地幔矿物中硫化物熔体包裹体的成因

中国东部新生代碱性玄武岩中产出的巨晶、辉石岩和橄榄岩等地幔捕虏体内硫化物熔体包裹体的矿物组成不尽相同,反映了它们成因上的差异巨晶中除有磁黄铁矿相的硫化物熔体包裹体外还有一些磁黄铁矿士黄铜矿上镍黄铁矿共生的硫化物熔体包裹体这反映它们是在成分接近于上地幔硫化物平均组成的硫化物液滴逐步冷却过程中形成,即首先在1000℃以上的高温晶出单硫化物固溶体（MSS）,然后在大约850℃晶出黄铜矿（固溶体）,最后在610-300℃下由MSS中溶离出镍黄铁矿辉石岩中硫化物熔体包裹体有磁黄铁矿和镍黄铁矿,而橄榄岩中主要为镍黄铁矿这表明地慢部分熔融造成残余的橄榄岩中硫化物包裹体富Ni,生成镍黄铁矿;而在部分熔融期间作为堆晶产出的辉石岩变得相对贫Ni,可以生成磁黄铁矿．另外,Ni在橄榄石和辉石矿物中分配系数的不同也许是另一个原因河北汉诺坝、福建明溪和闽清的二辉橄榄岩中出现的硫化物都是镍黄铁矿,也表明它们经历过地幔部分熔融.     

元素在介质中的扩散能力及对交代橄榄岩化学性质的影响

对雷州半岛英峰岭火山岩中地幔复合包体的详细的原位LM-ICP-MS分析显示, 从与辉石岩的接触带到远离的橄榄岩, 单斜辉石中的大多数不相容元素的含量逐渐降低, 而相容元素和重稀土(HREE)含量快速上升; 各元素下降或上升的速度明显不同, 从而造成了交代橄榄岩中不同元素的层析分离现象(chromatographic fractionation). 这种层析分离反映了不同元素在渗透熔体或流体中的不同扩散速率. 研究显示Sr, Nb, La和Ce等强不相容元素具有最高的扩散能力, MREE~ HREE具有中等的扩散能力, 而Zr, Hf, Ti, Ga和Sc在大多数情况下显示低的扩散能力. 轻稀土(LREE)较重稀土(HREE)明显高的扩散速率将造成交代橄榄岩中REE分异的加剧(La/Yb比值增大), 而Zr, Hf, Ti较相邻稀土元素更低的扩散能力将造成交代橄榄岩中这些元素的相对亏损. 在富流体渗透熔体中元素的扩散能力都较强, 则层析分离较弱. 硅酸盐熔体引起的交代作用的范围是非常有限的, 受交代作用影响的围岩橄榄岩的宽度严格地受形成脉体母岩浆的体积和熔体性质的控制.     

金川超镁铁岩侵入体及超大型硫化物矿床的成岩成矿机制

金川超镁铁岩侵入体赋存有超大型硫化物矿床 .岩体中、西段为岩浆通道 ,岩相对称分带 ,矿体产于中部的纯橄榄岩和二辉橄榄岩中 ;东段产状较缓 ,岩相为垂直分带 ,矿体位于岩体底部 .各类岩石均具堆积结构 .岩石学和地球化学研究表明 :中西段以流动分异为主 ,东段为重力分异 ;原始岩浆属拉斑玄武质 ;块状矿石系压滤作用产物 ;后续岩浆的补给和混合补充了成矿物质 ;硫化物不混溶程度受挥发分制约 .对超大型岩浆硫化物矿床形成的必要条件作了阐述     

华北克拉通岩石圈破坏的榴辉岩熔体-橄榄岩反应机制:实验约束

以碧溪岭榴辉岩和大麻坪尖晶石二辉橄榄岩为起始原料,在压力2.0GPa,温度1250～1400℃条件下进行榴辉岩熔体-橄榄岩反应的高温高压实验.实验结果显示,在榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应过程中,熔体消耗橄榄岩中的橄榄石和斜方辉石生成单斜辉石.实验产物的岩石序列为橄榄岩-辉石岩-石榴辉石岩,与Liu等在华北克拉通内部的汉诺坝地区发现的大量中生代地幔复合包体结构非常吻合.在温度1300和1350℃时,榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应产生的熔体具有高镁安山岩的成分特征(Mg#>45),表明榴辉岩熔体-橄榄岩反应可能是高镁安山岩形成的主要原因之一.实验结果表明华北克拉通下地壳榴辉岩在中生代可能发生过拆沉作用;榴辉岩拆沉进入软流圈地幔后,部分熔融产生的熔体可以消耗岩石圈地幔橄榄岩,导致华北克拉通的减薄,从而为华北克拉通岩石圈地幔被软流圈地幔改造的熔体-橄榄岩反应机制提供实验约束.     

