部分熔融与青藏高原地壳加厚的关系综述

从地球物理学、实验岩石学、岩石学和地球化学几个方面论述了青藏高原已具备壳内发生大规模部分熔融的物理环境及物质基础;并讨论了壳内部分熔融与青藏高原地壳加厚的关系和三种可能的加厚方式     

冈底斯岩浆弧东段变泥质岩的逆时针P-T-t轨迹与构造机制

青藏高原南部冈底斯岩浆弧东段出露的中-高级变质岩代表岩浆弧的中-下地壳,是研究岩浆弧深部组成与形成演化的理想载体。本文对冈底斯弧东段布久地区的变泥质岩,即石榴石夕线石云母片岩进行了岩石学、相平衡模拟和地质年代学研究。岩石学和相平衡模拟表明,片岩由黑云母、白云母、石榴石、夕线石、斜长石、石英及少量的钛铁矿、金红石组成,含或不含蓝晶石,经历了早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融,变质温压条件为～7kbar和～770℃,中期的高压麻粒岩相变质与深熔作用,变质温压条件为～10. 5kbar和～775℃,以及晚期的角闪岩相退变质与熔体结晶作用,退变质温压条件为～7. 5kbar和～705℃,具有逆时针型的变质作用P-T-t轨迹。本文和现有年代学研究表明,片岩的早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融发生在～70Ma,后续高压麻粒岩相变质与深熔发生在50～45Ma,晚期角闪岩相退变质与熔体结晶开始于45Ma,持续到25Ma。大体积幔源岩浆底侵导致的地壳加热与加厚,以及大陆碰撞导致的地壳缩短与加厚是冈底斯弧表壳岩在晚中生代至早新生代被埋藏到下地壳,经历长期持续高温、高压变质与部分熔融的构造机制,而加厚岩石圈地幔在渐新世的拆沉导致了岩浆弧加厚下地壳的折返。     

耿马一带古近纪花岗岩类岩浆成因及演化

从地质学、岩石学、岩石地球化学等方面，探讨耿马一带古近纪岩浆岩类成因类型和演化、形成的构造背景及其地球动力学。侵入于红色建造K1n及河湖相Em中，比三叠纪花岗岩更偏基性，地球化学特征显示同时具同碰撞及火山弧花岗岩性质。下地壳的拆沉作用，地壳加厚及陆内造山驱动力的影响，富铁超镁铁质堆晶体拆沉于地幔中。堆晶体发生部分熔融，拆沉物熔融岩浆与地壳熔融岩浆于地壳岩浆房产生完全混合作用，形成古近纪具同碰撞及弧火山属性的岩浆。这种混合岩浆上升运移，产生较强的分离结晶作用，多次脉动定位形成古近纪不同岩性单元花岗岩。结合同位素测年结果及其它地质事件，确定其于古近纪侵入于陆内，是陆内造山晚期导致拆沉作用的产物。     

冈底斯带甲玛矿区花岗斑岩类年代学、地球化学及岩石成因

藏南冈底斯带中新世斑岩成因主要存在残留洋壳的部分熔融、加厚下地壳的部分熔融、陆下岩石圈的部分熔融和俯冲流体交代基性下地壳的部分熔融四种观点.为了进一步阐明该时期的岩浆成因和大地构造背景,对冈底斯带甲玛矿区不同类型的斑岩体进行了岩石学分析和LA-ICP-MS锆石U-Pb测试,并运用X荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪分别对样品进行了全岩主、微量元素测试.测试结果显示冈底斯带甲玛矿区的斑岩类形成于16.7~14.4 Ma,总体上具有埃达克质岩石的地球化学特征.其中花岗斑岩类来自于藏南加厚的基性新生下地壳的部分熔融,而辉长闪长玢岩来源于富集的岩石圈地幔.早中新世以来（18~13 Ma）青藏高原处于构造转换阶段,含矿的埃达克质岩浆沿断裂通道上升,并且在上升过程中遭受到了中上地壳物质的混染,演化形成甲玛矿区内石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩和花岗斑岩,而近乎同时期来自于岩石圈地幔的岩浆则演化形成辉长闪长玢岩;矿区内含矿热液流体在岩浆热驱动和构造应力作用下,在林布宗组砂板岩、角岩与多底沟组大理岩、灰岩的层间滑脱带或褶皱的构造虚脱空间就位,形成冈底斯带甲玛矽卡岩型铜多金属主矿体.      

