塔西南玄武岩年代学和地球化学特征及其对二叠纪地幔柱岩浆演化的制约

本文通过对塔西南达木斯剖面中玄武岩进行K-Ar同位素定年,获得年龄为289.6Ma,并结合Ar-Ar坪年龄结果(290.1Ma)和古生物以及沉积特征,认为290Ma的年龄代表了塔西南玄武岩形成于早二叠世,对应于盆地内下二叠统库普库兹满组下段层位的年龄.地球化学特征显示塔西南熔岩为分异的碱性玄武岩并含45%SiO2和4%MgO含量.塔西南玄武岩与盆地内柯坪玄武岩具有相近的主量元素含量和稀土配分与微量元素蜘蛛网图型、无Eu异常、富集轻稀土元素、较高的其它不相容元素(如高场强元素).但塔西南玄武岩比柯坪玄武岩具有较高的A12O2和CaO含量及稀土总量(288×10-6～358×10-6),偏低的Na2O,P2O5和FeO含量.K、Rb和Cs丰度的无系统性变化主要受这些元素丰度本身变化的影响.对其它不活动组分,塔西南玄武岩具有高Ti(Ti/Y=522～624)和Nb含量(30×10-6～40×10-6)及低zr/Nb比值,暗示其来自富集的地幔源区.其Nb含量相对La含量无显著变化以及相对低的Nb/U(近30)和Ce/Pb比值(近15),指示塔西南玄武熔岩来自大陆岩石圈或受一定程度的地壳混染.塔里木盆地大规模的火山喷发以及富集不相容元素的地球化学特征支持这样一种假设,即塔西南玄武岩来自地幔柱火山作用,或由于地幔柱的供热和上升导致富集的岩石圈地幔部分熔融而形成.且岩浆作用过程以部分熔融为主,结晶分异作用较弱.基于塔西南玄武岩和柯坪玄武岩相近的时代、源区成分和/或岩浆作用过程以及处于陆内稳定构造环境,笔者认为塔里木二叠纪玄武岩的分布范围可以从塔里木盆地内的塔中、柯坪一带一直延伸到塔西南地区.     

徐州白露山含金刚石橄榄玄武岩地球化学特征及其岩浆演化特征

江苏徐州地区位于华北克拉通的东南部,其区内及周边广泛发育碱性超基性岩-基性岩,其中不乏含金刚石母岩,但是主要为金伯利岩.笔者在苏北寻找金刚石原生矿的过程中,在徐州白露山地区发现了含金刚石的橄榄玄武岩.本区橄榄玄武岩SiO2含量为42.64％～51.13％,K2O+Na2O为2.57％～5.93％,Al2O3为10.48...     

塔里木二叠纪玄武岩的铂族元素特征及其对岩浆演化和硫化物成矿作用的启示

二叠纪大陆溢流玄武岩在新疆塔里木盆地中部及西部地区广泛出露,其覆盖面积达25万km2,它们与大规模辉绿岩墙、层状基性-超基性侵入杂岩体、超基性隐爆角砾岩筒、超基性岩脉和石英正长岩体以及双峰式岩墙等共同构成了约274～290Ma的塔里木大火成岩省。与俄罗斯的西伯利亚大火成岩省及我国西南部的峨眉山大火成岩省相似,在塔里木大火成岩省内已发现有不少铜镍铂族元素岩浆型矿床,这些矿床主要分布在塔里木盆地周缘的东天山、北山等地区,但是在塔里木盆地的内部尚未有具经济价值     

二叠纪峨眉山地幔柱岩浆成矿作用的多样性

二叠纪峨眉山地幔柱形成了规模巨大的大火成岩省、并伴随众多具有经济价值的矿床。地幔柱岩浆分别形成了高钛和低钛2个主要玄武质岩浆系列,并显示了一定的成矿专属性,赋存铜镍硫化物矿床的小型镁铁-超镁铁质岩体原始岩浆的成分类似区内低钛苦橄岩,而赋存钒钛磁铁矿矿床的层状岩体,其原始岩浆成分特征与高钛苦橄岩类似。不同含矿岩体的岩石学、地球化学和含矿性各有差异,这主要取决于岩浆源区特征、岩浆演化过程、地壳混染和岩浆侵位过程。本文对峨眉山地幔柱岩浆成矿作用近年来在上述几方面的研究进展进行了综合和评述,指出地幔柱成矿作用研究存在的一些值得研究的问题。     

