新疆阿尔泰阿拉尔花岗岩多维矿物相-水氧同位素交换反应动力学

新疆阿尔泰阿拉尔花岗岩中共生石英、长石、黑云母的δ~(18)O值具有宽广的变化范围,3者表现出显著的~(18)O/~(16)O不平衡关系,尤其是石英、长石具有倒转△~(18)O_(石英-长石)关系(△~(18)O_(石英-长石)<0)。上述关系清楚地表明在花岗岩-水之间发生了~(18)O/~(16)O交换反应。根据质量平衡约束关系对岩石与外来流体的初始δ~(18)O值作了估计。由于花岗岩的初始δ~(18)O值被大大地改变了,简单运用全岩或者单矿物样品的δ~(18)O值判断岩浆来源的方法是不可靠的。水-岩之间的~(18)O/~(16)O交换反应并不伴随着岩石矿物学上的强烈蚀变效应,这种脱藕关系暗示着交换反应发生于较高温度即岩浆次固相-岩浆期后冷凝过程中。交换机制主要为扩散控制。定量模拟表明:阿拉尔岩体具有高流体流动速率(3×10~(-14)mol/s)、长水-岩反应时限(0.8-6Ma)、高水/岩值(0.79-6.14)。在造山带岩浆弧环境的中部地壳层次下,变质流体流动和环流是非常强烈的。     

碾子山晶洞碱性花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

对黑龙江碾子山碱性花岗岩的全岩及其主要单矿物进行了氧同位素分析，结果表明，全岩和单矿物不仅δ^18O 值变化范围较大（全岩－2．4－2．0‰，石英0．0－5．8‰，碱性长石－3．8－0．1‰，磁铁矿－8．5－1．0‰），而且强烈亏损^18O。共生矿物之间表现出明显不平衡的氧同位素分馏特征，指示在花岗岩侵位之后与水之间发生了同位素交换，根据锆石和现代大气降水的氧同位素组成，对岩石与外来流体的δ^18O值进行了估计，多维矿水－岩反应时限约为0．3－3Ma，水／岩比（氧摩尔比）介于0．11－1．02之间。水－岩反应温度较高（约400度）和反应时间较长是导致石英δ^18O值降低的主要原因。     

矿物氧扩散与氧同位素退化交换作用

本文从理论上解论上解析了同位素封闭体系内的矿物氧扩散性质，火成岩从冷却为质岩从高峰变质温度冷却过程中的所发生的扩散作用会层致矿物晶体内部及晶粒间的氧同位素重新分配，两种不同的矿物氧扩散－同位素交换模式都可以用来模拟这种性质。实例研究进一步阐明了扩散对氧同位素组成的影响。     

地壳流体—岩石氧氧同位素交换反应动力学研究现状

矿物－流体体系氧同位素交换反应动力学模型主要分为５种：封闭、“封闭”、一般开放、流体缓冲体系以及岩石缓冲体系。交换机制主要为扩散控制和表面控制。层状辉长岩上部、下部岩系辉石往往表现出不同的交换速率和交换程度，流体的初始δ＾１８Ｏ值也显示出较大的不均一性。花岗岩－流体氧同位素交换反应绝大多数为开放体系不平衡类型。中深成岩基与浅成岩体在有效反应时限、流体标准化渗透率方面不同。前寒武纪条带状硅质铁建造分     

大别山中生代中酸性岩浆岩锆石U-Pb定年、元素和氧同位素地球化学研究

对大别山中生代主簿源、天柱山和团岭中酸性岩浆岩进行了锆石U-Pb定年、全岩主量和微量元素分析以及全岩和单矿物的氧同位素分析。结果表明,这些富钾的中酸性侵入岩表现出明显的轻稀土富集和高场强元素(Nb、P和Ti)负异常,与围岩片麻岩之间具有类似的微量元素分布特征和初始Sr-Nd-Ph同位素组成。锆石U-Pb年龄指示了早白垩世(121～131Ma)的岩浆结晶年龄。通过CL照相和SHRIMP定年在某些锆石颗粒中发现了老的继承核,年龄分别为742～815Ma和222Ma。这些新元古代和三叠纪核年龄分别与大别-苏鲁造山带超高压变火成岩原岩年龄和超高压变质年龄一致。尽管石英和锆石具有较小的δ~(18)O值变化范围(石英:6.30‰～8.66‰,锆石:4.14‰～6.11‰),全岩和其它单矿物氧同位素比值变化较大(全岩:0.07‰～7.13‰,钾长石:0.55‰～7.40‰,斜长石:-4.88‰～6.96‰),大多数锆石具有与正常地幔锆石(5.3±0.3‰)一致的δ~(18)O值。大多数样品的石英-锆石之间保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如,钾长石、斜长石、黑云母和角闪石)与锆石之间则大多表现出明显的氧同位素不平衡分馏,指示它们受到了岩浆期后亚固相水-岩相互作用的扰动。元素和同位素特征表明,大别山中生代中性岩起源于加厚基性下地壳的脱水部分熔融,在岩浆侵位过程中伴随有结晶分异作用;而花岗岩则起源于与北大别TTG正片麻岩具有相似化学组成的中性地壳的部分熔融。因此,大别山中生代中酸性岩岩浆源区是三叠纪扬子陆块俯冲产生的加厚地壳,形成机制可能与早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的部分熔融有关。     