吉林省中部大口钦地区营城组流纹岩地球化学特征

本文对吉林省中部大口钦地区营城组流纹岩进行了岩石学和地球化学研究,结果表明:流纹岩以富硅、贫钙、贫镁、贫铁为特征,在地球化学上具有典型A型流纹岩特征。在痕量元素组成上,富集LREE和LILE元素(如K、Rb、Th、U),亏损HREE和HFSE元素(如P、Ti),具强烈的负Eu异常。其原始岩浆来源于下地壳的部分熔融,形成于滨太平洋板块俯冲引起的加厚岩石圈拆沉后的伸展环境。     

冈底斯中段林子宗火山岩岩石地球化学特征

广泛发育在冈底斯岩浆岩带中的林子宗火山岩及其与下伏地层间的区域不整合提供了印度-亚洲大陆碰撞的重要证据.谢通门地区的林子宗火山岩早期以中基性-中性岩为主,夹少量流纹质凝灰岩,晚期以流纹质火山岩为主.岩石学和地球化学研究表明,这套火山岩早期以钙碱性为主,带有较多陆缘火山岩特征,中期开始出现标志陆内活动的钾玄岩,晚期更多地显示了加厚陆壳条件下火山岩的特点,记录了由新特提斯俯冲消减末期过渡到印度-亚洲大陆碰撞的信息.中基性岩浆来源于俯冲带的地幔源区,长英质岩浆形成于加厚地壳的部分熔融.结合区域同位素年龄资料,可以认为林子宗火山岩中高钾流纹质火山岩是印度-亚洲大陆碰撞阶段陆壳缩短加压升温引起部分熔融的产物.     

西藏南部印度-亚洲碰撞带岩石圈: 岩石学-地球化学约束

拟以岩石学和地球化学的研究为基础, 结合地球物理与构造地质学的研究成果, 从一个侧面探讨青藏高原岩石圈、特别是印度-亚洲主碰撞带岩石圈结构、组成及今后进一步的研究方向.印度-亚洲主碰撞带具有青藏高原最厚的地壳, 由初生地壳及再循环地壳两类不同性质的地壳构成; 青藏巨厚地壳是由于构造增厚及地幔物质注入(通过岩浆作用) 增厚两种机制形成的.碰撞以来藏南地壳加厚主要发生在约50~25Ma期间.青藏岩石圈地幔在地球化学和岩石学上是不均一的, 至少存在3种地球化学端元: (1) 新特提斯大洋岩石圈端元; (2) 印度陆下岩石圈端元; (3) 新特提斯闭合前青藏原有的岩石圈端元.在青藏高原还发现了一批壳幔深源岩石包体及高压-超高压矿物, 对于认识青藏深部有重要的意义.可以识别出青藏高原现今存在3种岩石圈结构类型: 第1种, 增厚的岩石圈(帕米尔型); 第2种, 减薄的岩石圈(冈底斯型); 第3种, 加厚-减薄-再加厚的岩石圈(羌塘型).这3类岩石圈是否在时间上具有先后顺序, 尚无明确的证据, 需要在今后加以注意.研究表明, 沿冈底斯带后碰撞钾质-超钾质火山活动, 可能与新特提斯洋俯冲板片在后碰撞阶段的断离及印度大陆岩石圈向青藏的持续俯冲作用有关, 但西段、中段与东段的动力学机制不相同.在青藏高原北部地区(羌塘、可可西里等地区), 后碰撞钾质-超钾质火山活动, 可能与波状外向扩展式的软流圈上隆引起的减压熔融有关.在高原北缘西昆仑、玉门等地区, 其形成机制可能为大规模走滑断层引起的减压熔融.青藏高原后碰撞火成活动具有明显而有规律的时空迁移.同碰撞的林子宗火山活动在65Ma左右始于冈底斯南部, 标志印度-亚洲大陆碰撞的开始.于45Ma左右火山活动向北迁移到羌塘-“三江”北段, 开始了后碰撞火山活动; 然后自内向外迁移, 即北向可可西里、南向冈底斯(在冈底斯内部又自西向东)、东向西秦岭迁移; 最后(6Ma以来), 再分别向高原的西北、东北、东南三隅迁移.结合已有地球物理资料, 一种可能的解释是它可能暗示由印度和亚洲大陆板块碰撞所诱发的深部物质(如中-下地壳、软流圈地幔物质) 流动.      

