极矿原有的Q1结构已完全转变为硅锌矿的Q0结构 ([SiO₄]结构),也就是说异极矿已完成向硅锌矿的转变。     

云南马关地区岩石圈地幔组成和年龄:地幔橄榄岩包体的Re-Os同位素限制

本文对马关地区新生代碱性玄武岩中的地幔包体进行了系统的岩石学和地球化学研究,并首次进行了包体的Re-Os同位素测试。马关地区的橄榄岩包体主量成分上表现为饱满肥沃的特征;具有不同程度的轻稀土亏损特征,亏损Nb、Ti和Zr等高场强元素(HFSE)以及Ba等大离子亲石元素(LILE);橄榄岩包体的Nd同位素特征表明橄榄岩包体代表的是不均一的亏损地幔。5个橄榄岩全岩样品的Re-Os同位素分析结果表明,样品的Os含量总体较高(3.29×10^-9~3.78×10^-9),接近于造山带橄榄岩体的Os含量,Re含量变化范围较大(0.24×10^-9~0.54×10^-9),与Re的迁移能力较强有关。样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os值在0.12295~0.12530之间变化,与¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os值和Al₂O₃含量之间都不存在较好的相关性,说明Re-Os体系不单纯由熔体抽取过程所控制。橄榄岩包体的Re亏损年龄t_RD为254~604Ma,说明马关地区岩石圈地幔形成的时代应该在新元古代之前。马关地区岩石圈地幔并非是由软流圈上涌新增生的地幔,而是经历了如下演化历史:在新元古代之前,由原始地幔的部分熔融和熔体抽取作用形成了岩石圈地幔,之后经历了熔/流体交代和改造而发生了再富集作用,导致部分地幔橄榄岩逐渐从亏损难熔的特征向饱满肥沃转变,而未遭受熔/流体的改造的橄榄岩仍然保持了难熔亏损的特征。这种熔/流体交代和改造作用很可能与晚二叠纪峨眉山地幔柱的活动有关,而新生代以来印度-亚洲大陆碰撞导致地幔物质向东南方向的侧向流动,诱发软流圈上涌和马关地区的钾质岩浆的活动,也对马关地区岩石圈地幔的改造具有重要的影响,但由于喷发时间较新对Os同位素组成的影响还未显现出来。     

西秦岭新生代双峰式火山作用及南北构造带成因初探

本文提供了西秦岭新生代流纹岩的全岩化学、稀土微量元素和Pb、Sr、Nd同位素分析数据,以及新生代双峰式火山岩27个同位素定年结果。研究表明,西秦岭新生代双峰式火山岩具有与东非裂谷完全相同的岩石组合。K/Ar和³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素定年确定新生代双峰式火山岩的年龄从23~7.1Ma。双峰式火山岩中的钾霞橄黄长岩与钾玄岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr在0.704031~0.70525之间, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.408~19.062,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.476~15.677,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.061~39.414,ε_Nd=0.3~5.3,几乎全部为正值,与新特提斯地幔端元地球化学域非常相似,岩浆起源于与Ontong Java和FOZO地幔柱相似的亏损地幔源区。由此推测,火山岩的成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈地幔流向东移动和上涌有关,也是青藏高原向东扩展的一种响应。西秦岭新生代双峰式火山岩的厘定为查明南北构造带的性质提供了岩石探针,它证明南北构造带是一条大陆裂谷。但是,将西秦岭的双峰式火山岩产出的大地构造背景,深部地球物理以及地幔热结构与贝加尔裂谷和东非裂谷的地幔相比较可以看出,南北构造带的裂谷特征不同于东非大陆裂谷,也与贝加尔裂谷不尽相同。南北构造带的裂谷成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈物质向东的移动和上涌有关,其特征受西秦岭周边各个小块体间相对运动速度与方向以及东昆仑断裂-西秦岭北缘断裂运动性质的联合制约。由此推测,南北构造带是一条复杂的裂谷带,也可能是一个发展中的板块边界。