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.     

西秦岭新生代钾霞橄黄长岩的地球化学及其岩浆源区性质

西秦岭礼县地区新生代钾霞橄黄长岩具有贫SiO2和Al2O3,富CaO、MsO、TiO2及K2O Na2O的特征,矿物组合中除橄榄石、辉石外,普遍含有霞石、黄长石、白榴石和磁铁矿等矿物.火山岩的∑REE为97.82×10-6～639.1×10-6.岩石以强烈富集大离子亲石元素(LILE,如Rb、Ba、K、Sr)和高场强元素(HPSE,如Nb、Th、Ta、P、Zr、Hf等)为特征具有Pb和Ti的负异常.火山岩具有相对高的143Nd/144Nd 比值(0.512007～0.512130,εNd= 3.4～ 5.8)和相对低的87St/86Sr 比值(0.703374～0.704726).206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的比值范围分别为18.088～19.112,15.476～15.626和38.071～39.680.岩石的微量元素和Sr、Nd和Pb同位素特征显示其与洋岛玄武岩(OIB)的地球化学特征相似.源区组成显示了亏损地幔端元DM、HIMU端元和富集地幔端元EMIl这三种地球化学端元混合的特征.     

甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩的微量、稀土和Sr，Nd，Pb同位素地球化学：地幔柱-岩石圈交换的证据

西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩具有强烈富集LILE和LREE的特征,经球粒陨石标准化的REE分配模式与OIB十分相似。钾霞橄黄长岩和碳酸岩的(^87Sr／^86Sr)i分别在0．70381～0．70940和0．70529～0．71332之间,^144Nd／^143Nd分别介于0．512404～0．512924和0．512210～0．512928之间。经计算获得多数样品的εNd落在-3．4～5．58范围内,与OIB的εNd值一致。这两类岩石的^208Pb／^204Pb、^207Pb/^204Pb和^206Pb／^204Pb分别为37．613～39．330和38．060～38．995,15．842～16．441和15.545～15．677,以及18．418～22．4和18．149～19．062。采用主量元素MgO—Ni和ε(Nd)-(^87Sr/^86Sr)相关图,以及高场强元素比值Zr／Nb—La／Nb和Ba／La—Ba／Nb相关图以及。^208Pb／^204Pb-^206Pb/^204Pb,^207Pb／^204Pb-^206Pb／^204Pb相关图,一致证明本区火山岩具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征,且源区具有EM1和EM11富集端员的混合。但是本区火山岩高的Nb／Ta比和强烈富集Nb等高场强元素,以及较高的^144Nd／^143Nd值,表明该火山岩地球化学具有某种特殊性。结合对西秦岭深部地球物理资料及地质构造背景和演化历史的分析,提出西秦岭新生代钾霞橄黄长岩和碳酸岩的成因与地幔柱的活动有关,源区包含了EM1和EM11富集端员的组分。EM1和EM11富集端员的成因与地幔柱/软流圈流体的作用有关,也与大洋板片的脱水作用和大陆岩石圈的拆层作用有关。该区特殊的大地构造背景和演化历史为上述几种作用的联合提供了可能。它不仅较好地解释了该火山岩地球化学方面的特殊性,及钾霞橄黄长岩与碳酸岩共生的事实,同时也证明新生代火山岩的成因是地幔柱．岩石圈相互作用的产物。     

西秦岭礼县新生代钾霞橄黄长岩系中的含钛透辉石

对西秦岭礼县新生代钾霞橄黄长岩系中的基质相含钛透辉石进行了矿物化学研究，根据透辉石中Ti和Al的含量划分出低Ti—透辉石和高Ti—铝透辉石两种基本类型，它们作为同源岩浆演化结晶的产物，结晶顺序前者先于后者。火山岩系的透辉石[Ca(Mg，Fe)Si2O6]结晶过程中广泛存在着CaTiAl2O6(钛辉石)分子替代，晚期熔体富Ti、Al贫Si、Mg。百草山岩筒是演化岩浆结晶的产物，熔体向富Ti、Al、Fe^3 、Na，贫Mg、Si趋势演化；在透辉石成分上表现为CaTiAl2O6和NaFe^3 Si2O6(锥辉石)端元分子对Ca(Mg，Fe)Si2O6的替代。本地区基质相透辉石与世界上典型地区的钾霞橄黄长岩系的透辉石具有不同程度的可比性，反映了这种特殊的岩浆熔体成分在一定程度上控制着透辉石的结晶过程和阳离子在矿物晶格中的占位。     

