扬子板块北缘碧口群火山岩的地球化学特征及其构造环境

碧口群火山岩系中部的基性熔岩以拉斑系列为主 ,基性火山岩的Sr同位素初始比值和Nd同位素初始比值较低 ,分别为 0 .70 12 4 8～ 0 .70 4 4 13和 0 .5 110 80～ 0 .5 12 341,大部分样品的εNd(t) >0 ,表明母岩浆主要来自地幔源区。岩石显示明显的富2 0 7Pb及2 0 8Pb特征。在以部分熔融作用为主的演化过程中岩浆发生了一定程度的分异 ,LREE、大离子亲石元素等表现了从亏损到富集的变化特点。基性熔岩的稀土与微量元素表现出与俯冲碰撞型的弧区玄武岩相同的特点。分析表明 :碧口群火山岩系形成于岛弧环境 ,它与横丹群浊积岩系在扬子板块西北缘构筑了一个弧盆系统 ,其时代为新元古代。     

碧口群火山岩岩石成因研究

新元古代(846~776Ma)碧口群火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。该火山岩系以基性火山岩为主,酸性火山岩次之,中性火山岩少见。根据岩石地球化学数据,碧口群裂谷基性熔岩总体上属于低Ti/Y(<500)岩浆类型。元素和同位素数据表明,碧口群基性熔岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆的结晶分异作用所产生。它们极有可能是源于地幔柱源(εNd(t)≈+3,87Sr/86Sr(t)≈0.704,La/Nb≈0.7)。地壳混染作用对于碧口群裂谷基性熔岩的形成有重要贡献。我们的研究揭示,碧口群火山岩存在空间上的岩石地球化学变化。东部红岩沟和辛田坝—黑木林地区的碧口群基性熔岩以拉斑玄武岩为主,产生于幔源石榴子石稳定区的高度部分熔融。相反,西部白杨—碧口地区的碧口群基性熔岩的母岩浆则是形成于幔源的尖晶石-石榴子石过渡带:碱性熔岩是产生于部分熔融程度较低的条件下,拉斑玄武质熔岩则是产生于部分熔融条件较高的条件下。它们经受了浅层位辉长岩质(cpx+plag±ol)分离作用,化学变异较大。     

北秦岭斜峪关群和草滩沟群火山岩成因的地球化学和同位素约束、SHRIMP年代及其意义

地球化学分析结果表明:北秦岭斜峪关群基性熔岩的LREE轻度富集,(La/Yb)N=1.31~3.27,中—酸性熔岩的LREE显著富集,(La/Yb)N=4.22~26.54。草滩沟群基性火山岩LREE中度富集,(La/Yb)N=2.50~2.97,中—酸性熔岩的LREE显著富集,(La/Yb)N=4.57~10.15。低δEu值(0.62~1.14)暗示斜峪关群和草滩沟群火山岩初始玄武质岩浆的分离结晶程度很低、初始岩浆中斜长石分异作用很弱,大离子亲石元素明显富集,而相对N-MORB较低的高场强元素丰度,特别是明显的Ta、Nb低谷,展示了典型的岛弧火山岩的特征。同位素地球化学分析揭示,斜峪关群和草滩沟群火山岩的初始Sr比值为0.703438~0.708329,初始Nd比值为0.511948~0.512327,多集中于0.512003~0.512327间,εNd均为正值( 5.42~ 12.81),表明二群火山岩主要来自富集地幔源区。斜峪关群和草滩沟群火山岩的岩浆源区为混染的富集地幔源区,是俯冲板片熔融和地壳混染的产物,形成于岛弧构造环境。SHRIMP锆石U-Pb测年表明斜峪关群基性熔岩形成时代为早奥陶世(472±11Ma),其中的古老捕晶锆石(1294±34Ma)表明斜峪关群火山岩的岩浆源区存在元古宙地壳混染。     

