冈底斯岩基中包体的初步研究

本文综合国内外研究成果对花岗岩中岩石包体进行成因归类,指出对其研究的理论和实际意义。以岩相学为基础,讨论冈底斯岩基中镁铁质包体的类型及形成机理,揭示冈底斯各单元岩浆作用初期的演化过程。     

西藏冈底斯带始新世曲水岩基的岩浆混合作用:来自斜长石阴极发光特征和成分变化的证据

斜长石作为主要造岩矿物,是研究岩石成因、示踪岩浆演化和岩浆混合过程的有效工具.对冈底斯带曲水岩基始新世花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩脉和暗色包体中的斜长石进行了阴极发光图像结构特征、电子探针主量元素和LA-ICP-MS微量元素成分的分析,揭示了斜长石复杂环带的成因和相关的岩浆过程.该区斜长石的阴极发光图像呈现出多种颜色且与其An值相对应,随着An值降低依次为绿色、蓝色和暗灰色或暗红色等,并发育补丁状环带、筛状环带、韵律环带等.花岗闪长岩、二长花岗岩中斜长石的An值具有相似的变化范围(20~55),而闪长岩脉和暗色包体中An值的变化范围较大(25~85),表明曲水岩基经历了复杂的开放过程.微量元素结果表明:花岗闪长岩与闪长岩脉和暗色微粒包体具有相同的Sr含量范围(600×10^-6~1 100×10^-6);而二长花岗岩的Sr含量(1 000×10^-6~2 400×10^-6)整体高于前者.以上研究表明,花岗闪长岩中阴极发光呈现绿色的核部或幔部是偏中性岩浆注入寄主岩岩浆混合的结果;具有高Sr含量的二长花岗岩认为是高Sr含量的岩浆结晶形成的;闪长岩脉和暗色微粒包体中的筛状结构斜长石为寄主岩捕掳晶.     

冈底斯曲水岩基斜长石嵌晶结构对岩浆补给过程的启示

藏南冈底斯岩浆带经历了中生代俯冲-增生造山作用和新生代碰撞造山作用,是研究大陆地壳生长与演化的理想场所。位于冈底斯岩浆带中段的早始新世曲水岩基,主要由花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及辉长岩等组成。前人已经在年代学、地球化学等方面对曲水岩基进行了大量研究。然而,对于岩基的形成是否由岩浆补给控制及其详细过程的研究还较为薄弱。花岗闪长质岩体中暗色岩浆包体特殊的产出状态,如包体墙和弥散状分布的包体等,显示岩浆补给在岩基形成过程中发挥了重要作用。包体中发育斜长石主晶包裹角闪石等客晶的嵌晶结构。本文聚焦包体斜长石的嵌晶结构及客晶矿物（如角闪石）,结合背散射图像、矿物能谱扫描与矿物电子探针分析,以追踪曲水岩基形成期间的岩浆补给过程。计算结果显示客晶角闪石的结晶温度与压力最高（783~853℃、0.23~0.45GPa）,包体基质角闪石次之（781~808℃、0.21~0.31GPa）,花岗闪长质寄主岩中角闪石最低（769~802℃、0.18~0.26GPa）。此外,发育嵌晶结构的斜长石具有明显的成分环带,其偏钠质的核部指示了晶粥体的存在。本研究初步构建了岩浆补给模型与嵌晶结构的形成模型。镁铁质岩浆沿长英质晶粥体下部裂隙上升并淬火结晶大量小颗粒角闪石,随后进入晶粥体上部贫晶熔体中破碎成为小的岩浆滴。岩浆滴捕掳晶粥体中的斜长石,继续生长的斜长石包裹结晶于深部的角闪石而形成嵌晶结构。

     

