火成岩中的超临界流体晶及其研究意义

流行火成岩理论中,岩浆被默认为自然熔体,因而火成岩中的矿物晶体都形成于熔体的结晶作用,可称为熔体晶。许多证据表明,火成岩中也可以含有从超临界流体析出的晶体,被称为超临界流体晶(文中简称为流体晶)。根据三个典型实例分析,流体晶既可以从超临界流体直接析出,类似于从热液析出晶体的过程;也可以由超临界流体浓缩产生的熔体结晶形成。不管是哪一种晶出方式,流体晶产生的前提都是岩浆达到流体过饱和态;而满足这一前提的基本条件则是透岩浆流体过程和岩浆快速上升。结合前人关于熔体流体平衡条件的研究进展,以及熔体黏度对挥发分含量和岩浆上升速度对熔体黏度的依赖,发现透岩浆流体过程与岩浆上升过程之间具有耦合关系,这种关系可以用来阐明岩浆系统行为非线性变化的原因。流体晶的研究具有重要意义,可用于：(1)提供一种研究岩浆系统流体条件的新途径;(2)揭示岩浆系统偏离理想态的程度;(3)为反演岩浆系统动力学过程提供新的约束;(4)为识别致矿侵入体和评估侵入体的找矿潜力提供新的矿物学标志;(5)理解火成岩理论中一些长期得不到解决的问题,如岩浆中挥发分溶解度问题、冻结岩浆的活化问题、岩浆成矿专属性问题。     

中国南黄海浒苔种群世代结构与生殖条件分析

通过生殖细胞观察以及DNA含量检测研究南黄海浒苔(Ulva prolifera)群体的世代结构,发现近岸和近海漂浮浒苔群体均由孢子体世代和配子体世代构成,呈现混合世代群体结构。利用完全随机实验设计研究温度、光照强度和盐度对浒苔孢子体和配子体生殖的影响,发现3个生态因子对浒苔配子体和孢子体生殖的影响存在交互效应,在温度25℃、盐度40和光照7 000lx条件下,在24～48h内可促进配子体和孢子体的生殖发育;较高温度(25℃)和较低盐度(10)处理对配子的放散有极显著影响,而较高温度(25℃)和较高盐度(40)处理对孢子的放散有极显著影响。配子体和孢子体的生殖发育对基本环境因子存在着一定的差异反应,但两者均可在较宽的温度和盐度范围内生殖,这可能是导致绿潮种群暴发式增长的主要原因之一。     

燕山地区早侏罗世岩浆活动热供给的数值模拟

燕山地区燕山期发育大量的岩浆岩, 如此大规模的岩浆活动(热)的来源一直是一个谜。 本文利用有限元的热传导模拟反演可能的热供给。 模型假设温度1250 ℃、 面积905.86 km²半圆面形玄武岩浆底侵到36.6~50 km深的陆壳底部, 陆壳的地温梯度随着克拉通的破坏而逐渐升高。 数值模拟的主要结论: ① 早侏罗世时期的地温曲线表明, 要使围岩发生熔融, 所需要的底侵玄武岩岩浆量是非常大的, 基于燕山地区实际产出的早侏罗世时期的酸性岩, 反演产生81 km²的花岗岩需要的最少底侵玄武岩岩浆量为1053 km²; ② 早侏罗世(J₁)的模型温度场表明, 随着时间的演化, 在40～50 km处水平方向的围岩温度升高明显, 形成很明显的一条高温带或熔融带, 该高温带或者熔融带可能成为后期的构造薄弱面, 加上榴辉岩相变造成的密度增加引起下坠, 达到临界值时, 就会出现垮落, 因此本文从数值模拟的角度, 支持拆沉作用的发生。     

岩浆弧火成岩构造组合与洋陆转换

本文从岩浆弧的火成岩构造组合、主要地质特征和弧地壳成熟度几个方面,讨论洋陆转换作用及其过程。表征洋俯冲环境的火成岩构造组合主要有英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩(TTG)组合,高镁安山岩组合,镁安山岩组合,Adakite组合(即高锶低钇中酸性岩)与富铌弧玄武岩组合等。基于火成岩构造组合的配置,讨论了4种可能的洋俯冲壳的壳幔结构:(1)热的年轻的俯冲洋壳与上覆冷的幔楔岩石圈;(2)冷的老的俯冲洋壳与冷的幔楔岩石圈;(3)冷的老的洋壳与热的幔楔软流圈;(4)热的年轻的俯冲洋壳与上覆幔楔软流圈。讨论了弧岩浆前锋作为结构标志以及空间组成极性的构造意义;讨论了弧火山作用的时间极性与弧成熟度及其地壳厚度之间的正相关关系,提出岩浆弧地壳双层结构的模型,下地壳主要为玄武质的基性麻粒岩和角闪岩,上地壳为长英质的TTG片麻岩,相当于大陆壳形成的第一阶段,即新生陆壳。岩浆弧及其洋—陆过渡性的弧地壳是洋俯冲作用形成的洋陆转换带(或增生造山带)的最重要的记录。     