在塑性变形过程中辉长岩部分熔融的熔体特征

采用透射电镜对辉长岩塑性变形过程中产生的熔体进行了研究，结果表明，在950～1000℃时出现初熔，初熔熔体呈薄膜状分布于两个斜长石边界，或者呈三角形状分布于3个斜长石之间. 这种早期熔体的SiO2含量在60髎左右. 在1050℃时，熔融程度增加，熔体不仅出现在斜长石之间，也出现在斜长石与辉石或磁铁矿之间. 熔体的SiO2含量低于50髎. 斜长石之间的熔体薄膜随熔体含量增加而变宽，把孤立的熔体三角形贯通，形成彼此连通且定向排列的熔体三角形. 这可能是在构造差应力作用下熔体向应力小的方向运移和聚集的结果. 这些熔体中有许多均匀分布的0.1～0.2μm的暗色“小球”，暗色 “小球”周边的硅酸盐熔体富硅贫铁，SiO2含量超过70髎，而暗色“小球”成分富铁贫硅，SiO2含量低于40髎，这表明熔体发生了分异. 其中富铁贫硅熔体局部发生了结晶作用，形成了树枝状磁铁矿雏晶. 熔体成分分异使富铁成分从玄武岩浆中分离，这对磁铁矿富集成铁矿起到重要作用.     

西藏吉定蛇绿岩铂族元素地球化学及其对地幔过程的制约

吉定蛇绿岩地幔橄榄岩ＰＧＥ总量略高于原始地幔，但其玄武岩比大洋中脊玄 武岩中的ＰＧＥ含量高，且Ｐｄ／Ｉｒ比值明显偏低．堆晶岩、岩墙群和玄武岩具明显 Ｐｔ负异 常和 Ｒｈ正异常，形成特殊的“Ｎ”型 ＰＧＥ模式，地幔橄榄岩与壳层岩石具有相似的分布 模式．提出吉定蛇绿岩ＰＧＥ分布与本区地幔较高程度部分熔融有关，岩浆结晶分异作 用使ＰＧＥ分异，导致堆晶岩中ＰＧＥ含量向上变低．吉定蛇绿岩中Ａｕ高是由于后期交 代蚀变的结果； Ｐｔ－Ｐｄ分异说明两者分别受合金相和硫化物相控制；Ｒｈ正异常可能与熔 体中较高的ｆｏ＿２有关．     