韩国中生代花岗岩氧同位素组成

韩国中生代花岗质岩，根据其时代、产状、岩石化学特征，分为早侏罗－早白垩世的大宝花岗岩和晚白垩－早第三的佛国侍花岗岩。大宝花岗岩的δ＾１８Ｏ值为＋５．０－＋１０．０‰（平均值为８．２‰），佛国寺花岗岩的δ＾１８Ｏ值为＋２．４－４９．１‰（平均值为＋７．０‰）。δ＾１８Ｏ值的大范围变化，表明了在岩浆期后蚀变作用过程中，花岗岩中进入了＾１８Ｏ亏损的天水。可用石英δ＾１８Ｏ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２和Ｓｒ的含量     

地壳流体－岩石氧同位素交换反应动力学研究现状

矿物－流体体系氧同位素交换反应动力学模型主要分为５种：封闭、＂封闭＂、一般开放、流体缓冲体系以及岩石缓冲体系。交换机制主要为扩散控制和表面控制。层状辉长岩上部、下部岩系辉石往往表现出不同的交换速率和交换程度，流体的初始δ１８Ｏ值也显示出较大的不均一性。花岗岩－流体氧同位素交换反应绝大多数为开放体系不平衡类型。中深成岩基与浅成岩体在有效反应时限、流体标准化渗透率方面不同。前寒武纪条带状硅质铁建造分为低级变质地带（Ⅰ组）和高级变质地带（Ⅱ组），前者多为典型的开放体系不平衡类型，石英反应程度低；后者则接近平衡，石英反应程度高。造山带低级变质地体流体－岩石１８Ｏ交换主要是在岩石缓冲体系下进行的。流体循环与质量传输机制主要有：平流、扩散、扩散－平流复合机制。     

大别山麻粒岩包体的氧同位素研究

对北大别变质杂岩中的麻粒岩包体进行详细的氧同位素地球化学研究,发现其全岩δ~(18)O值偏低,为3.3‰～4.4‰。在麻粒岩相变质条件下,大别山麻粒岩包体的共存矿物对之间达到并保存了氧同位素平衡,后期退变质作用未明显破坏这种平衡。由矿物氧同位素地质测温得到的顶峰变质温度800～875C,与一般麻粒岩相变质温度相吻合。在变质作用之前或顶峰变质作用过程中,大别山麻粒岩包体的原岩曾与一δ~(18)O值低于3‰的外来流体发生了高温水—岩交换作用,并且这种交换作用在一定范围内是相对均一的。     

大别造山带白马尖花岗岩体的钕，锶同位素地球化学研究

大别造山带白马尖花岗岩体属燕山期侵入岩，为中生代大别山区岩浆活动的产物，为碰撞后花岗岩，锶，钕，同位素数据及稀土元素数据表明，白马尖花岗岩体为壳幔混合型，1．2－1．7Ga的钕模式年龄为其源岩的平均地壳存留年龄，北大别花岗岩类岩石的物质来源并不一致。     

Oxygen Isotope Exchange Kinetics Between Coexisting Minerals and Water in the Aral Granite Pluton of the Altay Mountains, Northern Xinjiang

Coexisting quartz, feldspar and biotite vary widely in their δ18O values and display a remarkable 18O/16O disequilibrium relation; especially, a quartz-feldspar reversal (△ 18OQUartz_feldspar< 0) exsists in the Aral granite pluton of the Altay Mountains, northern Xinjiang. The 18O / 16O exchange reaction definitely occurred between granite and water. Initial δ18O values of the granite and exotic fluid are evaluated by the mass balance consideration. The conventional method of discrimination between various magma derivations simply with δ18O values of either whole rock or separate minerals is misleading and unreliable. Experiments carried out by the authors show that the 18O / 16O exchange reaction is not accompanied by what geologists describe as petrological and mineralogical alteration effect. This decoupling relation implies that exchange reaction occurs at a relatively high temperature during subsolidus-postmagmatic cooling of magmas. The exchange mechanism is mainly diffusion-controlled. It is     