暗色微粒包体是壳幔岩浆混合作用的证据吗？

暗色微粒包体常见于钙碱性花岗岩中,已普遍被认为是幔源基性岩浆与壳源酸性岩浆在地壳深部发生混合作用的产物。本文通过大量资料的分析研究,发现暗色微粒包体可以具有很大负值的全岩εNd（t）值和锆石εHf（t）值,及大于0710的全岩\[n（87Sr）/n（86Sr）\]i值,不存在幔源岩浆混合的痕迹;而且,大多数暗色微粒包体与寄主花岗岩在晶体化学、形成年龄、全岩和锆石同位素成分等方面显示出完全相似的特征,反映出两者在时空与物质上都具有紧密的成因联系。本文认为,暗色微粒包体不应该是壳幔岩浆混合作用的产物。基于包体岩浆极小的体量和稍晚的侵位（相对于寄主花岗岩）,本文提出一种新的暗色微粒包体的形成方式：同造山花岗岩浆的主动上侵造成岩浆房内的 “负压力” 而导致岩浆房下部呈晶粥状态的闪长质层发生等温减压熔融作用,从而形成体量极小的包体岩浆;并即时 “注入” 地壳上部尚未固结的寄主花岗岩中,快速冷凝形成暗色微粒包体。因此,暗色微粒包体不能被视作为 “壳幔岩浆混合作用” 的证据。     

暗色微粒包体是壳幔岩浆混合作用的证据吗?

暗色微粒包体常见于钙碱性花岗岩中,已普遍被认为是幔源基性岩浆与壳源酸性岩浆在地壳深部发生混合作用的产物。本文通过大量资料的分析研究,发现暗色微粒包体可以具有很大负值的全岩ε_Nd(t)值和锆石ε_Hf(t)值,及大于0.710的全岩[n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr)]_i值,不存在幔源岩浆混合的痕迹;而且,大多数暗色微粒包体与寄主花岗岩在晶体化学、形成年龄、全岩和锆石同位素成分等方面显示出完全相似的特征,反映出两者在时空与物质上都具有紧密的成因联系。笔者认为,暗色微粒包体不应该是壳幔岩浆混合作用的产物。基于包体岩浆极小的体量和稍晚的侵位(相对于寄主花岗岩),笔者提出一种新的暗色微粒包体的形成方式：同造山花岗岩浆的主动上侵造成岩浆房内的“负压力”而导致岩浆房下部呈晶粥状态的闪长质层发生等温减压熔融作用,从而形成体量极小的包体岩浆;并即时“注入”地壳上部尚未固结的寄主花岗岩中,快速冷凝形成暗色微粒包体。因此,暗色微粒包体不能被视作为“壳幔岩浆混合作用”的证据。     

岩浆混合作用:来自岩石包体的证据

镁铁质岩浆与长英质岩浆之间的混合作用是导致壳幔混源花岗岩类形成的主要机制。暗色、细粒且具火成结构的岩石包体是指示岩浆混合作用存在的可靠证据。这些岩石包体具有下列特征:(1)包体常呈等轴状,表明包体岩浆曾以液态球滴状存在于寄主岩浆中;(2)由于基性岩浆温度恒高于酸性岩浆(温度超出约300℃),这类包体常具有淬冷边;(3)包体有时含有反向脉;(4)包体中能见到自寄主岩浆捕获的长石捕虏晶。进一步分析了三个典型的含暗色微粒包体的花岗质杂岩(平潭、普陀山、花山—姑婆山)研究实例,认为暗色微粒包体的形成,可用来自深部岩浆房的玄武质岩浆向浅部酸性岩浆房的注入作用来解释。     

西藏冈底斯尼木后碰撞花岗岩的岩浆混合作用:显微结构证据

岩浆混合过程中不同熔体之间的相互作用会影响晶体的成核与生长,形成矿物内部复杂的成分变化,以及矿物之间的不平衡结构。尼木二长花岗岩位于冈底斯岩浆岩带中部,是代表性的形成于后碰撞构造演化时期的花岗岩体。本文对其中的斜长石与角闪石颗粒进行了详细的结构和成分分析,揭示了斜长石中的港湾状、浑圆状、筛孔状熔蚀结构以及斜长石成分的突然变化和角闪石包裹黑云母的不平衡结构,并探讨了它们的成因以及相关的岩浆混合作用。分析结果显示,斜长石中突变环带的An含量为37.6~40.6,熔蚀环带的An含量为48.2~59.5,均高于两侧斜长石的An含量(18.4~26.4),表明在形成这些结构时有外来基性岩浆的混合使得岩浆成分发生了突变。样品中的部分黑云母被自形的角闪石包裹,黑云母呈浑圆状并且具有港湾状的熔蚀边,这可能是基性岩浆的混合作用使得岩浆的温度升高导致黑云母发生部分熔融,混合后的岩浆在黑云母周围继续结晶形成角闪石。这些显微结构为揭示冈底斯岩浆岩带的岩浆混合作用提供了新证据。     

