华北克拉通西部临县紫金山碱性岩体地球化学特征及地质意义

山西吕梁地区出露的紫金山岩体为我国著名的碱性岩体之一。为了探讨紫金山碱性岩体的物质来源及地质意义,对该岩体主要岩石进行了岩相学及岩石地球化学研究。结果表明: 紫金山岩体各期次岩石具有低硅、富碱、高钾的特点,属钾质碱性岩石; 岩石轻重稀土元素分馏较强烈,具有轻稀土相对富集、重稀土相对亏损、无明显Eu异常的特征; 微量元素总体表现为大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Sr等)明显富集、高场强元素(Th、Nb、Ta、La、Ce、Nd、P、Ti等)亏损的特征。紫金山岩体岩浆来源较深,与富集地幔关系密切,岩浆演化机制以部分熔融作用为主且存在陆壳物质混染。结合山西境内多处同时期的碱性、偏碱性岩体特征,推断华北中部早白垩世碱性岩浆活动与古太平洋板块俯冲背景下华北克拉通破坏作用关系密切。     

Discovery of the Late Carboniferous alkaline volcanic rocks in the Guyang area,eastern Yinshan Block,and its geological implicationsSCIEI北大核心CSCD

在华北克拉通北缘阴山地块东部固阳地区发现了假白榴石粗面玄武岩和钾质粗面岩两种高钾准铝质碱性火山岩。地质年代学数据显示,假白榴石粗面玄武岩的磷灰石U-Pb年龄为322±14Ma,钾质粗面岩的锆石U-Pb年龄为315.6±7.5Ma,说明其形成时代均为晚石炭世。岩石地球化学特征显示,二者均富Al、Fe,贫Mg;富集大离子亲石元素(如Rb、Ba和K),相对亏损高场强元素(如Ta、Nb和Ti),轻重稀土分异明显,富集轻稀土,相对亏损重稀土,Eu异常不明显;高(87Sr/86Sr)i比值(0.710028~0.714745),低εNd(t)值(-9.0~-17.2),表现出相似的交代岩石圈地幔源区和地壳混染特征。将该碱性火山岩与兴蒙造山带晚石炭世-早二叠世中基性火山岩和阴山地块白垩纪中基性火山岩进行岩石类型对比,发现华北克拉通北缘产出的火山岩多为高钾碱性系列,而兴蒙造山带中产出的火山岩则多为钙碱性系列;与兴蒙造山带晚石炭世-早二叠世中基性火山岩进行岩石成因对比,发现它们的岩浆源区和混染程度并不相同,即固阳地区碱性火山岩为受到早古生代俯冲沉积物交代的岩石圈地幔部分熔融所形成的岩浆在上升过程中混染华北克拉通TTG片麻岩后喷发的产物,而兴蒙造山带中火山岩的产出则多为亏损地幔部分熔融所形成的岩浆在上升过程中轻度混染地壳物质后喷发的结果。在固阳地区发现晚石炭世碱性火山岩,代表着古亚洲洋在该时期的后造山伸展作用范围已延伸至华北克拉通北缘。     

Petrology and geochemistry of Zijinshan alkaline intrusive complex in Shanxi Province, western North China Craton: Implication for magma mixing of different sources in an extensional regime

In situ zircon U–Pb ages and Hf isotopic compositions and whole rock geochemical and Sr–Nd–Pb isotopic data are presented for the Zijinshan alkaline intrusive complex from the Shanxi Province, western North China Craton. Salic rocks dominate the complex with the monzonite occurring in the outermost and pseudoleucite phonolitic breccia in the center. The intrusion took place 127 Ma ago with the earliest emplacement of monzonite and the termination of cryptoexplosive pseudoleucite phonolitic breccia. All rocks from this complex show LREE enrichment and HFSE depletion and exhibit enriched to depleted Sr–Nd isotopic features. The presence of inherited zircons and enriched Hf isotopic compositions in zircon rims, along with the enriched whole rock Sr–Nd isotopic compositions, indicate that the monzonite was formed through the mixing of lithospheric mantle-derived magma with lower crust-derived melts. The diopside syenite and nepheline-bearing diopside syenite are more depleted than the monzonite in terms of the Sr and Nd isotopes, together with their very high concentrations of LILE, we proposed that they originated from a mixed mantle source of enriched lithospheric mantle and depleted asthenosphere. The nepheline syenite has very low concentrations of MgO, Ni, Cr, suggesting that the magma underwent significant crystal fractionation. The most depleted Sr and Nd isotopic compositions ((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i = 0.7036–0.7042, ε_Nd(t) = − 0.2–0.3) among all rock types indicate a great contribution of asthenosphere to the nepheline syenite. The Zijinshan complex and its related crust-mantle interaction occurred in an extensional environment which resulted in continuously asthenospheric upwelling. Such an extensional environment might have been developed during the post-orogenic stage of the Late Paleozoic amalgamation of North China Craton with Mongolian continents and subsequent Mongol–Okhotsk ocean closure.     