中国东部大地幔楔形成时代和华北克拉通岩石圈减薄新机制——深部再循环碳的地球动力学效应

地震P波速度成像显示,西太平洋俯冲板片滞留在地幔过渡带,在中国东部形成"大地幔楔"结构.中国东部大陆玄武岩的Mg同位素调查揭示了该俯冲滞留板片携带大量碳酸盐交代地幔过渡带上覆的对流地幔,形成了碳酸盐化橄榄岩,它是中国东部晚白垩世和新生代大陆强碱性玄武岩的源岩.该玄武岩的Mg-Sr同位素组成与年龄关系显示自106Ma以来,该地幔源区的碳酸盐种属为菱镁矿+少量白云石,发生初熔的深度为300~360km.因此,该地幔源区的碳酸盐化交代作用应发生在大于360km的深度,即在106Ma以前俯冲板片已经开始滞留地幔过渡带,形成了大地幔楔结构.这一时代支持大地幔楔的俯冲板片后撤形成机制.根据高温高压实验结果,碳酸盐化橄榄岩熔融产生的含碳酸盐硅酸盐熔体在到达至华北克拉通初步减薄的岩石圈底部(180~120km)时仍可以有高达25~18wt%的CO_2含量,其SiO_2和含量及类似于强碱性的霞石岩和碧玄岩,并具有较高的εNd值(2~6).该熔体向上渗透并交代底部岩石圈地幔可形成碳酸盐化橄榄岩.由于克拉通地热增温线与碳酸盐化橄榄岩固相线相交于130km深度,则华北克拉通岩石圈底部的碳酸盐橄榄岩将发生部分熔融导致其物理性质类似软流圈且较容易被对流上地幔置换.其新生成的碳酸盐-硅酸盐熔体又可以向上渗透交代上覆的岩石圈地幔.如此重复这一碳酸盐化交代-熔融过程,可以使岩石圈减薄,而碳酸盐-硅酸盐熔体也转变呈较富硅和具有较低εNd值(低至-2)的碱性玄武岩.随着华北克拉通岩石圈的减薄,其地热增温线逐步向大洋岩石圈靠近,岩石圈碳酸盐化橄榄岩的初熔深度可小于130km和逐步接近70km.因此,富碳酸盐熔体与岩石圈相互作用是华北克拉通岩石圈减薄过程在晚白垩世和新生代的一种可能机制.据中国东部低玄武岩的年龄统计,106~25Ma区间岩石圈的碳酸盐化交代-熔融引发的减薄过程仅零星存在,而在25Ma以后才大规模发生.因此,华北克拉通岩石圈的减薄可能存在两个峰期:与克拉通破坏峰期(135~115Ma)同时发生的岩石圈减薄,和25Ma以后由富碳酸盐硅酸盐熔体与岩石圈相互作用引发的岩石圈进一步减薄,它使得华北克拉通东部岩石圈减薄至现今的约70km左右.     

俯冲隧道中的部分熔融和壳幔相互作用:实验岩石学制约

俯冲隧道模型提出,俯冲板片界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.由于大陆岩石圈与大洋岩石圈在物质组成和状态上的显著差异,其深部物理和化学过程及壳幔相互作用产物必然出现一系列差异.许多实验岩石学研究已经为大洋俯冲隧道中可能发生的硅酸盐和碳酸盐岩石的部分熔融和壳幔相互作用提供了资料.无论是基性还是中酸性硅酸盐岩体系,取决于部分熔融发生的压力或深度,熔体是具有或不具有埃达克岩性质的花岗质熔体.微量CO2即可大幅降低橄榄岩的熔点,所形成的碳酸盐熔体可有效萃取岩石体系中不相容微量元素.这些硅饱和或不饱和熔体均可以在俯冲隧道或地幔深部条件下与地幔楔橄榄岩发生反应,形成复杂的反应过程和产物.但已有的实验结果主要是针对大洋岛弧环境条件而不是大陆俯冲带的环境.因此,高温高压实验需要充分考虑大陆俯冲隧道中板片-地幔界面上各种不同成分地壳及其衍生的熔/流体成分与不同橄榄岩之间的反应,并结合大陆俯冲带岩石部分熔融和壳幔相互作用的地质证据,以阐明大陆俯冲隧道过程中的变质脱水、部分熔融和地幔交代等问题.     

宁强碳质球粒陨石中不透明矿物集合体的矿物岩石学分析及其成因

宁强碳质球粒陨石的球粒和基质中存在大量圆形的不透明矿物集合体. 其中的主要矿物为富镍金属、磁铁矿和铁镍硫化物, 另有少量磷酸盐、富磷橄榄石、辉石及微量的铂族金属颗粒. 这种矿物组合与难熔包体中的不透明矿物集合体非常相似, 因此, 它们具有相似的成因机制. 富磷橄榄石是自然界十分罕见的矿物相, 它是液态含磷金属与橄榄石晶体之间在快速冷却过程中发生非平衡反应的产物. 富磷橄榄石出现在不透明矿物集合体, 说明不透明矿物集合体的金属前身是从组成球粒的硅酸盐熔体中出溶结晶而成, 而不是直接从星云中凝聚而成. 宁强陨石中不透明矿物集合体的矿物岩石学特征表明, 不透明矿物集合体是由内生的均匀金属在陨石母体上受到低温水蚀变作用形成的.     