碧口群火山岩性质及形成环境

中元古代—新元古代碧口群火山岩系分布在扬子地块北缘、秦岭造山带南侧。碧口群火山岩系具大陆裂谷火山岩特点,形成于大陆裂谷作用构造环境。火山岩系特征为：① 具双峰式火山岩组合,火山岩系由基性火山岩（细碧岩及细碧质凝灰岩）及酸性火山岩（石英角斑岩及石英角斑质凝灰岩）组成。② 基性火山岩包括两个岩浆系列的岩石,即碱性玄武岩浆系列及拉斑玄武岩浆系列。③ 火山岩富集LREE及LIL。微量元素及同位素（SmNd,RbSr）研究表明,基性火山岩形成于相似于洋岛玄武岩源的地幔柱源,酸性火山岩为地壳重熔的产物。扬子地块北缘分布有碧口群、西乡群等中元古代—新元古代大陆火山岩系,表明在这一时期大陆裂谷拉张火山作用发育,成为秦岭地壳的主要增生成壳期。     

西准噶尔早泥盆世马拉苏组火山岩岩石成因研究

新疆西准噶尔北部地区的早泥盆世马拉苏组出露有少量富钠低钾的拉斑质中基性熔岩,这些分布于谢米斯台断裂北侧的玄武安山岩和玄武岩多呈夹层状断续产出于火山碎屑岩之中。马拉苏中基性熔岩的Mg#与主、微量元素协变关系及Th-Th/Nd图反映了其并非同源岩浆演化的结果。马拉苏火山岩中的玄武安山岩富集LILE、亏损HFSE,具有较高的Th含量及较低的Hf/Th和(Nb/Th)PM比值,显示出弧火山岩的地球化学特征。其中的玄武岩则具有略为平坦的稀土元素分配样式,较低的Th含量及较高的Hf/Th和(Nb/Th)PM比值,此同MORB地球化学特征极为相似;虽然其也显示有轻微的LILE富集、HFSE亏损,但是较高的La/Nb比值则暗示这同地壳或俯冲物质组分的卷入有关,且一系列构造环境判别图解也进一步印证了马拉苏组内的玄武岩应属似MORB基性熔岩。此外,两类岩石的高场强元素比值Zr/Nb、Hf/Ta同全球平均大洋中脊玄武岩的相应比值极为接近,反映了马拉苏组中基性火山岩的物质源区主体均为MORB地幔物质源区。La/Yb-Gd/Yb原始地幔标准化比值的模拟计算进一步显示了马拉苏组玄武安山岩与受改造(俯冲沉积物或地壳物质的混染)的石榴子石或尖晶石-石榴子石地幔橄榄岩物质源区的部分熔融作用有关,而似MORB型玄武岩则源自尖晶石地幔橄榄岩源区的部分熔融。结合区内同期的蛇绿岩、火山岩和碱性花岗岩的地球化学研究,我们可以进一步推断此类兼具有似MORB和弧火山岩地球化学特征的早泥盆世马拉苏火山岩应当是西准噶尔地块北部在早古生代受后期俯冲作用影响下经历弧后扩张形成的火山-岩浆地质记录。     

祁漫塔格地区十字沟蛇绿岩地质特征

十字沟蛇绿岩产出于东昆仑西段祁漫塔格结合带东部,主要由蛇纹岩、辉长岩、辉绿岩、基性火山岩及硅质岩等组成。其中,从超基性岩—基性岩—基性火山岩,具稀土总量逐渐增加,轻稀土弱亏损型特征,基性火山岩为洋脊玄武岩,总体岩石化学成分与大洋中脊低钾拉斑玄武岩相当,三者的配分型式基本一致,说明其继承了源区地幔的特征,微量元素显示基性火山岩具弧后盆地玄武岩特点。Nεd(t)比值表明玄武岩来自亏损地幔源区,总体地球化学特征显示以N-M ORB型为主,兼具有E-M ORB型的特征,形成于与俯冲作用有关的弧后盆地环境,形成时代为晚奥陶世。后期至少经历了3期以上构造变形变质作用的叠加改造,于早志留世运移至地表。     