相容元素——不相容元素协变图在岩石成因研究中的意义

笔者根据前人提出的各种岩浆作用模式,如分离结晶作用、部分熔融作用、岩浆混合作用等,通过纯数学推导,提出一套判别岩浆岩形成机制的相容元素—不相容元素协变图。 从几何图形的讨论,指出相容元素i（Di〉2）和不相容元素j的CTi—CTi和IogCTi—logCTi图解上可以区分不同成因的岩石,包括分离结晶作用、平衡结晶作用、实比和非实比分离熔融作用,实比和非实比分批熔融作用以及岩浆混合作用。不同成因岩石在协变图上其成分点的分布有明显差别,这在解释山西临县紫金山碱性环状杂岩体的成因中获得满意的效果,从而确认该者体是多次分批部分熔融作用的产物。     

广西栗木矿田花岗岩体地球化学特征制约因素及其动力学背景

对栗木矿田3个花岗岩体进行了岩石主量元素、微量元素的地球化学研究和分析,岩石化学成分具高铝高硅碱特征,属于高钾钙碱性岩系列;微量元素总量明显偏低,Eu强烈亏损,以富含Li、Rb贫Sr、Ba为特征,花岗岩浆分异度高或岩浆发生过充分的结晶分异作用;推断花岗质岩浆熔出后源区残留相为石榴石+斜长石+钾长石±角闪石±黑云母等组成的麻粒岩相,具深源的特征,在中高—高压条件下部分熔融形成的,同时,受氧逸度(f O 2)较低、水活度(αH 2 O)较低、水逸度(f H 2 O)较高的制约因素影响.通过对华南地区岩石圈深部动力学背景分析,认为岩石圈减薄合理地解释了本区栗木花岗岩体的形成机制.     

山西临县紫金山岩体地球化学、矿物学特征及岩体成因

在岩相学和岩石地球化学研究的基础上,结合对主要造岩矿物辉石、长石和霞石的电子探针研究,揭示山西临县紫金山岩体成因。研究表明,紫金山岩体为一套富钾碱性-过碱性岩石。根据各期岩石中矿物组合,可将紫金山杂岩体7期岩石分为两种岩石系列：经典碱性岩浆系列和非经典碱性岩浆系列。经典碱性岩浆系列中均出现似长石(霞石或白榴石)和钾长石,而不出现斜长石,除第三期霓霞钛辉岩外均含霓辉石(钠质辉石);非经典碱性岩浆系列岩石中均出现透辉石(钙质辉石),而不出现似长石,部分期次岩石中出现斜长石。结合两个岩浆系列中全岩Sr-Nd同位素数据及区域地质资料,推测紫金山岩体成因为：吕梁地区中生代软流圈地幔的上涌及扰动促使来自软流圈、岩石圈地幔和下地壳物质部分熔融产生的岩浆发生多次不同比例的混合,所形成的各期混合岩浆分批上侵依次定位在地壳浅部环境形成7期岩石。因各期岩浆源区中所含壳源物质比例不同,故它们可分为具有不同矿物组合的两个岩石系列。     

北淮阳地区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩的地质地球化学特征及成因

位于秦岭-大别造山带东段的北淮阳地区分布有众多的斑岩型钼矿床,其成矿与岩浆作用紧密相关。对该区与斑岩型钼矿床密切相关的岩浆岩进行了系统的岩石化学、微量元素和同位素地球化学研究,深入探讨了其成因。研究认为,成矿岩体规模较小,岩性为花岗(斑)岩类,受北东向与北西向区域性断裂的次级构造控制。岩石化学成分以高硅、高钾、富碱为特征,为高钾钙碱性钾玄岩系列、准铝过铝质岩石。岩石微量、稀土元素特征相似并显示壳源特征。岩石Sr Nd Pb Hf同位素地球化学特征显示这些花岗质岩浆与整个大别地区白垩纪花岗岩的成岩物质来源一致,源于新元古界北大别片麻岩和扬子克拉通北缘TTG型岩浆,并混入一些古元古代扬子克拉通古老地壳物质(如崆岭杂岩)。在白垩纪发生的下地壳拆沉、软流圈上涌及大规模地壳伸展等机制下,扬子克拉通北缘的地壳熔融并提供了主要的成岩物质,幔源岩浆的上涌可能提供了热源,其物质的加入是次要的。该区与斑岩型钼矿床相关岩浆岩与东秦岭地区类似,属深源浅成型花岗岩类。     