桂东北里松花岗岩中暗色包体的岩浆混合成因

在桂东北姑婆山地区的里松花岗岩中,暗色包体广泛分布,包体的形貌、结构构造和矿物学特征表明,它们是岩浆快速冷凝结晶产物;主元素和微量元素组成说明它们属钾玄岩系列,其源岩具OIB型微量元素特征;包体与寄主花岗岩中锆石U-Pb年龄的相同性,排除了来源于深部固体岩石熔融残留体或浅部围岩捕虏体的可能性,而两种岩石化学成分、岩石结构暗色包体和寄主花岗岩在岩石结构和全岩Sr-Nd同位素组成方面的明显差别性,又排除了同源包体或析离体、堆积体的可能性。里松花岗岩在很多地质-地球化学特征上都介于里松暗色包体和姑婆山主体花岗岩之间,里松暗色包体的总体特征显示了岩浆混合成因,是里松暗色包体岩浆与姑婆山主体花岗岩岩浆发生混合时不完全混合的残留物。     

内蒙古解放营子花岗闪长岩岩浆混合机制——来自斜长石和角闪石的矿物化学证据

为揭示华北克拉通北缘中晚三叠世解放营子花岗闪长岩的岩浆混合机制,对寄主岩石和镁铁质包体中斜长石和角闪石开展了电子探针分析.分析结果显示,多斑和少斑包体边部的斜长石斑晶发育An值增加的突变环带,环带的An值为32～46,明显高于核部和边部斜长石的An值(18～31),而核部的An值与寄主岩石中斜长石的An值一致,该特征指...     

西藏甲玛铜多金属矿床暗色包体岩石成因:对岩浆混合和成矿的启示

岩浆混合作用的研究对揭示壳幔相互作用,探讨成岩成矿过程具有重要意义。甲玛矿区位于冈底斯成矿带东段,为超大型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床,矿区内的中酸性岩浆岩中普遍发育暗色包体,对其中的暗色包体中的闪长质包体开展详细的岩相学、岩石地球化学、Hf同位素地球化学及U-Pb同位素地质年代学等方面研究以期查明岩石成因,为岩浆混合作用和成矿作出启示,完善甲玛成岩成矿模型。岩相学观察表明,闪长质包体及寄主岩浆岩中存在多种反映岩浆混合作用的典型组构,如长石-石英熔蚀结构、石英镶边结构、长石交代筛状结构、长石反环带结构、磷灰石针柱状结构等,锆石LA-ICP-MS UPb同位素定年结果显示,包体形成时代(15. 3±0. 3Ma)与中酸性寄主岩石在误差范围内一致,也符合了岩浆混合作用的存在。闪长质包体化学成分上类似高Mg埃达克岩(MgO=3. 53%～6. 62%,Sr/Y=20～57,(La/Yb)N=51～64),具有低SiO_2(52. 44%～59. 45%),高K_2O(3. 19%～5. 62%),高相容元素(Ni=86×10~(-6)～146×10~(-6); Cr=102×10~(-6)～228×10~(-6))的特征,∑REE高于中酸性寄主岩浆岩,且轻重稀土分异明显((LREE/HREE)N=21～23),富集LILE(Rb=189×10~(-6)～284×10~(-6),Sr=498×10~(-6)～658×10~(-6),Ba=1247×10~(-6)～1378×10~(-6)),相对亏损HFSE(Nb、Ta、Ti),在稀土元素配分图及微量元素蛛网图中闪长质包体介于冈底斯带碰撞后时期的超钾镁铁质岩(来源于富集的岩石圈地幔)与甲玛中酸性寄主岩浆岩(主要来源于加厚新生下地壳)之间,Hf同位素(ε_(Hf)(t)=-0. 9～4. 6)同样也介于超钾镁铁质岩与花岗闪长斑岩(代表中酸性寄主岩浆)之间。这些特征说明闪长质包体是富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆与加厚新生下地壳部分熔融形成的中酸性岩浆发生混合的产物,同时指示了东冈底斯带中新世时期也存在岩石圈地幔伸展对流减薄事件,以及证实了南拉萨地体广泛分布的高钾埃达克质岩在形成过程中,伴随着与富集岩石圈地幔来源的超钾镁铁质岩浆发生不同程度混合。此外,富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆的混入,将会为中酸性岩浆系统加入大量的水和金属物质,这也是控制甲玛超大型斑岩-矽卡岩型矿床形成的关键因素。     