西秦岭礼县地区新生代钾霞橄黄长岩系地球化学特征及地质意义

西秦岭礼县地区新生代钾霞橄黄长岩系具有贫SiO2、Al2O3，富MgO、CaO、TiO2及K2O Na2O的特征，矿物组合中除橄榄石、透辉石外，普遍含有霞石／钾霞石、黄长石／白榴石和钛金云母等矿物。火山岩系的Sr、Nd示踪同位家和微量元素特征显示其与洋岛玄武岩(OIB)的地球化学体制相似，源区具有由软流圈流体交代导致的EMI型地幔端员成分。根据尖晶石相二辉橄榄岩地幔包体温、压条件估算，结合区域地球物理资料和区域大地构造环境以及火山岩的形成时代推断，钾霞橄黄长岩系的形成机制与本地区新生代岩石困伸展作用密切相关，原始岩浆源于＞92km的岩石圈底部热边界层的低度部分熔融。     

钾霞橄黄长岩:火成岩石学中一个新的研究热点

钾霞橄黄长岩是一种非常稀少的超钾质火山岩,也是一个岩石系列,包括黄长煌斑岩、橄榄石黄长岩、白橄黄长岩、橄辉钾霞岩和乌干达岩等多种岩石类型。钾霞橄黄长岩包含了丰富的地球内部的深部信息,是火成岩石学中一个新的研究热点。结合对意大利和中国西秦岭钾霞橄黄长岩和碳酸岩的野外观察和研究,简要介绍了超钾质岩石的定义和分类以及钾霞橄黄长岩的岩石学和地球化学特征,并对钾霞橄黄长岩及共生的碳酸岩的成因和构造环境作了简要的评述。     

西秦岭礼县地区新生代钾霞橄黄长岩系的单斜辉石

对西秦岭礼县地区钾霞橄橄黄长质火山岩系中单斜辉石进行了矿物化学研究，斑晶相单斜辉石类型复杂，成分变化范围大，具有多源属性，基质相单斜辉石可以分为高Ti铝透辉石和含Ti透辉石两种基本类型，它们是同源岩浆演化结晶的产物。结晶顺序前者晚于后者，岩系中透辉石Ca(Mg,Fe)Si2O6结晶过程中广泛存在于CaTiAl2O6分子替代，晚期熔体富Ti,Al贫Si,Mg，熔体有向富Ti,Al,Fe,Na贫Mg,Si演化的趋势，在透辉石成分上表现为CaTiAl2O6和NaFe^3 Si2O6端员分子对Ca(Mg,Fe)Si2O6的替代，本区基质相透辉石与世界上典型地区的钾霞橄黄长岩系的透辉石具有不同程度的可比性。     

西秦岭新生代高钾质玄武岩流体组成及其地幔动力学意义

西秦岭新生代高钾质玄武岩是认识大陆碰撞俯冲体制下地幔流体组成及深部动力学的岩石探针。本文采用分步加热质谱法测定了西秦岭高钾质玄武岩中斑晶及基质的流体化学组成和碳同位素组成,结果表明流体组分在200~400℃、400~800℃和800~1200℃阶段性释出,以H₂O为主,其次为CO₂和SO₂,并含有相对较高的He含量。从橄榄石斑晶到斜长石斑晶和基质H₂O和CO₂逐步升高。橄榄石斑晶流体挥发份主要释气峰温度(900~1200℃)明显高于中国东部地幔捕虏体及其它地区超镁铁质岩体中的橄榄石,流体组份以SO₂和CO₂等氧化性组份为主,其CO₂的δ¹³C值(-26.21‰~-20.85‰,平均-23.32‰)和CH₄的δ¹³C值(-42.35‰~-38.17‰,平均-40.03‰)低于基质的δ¹³C_CO2值(-16.43‰~-11.67‰,平均-13.22‰)和δ¹³C_CH4值(-44.22‰~-34.03‰,平均-39.70‰)。基质中CO₂和CH₄碳同位素组成具有机质热裂解特征。原始岩浆的流体挥发份主要为SO₂、N₂和CO₂,可能起源于较深的混杂地幔源区、演化于高f_O2的环境。流体挥发份化学和同位素组成表明高钾质玄武岩浆挥发份中存在地幔和地壳来源组分,幔源岩浆上升演化过程中可能加入了大量的H₂O和CO₂等,可能存在碳酸岩岩浆的混合或岩浆穿透区域碳酸盐地层的混染;其中的再循环壳源组分可能为古特提斯洋闭合俯冲或其后华北克拉通与扬子克拉通碰撞相关的再循环壳源沉积物脱出的流体组分。     