华北东部地幔改造作用和置换作用:单斜辉石激光探针研究

对山东蒙阴古生代金伯利岩中石榴石方辉橄榄岩、河南鹤壁新生代玄武岩中 铬尖晶石方辉橄榄岩、山东栖霞新生代玄武岩中央晶石二辉橄榄岩和山东山旺新生代 玄武岩中尖晶石（富ＣｐＸ）二辉橄榄岩单斜辉石的常量、微量元素的研究和对比表明：华 北地块古生代稳定存在的克拉通岩石圈地幔在中、新生代其东部被具大洋地幔性质的 显生宙地幔不均匀地发生了置换作用,残存于南北重力梯度带（岩石圈减薄过渡带）上 的鹤壁浅部克拉通地幔除保存有置换作用前改造作用的丰富信息外,也包含有其深部 被置换后的地幔改造作用信息;郯庐断裂带东部栖霞的新生地幔仍保留有较多的大洋 地幔成分特征,而郯庐断裂带内山旺的新生地幔受后续地幔改造作用的影响有向大陆 地幔演化的趋向．发生于华北地块东部中、新生代的岩石圈巨厚减薄作用与地幔的置换 作用有关,由渐进的富ＣＯ_２流体或碳酸岩熔体对岩石圈地幔的交代改造作用以及由此 所引起的熔体抽取作用是完成新生地幔对古老地幔置换作用的关键．郯庐断裂带等岩 石圈深大断裂为地幔改造作用和地幔置换作用提供了良好的通道作用．     

铂族元素地球化学示踪研究──四川新街层状侵入岩体铂族元素地球化学特征

以开展铂族元素地球化学示踪研究为目的,采用高灵敏度、高准确度的中子活化分析和扫描核探针方法,系统测定了四川新街层状侵人岩体的铂族元素分布结果表明,在岩浆演化过程中,硫化物的分凝作用（segregation）是铂族元素富集的主要因素之一、Pt元素主要以砷化物形式独立存在在岩浆分离结晶作用下,铂族元素Os,Ru,Ir和Pt,Pd间出现分组现象,这很可能与他们在岩浆中的难熔程度有关用铂族元素C1球粒陨石标准化图解,对新街岩体的物质来源和岩浆演化过程作了讨论．发现在硫化物析出阶段,随着Pt的富集,出现Ir的正异常,而在岩浆晚期出现Ir的负异常．研究表明,铂族元素可作为岩体物质来源、岩浆演化、硫化物馆和程度的地球化学指示剂．     

碳酸盐化橄榄岩的电性研究

为进一步探讨上地幔的高导层成因,了解碳酸盐在上地幔电性方面的作用并估算上地幔高导层的碳酸盐含量,本文对不同碳酸盐含量的橄榄岩及玄武岩样品在2~3 GPa、300~1300℃的条件下进行了电性实验研究.研究初步发现:碳酸盐熔体显著增强橄榄岩、玄武岩样品的导电能力;单纯用含硅酸盐熔体的橄榄岩或单纯用含水橄榄岩可能难以解释上地幔某些区域的异常高导现象;同样,单纯用碳酸盐化的橄榄岩可能也难以解释上地幔某些区域的高导现象;上地幔的高导区很可能是碳酸盐熔体、硅酸盐熔体及水的共存区域.     