内蒙古索伦地区上二叠统林西组碎屑岩地球化学特征及其对物源的指示意义

内蒙古索伦地区上二叠统林西组沉积物源受控于晚古生代古亚洲洋的闭合事件。本文通过分析碎屑岩元素地球化学特征,对林西组母岩类型和古构造环境进行了探讨。常量元素分布特征表明,林西组早期属于风化程度较弱的第一次旋回沉积物,后期属于中等风化的第一次旋回沉积或再旋回沉积物,母岩类型以火成岩为主;微量元素和稀土元素分布特征表明,林西组母岩沉积环境为大陆岛弧背景下切割的岩浆弧,以上地壳碱性-中性火成岩为主,伴有钙质-泥质沉积岩,（Gd/Yb）_n表明早期沉积母岩为太古宙碱性火成岩。综合分析表明,林西组沉积同时接受南侧华北板块北缘和北侧苏尼特左旗-锡林浩特-西乌旗南岩浆弧的共同物源供给,早期沉积有华北板块北缘太古宙基底母岩的参与。     

山西临县紫金山碱性环状杂岩体岩石学特征与成因研究

本文在对山西临县紫金山碱性环状杂岩体区域地质、岩石学、岩石化学、稀土和微量元素地球化学以及锶同位素和氧同位察地球化学等特征详细研究的基础上,论证了岩体是同源的,且源自富P,K,Ti,Sr,Ba,CO₂和IREE而贫镁的受交代的上地幔,是交代地幔五次批式部分熔融的产物.     

内蒙古乌拉特中旗索伦山地区中元古代石英闪长岩的发现及其构造意义

在内蒙古乌拉特中旗索伦山地区首次发现了中元古代的石英闪长岩岩体。岩石富镁、碱(尤其富钠)和钙,贫硅、钛,属碱性系列岩石。轻稀土富集,重稀土相对亏损,Eu异常不明显。微量元素富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素,显示出与板块俯冲作用有关的弧岩浆特点。岩体形成于与俯冲消减作用有关的火山弧构造环境,其岩浆来源于受俯冲的板片流体/沉积物交代的岩石圈地幔部分熔融,源岩可能为变质玄武岩或变质英云闪长岩。采用LA- ICP- MS锆石U- Pb法获得的207Pb/206Pb加权平均年龄为1410±11Ma,代表了该石英闪长岩体的结晶年龄。结合区域地质背景,认为至少在1410Ma时华北北缘发生了板块俯冲汇聚作用,石英闪长岩可能是板块俯冲汇聚作用的直接产物。该成果为华北板块北缘俯冲汇聚作用开始的时限提供了新证据,同时为华北板块北缘在中元古代构造演化提供了重要依据。     

藏东卡贡地区早侏罗世似斑状钾长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征

用LA-ICP-MS技术测得卡贡地区似斑状钾长花岗岩锆石的206Pb/238U年龄为178±2 Ma(MSWD=3.7,n=20),属于早侏罗世的产物。岩石地球化学特征表明,岩石具富碱富钾(K2 O+Na2 O=8.02%~8.76%,K2 O/Na2 O=1.71~2.11)、低铝(Al2O 3=14.08%~14.73%,A/CNK=1.01~1.04),不含透辉石和刚玉分子较低的特征;岩石普遍富集Rb、Th、K、U等大离子亲石元素,明显亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti等元素,高场强元素Zr、Nb、Ta含量极低,(Ga/Al)×10^4值为4.48~5.06,Rb/Sr值为1.84~2.29,均显示出岩浆分异程度较高的特征;岩石的形成与俯冲消减作用有关,其构造环境由挤压环境逐渐向相对伸展环境转变,伴随着地壳深部压力减小,幔源岩浆上涌,并与上覆地壳发生部分熔融作用而形成。     

等轴锶钛石在我国的首次发现

笔者于1985—1986年,对华北地区岩浆岩型磷灰石矿床进行研究时,在山西省临县紫金山的钛榴霞石正长斑岩中,发现了与苏联的达乌松矿（Tausonite）相似的矿物,即等轴锶钛石。该矿物在我国的首次发现,对这一地区碱性岩的矿物学和岩石学研究无疑是很有意义的。本区等轴锶钛石一般为淡棕色,呈立方体或不规则柱状,折射率N=1.977±0.002,比重为4.66,均质体,个别具光性异常并呈环带构造,晶胞参数a0=3.905A,空间群Pm3m,晶胞体积v=59.55A。本文重点对该矿物的地质产状、矿物共生组合、物理性质与光学性质、矿物化学成分及X射线分析进行了研究。笔者认为本区等轴锶钛石是富钛富碱贫硅的碱性岩浆中早期结晶的产物。     