义敦岛弧措交玛岩体岩浆混合成因:镁铁质微粒包体的证据

义敦岛弧北部的措交玛岩基岩体主要由黑云母二长花岗岩和边部的花岗闪长岩组成。在黑云母二长花岗岩中存在有少量镁铁质微粒包体,其成分为闪长质,与寄主岩石接触关系从渐变到截然。在包体周围的寄主岩石中存在黑云母、角闪石自身的包含结构,角闪石包含黑云母,斜长石发育明显的溶蚀结构,核部斜长石被溶蚀成筛状,边部环带状斜长石溶蚀不明显,是基性岩浆注入到酸性岩浆中导致岩浆混合的结果。黑云母二长花岗岩具有更高的轻重稀土分异系数,闪长质包体轻重稀土分异系数较低,黑云母二长花岗岩和暗色闪长质微粒包体具有明显相似性的微量元素特征。寄主岩黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为236±1.9Ma,闪长质包体为235±3.9Ma,二者形成年代在误差范围内基本一致,可能为甘孜-理塘洋向西俯冲过程中,俯冲洋壳部分熔融形成的玄武质岩浆上涌底侵于壳-幔边界导致地壳的部分熔融形成酸性的黑云母二长花岗岩岩基。     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用: 新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。

     

藏南冈底斯岩基东段石炭纪岩浆作用记录

藏南冈底斯岩基记录了大量中生代和新生代以来的岩浆作用信息,虽然晚古生代的岩浆岩报道较少,但对限定拉萨地块在新特提斯洋俯冲之前的构造作用具有重要意义。本文通过综合已有资料,进一步对加查县和朗县晚古生代花岗岩开展了锆石U-Pb地质年代学及全岩元素地球化学组成的研究。加查县和郎县花岗片麻岩的原岩年龄分别为~344.8Ma和344.0~362.0Ma,表明加查和朗县岩体都形成于石炭纪。这些岩石具有较高的SiO₂含量（67.46%~75.33%）,Al₂O₃含量较低（12.66%~15.82%）,CaO含量为0.79%~4.32%,FeO和MgO的含量分别为0.48%~3.00%和0.28%~1.64%。依据它们的K₂O/Na₂O比值,这些岩石可分为富钾和富钠两个演化系列。这些岩石富集轻稀土元素,亏损Nb、Ta和Ti,但Zr和Hf无明显异常。地球化学特征和年代学信息表明：（1）冈底斯岩基东段石炭纪花岗岩形成于弧后伸展环境,可能与古特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘的俯冲作用有关;（2）镁铁质岩浆演化形成富钠花岗岩,幔源岩浆和中下地壳岩熔体的混合形成富钾花岗岩;和（3）石炭纪岩浆作用持续时间至少~30Myr。

     

青藏高原冈底斯带南部的紫苏花岗岩：安第斯型造山作用的证据

青藏高原南部白垩纪形成的冈底斯岩基是新特提斯大洋岩石圈向北部的欧亚大陆之下俯冲形成的安第斯型会聚板块边缘的重要组成部分。已经有研究证明,冈底斯岩基主要由钙碱性和埃达克质的花岗闪长岩组成,但本文报道了在冈底斯带东南缘产出的紫苏花岗岩。这种岩石主要由中长石、微斜长石、顽火辉石、透辉石、石英、富钛的黑云母和角闪石组成。在化学成分上,其铁镁指数FeO/（FeO+MgO）=0.47~0.50,钙碱指数MALI为-3.97~+0.11, 铝饱和指数ASI为0.83~0.92,是典型的镁质、钙碱性、准铝质紫苏花岗岩。计算出的结晶温度为850~950℃,压力>0.4GPa,形成深度为13~15km。紫苏花岗岩中的锆石为岩浆结晶成因,两个样品的U-Pb定年分别给出了87Ma的相同加权平均年龄。岩石学和地球化学特征表明,冈底斯带南缘晚白垩纪的紫苏花岗岩形成在典型的大陆岩浆弧环境。紫苏花岗岩和伴生高温麻粒岩的存在为冈底斯带在晚中生代经历的安第斯型造山作用提供了更加确凿的证据。     