西秦岭北缘花岗质岩浆作用及构造演化

西秦岭北部江里沟、阿夷山、德乌鲁、温泉和中川5个花岗质岩体岩石学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究结果表明,花岗岩体的岩性主体为花岗闪长岩-二长花岗岩,属高钾钙碱系列,少数为钙碱系列;形成时代为264~216Ma。江里沟、阿夷山和中川岩体属弱过铝质花岗岩(ACNK1.05),温泉岩体和德乌鲁岩体属准铝和弱过铝质花岗岩(ACNK=0.95~1.05);花岗岩具有埃达克岩(Sr400×10-6,Yb2×10-6)或喜马拉雅型花岗岩(Sr400×10-6,Yb2×10-6)的地球化学特征,或两者兼而有之。花岗岩浆起源于下地壳的部分熔融,源岩最有可能是古老的玄武质岩石。西秦岭北部存在埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩,说明三叠纪时期存在陆陆碰撞或陆陆俯冲导致的地壳加厚,加厚的下地壳的部分熔融以及部分熔融发生深度的不同,形成本区具有埃达克或喜马拉雅型地球化学特点的花岗岩侵入体。埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩对寻找金铜矿产具有一定的指导意义。     

论“C型埃达克岩”的成因

对类似MORB岩石的实验岩石学和地球化学模拟研究,表明高Sr/Y和La/Yb、低Yb和Y、无明显Eu异常等埃达克质地球化学特征可能是镁铁质岩石高压(≥1.5 GPa)部分熔融的结果。因此,大陆下地壳起源的埃达克质岩常被看作是存在加厚或拆沉陆壳的标识。然而,这一类推忽视了这些埃达克质岩源区(大陆下地壳)的化学和同位素组成与MORB截然不同。为了揭示源区组成和熔融压力对埃达克质地球化学特征的影响,本文对华北克拉通北缘燕山地区侏罗纪中酸性火山岩开展了岩石地球化学和微量元素模拟研究。本次研究的华北侏罗纪火山岩具有高Si O2(≥56%)、低Mg O(4.9%)、高Sr(540×10-6)和Sr/Y(37)、富集轻稀土和大离子亲石元素、亏损高场强元素,以及无明显Eu异常等埃达克质地球化学特征。根据它们富钾(K2O/Na2O0.5)、低Rb/Ba(0.1)和Nb/U(17),以及演化的Sr-Nd-Hf同位素组成,说明岩浆源区是古老的基性下地壳。因此,我们以华北基性下地壳为源区,对其在33 km,33~40 km和45 km条件下部分熔融形成的岩浆开展了微量元素模拟计算。结果表明:熔融深度33 km或33~40 km时,可形成与侏罗纪埃达克质火山岩相似的熔体;当熔融深度45 km时,形成的熔体具有比它们更低的重稀土和Y质量分数以及更高的Sr/Y比值。因此,华北侏罗纪中酸性火山岩的源区深度低于40 km,其埃达克质地球特征是继承源区组成的结果,不能指示燕山期古高原或加厚下地壳的存在。我们进一步提出,可以用(Sm/Yb)SN-YbSN(SN:源区标准化)图来判别源区继承和高压部分熔融对埃达克质地球化学组成的相对贡献。对比中国大陆不同构造区域显生宙埃达克质岩,发现碰撞造山带(如西藏和大别造山带)的陆内埃达克质岩可能来自加厚/拆沉下地壳的部分熔融,而板内(如华北和扬子克拉通)埃达克质岩主要受控于源区化学组成,与加厚/拆沉下地壳无关。本研究强调了源区化学组成对于约束岩浆起源物理条件的重要性,同时表明不能简单地用埃达克质岩浆指示特殊的地球动力背景。     