周口店岩体矿物学、年代学、地球化学特征及其岩浆起源与演化

周口店岩体由三次侵入的中酸性岩石组成, 本次测得石英闪长岩锆石U-Pb年龄为131.6±2.1 Ma, 闪长玢岩锆石U-Pb年龄为128.1±1.4 Ma.周口店岩体各种类型岩石属高钾钙碱性系列、偏铝质, Mg#较高, 重稀土元素和Ta、Nb、P以及Ti明显亏损, 轻稀土元素和Ba、K以及Sr相对富集, Eu没有异常, Yb元素含量小于2×10-6, (La/Yb)_N和Sr/Y比值较高.斜长石复杂环带能谱线扫描表明, 花岗闪长岩中的斜长石核部牌号高, 完整的幔部由内向外由反环带和正环带组成, 微粒包体中的斜长石核部牌号低, 幔部以尘状环带开始, 然后演变为正环带, 这揭示存在多期基性岩浆的注入作用, 结合暗色微粒包体的形态、大小、数量、反向脉、矿物含量统计、矿物成分、地球化学和各类环带包体、岩墙状包体群等特征, 说明暗色微粒包体是在花岗闪长岩浆冷凝过程的不同阶段, 多期幔源基性岩浆注入并与酸性岩浆在围绕包体周缘的局部范围内发生不均一机械混合作用的结果.周口店中酸性岩石体现埃达克质岩的地球化学特征, 岩浆成分主要受源区控制, 形成于加厚下地壳环境.由石英闪长岩-花岗闪长岩至中酸性岩脉, 岩石(Er/Lu)_N和Nb/Ta比值升高, 说明源区残留相矿物组合由角闪石+石榴石向石榴石+金红石变化, 岩浆源区不断变深.      

山东蓬莱玄武岩地质与地球化学特征对鲁东地块地幔演化的指示意义

受断裂带的影响,蓬莱玄武岩集中在蓬莱北部,呈 NE 向至 NNE 向分布。火山活动分为四个阶段: 前寒武纪时近 EW 向基底构造的形成、中生代 NE--NNE 向断裂构造的发育、中生代末期地幔柱强烈上涌和新生代火山活动的末期等 4 个构造阶段。玄武岩喷发主要集中于新生代,以气孔玄武岩、苦橄玢岩和辉橄岩为主。常量元素分析显示,蓬莱玄武岩与世界玄武岩平均成分有差异,表现为低 Al2O3、CaO 和 MnO,高 K2O、MgO 和 Na2O; 与中国玄武岩平均成分相比,Al2O3、K2O 和 Na2O 低, CaO、P2O5和 MgO 高。微量元素分析显示蓬莱玄武岩具有大陆玄武岩典型的右倾稀土元素配分模式,具有中度负铕异常。鲁东地块经历两期地幔交代过程,分别为寒武纪时期和中生代末至新生代时期。     

峨眉山地幔柱岩浆的起源及演化:苦橄岩和玄武岩流体组成和C-He-Ar同位素的制约

<正>峨眉山大火成岩省由大量的溢流玄武岩、基性-超基性岩体、少量的苦橄岩、凝灰岩、流纹岩和正长岩等组成,峨眉山地幔柱二叠纪活动时(256~263 Ma,Fan et al.,2008;Zi,et al.,2010;Tang,et al.,2015)位于赤道附近,活动中心位于大理-丽江-攀枝花一带。苦橄岩作为地幔柱岩浆作用早期形成的岩石,可以揭示地幔柱岩浆源区、原始条件及演化等过程。大理-宾川-丽江地区苦橄岩的Sr-Nd同位素显示地壳混染程度小     

北山南部二叠纪海相玄武岩地球化学特征及其构造意义

基于北山南部晚古生代构造演化争议较大,本文对该区4条下—中二叠统代表剖面中的玄武岩进行了岩相学、元素地球化学、及全岩Sr- Nd同位素等研究;并对地层中的中酸性火山岩进行了锆石U- Pb定年。获得英安岩与安山岩的锆石U- Pb年龄分别为289. 5±2. 3Ma和267. 8±3. 1Ma,结合已发表年龄数据及古生物资料,明确了火山岩的喷发时代介于早二叠世亚丁斯克期—中二叠世沃德期。该套玄武岩产于海相地层中,主体为拉斑玄武岩系列;氧化物含量变化较大,TiO 2 含量中等(0. 9%~2. 53%);轻重稀土分馏不明显［(La/Yb) N=1. 6~6. 2］,且无显著Eu异常( δ Eu为0. 79~1. 19);不同程度亏损Nb、Ta、Ti、P等元素,富集La、Ce、Nd、Zr等元素;ε Nd ( t ) 值介于1. 4~10. 9,( 87 Sr/ 86 Sr) i 值为0. 703365~0. 707285。玄武岩源区为受俯冲物质改造的软流圈地幔,经不同程度熔融所形成;既与岛弧或陆缘弧所产生的火山岩有所差别,又不同于地幔柱或热点所产生的玄武岩,在各判别图解中,大多投入板内玄武岩(WPB)或洋脊玄武岩(MORB)。结合该区域其他地质资料,推测该套玄武岩的产生与北山南部加厚岩石圈的拆沉作用有关。     