甘肃西秦岭两类新生代钾质火山岩:岩石地球化学与成因

甘肃西秦岭地区存在钾霞橄黄长岩和钾质粗面玄武岩(钾玄岩)两类钾质火山岩,出露在甘肃西秦岭礼县、宕昌县等,地理坐标大致相当于104°20′～104°50′E,33°30′～34°10′N。钾霞橄黄长岩是一种不含斜长石,但普遍含有高钛金云母、黄长石、白榴石、霞石的岩石,全岩化学成分具低SiO2和Al2O3,富TiO2、CaO、MgO和高K/Na、高Mg#值的特征;钾质粗面玄武岩(钾玄岩)含有大量斜长石但是缺乏高钛金云母、黄长石、白榴石和霞石,全岩化学中SiO2、Al2O3明显高于前者,而TiO2、CaO、MgO、K/Na和Mg#值要比钾霞橄黄长岩低。钾霞橄黄长岩的全岩K/Ar和金云母单矿物的39Ar/40Ar同位素定年落在7.1～23Ma,而钾玄岩的全岩39Ar/40Ar同位素定年落在9Ma左右,因此它们同为中新世产物。两类钾质火山岩具有相似的富集不相容元素和轻稀土的特征。两类钾质火山岩的初始87Sr/86Sr分别在0.70403～0.70749和0.70412～0.70522;143Nd/144Nd分别在0.51274～0.51294和0.51265～0.51276;εNd分别在1.12～5.95和0.3～2.3。206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别落到18.3746～18.9986、15.529～15.6693和38.4971～39.4144。在火山岩源区示踪的143Nd/144Nd-87Sr/86Sr,207Pb/204Pb-206Pb/204Pb,208Pb/204Pb-206Pb/204Pb,143Nd/144Nd-206Pb/204Pb,87Sr/86Sr-206Pb/204Pb和Ba/Nb-La/Nb图解中,一致显示两类钾质火山岩具有与OIB相似的地球化学特征,源区可能与地幔柱有关,并具有EM1、DMM和HIMU端员混合特征。结合前人对该区深部地球物理和断裂构造的研究,论证了火山岩的起源与成因,指出作为对印度—欧亚大陆强烈碰撞的吸收与调节,高原下软流圈地幔流沿400km界面向北东方向的侧向流动以及西秦岭周边克拉通块体的阻挡,是形成西秦岭断裂系左行走滑特征和巨大拉分盆地的主要原因,也是导致西秦岭新生代两类钾质火山岩和碳酸岩起源与成因的动力学机制,较好地解释了西秦岭新生代岩浆作用起源深度大,具有地幔柱源的地球化学特征,岩石组合与地球化学有别于高原内部及其周边地区新生代钾质火山岩的原因。     

西秦岭中川地区金矿床流体包裹体特征及地质意义

对西秦岭中川地区李坝、金山和马泉等大中型金矿床主要成矿阶段石英中流体包裹体的系统研究表明，这些金矿床原生流体包裹体主要有CO2—H2O、富CO2和水溶液包裹体3种类型，成矿流体以CO2—NaCl-H2O型为主，富CO2、低盐度、高温和不混溶为其主要特点。结合区内已有同位素资料、区域地质背景和成岩成矿特点，推断流体成矿作用与区内大量中生代同熔或重熔岩浆作用及其上侵定位有密切关系，成矿流体主要来源于岩浆，混入有不同程度的变质水和大气降水，并且有深部来源物质参与成矿。     

甘肃西秦岭区新生代碱性火山岩中的钛金云母

本文对甘肃西秦岭区新生代火山岩及所携带的上地幔包体中钛金云母进行矿物学和矿物化学研究。本区火山岩中的金云母与金伯利岩、钾镁煌斑岩和一般云煌岩中的金云母不同，其化学成分显示了一种过渡类型特征。巨晶和粗晶金云母是在＞１３００℃，３０×１０￣８ｐａ，富ＣＯ＿２和Ｈ＿２Ｏ的条件下的早期结晶相。微晶金云母为近液相线快速冷却的产物。橄榄岩包体和球状体中金云母的成因似与流体交代作用有关，这种钛金云母的出现进一步证明新生代火山岩起源于被交代了的地幔，交代流体具有富Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ等不相容元素和挥发分ＣＯ＿２、Ｈ＿２的特征。     