南岭及邻区中生代含锡花岗岩的多样性:显著的矿物特征差异

南岭及邻区分布一系列与中生代花岗岩有关的锡矿床,这些岩石可以是含角闪石黑云母花岗岩,或是(黄玉)钠长石-(铁)锂云母花岗岩,其岩石化学特征指示它们分别对应于准铝质和过铝质花岗岩.细致的矿物学研究表明它们具有完全不同的矿物学特征.准铝质含锡花岗岩的矿物学特征表现为:(1)角闪石、黑云母、条纹长石等组成特征性的造岩矿物组合:(2)标志性副矿物榍石、磁铁矿等显示其原始岩浆具有较高的氧逸度;(3)含锡矿物为锡石、黑云母、榍石等;(4)锡石的成分比较纯,微量元素含量低.过铝质含锡花岗岩的矿物学特征主要表现为:(1)铁锂云母-锂云母、钾长石、钠长石为典型造岩矿物;(2)富铝矿物黄玉是较常见的副矿物,与花岗岩铝过饱和特征相符;(3)锡石是重要的锡矿物,且富含Nb、Ta.造成两类含锡花岗岩显著矿物学差异的原因可能包括熔体的氧逸度、挥发组分和岩浆分异程度的差异.氧化型准铝质花岗岩熔体中锡以四价为主,这导致锡容易富集在含钛的造岩矿物或副矿物中,在岩浆结晶分异阶段形成富锡矿物;这些富锡矿物可成为含锡花岗岩的标志性矿物.相对还原的过铝质花岗岩熔体中锡以二价为主,不易进入造岩矿物和副矿物,常常在岩浆结晶分异阶段形成岩浆成因的锡石;因此,岩浆成因锡石成为这类花岗岩的重要成矿和找矿标志.岩浆性质和锡在两类花岗岩岩浆中地球化学行为的差异,导致形成的矿床类型有所不同.准铝质花岗岩主要形成岩体浸染型、绿泥石-石英脉型、云英岩型、矽卡岩型等矿床,而过铝质花岗岩除形成云英岩型、矽卡岩型、石英脉型等矿床外,更易形成岩体浸染型锡矿化.     

大洋俯冲带变质作用、流体行为与岩浆作用

依据有效的实验岩石学和相平衡模拟结果、结合俯冲带热结构模型,讨论了大洋地壳中的基性岩、沉积岩和超基性岩在不同俯冲阶段发生的脱水和熔融作用,及其对俯冲带岩浆作用的影响.大多数洋壳在弧前(90～100km)俯冲阶段基性岩和超基性岩脱水很少,明显脱水作用发生在表层沉积物中.在弧下俯冲阶段基性岩和超基性岩都发生强烈脱水,如基性岩中90%以上的水是由绿泥石、蓝闪石、滑石和硬柱石相继在弧下100～200km深度分解释放的,这与以往基于实验模拟得到的结果大不相同;超基性岩在弧下120～220km深度发生叶蛇纹石、绿泥石和10?相脱水;但变质沉积岩在弧下深度对流体贡献不大,其主要含水矿物为多硅白云母,可以一直稳定至300km深处分解成钾锰钡矿,多硅白云母分解后直到地幔过渡带深度俯冲洋壳板片不再有明显流体释放.在少数热俯冲带中,变质沉积岩和基性岩都可以发生部分熔融(尤其是水化熔融)形成富水花岗质熔体或超临界流体,含碳酸盐矿物的沉积物可以熔融形成含钾碳酸岩熔体.在少数冷俯冲带中,超基性岩中出现A相,可把水带至地幔过渡带深处.俯冲板片特别是沉积物可以携带很多强不相容的次要元素和微量元素,通过板片流体影响俯冲带岩浆岩的地球化学成分.在弧下俯冲阶段,俯冲带的地热梯度不穿过碳酸盐化榴辉岩和橄榄岩的固相线,其中的碳酸盐矿物可被携带到深部地幔.碳酸盐化榴辉岩会在400km深度发生熔融形成富碱的碳酸岩熔体,而碳酸盐化橄榄岩则不会在俯冲带下部的地幔过渡带中发生熔融.     

马里亚纳岛弧南部前弧方辉橄榄岩的交代作用:单斜辉石和角闪石的微量元素特征

来自马里亚纳岛弧南部前弧的方辉橄榄岩是一种高度亏损的橄榄岩, 其中含少量的单斜辉石(0.7 vol%). 在方辉橄榄岩中发现两种类型的角闪石: 镁角闪石与单斜辉石密切伴生, 具有较高的Al₂O₃含量(>7%)和较低的Mg^#; 透闪石在斜方辉石周围出现, 具有较低的Al₂O₃含量(<2%)和较高的Mg^#. 单斜辉石和镁角闪石的原始地幔标准化的REE分配模式显示HREE相对LREE的富集, 且镁角闪石的微量元素含量普遍高于单斜辉石. 透闪石的微量元素含量远低于单斜辉石. 与深海橄榄岩中的单斜辉石相比, 马里亚纳岛弧南部前弧的方辉橄榄岩中的单斜辉石出现大量微量元素的相对富集, 只有Ti和HREE等少量元素除外. 岩石特征和单斜辉石、角闪石微量元素特征暗示这些方辉橄榄岩经历了2个阶段的交代作用. 含水熔体的渗透交代引起了Al, Ca, Fe, Mg, Na和大量微量元素的迁移. 在含水熔体中, LILE和LREE相对于HREE和Ti更活跃, 并且大部分微量元素在含水熔体中的活动性显然受到温度和压力的影响.     