藏南冈底斯岩基日多地区花岗岩体形成时代和地球化学特征

冈底斯岩基广泛发育三叠纪-中新世的岩浆岩,是研究与新特提斯洋北向俯冲和印度-欧亚大陆碰撞相关的构造岩浆作用特征的天然实验室。日多地区花岗岩体位于藏南墨竹工卡县东侧日多乡附近,其主体为花岗岩,被花岗闪长玢岩脉侵入。锆石U-Pb地质年代学表明:主体花岗岩形成于62.7±0.5Ma,侵入其中的花岗闪长玢岩脉形成于59.5±1.5Ma,并捕获了大量的侏罗纪岩浆岩锆石(155.4±1.8Ma)。日多地区花岗岩体的全岩地球化学特征为:(1)高Si O_2、Na_2O、Al_2O_3,低Fe O~T、MgO、Ti O_2;(2)富集轻稀土(LREE),亏损重稀土(HREE)及高场强元素Nb、Ta、Ti、P元素;(3)具有Eu负异常,总体显示高钾钙碱性、过铝质花岗岩和岛弧型岩浆岩特征。锆石Hf同位素特征暗示其岩浆源区为基性下地壳物质。花岗闪长玢岩脉裹挟大量侏罗纪岩浆型锆石,表明冈底斯岩基拉萨以东地区可能经历了较广泛的晚侏罗世岩浆作用。     

西藏冈底斯仁布-拉萨一带花岗岩基的地球化学及其意义

冈底斯岩基记录了特提斯洋壳俯冲消减过渡到印度与亚洲大陆碰撞的深部过程,可以反演壳幔相互作用和高原地壳加厚的历史。本文对冈底斯岩基中段的仁布岩体和拉萨岩体进行了系统的元素、Sr-Nd-Pb同位素和锆石SHRIMP U-Pb定年与Hf同位素研究。本文测年结果为82～45Ma,仁布岩体和拉萨岩体年龄为晚白垩纪到早第三纪。岩石为含有辉长质和闪长质包体的中酸性花岗岩类,岩石类型复杂。岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素,稀土元素总量较低,具有高场强元素的负异常;Sr-Nd-Pb同位素成分表明新特提斯洋地幔端元的较大贡献,岩石具有亏损的Nd同位素和年轻的地幔模式年龄(εNd=-1.5～3.3,tDM=0.5～1.2)和较大变化范围的正的锆石Hf同位素成分(6个ε单位),表明岩石源区中亏损地幔占有较大贡献,冈底斯岩基显示初生地壳特征。本文进一步揭示出,冈底斯岩基中段存在岩浆底侵与岩浆混合作用,大规模的幔源基性岩浆底侵,不仅导致之后经过岩浆混合形成的花岗岩岩基具有初生陆壳成分,同时也是导致冈底斯南部地壳垂向加厚与增生的重要因素。     

浙江雁荡山火山-侵入杂岩的岩浆混合作用——暗色包体中长石环带的证据

浙江雁荡山是中国东南部燕山晚期巨型火山-侵入杂岩带的重要组成部分。对其中央侵入相石英正长斑岩的暗色微粒包体中的斑晶和基质斜长石进行了详细的内部结构和成分分析,揭示了斜长石复杂环带的成因和相关的岩浆作用过程。斑晶斜长石由熔蚀的核部和表面干净的幔部组成,边部包裹有钾长石膜。核部斜长石呈浑圆状或港湾状,内部发育筛状结构,An成分显著低于幔部斜长石,代表来自酸性岩浆房中早期结晶的斜长石捕掳晶。同时,幔部斜长石与自形、表面干净的基质斜长石具有类似的An含量,且两者均含有针状磷灰石的包裹体,应结晶自与暗色微粒包体相应的基性岩浆。长石的复杂结构记录了雁荡山火山-侵入杂岩形成过程中的岩浆混合作用和岩浆演化过程。岩浆混合之后的火山喷发活动,造成岩浆房的压力突然减小,温压条件达到钾长石结晶的区域,在石英正长斑岩的斑晶斜长石和暗色包体中的斑晶与基质斜长石外均形成钾长石膜,构成反环斑结构。