湘南汝城盆地火山岩岩石地球化学及其成因意义

汝城盆地基性火山岩系由辉绿岩、玄武岩和玄武质火山碎屑岩组成，属于低钾拉斑玄武岩系。基性火山岩系具有同一岩浆源区。岩石微量元素出现弱的LILE富集和Ta，Nb，Ti的亏损。强不相容元素比值反映岩浆源区明显偏离原始地幔组分，具有富集型异常地幔岩浆源区特征。岩浆源区同时受到地壳物质混染和来自先前消减残留板片流体或熔体交代的双重改造作用。在陆内拉张构造条件下富集型异常地幔岩浆源区的部分熔融是制约汝城盆地基性火山岩形成的主要因素。     

羌塘东部治多县直根尕卡一带二叠纪栖霞期火山岩地球化学特征及其构造意义

羌塘东部治多县直根尕卡一带二叠纪栖霞期火山岩主要由中基性火山碎屑岩及熔岩组成,火山岩地球化学研究表明,其主元素表现为高TiO_2和低TiO_2两种特征,球粒陨石标准化稀土配分模式为LREE富集型.MORB标准化的微量元素配分型式为大洋隆起型,显示岩浆形成于板内裂谷构造环境.Sr、Nd、Pb同位素地球化学研究表明火山岩显示明显的亏损地幔源区特征.综合研究表明直根尕卡一带二叠纪栖霞期火山岩形成于大陆边缘拉张构造(或陆缘始裂谷)环境,岩浆起源于地幔,属地幔柱作用的产物.     

碧口群火山旋回及其地质构造意义

通过详细的野外剖面观察和室内岩石地球化学研究,将碧口群火山岩划分为3个火山旋回,每个旋回下部为基性火山岩(细碧岩及细碧质凝灰岩),上部为酸性火山岩(石英角斑岩或石英角斑质凝灰岩).基性火山岩富集LREE及LIL.第一旋回基性火山岩属碱性系列,第二、三旋回基性火山岩属拉斑玄武岩系列.基性火山岩浆形成于与洋岛玄武岩类似的地幔柱源,其中第三旋回基性火山岩浆晚期受岩石圈地幔混染;酸性火山岩为地壳重熔作用的产物.碧口群火山岩属大陆裂谷双峰式火山岩系,是中一新元古代扬子地块北缘大陆拉张作用的产物.这种拉张作用是秦岭造山带从震旦纪开始的大规模扩张作用的先兆.     

北祁连东段红土堡基性火山岩和陈家河中酸性火山岩地球化学特征及构造环境

北祁连东段天水-宝鸡地区早古生代火山岩包括红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩。地球化学分析结果表明,红土堡基性熔岩和陈家河中酸性火山岩中所夹基性火山岩的特征相似,属于拉斑玄武岩,两者TiO2含量较高(1.50%～2.73%),∑REE分别为65.97×10-6～133.46×10-6和78.04×10-6～175.55×10-6,LREE轻度富集[(La/Yb)N分别为2.00～4.40和2.71～4.40],Eu异常不明显或略具Eu负异常(δEu分别为0.85～1.10和0.85～0.99);两者LILE明显富集,HFSE(尤其是Ta、Nb)强烈亏损,Nb/La较低(0.28～0.43),显示出与岛弧拉斑玄武岩(IAT)的亲源性;同时,基性熔岩的εNd(t)均为正值( 2.22～ 4.08),暗示其源区类似亏损地幔源区,Zr/Nb=17.21～36.33,Ce/Nb=5.73～8.17,又具有N-MORB的地球化学特征;两者的Sr、Nd、Pb同位素组成十分相似,显示出基性熔岩主要来自亏损地幔(DM)和富集地幔端员(EMⅠ或EMⅡ)混合源区,可能有少量地壳物质混染。陈家河中酸性火山岩属于钙碱性系列,∑REE=127.51×10-6～276.01×10-6,LREE显著富集[(La/Yb)N=4.79～13.51],多数具有弱负Eu异常(δEu=0.53～1.20);微量元素分配型式类似于岛弧花岗岩,具明显的Nb、Ta、Zr、Hf低谷。综合研究表明,北祁连最东段陈家河中酸性火山岩形成于岛弧环境,而其南部的红土堡玄武岩形成于弧间裂谷环境(或初始弧后盆地),是早古生代晚期北祁连东段岛弧带扩张向弧后盆地演化的早期产物。这些研究成果为秦祁结合部位沟弧盆体系的存在提供了佐证。     

