赣东北蛇绿岩地幔橄榄岩岩石成因及其地质意义

赣东北蛇绿岩作为华南少有的前寒武纪蛇绿岩长期都是华南大地构造研究中的热点。该蛇绿岩地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,稀土总量为0.83×10-6~2.62×10-6,远低于原始地幔的含量,而Mg O含量高于原始地幔。稀土元素表现为LREE相对富集,微量元素表现为大离子亲石元素(LILE)富集,高场强元素Nb明显亏损的特征,这表明赣东北地幔橄榄岩具有亏损地幔源区特征,同时也有不同程度的俯冲带流体的交代特征。HREE模拟的部分熔融程度为10%~30%;同时,赣东北蛇绿岩地幔橄榄岩中同时包含Cr#60和Cr#60两种不同成因的铬尖晶石,说明其经历了MOR(mid-ocean ridge)和SSZ(supra-subduction zone)两种构造环境。结合前人资料,笔者推测赣东北蛇绿岩早先可能形成于洋中脊环境(约1060 Ma),随后在洋内俯冲作用下(约970 Ma),位于俯冲带上部的地幔橄榄岩受到了来自俯冲带的流体/熔体的交代,经历了SSZ环境的改造。     

东南沿海地区古近纪大陆岩石圈地幔特征及成因

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自岩石圈地幔 ,上地幔橄榄岩包体的岩石学及地球化学特征都记录了地幔演化的历史。普宁橄榄岩包体斜方辉石含量与太古宙克拉通地幔类似 ,但在矿物学、REE、痕量元素和Sr Nd同位素上又与太古宙岩石圈地幔不同。橄榄岩包体的岩相学、矿物学、REE、痕量元素特征都提供了含H2 O富Si流体交代橄榄岩的证据 ,这种流体可能主要是洋壳物质局部熔融而成。流体交代使橄榄岩富Si,同时富Sr、Pb和强不相容元素等大洋岩石圈物质。这表明普宁大陆岩石圈地幔既保留太古宙岩石圈地幔的特征 ,又具有大洋俯冲地幔的特征 ,它是古老岩石圈地幔向大洋岩石圈地幔转换的一部分 ,这种转换可能是大洋岩石圈与大陆岩石圈地幔相互作用的结果。     

新疆西准噶尔达拉布特蛇绿岩地幔橄榄岩成因

达拉布特蛇绿岩中地幔橄榄岩的主体为方辉橄榄岩,含少量纯橄岩和二辉橄榄岩,岩石遭受强烈蚀变。方辉橄榄岩单斜辉石、斜方辉石、橄榄石和尖晶石的主量元素特征均显示从深海地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特征,与斜方辉石原位LA-ICP-MS微量元素特征一致,二辉橄榄岩具有深海地幔岩的性质。采用尖晶石-橄榄石平衡氧逸度计算方法,得出方辉橄榄岩的Δlog(fo2)FMQ在-0.14至+0.96log FMQ之间,具有MOR地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特点或弧后盆地至岛弧过渡的特征。尖晶石Ga-Ti-Fe3+#图解显示纯橄岩成因可能和地幔橄榄岩与岛弧拉斑玄武岩的反应有关,而方辉橄榄岩可能为地幔橄榄岩与MOR熔体反应以及SSZ环境中含水熔体反应后的残余。纯橄岩和方辉橄榄岩∑REE都低于球粒陨石,且具有LREE富集的U型稀土元素配分模式,暗示了岩石和流体/熔体之间的相互作用。综合以上研究表明,达拉布特蛇绿岩形成于弧后扩张脊并受俯冲流体/熔体影响。     