冈底斯岩浆弧东段米林地区晚渐新世花岗岩成因

青藏高原南部的冈底斯岩浆弧广泛发育新生代的花岗岩,然而这些花岗岩的成因仍存在争议。本文对冈底斯东段米林地区的晚渐新世二云母花岗岩进行了年代学和地球化学研究。全岩化学分析结果显示,这些花岗岩为中钾—高钾钙碱性系列,偏铝质,富集轻稀土元素和Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损重稀土元素和Nb、Ta、Ti等高场强元素,高Sr、低Y,具有较高的Sr/Y比值 （37~85）,显示出埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U- Pb定年结果显示,所研究的二云母花岗岩结晶年龄为~26. 6 Ma。这些花岗岩中的锆石具有较低的正εHf(t)值 （+0. 4~+7. 3）。综合现有的研究结果,我们认为冈底斯弧东段的晚渐新世花岗岩起源于加厚下地壳始新世弧岩浆岩的部分熔融,但具有古老地壳物质的贡献。印度与亚洲大陆的持续汇聚导致冈底斯弧地壳加厚,加厚下地壳发生高级变质和部分熔融形成了晚渐新世的埃达克质花岗岩。     

大别山碰撞后花岗岩锆石包裹物研究——对埃达克质岩源区及熔融深度的制约

大陆型埃达克岩的成因及其地质意义是一个很有争议的科学问题。大别地区发育有典型的加厚下地壳底部部分熔融产生的埃达克质岩。元素地球化学以及实验岩石学研究均表明,若这些埃达克质岩确来自加厚下地壳底部部分熔融,其残留相矿物应为石榴子石、绿辉石、金红石等高压矿物。本文对大别山埃达克质岩石和普通花岗岩中的锆石包裹物进行了激光拉曼光谱鉴定,证实了埃达克质岩中锆石存在石榴子石、绿辉石、金红石、白云母等矿物包裹物。如果这些矿物是与锆石在岩浆中共结晶形成的,这或可为大别山埃达克质岩的源区特征提供直接证据。     

西秦岭西段花岗岩浆作用与成矿

对西秦岭北部花岗质岩体的岩石学、地球化学研究表明,花岗岩体的岩性主体为花岗闪长岩-二长花岗岩,属高钾钙碱系列,少数为钙碱系列;LA-ICPMS锆石U-Pb测年表明其形成时代介于216～264Ma,为中二叠世末至晚三叠世。江里沟、阿夷山和中川岩体属弱过铝质花岗岩(ACNK>1.05),温泉岩体和德乌鲁岩体属准铝和弱过铝质花岗岩(ACNK=0.95～1.05);花岗岩具有埃达克岩(Sr>400×10-6,Yb<2×10-6)或喜马拉雅型花岗岩(Sr<400×10-6,Yb>2×10-6)的地球化学特征,或两者兼而有之。其中,江里沟、德乌鲁和中川岩体具喜马拉雅型花岗岩的地球化学特点,阿夷山岩体具埃达克岩的地球化学特点,温泉岩体是两者兼而有之。花岗岩浆起源于下地壳的部分熔融,源岩最有可能是古老的玄武质岩石。西秦岭北部存在埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩,说明三叠纪时期存在陆-陆碰撞或陆-陆俯冲导致的地壳加厚,加厚的下地壳的部分熔融以及部分熔融发生深度的不同,形成本区具有埃达克或喜马拉雅型地球化学特点的花岗岩侵入体。埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩对寻找金铜矿产具有一定的指导意义。     

内蒙古大青山地区沙德盖岩体特征及成因

通过对野外地质特征、岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学的研究,对沙德盖岩体形成时代和形成构造环境进行了探讨。锆石U-Pb分析结果表明, ²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄统计权重平均值为198.5 Ma,代表沙德盖岩体侵位时代。岩体位于印支期逆冲推覆构造的前缘挤压区,矿物学、岩石学和地球化学研究结果表明,该岩体为高钾钙碱性系列,属于造山后A型花岗岩。岩浆可能起源于由逆冲推覆构造加厚的地壳下部岩石的熔融,岩浆活动是印支运动的重要表现形式。     