南秦岭东段耀岭河群、陨西群、武当山群火山岩和基性岩墙群岩石成因

南秦岭东段新元古代中-晚期(676～833 Ma)耀岭河群、陨西群、武当群火山岩和基性岩墙群产生于大陆板内裂谷环境.根据岩石地球化学数据,南秦岭东段新元古代中-晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙总体上属于低Ti/Y(<500)岩浆类型.元素和同位素数据表明,南秦岭东段新元古代中-晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生,它们极有可能是源于地幔柱源(εNd(t)≈ 5,Mg#≈0.7,La/Nb≈0.7).大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于南秦岭东段新元古代中-晚期裂谷基性熔岩和基性岩墙的形成有重要贡献.我们的研究揭示,南秦岭东段新元古代中-晚期火山岩和基性岩墙存在空间上的地球化学变化.它们总体上是产生于幔源石榴子石稳定区.而西北部镇安地区耀岭河群基性熔岩的母岩浆则是形成于幔源尖晶石-石榴子石过渡带.碱性熔岩是产生于部分熔融程度较低(<10%)的条件下,拉斑玄武质熔岩是产生于部分熔融程度较高(10%～30%)的条件下.武当山地区的武当山群和耀岭河群基性熔岩的母岩浆经受了浅层位辉长岩质(cpx plag ± ol)分离作用,而其他地区基性熔岩和基性岩墙的化学演化则是受控于单斜辉石(cpx)±橄榄石(ol)分离作用.     

东准噶尔晚古生代依旧存在俯冲消减作用——来自石炭纪火山岩岩石学、地球化学及年代学证据

东准噶尔地区石炭纪巴塔玛依内山组火山岩分布广泛,规模巨大。对其岩石学、元素地球化学及同位素地球化学研究表明:1)该套火山岩岩石类型复杂,具玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合特征,属高钾钙碱性火山岩系,并富集大离子亲石元素(Sr、K、Rb、Ba、Th)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)和重稀土元素,87Sr/86Sr和143Nd/144Nd初始值分别为0.70385~0.71312,0.152378~0.512998,εNd(t)多介于3.0~6.2之间,显示了与俯冲消减作用相关的不成熟弧后盆地火山岩地球化学特征。2)火山岩物质来源以亏损地幔源为主,并混有少量主体由古生代残余洋壳、岛弧体系组成的年轻下地壳物质。其中,基性熔岩以亏损地幔源为主,并在岩浆源区与少量新生地壳物质发生了近乎完全的壳-幔岩浆混合和Sm-Nd同位素体系均一化,其形成很可能与俯冲沉积物和(或)俯冲洋壳变质脱水产生的流体引起上覆地幔楔物质的部分熔融有关;而酸性熔岩与基性熔岩存在明显的不同,酸性熔岩是少量幔源岩浆经强烈结晶分异和经历较多壳源物质混染的结果。3)玄武岩全岩Sm-Nd等时线年龄为319.7±5.9 Ma,与区域地质构造背景和已有化石证据基本一致,代表了火山岩的形成时代。综合研究表明,东准噶尔地区320 Ma左右依旧存在古亚洲洋的俯冲消减作用,准噶尔古洋盆最终闭合时间应介于320~311 Ma之间。在此过程中,火山岩浆作用强烈,蕴含成矿物质丰富,东准噶尔地区找矿前景值得期待。     

碧口群火山旋回及其地质构造意义

通过详细的野外剖面观察和室内岩石地球化学研究,将碧口碧火山岩划分为3个火山旋回,每个旋回下部为基性火山岩（细碧岩及细碧质凝灰岩）,上部为酸性火山岩（石英角斑岩或石英角斑质凝灰岩）。基性火山岩富集LREE及LIL。第一旋回基性火山岩属碱性系列,第二、三旋回基性火山岩属拉斑玄武岩系列。基性火山岩浆形成于与洋岛玄武岩类似的地幔柱源,其中第三旋回基性火山岩浆晚期受岩石圈地幔混染;酸性火山岩为地壳重熔作用的产物。碧口群火山岩属大陆裂谷双峰式火山岩系,是中一新元古代扬子地块北缘大陆拉张作用的产物。这种拉张作用是秦岭造山带从震旦纪开始的大规模扩张作用的先兆。     