东秦岭商丹断裂带中松树沟超镁铁质岩系地球化学研究

东秦岭商丹断裂带中松树沟超镁铁质岩体由两类橄榄岩组成。其中,第Ⅱ类橄榄岩的化学成分非常局限,高度富集Co,Cr,Ni,贫乏Ti,V,Cu,Y;亏损不相容元素(K+Na,Al.Sr.Ba.Nd,Ga和REE);稀土元素和同位素特征揭示它代表本区早期地幔分离部分熔融的残余部分,并作为本区元古代洋壳蛇绿岩底部的变质橄榄岩。而第Ⅰ类橄榄岩的岩石化学成分,微量元素和同位素表明,它不与第Ⅱ类橄榄岩同源,属橄榄石堆积晶渣和原生岩浆的混合物,具有洋壳蛇绿岩中堆晶杂岩的性质,两类橄榄岩的成因和演化历史相互独立,通过构造侵位伴生,并共同代表本区元古代洋壳残片。     

微量元素和Pb同位素对西藏雅鲁藏布构造带日喀则蛇绿岩形成环境的制约

西藏南部雅鲁藏布构造带分布有一系列蛇绿岩体。人们对这些蛇绿岩体的形成环境仍然存在较大的争议。雅鲁藏布构造带中段日喀则蛇绿岩路曲和大竹曲岩体镁铁质岩石的微量元素和Pb同位素特征指示其母岩浆起源于亏损地幔源区。这些镁铁质岩石的La/Sm和Sm/Yb比值显示其岩浆产生于尖晶石二辉橄榄岩地幔经过大约10%部分熔融作用。综合岩相学和全岩主量元素特征暗示这些镁铁质岩石形成于无水玄武质岩浆。而且这些镁铁质岩石的微量元素和REE元素配分模式均非常相似于N-MORB,除了弱Nb-Ta负异常。这些特征表明路曲和大竹曲岩体形成于大洋中脊环境。此外,路曲和大竹曲镁铁质岩石的Pb同位素结果指示其地幔源区与印度洋MORB地幔域具有相似的地球化学特征。这些镁铁质岩石N-MORB标准化微量元素模式显示弱Nb-Ta负异常可能是由于其地幔源区交代了古老的俯冲带物质。     

洞错盆地蛇绿岩地球化学特征及大地构造意义

本文以改则的洞错盆地蛇绿岩为研究对象,开展了洞错盆地蛇绿岩的岩石学、岩相学及地球化学方面的研究工作。结果表明：地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,为烟斗型稀土元素配分型式;形成于熔融程度较高的地幔残余物质,具有Nb、Ta负异常。辉绿岩稀土元素配分型式与N-MORB类似,其稀土元素来自亏损的软流圈地幔;Ta、Ti、Y等高场强元素分布特征与N-MORB相似;辉绿岩既有MORB特征又有IAT特征,在洋内弧后盆地扩张环境中形成。辉长岩稀土配分曲线与N-MORB的类似;微量元素中K、Rb、Ba等富集,Nb、Ta亏损,有岛弧火山岩的特征,与典型的N-MORB特征有区别;既有MORB特征,也显示了俯冲带物质的参与,为消减带上弧后盆地次级扩张产生的新洋壳。因此,洞错蛇绿岩为SSZ型蛇绿岩。     

内蒙古东乌旗地区崇根山岩块超基性岩地球化学特征

崇根山岩块是贺根山蛇绿岩带内超基性岩出露面积最大的岩块,岩性主要以二辉橄榄岩为主,方辉橄榄岩次之以及少量纯橄岩透镜体或团块。岩石学和地球化学特征表明这套超基性岩属于位于蛇绿岩套中下部的地幔橄榄岩序列,其二辉橄榄岩和方辉橄榄岩具有富Al的特征,分异指数很低(DI=0.1~2.79),而固结指数很高(SI=79.9~89.62),代表了原始地幔的残余。稀土元素表现为LREE弱亏损的特征,与阿尔卑斯型辉橄岩相似;纯橄岩稀土含量仅为球粒陨石的1/10,具有"U"型稀土元素分布模式,与阿尔卑斯橄榄岩和SSZ型蛇绿岩地幔橄榄岩相似。崇根山大面积出露的二辉橄榄岩可能代表了洋盆扩张早期的地幔橄榄岩的残余。整体上富Sr贫Ti的现象暗示了后期消减作用对地幔橄榄岩地球化学结构的影响。     