胶莱盆地晚白垩世玄武岩的年代学和地球化学特征及其对华北岩石圈减薄-增生的制约

已有研究认为华北岩石圈减薄的时空不均一是显著的,主要表现在软流圈来源的岩浆最早出现的时间呈现南北差异.本文通过40 Ar-39 Ar法获得胶莱盆地西官庄拉斑玄武岩的年龄为96±3 Ma,属于青山群火山岩的一部分,早于王氏群大西庄碱性玄武岩(73 Ma).两套岩石均缺乏Nb、Ta负异常,分别具有与E-MORB和OIB类似的微量元素配分特征.西官庄拉斑玄武岩((87Sr/86Sr)t=0.7058,εNd (t) =0.37～0.57)和大西庄碱性玄武岩((87 Sr/86Sr)t=0.7040,εNd(t)=5.5～5.7)的同位素组成特征均显示软流圈的印记.前者为软流圈熔体与古老富集岩石圈地幔相互反应的产物,而后者是软流圈部分熔融的产物.研究区岩浆的εNd(t)值随年龄的降低而逐渐增大,暗示古老岩石圈减薄过程中软流圈的上涌,说明研究区晚白垩世-早新生代岩石圈仍在经历减薄作用.类似的岩浆演化趋势在辽两和辽东地区也有发现,不过演化的时间分别为120 ～100 Ma和80 ～60 Ma,再次证明华北岩石圈减薄作用的时空不均一性.     

内蒙古化德地区二叠纪—三叠纪侵入岩年代学及地球化学特征：对古亚洲洋东段构造演化的制约

本文对华北克拉通北缘中段内蒙古化德地区二叠纪—三叠纪5个花岗质侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U Pb年代学以及Sr Nd Hf同位素研究。结果表明本次所研究的岩体主要起源于华北克拉通古老下地壳的部分熔融,八音察汗岩体形成于早二叠世（276±1 Ma）,在岩浆上升过程中发生了岩浆混合作用;白音特拉岩体形成于中二叠世（270±1 Ma）,为地壳加厚作用下变质杂砂岩部分熔融形成的S型花岗岩;毛忽庆岩体形成于晚二叠世（254±1 Ma）,为I型花岗岩;张万良岩体与康家地岩体分别形成于早三叠世（248±1 Ma）和晚三叠世（229±1 Ma）,两者均为A型花岗岩。综合前人研究,本文认为研究区在早二叠世—晚三叠世经历了古亚洲洋向华北板块俯冲、俯冲 同碰撞、持续碰撞以及造山后的伸展4个阶段,古亚洲洋东段在研究区的闭合时间应为中二叠世晚期。     

塔西南其木干早二叠世玄武岩的喷发时代及地球化学特征

塔西南其木干剖面棋盘组玄武岩是塔里木盆地早二叠世大火成岩省西南部的重要组成部分,根据其下伏和上覆砂岩地层的碎屑锆石U-Pb年龄分析可以限定其喷发于~284Ma,相应于柯坪地区开派兹雷克组玄武岩的形成时代。其木干玄武岩的主量元素和Cr、Ni等相容元素含量变化较大,表明其曾经历广泛的橄榄石、辉石和长石结晶分异作用;所研究样品相对富集Th、U和LREE,具有弱-中等程度的Eu负异常 (Eu/Eu^*=0.82~0.99),在微量元素蛛网图上显示Nb-Ta负异常;较低的ε_Nd(t) (-4.8~-3.9) 和ε_Hf(t) (-2.4~-1.6) 值、较高的 (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i (0.7078~0.7086)和存在Hf-Nd同位素解耦等特征表明,其木干玄武岩的源区为受远洋沉积物组分交代富集的岩石圈地幔,该富集过程主要与Rodinia超大陆聚合过程有关。总体上,其木干玄武岩的地球化学特征类似于柯坪地区的开派兹雷克组玄武岩,但具有更为富集的Sr-Nd-Hf同位素,暗示了塔里木板块周缘比板内地区可能经受了更强烈的远洋沉积物组分的交代富集。     

塔里木北部二叠纪长英质火山岩年代学及地球化学特征

大面积分布于塔里木盆地的二叠纪玄武岩构成了面积250000km²的大火成岩省(LIP),长英质火山岩的发现为塔里木二叠纪火山作用的研究打开了新的窗口。本文从塔北地区约5000m深的钻井中收集了4件二叠纪长英质火山岩的样品。通过对其进行锆石U-Pb同位素测试,得出其形成时代为274~282Ma,为塔里木大火成岩省晚期岩浆作用的产物。岩石具有高钾的特征K₂O+Na₂O=7.29%~8.34%,K₂O/Na₂O>1,大部分属于高钾钙碱性系列,且属于过铝质(A/CNK=1.32~1.53)。具有富集LREE和Zr、Hf、Y,亏损Sr、P、Ti、Nb、Ta等特征,微量元素分布曲线形态与地壳相近,具有右倾的稀土元素配分曲线,且显示出一定的负铕异常。通过Sr-Nd-Pb同位素的分析得出其源区有大量地壳物质,这与其具有较高的Th、U含量和与地壳平均值相似的Nb/La、Nb/U、Th/Ta相一致。综合年代学、地球化学特征及构造环境的判断,认为塔北地区二叠纪长英质火山岩形成于地幔柱活动背景下的地壳物质的部分熔融。     