华北克拉通东部岩石圈地幔碳酸盐熔体交代作用与克拉通破坏

华北克拉通东部在早白垩世经历了显著的破坏作用,不同性质熔/流体活动对岩石圈地幔的改造在克拉通破坏过程中起到了至关重要的作用.碳酸盐熔体作为一种非常重要的地幔交代介质,可以对岩石圈地幔的物理化学性质产生显著影响,并在地幔橄榄岩的单斜辉石中留下独特的地球化学指纹(例如,高Ca/Al、低Ti/Eu比值等),为示踪地幔碳酸盐熔体交代作用提供了依据.文章系统总结了华北克拉通破坏最为显著的东部地区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的时空变化规律,揭示出三种不同类型的地幔碳酸盐熔体交代作用.第一类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有异常高的Ca/Al比值(15～70)和富集的Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.706～0.713);第二类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有相对较高的Ca/Al比值(5～18)和Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.703～0.706);第三类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有略微偏高的Ca/Al比值(5～9)和低Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.702～0.704).时间上,华北克拉通东部苏鲁造山带及其邻区晚三叠世之前深部石榴石相和浅部尖晶石相岩石圈地幔均经历了第一类碳酸盐熔体交代作用的强烈改造,这可能与携带碳酸盐岩的华南陆块向华北克拉通深俯冲过程中碳酸盐熔体-橄榄岩反应作用有关.第一类碳酸盐熔体交代作用可以显著弱化岩石圈地幔的强度,可能为华北克拉通东部岩石圈地幔的最终破坏提供了关键前提条件.华北克拉通破坏峰期之后(晚白垩世-新生代)火山岩捕获的古老岩石圈地幔残余(全部为尖晶石相方辉橄榄岩)只记录了第二类碳酸盐熔体交代作用的改造,表明那些经历了第一类碳酸盐熔体交代作用强烈改造的古老岩石圈地幔在克拉通破坏过程中并未保留下来,已经被完全改造.相比之下,火山岩中的二辉橄榄岩地幔包体代表了克拉通破坏之后新生、饱满的岩石圈地幔,其中只有部分样品记录了第二类或者第三类碳酸盐熔体交代作用的改造,反映了克拉通破坏之后含有不同比例再循环地壳物质的软流圈来源碳酸盐熔体的改造作用.空间上,胶东及其邻区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的特征最明显,这与该地区岩石圈地幔减薄和克拉通破坏最显著以及巨量金成矿的特征具有空间一致性.所有这些特征表明碳酸盐熔体交代作用在华北克拉通岩石圈地幔改造、破坏和大规模金成矿过程中可能起到了至关重要的作用.     

俯冲带橄榄岩及其记录的壳幔相互作用

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系.     

从物理视角看花岗质岩浆在非运移过程中的结晶分异

花岗岩是地球区别于太阳系其他行星的重要特征,研究花岗岩的演化对于理解现今地球大陆地壳的形成有重要意义.结晶分异是岩浆演化的主要机制之一.然而,由于花岗质岩浆黏度高,为非牛顿流体,结晶分异在酸性岩浆中有效与否仍有争议.本文侧重物理分析方法,以此审视花岗质岩浆在非运移过程——在岩浆房中及岩浆就位后的结晶分异作用.通过物理计算及分析,我们认为,花岗质岩浆高黏度的特性使得一般的矿物颗粒在岩浆房中受阻沉降速度极小(~10~(-9)~10~(-7)m s~(-1)),因而在存在岩浆对流时,颗粒的堆晶过程将受到影响,岩浆成分趋于均一;当岩浆房演化至晶粥状态(结晶度F~40~50%)后,岩浆对流基本停止,此时粒间熔体可通过颗粒的受阻沉降及压实作用挤出,汇聚成高硅熔体层.高硅熔体层可进一步形成高硅花岗岩、流纹岩.在岩浆房演化至不同程度时,晶粥体多期次的活化及岩浆的上侵可能形成成分变化的复式岩体.此外,以华南富锂氟花岗岩为代表的特殊花岗岩类,相对于一般花岗质岩浆具有更低的黏度和固相线,可能以结晶分异作用产生矿物组合及成分上的垂向分带.而侵入体中小尺度的成分变化结构不是重力分异的结果,流动分异或许起着关键作用.综合来说,花岗质岩浆能够发生结晶分异;高分异特征的高硅花岗岩及火山岩可能是酸性岩浆结晶分异的产物,而花岗岩可能是结晶分异形成的堆晶.     