扬子岩浆岩带东段基性岩地球化学

长江中下游中生代岩浆岩带称为扬子岩浆岩带。该带岩浆岩属高钾钙碱性岩系和橄榄安粗岩系,共基性端员玄武岩和辉长岩高钾富碱,硅弱不饱和,富集Ｒｂ、Ｂａ、Ｔｈ、Ｋ、ＬＲＥＥ等强不相容元素,强烈亏损Ｃｒ、Ｎｉ等强相容元素;ＲＥＥ球粒陨石标准化曲线为右倾型,在Ｌａ／Ｓｍ－Ｌａ图上排列成一斜线,是地幔不同程度部分熔融为主的产物。基性岩εＮｄ较高,Ｉｓｒ较低,在εＮｄ－ＩＳｒ图上沿地幔排列及其延长线分布,略向右漂     

北秦岭柞水——太白区段两类激动陆缘型幔源岩浆活动与岩浆过程

研究区内有两类密切共生的活动陆缘型幔源侵入岩组合，它们分属拉斑系列和钙碱系列。这两个系列的侵入岩存在系统的化学差异，而且在高位岩浆房中普遍经历了镁铁矿物的分离结晶作用。     

云南个旧似长石正长岩类及其岩石成因

云南个旧碱性岩体主要的岩石类型有碱性正长岩和似长石正长岩,其中,似长石正长岩中出现大量似长石矿物霞石、方钠石和碱性暗色矿物。本文根据矿物成分及特征,将这些似长石正长岩进一步划分为黑榴霞石方钠正长岩、霞石方钠正长岩、霞石正长岩及方钠霞石正长岩4类。岩石地球化学结果表明,4类岩石的地球化学行为整体表现出过碱质岩的特征,K2O+Na2O含量很高,为钾玄岩系列,同时表现出钾质的特点。分异指数高,呈现高度分异演化特点。稀土元素变化大,轻重稀土元素分异明显,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素。微量元素富集大离子亲石元素Th、U及Zr、Hf等高场强元素,亏损Ba、Sr大离子亲石元素,而P和高场强元素Ta、Ti亏损,同时Cr、Co、Ni含量非常低,具有中等的负Eu异常和微弱的负Ce异常。研究表明,似长石正长岩在岩浆演化过程中表现出明显的分离结晶作用特征,且岩浆起源温度较高,约为835℃,起源较深。个旧似长石正长岩为A型岩套A1亚型,结合构造判别图解,认为其可能来自角闪石或者金云母相矿物存在的富集地幔,形成于燕山晚期伸展的构造背景,岩浆在较高温度下高度结晶分异,并在侵位过程中伴随陆壳成分的混染。     

西秦岭下拉地超基性岩体的地球化学特征及构造意义

系统研究了西秦岭下拉地超基性岩的地质与地球化学特征,结果表明:下拉地超基性岩具有低SiO₂、富Mg和贫碱特点;变质原岩主要属于橄榄岩类;不同岩石类型之间微量元素及稀土元素的分布具有一定差异;下拉地岩体的原生超基性岩岩浆主要起源于上地幔,成因类型属于俯冲带地幔橄榄岩;岩浆演化过程中受到壳源物质的加入和海相碳酸盐物质的加入,造成下拉地超基性岩高Al₂O₃、高CaO的特殊地球化学组成特点。笔者对由于蚀变作用影响形成的地球化学特征的原因进行了初步探讨。     

黑龙江老柞山金矿床地质、地球化学特征及其成矿构造背景

在对老柞山矿床地质特征系统研究的基础上,对与成矿有关的岩石开展了进一步的主、微量元素地球化学测试分析。结果显示与成矿有关的花岗岩具富Sr、低Ti的高钾钙碱性火山弧花岗岩的特征,闪长玢岩具偏铝质钙碱性岩系列特征。岩石样品均呈现出富集轻稀土元素和大离子亲石元素(LILEs)、相对亏损重稀土元素和Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFES)的特征,显示了与岛弧或活动大陆边缘岩浆岩相似的属性。流体包裹体特征显示,成矿流体主要来自岩浆水,矿床具中低温(125.6℃~324.5℃)、中浅成(1.0~7.1 km)成矿的特点。与成矿有关岩浆岩显示幔源岩浆特征,可能是地幔交代作用部分熔融所形成的。结合区域上同时期的火成岩时空展布认为,老柞山金矿床成矿可能分别与晚古生代古亚洲洋板块北向俯冲作用和中生代太平洋板块俯冲作用密切相关。     