金川岩浆铜镍（铂）硫化物矿床铂族金属富集过程及富集机制

金川岩浆铜镍（铂）硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥发分流体作用阶段及热液改造阶段。其中硫化物矿浆结晶阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿（Pn- a）- 磁黄铁矿（Po- a）- 黄铜矿（Ccp- a）;挥发分流体作用阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿（Pn- b）- 磁黄铁矿（Po- b）- 黄铜矿（Ccp- b）- 黄铁矿（Py- Ⅰ）- 磁铁矿（Mag- Ⅰ）- 菱铁矿- 叶蛇纹石- 磷灰石- 铬铁矿- 白云石- 方解石（Cal- Ⅰ）- 金云母。热液改造阶段的矿物组合为透闪石- 绿泥石- 蛇纹石- 方解石（Cal- Ⅱ）- 磁铁矿（Mag- Ⅱ）。高倍电子探针镜下发现,金川矿床铂族矿物与磁铁矿（Mag- Ⅰ）、黄铁矿（Py- Ⅰ）、铬铁矿、磷灰石、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿及菱铁矿等共生。金川铜镍硫化物矿床中铂族元素(PGM)矿物主要包括硫砷铱矿（IrAsS）、钯的铋化物、碲化物和硒化物、钯的金属互化物（PdAu2）、砷铂矿（PtAs2）、铂单质以及铂的金属合金（Pt- Fe）。其中大量的PGM分布于镍黄铁矿的裂隙中,或产于镍黄铁矿、磁黄铁矿及蛇纹石裂隙中。与磁铁矿、菱铁矿、铬铁矿、黄铜矿、磷灰石以及叶蛇纹石等矿物共生,指示PGE富集与氧化性流体加入密切相关。金川矿石镍黄铁矿（Pn- b）、磁黄铁矿（Po- b）、黄铜矿（Ccp- b）、黄铁矿（Py- Ⅰ）、磁铁矿（Mag- Ⅰ）以及菱铁矿中高Co含量,表明流体在Co的超常富集过程中也起到了决定性作用。金川矿石中大量碳酸盐矿物、叶蛇纹石、金云母、磁铁矿、黄铁矿、铬铁矿以及富Cl磷灰石的出现;S、Mg元素呈网脉状分布于蚀变橄榄石和硫化物中,推测流体组分可能是一种富C富Cl的富含挥发分的高氧逸度流体。金川铬铁矿、磁铁矿（Ⅰ）、菱铁矿等矿物中高Ti、高Nb含量和高Nb/Ta比值,暗示此流体可能是一种高温的超临界流体。以上特征综合表明该特征流体对金川铜镍硫化物矿床中铂族元素等关键金属的超常富集起到了关键控制作用。当挥发分流体与残余硫化物矿浆相互作用及改造先存硫化物及橄榄石时,不仅会促使Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd进一步活化、富集,还会导致流体中PGE强烈富集,使得流体中的Pd、Se、Te、Bi、Pt含量不断提高,最终形成大量的PGM。综上所述,本文认为在岩浆演化晚期可能存在一种高氧逸度的富Cl富C的深源流体注入岩浆房,该深源挥发分流体对PGE及Co的迁移和超常富集起到了关键控制作用。     

北京门头沟地区棋盘岩铁辉长岩的发现及其地质意义

根据北京门头沟地区棋盘岩岩体的主元素分析结果,按Middlemost提出的TAS分类,有4个样品可以归属为橄榄辉长岩(Peridotgabbro)和似长石辉长岩(Foid Gabbro),属于辉长岩类,并且样品具有高铁(w(FeO*)>14%),贫硅(w(SiO2)<45%)的特征,因此属于铁辉长岩类。这是迄今为止燕山造山带存在铁辉长岩类岩石的首次报道。关于铁辉长岩类的成因目前还有争论,棋盘岩岩体在w(SiO2)-w(FeO*)/w(MgO)图解上显示有Fenner趋势,但是具体的成因还有待于进一步研究。铁辉长岩及其成因的研究将对揭示燕山期北京地区的构造环境和动力学背景、深部过程具有重要的启示意义。     