西藏措勤地区典中组火山岩同位素特征及地质意义

西藏冈底斯岩浆岩带西段北侧的林子宗群火山岩含有从板块俯冲机制向大陆碰撞机制转变的丰富信息。将措勤地区典中组火山岩与冈底斯岩浆岩带东段林周盆地的典中组火山岩在同位素地球化学、演化特征方面进行对比,探讨冈底斯岩浆岩带西段与东段在演化过程中的异同性。结果表明,措勤地区典中组火山岩的87Sr/86Sr初始比值变化范围为0.710352~0.713423,具较高的87Sr/86Sr比值;143Nd/144Nd初始比值为0.512293~0.512407,具较低的143Nd/144Nd比值;林周盆地典中组火山岩的87Sr/86Sr初始比值为0.7057~0.7063之间,143Nd/144Nd初始比值范围为0.5125~0.5126。同位素特征显示措勤地区典中组源区物质可能来自于富集Ⅱ型地幔,即源区为俯冲和再循环的大陆地壳物质与地幔岩发生了混合作用的产物,源区受控于冈底斯地壳基底。林周盆地典中组火山岩源区物质可能与富集Ⅰ型地幔有关。     

华北陆块南部熊耳群火山岩的地球化学特征与成因

分布于华北陆块南部的熊耳群火山岩由玄武质到流纹质火山岩组成,并以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=62％±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是辉石和斜长石,没有角闪石和黑云母,表明熊耳群火山岩形成于相对无水的环境。岩石地球化学上的显著特点是,富K2O、FeO,低Al2O3、MgO、CaO;富含大离子亲石元素(LILE,如K、Rb、Ba)和轻稀土元素(LREE),相对亏损高场强元素(HFSE,Nb、Ta、Ti),表现出岛弧型火山岩的地球化学亲合性。文中详细的岩石地球化学证据表明,熊耳群火山岩具有岛弧型地球化学特征的主要原因是其地幔源区遭受俯冲带组分的改造,而岩浆在上升到地表的过程中混染地壳物质是次要的。基于熊耳群及下伏结晶基底的地质学和地球化学特征,表明熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,推断俯冲带组分的改造和富集事件发生在华北陆块南部古元古代大陆壳的形成和 拼贴过程中,由于洋壳和地壳物质再循环到上地幔中,使陆下岩石圈地幔源区富集LILE、LREE并亏损HFSE。熊耳期岩浆作用正是源于这样的保留有早期俯冲带组分改造特征的陆下岩石圈富集地幔。     

北祁连山奥陶纪弧后盆地火山岩浆成因

本文对北祁连山早古生代弧后盆地熔岩的岩石地球化学研究结果加以报道。样品的分布将南部弧后盆地拉伸最早阶段发育的岛弧裂谷化区和北部的弧后海底扩张区联系起来。熔岩的岩相学和地球化学特点反映了拉伸方式的改变,北部是典型的弧后盆地基性熔岩,向南则逐渐向岛弧熔岩过渡。海底扩张区以玻质(现已脱玻化)、少斑基性熔岩为特征,长英质熔岩和斑状基性熔岩产于南部岛弧裂谷化区。成熟岛弧部分(Y<20×10-6,TiO2<0.60%,Th/Yb>0.60)和弧后扩张区(Y>20×10-6,TiO2>1.0%,Th/Yb<0.60)在地球化学上相互有别。从由海底扩张形成的弧后盆地基性熔岩,向南经过逐渐与岛弧岩石相似的熔岩,直至裂谷区最南部的岛弧熔岩,它们的地球化学成分显示逐渐的变化。这种变化反映了弧后盆地形成过程中弧后盆地之下地幔对流方式和熔体产生作用的改变:从初始岛弧裂谷之下由消减板片俯冲引起的地幔下沉,转变为弧后海底扩张带之下的地幔上隆。早期岛弧裂谷阶段,裂谷轴捕获了岛弧岩浆流,从而使得喷出的熔岩在成分上与岛弧熔岩无法区分;随着弧后拉张继续,弧后盆地变宽,岛弧岩浆流逐渐离开裂谷轴,最终产生一个似洋中脊的减压熔融系统———弧后盆地岩浆系统。     