西藏玉龙斑岩铜矿带南段日曲花岗闪长斑岩成因:锆石U-Pb年代学和地球化学约束

为探讨西藏玉龙斑岩铜矿带南段斑岩的成因及其动力学机制,对该铜矿带南段日曲岩体开展了岩石学、同位素年代学和地球化学研究。结果显示,两件花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄分别为(38.2±0.2)Ma、(38.8±0.2)Ma,为喜马拉雅早期;花岗闪长斑岩富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,属弱过铝质高钾钙碱性花岗岩;斑岩具有C型埃达克岩的地球化学特征,为加厚下地壳部分熔融的产物,未经明显的地壳混染;源区残留相主要由角闪石、石榴子石、金红石组成,并经历了较弱的壳幔混合作用。研究表明,日曲岩体的形成与印度板块与欧亚板块碰撞诱发妥坝-芒康左行走滑断裂活动有关,下地壳部分熔融及少量幔源物质的混入使斑岩具有壳幔混合的特征。     

青海省纳日贡玛斑岩型铜钼矿床成矿岩体的物质来源及成矿背景分析

纳日贡玛斑岩型铜钼矿床是西南三江地区继玉龙特大型斑岩铜矿之后发现的又一大型矿床。在总结矿床地质特征的基础上,对该矿床的含矿斑岩体开展了详细的岩石学,地球化学及S、O、Pb、Sr同位素等特征的研究,并探讨了成矿意义。结果表明:纳日贡玛成矿斑岩体大部分为高钾钙碱性花岗岩,部分为钾玄岩系花岗岩,Ti、Ta、Yb、Ba等元素亏损,富集Zr,Hf、Rb和轻稀土元素,中低初始锶比值结合铅同位素分析结果表明它们主要来源于青藏高原加厚的下部地壳熔融,具有幔源成分的混染。     

广东麒麟新生代玄武质角砾岩筒中岩石包体的研究

本文以广东麒麟玄武质角砾岩筒中的各种岩石包体为研究对象,通过详细的岩石学研究,按岩石类型将包体划分为四类：即橄榄岩、辉石岩、辉长岩质麻粒岩、花岗岩和火山－沉积岩,并依据包体的岩石地球化学特征,讨论了它们的成因;其中辉长岩质麻粒岩是来自本区下地壳的样品,是由上地幔部分熔融产生的熔体“底侵”于地壳底部结晶,又经变质作用的产物。同时,本文结合实测的和计算的地球物理参数,讨论了该区的岩石圈分层。     

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。     

铜陵地区燕山期侵入岩成因与三端元岩浆混合作用

本文从岩石学、矿物学、岩石化学、同位素地球化学方面探讨了铜陵地区岩浆演化的制约因素。显微镜下发现了岩浆混合结构。研究表明岩浆混合作用属较均一的化学混合。高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石组合表明燕山早期为加厚的陆壳或具有山根的造山带,岩浆形成于55km以下。Izanagi板块俯冲及大陆岩石圈拆沉减薄诱发软流圈物质上涌,减压熔融产生玄武岩岩浆,底侵并加热下地壳物质部分熔融产生正长岩岩浆。参与岩浆混合的是进化的玄武岩岩浆。铜陵地区侵入岩主要是三端元岩浆——玄武岩岩浆、正长岩岩浆和花岗岩岩浆混合的产物。     

Adakitic火成岩对大陆地壳增厚过程的指示:以青藏北部火山岩为例

Adakitic火成岩可以通过几种不同的岩浆作用方式产生,其中下地壳镁铁质岩石的直接部分熔融和拆沉下地壳的部分熔融可能是两种重要的adakitic火成岩形成方式。在一个大陆厚地壳背景,adakitic火成岩的产生指示了它们的岩浆源区位于大于40 km的下地壳之中,因此,暗示该大陆地壳的最小厚度超过40 km。青藏高原腹地的羌塘地区分布有40 Ma左右的“低镁”和“高镁”adakitic安山岩-英安岩-流纹岩,它们应分别是青藏高原厚大陆地壳下部镁铁质岩石直接部分熔融和拆沉的下地壳脱水熔融的产物。这套adakitic火山岩的厘定指示出在40 Ma左右时,青藏羌塘地区或更大范围的大陆地壳已经加厚到超过40 km,其地表在当时或稍后可能已经开始了隆升。     

冀东迁安英云闪长质杂岩体的成因与演化

迁安地区英云闪长质杂岩是部分熔融产生的岩浆沿迁西群与单塔子群两个变质地体之间的接触部位上侵形成的,经历了结晶分异作用演化,构造应力场对杂岩体有着重要影响,岩石学,地球化学等方面的特征反映着杂岩体的形成是该区太古代末期地壳活动中的重要地质事件之一.