西南天山东德沟橄榄岩的地球化学特征及其地质意义

东德沟橄榄岩出露于中国新疆伊犁—中天山板块和塔里木板块之间西南天山造山带的北缘,含大量角闪石、金云母等含水矿物,显示全部遭受了不同程度的交代变质作用.岩石主量元素含量变化较大,其后期蚀变基本向富铝和富钙两个方向变化,其Nb/Ta和Zr/Hf值显示难熔地幔残余的特征.该区橄榄岩轻重稀土分馏较明显,稀土元素配分曲线总体为LREE富集的右倾型,且富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr和放射性元素Th,但岩石呈现不一致的解耦现象,即主量元素表现难熔而稀土元素、不相容微量元素体现富集,说明主量元素和微量元素具有各自的演化特点.研究认为东德沟橄榄岩是经历部分熔融的楔形地幔残余,微量元素呈现的特征是俯冲板块析出熔体或流体交代的结果.与其岩石矿物学研究结果一致,对东德沟橄榄岩地球化学特征的深入研究证明,它们来源于SSZ环境俯冲上板片地幔楔橄榄岩残片.     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段东波蛇绿岩的构造背景特征

西藏东波蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带西段,由地幔橄榄岩、辉石岩和辉长岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩、纯橄岩和少量二辉橄榄岩。岩体的边界出露玄武岩和硅质岩等。地幔橄榄岩中有少量辉石岩和辉长岩的脉岩,宽约1 m,走向北西,与岩体的构造线方向基本一致。各岩相岩石地球化学研究结果表明,东波蛇绿岩的岩相存在较大的差异,玄武岩具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征,而地幔橄榄岩中辉石岩、辉长岩脉与洋中脊玄武岩(MORB)相似,形成于洋中脊环境,并受后期俯冲流体作用的改造。东波岩体中二辉橄榄岩具有与深海地幔橄榄岩较一致的轻稀土亏损特征,而方辉橄榄岩和纯橄岩的地球化学特征显示出岩体形成于MOR环境,后受到SSZ环境的改造。东波蛇绿岩的岩石地球化学特征显示其洋中脊叠加洋岛的构造背景。     

西藏日喀则蛇绿岩镁铁质岩石Re-Os同位素特征及意义

通过对日喀则蛇绿岩的镁铁质岩石进行岩石学和地球化学研究,探讨其岩石成因及源区性质,同时根据Re-Os同位素的地球化学约束来探索雅鲁藏布蛇绿岩的形成机制。研究表明,日喀则蛇绿岩镁铁质岩石微量元素的标准化配分型式与洋中脊玄武岩类似,又具有岛弧玄武岩的地球化学特征。结合微量元素和同位素特征,均表明岩石的形成与俯冲作用有关。日喀则蛇绿岩产出于远离大陆地壳的SSZ环境,其形成过程未受到陆壳的混染;同时,Re-Os同位素体系受蚀变作用的影响也不明显。日喀则蛇绿岩镁铁质岩石的Re、Os含量低,¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os同位素比值较高,主要是源区性质和俯冲作用影响的结果。特提斯洋早期发生的多次俯冲作用造成地幔源区不均一。新特提斯洋壳俯冲过程中,上述不均一地幔发生部分熔融产生的镁铁质岩浆上升,经过遭受了早期熔体/岩石作用的纯橄岩通道,发生强烈的Re-Os同位素分馏,使熔体与地幔残余Os同位素组成表现出明显的解耦现象,进而形成现今的日喀则蛇绿岩。     