Early Cretaceous rift-related volcanism in the Songliao Basin,NE China – A geochemical study

Following the amalgamation of the Siberian and North China Cratons, NE China, as part of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), underwent Late Mesozoic lithospheric extension that was associated with volcanic activity. The Songliao Basin is the most important rift structure formed during these processes and contains voluminous volcanic rocks interlayered with sedimentary infill. Mafic-to-intermediate lavas are associated with felsic ones. This study focusses on the geochemical compositions of the less-widespread Early Cretaceous mafic-to-intermediate lavas in the Songliao Basin and compares them with the more abundant felsic rocks. Two mafic-to-intermediate magma series, one with alkaline and the other with sub-alkaline affinity, were identified. High MgO and Cr contents, low Th/Nb and La/Nb ratios, and variable but depleted Nd isotope compositions indicate that both magma suites were most likely formed by the melting of enriched upper mantle sources. Sub-alkaline mafic-to-intermediate rocks and I-type rhyolites define a co-genetic magma series. This rock suite was produced by the melting of subduction-modified lithospheric mantle and subsequent magma evolution as well as crustal melting during lithospheric extension. Alkaline mafic-to-intermediate rocks and A-type rhyolites form another co-genetic magma suite that was produced under within-plate conditions from an OIB-type mantle source, supposed to be the heterogeneous shallow asthenosphere and/or the lower lithosphere. Decompression partial melting of this mantle source requires a relatively thin lithosphere. The development of alkaline mafic rocks and A-type rhyolites as typical bimodal volcanic assemblage reflects that lithospheric thinning below the Songliao Basin reached its maximum, whereas basin rifting terminated afterwards.     

山东莱芜—淄博地区中生代雪野序列岩体成岩成矿机制

坦桑尼亚林迪地区是世界上重要的石墨成矿带,纳钦圭阿石墨矿是成矿带新发现的典型矿床之一。矿区分南北2个矿段,共圈定工业矿体17条,推断石墨矿物资源量>100万t,固定碳平均品位为4.05%。矿体赋存于石墨片岩-片麻岩中,呈层状、透镜状产出,走向北东—北北东,产状与围岩一致,矿体与围岩呈渐变过渡关系。矿石类型为石墨片岩-片麻岩型,矿石矿物为鳞片状石墨,脉石矿物主要为石英、长石、云母及少量金属矿物。矿石中片度≥147 μm（+100目）的石墨占94.43%,工业类型为大鳞片晶质石墨矿石。以视极化率6%为异常下限,共圈定4处激电异常,高极化率异常与低电阻率异常对应良好,探矿工程确定为矿体出露位置。该石墨矿的找矿模型：新元古代莫桑比克活动带中一套中高级副变质岩系为区域找矿标志,石墨片岩、石墨片麻岩露头为矿区找矿的直接标志,延伸方向与地层走向一致的条带状低阻、高极化异常带为地球物理找矿标志。该石墨矿的地质特征及找矿模型可作为在坦桑尼亚寻找同类矿床的参考。     

临兴地区太原组下段煤系泥页岩中战略性金属元素镓富集特征及成因分析

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区太原组下段煤系泥页岩中镓富集,镓含量平均为24.7 μg/g。泥页岩中镓含量在平面上表现为研究区北部、西南部靠近紫金山岩体,镓含量降低。研究区太原组下段煤系泥页岩中镓主要以类质同象取代铝的形式赋存于高岭石中,碎屑中的碱性长石是镓的另一种重要赋存矿物。通过元素地球化学分析,认为阴山造山带花岗岩系是富镓泥页岩的主要物源。加里东期华北克拉通长期缓慢稳定隆升,为源岩风化形成富镓物源提供了有利的构造环境。风化和沉积条件是泥页岩中镓富集的控制性因素,包括温暖湿润、间歇性干热的气候,淡水为主、缺氧还原的沉积环境。成岩期,煤系有机质热演化释放出大量有机酸,溶蚀碱性长石碎屑并将其中的镓释放,致使镓元素进一步富集。由于煤系中煤层—泥页岩—砂岩组合体系的开放性较差,镓在成岩期的富集不能持续进行。研究区泥页岩中镓的富集过程以陆源富集型为主。成岩改造作用在一定程度上促进镓元素进一步富集。岩体侵位导致了低熔点的镓在温度作用下发生迁移,导致靠近紫金山岩体的镓含量降低。