华北地区岩石圈类型: 地质与地球物理证据

根据华北地区的地质和地球物理特征, 区分出华北地区的克拉通型、造山带型和裂谷型3 种岩石圈类型, 依据岩石学方法以及地震波速与成分的关系, 建立了华北地区克拉通型、造山带型和裂谷型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构. 研究表明, 华北地台具有与全球典型克拉通一致的特征, 鄂尔多斯为经历了中新生代地台“活化”和“改造”后残存的克拉通岩石圈, 陆壳主体成分由TTG构成, 岩石圈地幔主要由强亏损的方辉橄榄岩构成, 它于晚太古宙-早元古宙最终形成以后, 一直保持至今, 其壳幔岩石学结构可以作为华北乃至中朝地台克拉通型岩石圈的一个参照. 中生代时期, 华北地台中东部地区在燕山造山过程中被“活化”, 大量对流地幔物质与热输入使该区原来的TTG陆壳组分被改造成为花岗质陆壳, 岩石圈地幔被燕山期形成的方辉橄榄岩-二辉橄榄岩所代替. 燕山-太行山是华北东部地区新生代发育裂谷作用后残留的造山型岩石圈, 因为经历了新生代的伸展减薄, 现今的厚度不能代表燕山期造山时的地壳和岩石圈地幔厚度, 但岩石圈地幔和陆壳的物质及其结构仍然是燕山运动期间造山时形成的. 新生代时期, 华北东部的大陆裂谷作用形成以华北东部平原为代表的裂谷型岩石圈; 随着裂谷发育, 大量玄武岩喷发, 使燕山期的“酸性化”陆壳又被“基性化”, 燕山期形成的岩石圈地幔被破坏形成以二辉橄榄岩为主体的喜山期岩石圈地幔; 裂谷型地壳和岩石圈地幔经历了岩石圈尺度上伸展减薄和热侵蚀, 现今地球物理探测的岩石圈地幔和陆壳的物质和结构是新生代形成的. 华北地区岩石圈形成和演化表明, 大量对流地幔物质与热输入是不同类型岩石圈形成的关键, 壳幔岩石学结构是岩石圈演化的综合记录, 它们是中新生代中国大陆动力学系统与华北地台东侧的太平洋板块共同作用的结果.     

英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分

TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类：(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500~1 600 MPa,深度≤50~60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500~1 600 MPa,深度≥50~60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。     

四种红翎菜科红藻的分子系统学研究

红翎菜科海藻藻体形态结构多样,部分个体在长期进化过程中发生了形态特征的变异,其分类学一直是研究的热点和难点。本研究选取了23Sribosomal RNA gene(UPA)、cox2-3和rbc spacer 3个片段运用PCR扩增的方法研究了红翎菜科4种海藻的序列结构特征,结果表明琼枝、卡帕藻属2种海藻和麒麟菜的UPA长度均为326bp,GC含量46.0%～46.3%;cox2-3序列长度分别为141、139和141bp,GC含量19.3%～23.7%;rbc spacer序列长度分别为93、93和94bp,GC含量22.3%～23.7%。利用PAUP软件分别用邻接法(NJ)、最大似然法(ML)和最大简约法(MP)对红翎菜科海藻进行系统发育分析,结果表明3个属海藻均可以通过UPA、cox2-3和rbc spacer 3个片段得到有效的区分,并且这3个片段也均可进一步将卡帕藻属2个种区分开来。本文在分析基因片段的基础上,比较了3个属不同物种间的信息位点,为分子系统学研究提供了一定的数据支持。     

龙首山-北大山北部的属性——来自海森楚鲁片麻岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素的约束

阿拉善北大山西北部地区出露少量原属"龙首山岩群"的前寒武纪岩石,其形成时代和同位素特征对于了解该地区的基底性质和探讨阿拉善北部构造格架具有重要意义。本文对北大山西北部海森楚鲁地区出露的片麻岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究,并对其构造意义进行了初步探讨。海森楚鲁片麻岩为一套具有片麻状构造的长英质正片麻岩。锆石核部的LA-ICP MS分析结果显示,207Pb/206Pb年龄相对集中,并在U-Pb谐和图上获得了1 408±29 Ma(MSWD=13)的上交点年龄,表明海森楚鲁片麻岩的原岩形成于～1. 4 Ga。海森楚鲁片麻岩的锆石Hf同位素分析结果显示,锆石εHf(t)值变化范围为-4. 38～+6. 68,二阶段模式年龄为2 091～1 624Ma,反映了片麻岩原岩岩浆可能来自相对年轻的地壳物质。结合前人研究成果,认为龙首山-北大山北部出露的前寒武纪岩石主要形成于中元古代及以后,而不是以往认识的中太古代-古元古代;龙首山-北大山北部可能不是阿拉善地块的组成部分。