The tectonic-setting of ophiolites in the western Qinghai-Tibet Plateau,China

The study of geology, geochemistry, rare earth elements, trace elements, Pb and Sr isotopes of representative ophiolite bodies from four ophiolitic belts in the western Qinghai-Tibetan Plateau, shows that the mantle peridotites of these ophiolites are mainly harzburgite in composition, with minor dunite. They are characterized by high magnesium (MgO) and low aluminum, calcium and alkali oxide contents. Enrichment of light rare earth elements in mantle peridotites may be due to two geological processes: relatively strong partial melting; and later metasomatism by the liquids released during the subduction of oceanic crust. Mantle peridotites are characterized by low contents of the trace elements Sr, Ti and Y and relatively high contents of Rb, Nb, Zr, Hf and Th, similar to metasomatic pyrolite. The isotopic compositions of Sr and Pb show evidence of contamination by a crustal component. All the evidence indicates that the four ophiolite belts in the western Qinghai-Tibetean Plateau have undergone metasomatism by liquids released during the subduction of oceanic crust, suggesting that they were formed in a supra-subduction zone (SSZ) tectonic setting. The mantle peridotites in ophiolite belts located in eastern Qinghai-Tibetan Plateau, e.g. Sanjiang and West Kunlun, may be compared with the Troodos, which is regarded as a typical SSZ complex, having the same geochemical characteristics, i.e. high MgO and LREE-rich. The geochemistry, combined with the occurrence of boninite and adakite rocks, which are associated with subduction magmatism, suggest that ophiolites formed at different times in Qinghai-Tibetan Plateau, including Sanjiang and West Kunlun, are all SSZ-type ophiolites formed in a supra-subduction zone tectonic setting.     

西昆仑库地蛇绿岩地质、地球化学及其成因研究

西昆仑库地蛇绿混杂岩由方辉橄榄岩和纯橄榄岩等地幔变质橄榄岩、豆荚状铬铁矿、堆晶橄榄岩、堆晶辉石岩和辉长岩、辉绿岩墙、块状和枕状玄武岩等组成。强亏损方辉橄榄岩为主的地幔岩组合,二辉石的低Al含量和铬尖晶石的高Cr^#,以及岩石的富Mg、Ni和贫Al、Ca特征一致表明地幔橄榄岩类是经较高程度部分熔融后的地幔残余,与消减带之上蛇绿岩中的同类岩石相近。岩石富Rb、Ba、U、Th、LREE,说明地幔残余岩石受到了来自消减带的洋壳重熔组分的混染。堆晶岩以辉石岩和辉长岩为主,可能属PPG系列,指示岩浆是在消减带环境和含水条件下熔融的。辉长岩为低Ti蛇绿岩型,代表洋内弧后盆地早期环境或弧前环境。辉绿岩和玄武岩为洋中脊拉斑玄武岩和岛弧拉斑玄武岩的过渡类型;玄武岩和辉绿岩相比富Ba、Th、LREE,贫Ta,指示玄武岩较辉绿岩更多地受到来自消减带洋壳重熔组分的影响。库地蛇绿岩形成时的古构造环境是消减带之上的弧间或弧后盆地。     

Trace element geochemistry of primary mantle minerals in spinel‐peridotites from polygenetic MOR–SSZ suites of SW Turkey: constraints from an LA‐ICP‐MS study and implications for mantle metasomatism