秦安葫芦河基性火山岩特征及其成因

葫芦河基性火山岩以钙碱性玄武岩系列为主,少部分属拉斑系列;稀土总量高,属轻稀土富集型,无明显Eu异常,微量元素经N-MORB标准化,其曲线具明显"三隆起"形式,表现为Sr、Ba、K、Rb、Th等大离子亲石元素的强烈富集及Nb、Zr、Hf的亏损,岩浆来自富集地幔源区;该火山岩系形成于近弧的弧后扩张背景下的有限微洋盆环境,葫芦河基性火山岩构成该微洋盆型蛇绿岩上部岩石单元。     

秦安葫芦河基性火山岩特征及其成因

葫芦河基性火山岩以钙碱性玄武岩系列为主,少部分属拉斑系列;稀土总量高,属轻稀土富集型,无明显Eu异常,微量元素经N-MORB标准化,其曲线具明显"三隆起"形式,表现为Sr、Ba、K、Rb、Th等大离子亲石元素的强烈富集及Nb、Zr、Hf的亏损,岩浆来自富集地幔源区;该火山岩系形成于近弧的弧后扩张背景下的有限微洋盆环境,葫芦河基性火山岩构成该微洋盆型蛇绿岩上部岩石单元。     

南秦岭中段西乡群火山岩岩石成因

南秦岭中段新元古代中期（730-845Ma）西乡群（自下而上包括孙家河组、大石沟组和白勉峡组）火山岩喷发于大陆板内裂谷环境。它们极有可能与导致Rodinia超大陆裂谷化裂解的地幔柱活动有关。根据岩石地球化学数据．南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩总体上属于低Ti／Y（LT,Ti／Y〈500）岩浆类型。LT熔岩又可进一步划分为LT1和LT2等2个亚类。LT1熔岩以高Nb／La（0．87～0．98）、低Thw／NbN（≈1）、缺乏Nb—Ta和Ti的亏损、具有“大隆起”式微量元素原始地幔标准化分配型式、（^87SrSr^86Sr）（t）=0．703869、εNd（t）=4．83为特征,属于拉斑玄武质岩浆系列;LT2熔岩以低Nb／La（〈0．75）、高ThN／NbN（〉1．4）、Nb—Ta和Ti亏损明显和Sr—Nd同位索比值变化较大为特征。元素和同位素数据表明,西乡群裂谷火山岩的化学变化不是由一个共同的母岩浆结晶分异作用所产生。孙家河组、大石沟组和自勉峡组中TiO2含量大于1．09％的火山岩的母岩浆经受了辉长岩质结晶分离作用。而白勉峡组中TiO2含量小于0．69％的基性熔岩的化学演化则是受控于单斜辉石（cpx）±橄榄石（ol）结晶分离作用。西乡群火山岩系中,基性、中性和酸性熔岩间为分异结晶关系。南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷火山岩系极有可能是源于共同的地幔柱,该地幔柱组分的成分为;εNd（t）≈＋5,^87Sr／^86Sr（t）≈0．704,La／Nb≈0．7。南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩存在空间上的地球化学变化：LT1熔岩的母岩浆,没有受到明显的大陆岩石圈混染,保存了鲜明的地幔柱信号;而大陆地壳或大陆岩石圈混染作用对于LT2熔岩的形成则有着重要贡献。研究揭示,南秦岭中段新元古代中期西乡群裂谷基性熔岩的母岩浆总体上产生于上涌地幔柱上部层位（地幔柱头）3GPa?     

冈底斯岩浆弧中段古近纪“双峰式”火山岩的地质特征及其构造意义

冈底斯岩浆弧中段的西藏措勤县中卢古地区古近纪火山岩十分发育,岩石类型以基性端元和酸性端元火山岩为主,中性火山岩十分少见。基性火山岩相对富集不相容元素及REE,其源区所处构造部位较深,为受地壳物质混杂的过渡型幔源区;酸性火山岩则为地壳物质重熔的产物,形成的构造环境为岛弧夭折期的初始裂谷。