Oxygen Isotope Exchange Kinetics Between Coexisting Minerals and Water in the Aral Granite Pliiton of the Altay Mountains,Northern Xinjiang

Abstract Coexisting quartz, feldspar and biotite vary widely in their δ¹⁸O values and display a remarkable ¹⁸O / ¹⁶O disequilibrium relation; especially, a quartz–feldspar reversal (Δ ¹⁸O_{Quartz?feldspar}<0) exsists in the Aral granite pluton of the Altay Mountains, northern Xinjiang. The ¹⁸O / ¹⁶O exchange reaction definitely occurred between granite and water. Initial δ¹⁸O values of the granite and exotic fluid are evaluated by the mass balance consideration. The conventional method of discrimination between various magma derivations simply with δ¹⁸O values of either whole rock or separate minerals is misleading and unreliable. Experiments carried out by the authors show that the ¹⁸O / ¹⁶O exchange reaction is not accompanied by what geologists describe as petrological and mineralogical alteration effect. This decoupling relation implies that exchange reaction occurs at a relatively high temperature during subsolidus–postmagmatic cooling of magmas. The exchange mechanism is mainly diffusion–controlled. It is demonstrated through quantitative modelling that the hydrothermal system associated with the Aral pluton is long–lived (0.8—6 Ma), with a relatively high fluid flow rate (3 x 10^?14 mol. s^?1) and high W/ R ratio (0.79-6.14). This means that an intense flow and convection may exist at the midcrustal level of orogenic magmatic arcs.     

大别造山带天柱山中生代中酸性岩成因的REE配分定量模拟

大量的同位素地质年代学和地球化学研究表明,大别山中生代中酸性岩为俯冲扬子陆壳再循环的产物．REE配分的定量模拟计算结果表明,与基性下地壳相似的北大别基性闪长质片麻岩部分熔融并经过结晶分异能够形成与天柱山中性岩类似的稀土元素组成,而与中性地壳相似的北大别中性灰色片麻岩部分熔融能够形成与天柱山花岗岩类似的稀土元素组成．残留相微量元素定量计算结果表明,大别山现今出露的中基性麻粒岩不是部分熔融后形成的残留体．早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的加厚地壳部分熔融后的残留体可能由于比重较大而拆离进入地幔,从而发生去山根作用和造山带的大面积隆起．     

大别山沙村和椒子岩基性-超基性岩锆石U-Pb定年、元素和碳氧同位素地球化学研究

对大别山北部沙村和椒子岩基性 -超基性岩进行了锆石U Pb定年、全岩主量和微量元素分析 ,全岩和单矿物氧同位素分析以及全岩碳含量及其同位素组成的测定。结果表明 ,这些基性 -超基性岩表现出强烈的轻稀土富集 ,高场强元素 (Nb ,Zr和Ti)负异常以及Pb和Ba正异常。锆石U Pb年龄指示了早白垩世 (12 2～ 12 8Ma)的岩浆结晶年龄 ,但是在 10 5～ 116Ma期间受到了热液蚀变。全岩和单矿物氧同位素比值变化较大 (全岩 :1.1‰～ 6 .6‰ ,单斜辉石 :3.85‰～5 .7‰ ,斜长石 :2 .8‰～ 7.3‰ ,锆石 :3.85‰～ 6 .0 4‰ ) ,大多数锆石具有与正常地幔锆石 ((5 .3±0 .3)‰ )不同的δ18O值 ,部分样品矿物对之间保存了氧同位素平衡分馏 ,而部分样品则表现出明显的氧同位素不平衡分馏 ,指示它们受到了岩浆期后亚固相水 -岩相互作用的扰动。全岩碳含量和同位素组成具有较大的变化范围 ,分别为 0 .0 3%～ 0 .18% ,δ13 C值为 - 2 7.0‰～ - 5 .8‰。将这些中生代基性 -超基性岩的元素和同位素数据与大别 -苏鲁榴辉岩比较后发现 ,它们之间具有较为一致的地球化学特征 ,因此可能具有一定的成因联系。这些榴辉岩的原岩为基性火成岩 ,对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的岩浆活动。古老富集岩石圈地幔及其上覆地壳部分     