Ophiolites exposed across the western Tauride Belt in SW Turkey represent tectonically emplaced fragments of oceanic lithosphere incorporated into continental margin following the closure of the Neotethys Ocean during the Late Cretaceous. The mantle sections of the ophiolites contain peridotites with diverse suites of geochemical signatures indicative of residual origin by melt depletion in both mid‐ocean ridge (MOR) and supra‐subduction zone (SSZ) settings. This study uses a laser‐ablation inductively‐coupled plasma‐mass spectrometry (LA‐ICP‐MS) for in situ measurements of trace elements in primary mantle phases in order to identify the upper mantle petrogenetic processes effective during variable stage of melt extraction in these discrete tectonic settings and to discriminate between the effects of reaction with chemically distinct mantle melts migrating through the solid residues. Trace element signatures in pyroxenes suggest small‐length scales of compositional variations which may be interpreted to be a result of post‐melting petrogenetic processes. Relative distribution of rare earth elements and Li between coexisting orthopyroxene‐clinopyroxene pairs in the peridotites suggests compositional disequilibrium in sub‐solidus conditions, which possibly reflects differential effects of diffusive exchange during melting and melt transport or interaction with subduction melts/fluids. On the basis of Ga abundances and Ga–Ti–Fe⁺³# [Fe⁺³/(Fe⁺³ + Cr + Al)] relationships of chrome‐spinels it is documented that the peridotites have experienced the combined effects of partial melting and variable extent of melt‐solid interaction. The MOR peridotites have spinels with geochemical signatures indicative of melt‐depleted residual origin with subsequent incompatible element enrichment through melt impregnation, while the Ga–Ti–Fe⁺³# relationships of chrome‐spinels in SSZ peridotites indicate that these highly depleted peridotites are not simple melt residues, but have been subject to significant compositional modification by interaction with subduction related melts/fluids. The observed compositional variations, which are related to long‐term tectonic reorganisation of oceanic lithosphere, provide evidence for a time integrated evolution from a mid‐ocean ridge to a supra‐subduction zone setting and may be a possible analogue to explain the coexistence of geochemically diverse MOR–SSZ suites in other Tethyan ophiolites. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

西藏西南部休古嘎布蛇绿岩的成因:岩石学和地球化学证据

休古嘎布蛇绿岩块位于雅鲁藏布缝合带(YZSZ)西段,主要由地幔橄榄岩和侵入其中的基性岩墙所组成。基性岩墙具有弧后盆地地球化学亲缘性,其LREE亏损,(La/Yb)N为0.39~0.55;具有明显的Nb、Ti负异常及Sr、Ba正异常。Sr、Nd同位素特征表明它们起源于亏损地幔,并且受到了板片析出流体的影响。4个基性岩墙的Sm-Nd同位素样品获得内部等时线年龄为126.2±9.1Ma(MSWD=0.44)。地幔橄榄岩具有汤勺形和U形两组REE分布型式,显示出不同程度部分熔融和地幔交代作用的特征,具有弧-盆体系地球化学亲缘性。第一组橄榄岩的LREE弱富集或近于平坦,尖晶石的Cr#值低而且变化不大,部分熔融程度较低(15%~20%),可能形成于弧后扩张盆地;第二组橄榄岩的LREE明显富集,尖晶石的Cr#值高而且变化较大(0.4~0.77),部分熔融程度较高(25%~30%),并经历了强烈的交代富集作用,可能与洋内岛弧有关。     

西昆仑库地蛇绿岩的成因及构造意义

库地蛇绿岩位于康西瓦大型走滑断裂带的北侧,主要由裂解的变质橄榄岩,堆晶岩和块状枕状玄武岩组成,其上覆岩石为杂色火山碎屑岩和具浊流沉积的碎屑岩系。前人对库地蛇绿岩已作过较系统的报道[1]。震旦纪-早奥陶纪为本区蛇绿岩的洋盆发育时代,其侵位可能代表了晚元古代到早古生代的重要板块运动的记录。本文通过变质橄榄岩的矿物学、熔岩的地球化学等研究,表明库地蛇绿岩经历了洋中脊(MOR)到俯冲带(SSZ)的构造环境转变过程,致使地幔橄榄岩达到~30%的部分熔融程度。     

古老大陆岩石圈地幔再循环与蛇绿岩中铬铁矿床成因

不同地区、不同时代蛇绿岩中不同类型铬铁矿岩的Re-Os同位素研究表明,在铬铁矿石或围岩中均存在极度亏损的具有大陆岩石圈地幔属性的物质。新疆达拉布特古生代蛇绿岩带中萨尔托海富Al铬铁矿岩的Os同位素组成为0.1109～0.1256,对应的模式年龄为3.5～0.6Ga;西藏班公湖—怒江中生代蛇绿岩带中东巧富Cr铬铁矿石及围岩Os同位素组成介于0.1175～0.1261,对应的模式年龄为1.5～0.1Ga;雅鲁藏布江中生代蛇绿岩带中罗布莎富Cr铬铁矿岩的Os同位素变化范围为0.1038～0.1266,对应的模式年龄为3.37～0.28Ga,而该带中不含矿的泽当二辉橄榄岩的Os同位素组成为0.1256～0.1261,没有古老大陆岩石圈地幔属性的物质存在,与新特提斯洋地幔Os组成较为接近。推测在蛇绿岩形成过程中,古老大陆岩石圈地幔参与循环有利于形成铬铁矿床,明确提出"熔体与古老大陆岩石圈地幔反应成矿"的假说,指出蛇绿岩带中存在的古老微陆块可能是找矿的指示标志。     