再循环陆壳物质对岩石圈地幔的改造:鲁西早白垩世高镁闪长岩中异剥橄榄岩捕虏体证据

本文报道了鲁西早白垩世高镁闪长岩中异剥橄榄岩捕虏体的岩相学与矿物化学资料,以便揭示异剥橄榄岩的成因和岩石圈地幔的深部过程.岩相学研究表明,异剥橄榄岩捕虏体呈浑圆状产于高镁闪长质侵入体中,大小介于3cm×4cm×5cm～3cm×2cm×1cm,并且橄榄石呈残留孤岛状存在于单斜辉石中.矿物化学研究表明,橄榄石的镁橄榄石分子(Fo)介于89～91,Ni=1414～3629ppm,类似于新生代幔源橄榄岩捕虏体中橄榄石的成分,但略低于早白垩世方辉橄榄岩中橄榄石的成分.橄榄石的δ18O值介于(6.03‰±0.33‰)～(6.82‰±0.35‰)(平均值为(6.5‰±0.4‰)),高于典型幔源橄榄岩中橄榄石的δ18O组成(5.2‰±0.3‰).与晚白垩世和新生代玄武岩中地幔橄榄岩捕虏体里的单斜辉石相比,异剥橄榄岩捕掳体中单斜辉石的Na2O,TiO2和Al2O3含量相对偏低,而CaO含量、Mg#值(91.2～94.1)和Ti/Eu比值(Ti/Eu=2082～2845)明显偏高,但与早白垩世高镁闪长岩中方辉橄榄岩里的单斜辉石成分类似单斜辉石以较低的稀土元素(REE)丰度、富集轻稀土元素(LREE)的配分型式和强烈亏损高场强元素(如Nb,Ta,Zr和Hf)为特点.此外,异剥橄榄岩的87Sr/86Sr,143Nd/144Nd和187Os/188Os(125Ma)比值分别变化于0.70596～0.70737,0.512181～0.512416和0.12661～0.57650.上述特征表明异剥橄榄岩为地幔橄榄岩受再循环陆壳物质熔体改造所成.     

Fe-Cu-Ni硫化物锍在似诺里尔斯克玄武岩熔渣中界面张力大小实验研究

通过座着液滴技术, 研究锍成分变化对锍在似诺里尔斯克玄武岩岩浆中界面张力大小变化的规律. 锍的成分有两个系列: FeS-Cu₂S-Ni₃S₂和FeO-FeS. 由实验得出如下结果: 1) 在FeS-Cu₂S-Ni₃S₂系列中, 随着锍中Cu和Ni含量的增加, 其界面张力逐渐变小; 2) 在FeO-FeS系列中, 随着锍中氧含量增高, 其界面张力逐渐变大. 实验结果表明, 形成大规模岩浆 Cu-Ni硫化物矿床有两个重要条件, 一是基性及超基性母岩浆中必须富含Cu和Ni, 这样在岩浆演化早期阶段, 由于硫化物熔体的界面张力相对较小, 不易形成硫化物液滴, 或形成的硫化物液滴不易聚集; 二是岩浆定位深度较小或岩浆定位环境构造较发育, 有利于大规模岩浆硫化物矿床的形成, 因为在这种情况下, 系统中氧逸度较高, 硫化物熔体界面张力较大, 有利于硫化物熔体的分离和聚集.