西秦岭甘肃段特大型金矿床的地质地球化学特征及其成岩成矿年龄

西秦岭是中国具有大型、特大型金矿成矿条件的成矿带,通过对西秦岭甘肃段4个特大型金矿之间及其卡林型金矿、造山型金矿的地质、地球化学特征对比研究表明：这4个特大型金矿均具有多期多次成矿的特点,且具有由卡林型金矿向造山型金矿过渡的特征,成矿作用发生在碰撞造山阶段的挤压向伸展转换期,代表了一种新的成矿类型,建议定义为"卡林-造山复合型",特大型金矿成矿时间为127~216 Ma,成矿背景及成矿时间具有偏在性。     

Ultramafic Xenoliths From a Kamafugite Lava in Cenozoic Volcanic Field of West Qinling, China and Its Geological Implication

ULTRAMAFIC XENOLITHS FROM A KAMAFUGITE LAVA IN CENOZOIC VOLCANIC FIELD OF WEST QINLING, CHINA AND ITS GEOLOGICAL IMPLICATION     

Fluid Inclusions of Orogenic Gold Deposits in the Zhongchuan Area,Western Qinling and Their Geological Significance

Orogenically-derived gold deposits of the Zhongchuan area in the western Qinling are distributed in the exo-contact thermal metamorphic zone. The country rocks hosting the deposits are predominantly of Devonian age with low-grade metamorphism and strong deformation with the ore deposits directly controlled by multi-level tectonic systems. Three types of inclusions from these deposits have been recognized: CO2-H2O, CO2-rich, and aqueous. The ore-forming fluids were mainly CO2-NaCl-H2O type characterized by rich CO2, low salinity, high temperature and immiscibility. Incorporated with earlier isotopic data, the regional geological setting and features of diagenesis and metallogeny, it can be concluded that the ore-forming fluids were derived from deep magma and mixed with meteoric and metamorphic water. The deposits formed during an intra-continent collisional orogeny, and some of the materials derived from the deep might have been involved in the ore-forming process.     

海南岛晚新生代石山组橄榄玄武岩的地幔源区组成及动力学机制

南海北部边缘新生代玄武岩广泛分布,分布于海南岛北部的全新世早期石山组玄武岩,岩石组成为碱性橄榄玄武岩,其中可见较大颗粒的橄榄石斑晶,橄榄石斑晶具有较高的Fo值(82.8～83.5)和Ni含量(0.14%～0.20%)。橄榄玄武岩的微量元素及同位素组成与洋岛玄武岩(OIB)高度吻合,富集大离子亲石元素Rb、Ba和轻稀土元素,同时富集高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf。矿物组成及主微量元素特征指示其源区为含石榴子石辉石岩源区,经历了较低程度的部分熔融(约5%)。此外,石山组橄榄玄武岩具有基本一致的Sr-Nd-Pb同位素组成,表明岩浆在上升过程中没有明显的地壳物质的混染,但是相比正常洋中脊玄武岩(MORB),石山组橄榄玄武岩具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值,较低的ε_Nd(t)值,以及较高的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.639～15.643)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(38.977～38.996)比值,说明其源区为亏损地幔(DM)和富集地幔端元(...     

东南沿海地区新生代火山作用和地幔柱

通过本文的研究表明 ,东南沿海地区从沿海→内陆 (牛头山→闽清→明溪 )新生代玄武岩的年龄逐渐变小 ,具有火山链的特征 ;微量元素和 Sr- Nd同位素特征与洋岛玄武岩 (OIB)类似 ;上地幔具有过热状态和扰动的热结构 ;地球物理具有低的 Vs 异常及提供了在该区下面具有地幔柱的 CT模式 ;火山岩具有较高的 3He/4He同位素比值 ,因此提出了研究区下面存在地幔柱。进一步根据火山岩的热动力学参数 ,从沿海→内陆 ,随火山岩年龄变小 ,火山岩的碱性程度逐渐增加 ,岩浆起源的深度逐渐变深 ,局部熔融程度逐渐变小等特征 ,提出了地幔柱的形成是由太平洋板块俯冲诱发 ,地幔柱位于俯冲带上面 ,南海的扩张和新生代火山岩的形成是地幔柱作用的结果 ,并提出地幔柱成因演化模式。     

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相（橄榄石＋斜方辉石＋单斜辉石＋石榴石＋尖晶石）共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品.中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品.本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类：第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围.这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石-石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系.这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边.这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩.因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度.本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度.