西准噶尔蛇绿岩:古大洋俯冲增生过程的记录

蛇绿岩记录了大洋岩石圈形成、演化、消亡的全过程,是刻画区域板块构造和洋 陆格局演化的关键证据。本文通过系统梳理前人相关研究,总结西准噶尔蛇绿岩最新研究成果,探讨大陆地壳增生方式、恢复古大洋演化历史,从而对西准噶尔构造体制转化提供新制约。西准噶尔地区发育多条震旦纪—石炭纪被构造肢解的蛇绿岩带,具有典型的岩块 基质结构,绝大多数蛇绿岩包括正常洋壳组分和海山/大洋高原残片,其中基性岩具有MORB和OIB的地球化学特征。基于前人研究,本文认为在西准噶尔古大洋发育过程中,发育不同时代与地幔柱有关的海山/大洋高原,同时存在增生型和侵蚀型两类汇聚板块边界。另外,大洋高原增生不仅是大陆地壳增生的有效途径之一,还可能诱发俯冲极性反转和传递。而在大洋高原形成初期,还可能存在地幔柱诱发俯冲起始机制。     

蛇绿岩型金刚石和铬铁矿深部成因

地球上的原生金刚石主要有3种产出类型,分别来自大陆克拉通下的深部地幔金伯利岩型金刚石、板块边界深俯冲变质岩中超高压变质型金刚石,和陨石坑中的陨石撞击型金刚石。在全球5个造山带的10处蛇绿岩的地幔橄榄岩或铬铁矿中均发现金刚石和其他超高压矿物的基础上,我们提出地球上一种新的天然金刚石产出类型,命名为蛇绿岩型金刚石。认为蛇绿岩型金刚石普遍存在于大洋岩石圈的地幔橄榄岩中,并提出蛇绿岩型金刚石和铬铁矿的深部成因模式。认为早期俯冲的地壳物质到达地幔过渡带(410~660 km深度)后被肢解,加入到周围的强还原流体和熔体中,当熔融物质向上运移到地幔过渡带顶部,铬铁矿和周围的地幔岩石以及流体中的金刚石等深部矿物一并结晶,之后,携带金刚石的铬铁矿和地幔岩石被上涌的地幔柱带至浅部,经历了洋盆的拉张和俯冲阶段,最终在板块边缘就位。     

新疆东准噶尔阿尔曼太蛇绿岩中玄武岩地球化学特征及其地质意义

阿尔曼太蛇绿岩带位于新疆东准噶尔地区,蛇绿岩中变质橄榄岩、堆晶岩、基性火山岩较发育,层序组合虽受构造破坏,但从总体来看仍是一套组合比较完整的蛇绿岩,岩石变形变质强烈,普遍发生绿泥石化、绿帘石化。蛇绿岩中基性熔岩可分为3种类型,即洋岛玄武岩(OIB)、洋中脊玄武岩(MORB)和岛弧玄武岩(IAT)。其中洋岛玄武岩不属于蛇绿岩成分,是后期卷入蛇绿岩带随其他组分一同构造就位而成;基性熔岩主量和微量元素特征揭示岩浆源于亏损的地幔源区,且存在消减组分加入的交代作用,表明其成因与俯冲作用有关。结合岩石地球化学特征和构造环境判别图解,基性熔岩显示出IAT和MORB兼具并呈现过渡的特点,推断该蛇绿岩的形成与岛弧相关,其形成可能介于洋脊到海沟之间的偏海沟区域。