流体-岩石相互作用过程中氧同位素交换地球化学动力学评述

氧同位素研究对于示踪流体—岩石相互作用过程中流体的时间累积流量(或流体／岩石比)、流动方向和组成具有重要意义。基于质量平衡原理可以建立“封闭”体系和开放体系的氧同位素交换模型。“封闭”体系又可分为封闭、批式挥发和瑞利挥发体系。瑞利挥发较批式挥发造成岩石更大的^18O亏损，但在地质过程中两者差异并不显著。开放体系连续模型中氧同位素迁移的机制包括扩散称散和平流。由流体流动速率和扩散称散系数定义的Peclet数决定了上述两种机制在一定尺度上对氧同位素迁移的相对贡献。流体—岩石交换受表面动力学控制，当交换速率快于流体流动时，可认为流体和岩石达到了氧同位素分馆平衡，反之则没有达到平衡。由流体流动速率和流体—岩石反应速率常数定义的Damkoehler数决定了反应接近平衡的程度。如果采用多种矿物相监控，则矿物内部分馆可有效地区分这两种反应模型。对流体—岩石相互作用过程中氧同位素变化的地球化学动力学进行了系统评述，其原理和模型也可扩展到对其他元素的研究。     

流体—岩石相互作用中氧同位素地球化学及动力学研究现状

流体－岩石相互作用的研究突破了静止的固体地球观。开放体系、不平衡和动力学的研究构成了以地球内部流体为目标的前缘领域。矿物－流体体系氧同位素交换反应动力学模型主要分为５种：封闭、“封闭”、单向流动开放体系、流体缓冲体系和岩石缓冲体系。１８Ｏ／１６Ｏ交换机制主要为扩散控制和表面控制，后者通常伴随着强烈的矿物蚀变反应，前者则缺乏之。花岗岩－流体体系主要包括浅成系统、深成和／或者长期活动系统以及均一化平衡系统。花岗岩－流体氧同位素交换反应大多属于开放体系不平衡类型。同变形期流体－岩石相互作用的本质在于变形与流体化学反应的藕合作用。流体循环与质量传输机制主要包括平流或渗透、扩散以及平流－扩散复合机制。     

大别山北淮阳构造带柳林辉长岩:新元古代晚期裂解事件的记录

大别山北坡北淮阳构造带的柳林-定远-王母观一线, 断续分布着带状产出的辉长岩体, 构成一条NWW向的基性岩带, 以往被认为是形成于海西期的造山后伸展环境.对该带西缘鸡公山北坡柳林辉长岩进行了锆石SHRIMPU-Pb定年和辉石、斜长石的矿物化学研究.辉长岩中的岩浆锆石SHRIMPU-Pb年龄为(611±13) Ma, 代表岩体结晶时代, 这一年龄远远老于其围岩上奥陶统定远组的时代.岩体主要矿物辉石属普通辉石, Na₂O、FeO和MnO较高, 长石属中长石, 低CaO, 这些特征明显区别于岛弧或活动大陆边缘环境中的同类矿物, 而与板内伸展环境中形成的辉长岩的矿物特征相似.研究表明, 大别山北部新元古代晚期(610Ma左右) 发育了一次陆内裂解事件.      

长江中下游—大别造山带中生代火山岩特征及成因

中国中东部长江中下游地区和大别造山带广泛发生了中生代岩浆作用,火山岩均集中在中间阶段,时代分别为135~127 Ma和133~125 Ma。长江中下游地区多个中生代火山盆地发育高钾钙碱性系列双峰式火山岩和中基性橄榄安粗岩系列火山岩。这些岩石富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,弱富集Sr-Nd-Hf同位素,具有高放射成因Pb同位素组成,指示地幔源区地壳组分的加入。其中,中基性火山岩起源于富集的岩石圈地幔,受到俯冲大洋板片析出的含水熔体交代,晚阶段的超碱质火山岩起源于类似交代介质交代的软流圈地幔,指示岩浆源区的加深。大别造山带中生代火山岩包括高钾钙碱性系列和超钾质系列,均富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,高度富集Sr-Nd-Hf同位素,具有低放射成因Pb同位素组成,与长江中下游地区差异显著。其中,高钾钙碱性系列火山岩起源于交代富集的岩石圈地幔,交代介质为印支期深俯冲的华南陆壳析出熔体,而晚阶段的超钾质火山岩起源更深,是深俯冲的华南陆壳在高压下,多硅白云母分解产生熔体交代的地幔源区。长江中下游地区幔源火山岩记录了俯冲的古太平洋板块的直接物质贡献,而大别造山带地幔源区记录了印支期俯冲陆壳的信息。两个构造单元火山岩早、晚阶段均表现出岩浆源区的加深,长江中下游地区对应了古太平洋板块的低角度俯冲及俯冲板片的回卷(约130 Ma),而大别造山带在古太平洋板块俯冲回卷的动力学机制下,发生造山带的垮塌和岩石圈的拆沉。