太行山和华北其它地区中生代岩浆作用的锆石U-Pb年代学和地球化学特征及其岩浆成因和地球动力学意义

华北克拉通东部中生代岩浆岩的主要特征是岩石类型复杂(从辉长质到二长花岗质),显示高钾钙碱性、高Sr—Ba、高Sr／Y和La／Yb比值和高度富集的Sr-Nd同位素成分。锆石SHRIMP定年表明,太行山地区岩浆作用发生在138—127Ma之间。该年代结果与东亚其它地区已经发表的锆石年代数据揭示了中生代岩浆作用的发展具有从日本岛(和朝鲜半岛;210Ma),到胶辽半岛(180Ma),再到大别山-太行山(138Ma)的年轻化趋势。这暗示华北中生代岩浆作用可能与古太平洋板块的俯冲有关。但华北中生代岩浆岩似乎没有明显的向内陆方向的成分变化极性,可能与古太平洋板块在地幔过渡带的水平俯冲有关。地球化学数据表明,华北中生代岩浆岩可能主要形成于壳幔岩浆混合作用和随后的分离结晶过程．而不是形成于基性下地壳部分熔融作用。     

贵州水城二叠纪钠质粗面玄武岩的地球化学特征及其源区

贵州水城二叠纪玄武岩位于峨眉山大火成岩省东部。该玄武岩全岩SiO₂的含量为44.5%~50.04%,TiO₂的含量为2.38%~2.74%,MgO的含量为5.74%~7.96%, Mg^#值较低为0.40~0.49,Na₂O含量高,为4.81%~7.19%,并且Na₂O/K₂O>4,属于钠质粗面玄武岩即夏威夷岩。具有ΣREE富集的右倾型稀土元素分布模式,稀土和微量元素特征和Pb同位素特征显示洋岛玄武岩OIB的地球化学特征,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.70482~0.70503,ε_Nd(t)和(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb)_<em>t变化范围较窄:1.3~1.8和17.21~17.62。与贵州威宁黑石头和织金二叠纪玄武岩比较,水城玄武岩富碱,TiO₂含量低,Na₂O、MgO和Al₂O₃含量高,造成峨眉山大火成岩省东部贵州境内三个地方玄武岩不同性质的主要原因是由于地幔源区不同,分离结晶程度和地壳混染程度的不同,水城玄武岩来源于交代富集地幔,是峨眉山地幔柱上升至石榴石稳定区发生部分熔融,地幔柱的部分熔融体和富含挥发分的大陆岩石圈地幔混合,在上升到地表过程中受到轻微的地壳混染所形成。     

沙茨基海隆(ShatskyRise)白垩纪玄武岩的地球化学特征及其地幔柱-洋中脊相互作用过程

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省, 其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩, 具有较亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素以及较富集的重稀土元素的特征, 没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.29), 与正常洋中脊玄武岩(N-MORB)的微量元素配分模式较为相似。然而该系列玄武岩却具有相对较富集的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.702986~0.703991)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(0.513034~0.513194)同位素比值、较富集的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.439~15.508)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(37.853~38.488)同位素比值, 与富集的洋岛玄武岩(OIB)和岛弧火山岩的同位素成分较为相似, 且源区混入高U/Pb比值(HIMU型)的富集地幔成分。稀土元素部分熔融模拟反演表明沙茨基海隆火山岩的原始岩浆可能起源于尖晶石相二辉橄榄岩源区, 且具有较高程度的部分熔融作用(>10%)。在以上研究基础上, 本文提出地幔柱-洋中脊相互作用模型来解释沙茨基海隆拉斑玄武岩较亏损的不相容元素成分和较富集的同位素成分这一特殊地球化学特征。由于来自扩张洋中脊的强大拉张应力的影响, 地幔柱岩浆物质将流向洋中脊并发生减压部分熔融, 导致不相容元素的高度亏损, 但由于放射成因元素(Sm、Rb和U)的半衰期相对较长, 同位素成分则难以在较短时间内被改变, 因此本文推测沙茨基海隆同位素富集的N-MORB拉斑玄武岩可能是地幔柱-洋中脊相互作用的产物。

     

红格矿床地质地球化学特征与岩浆演化

<正>红格镁铁-超镁铁质侵入体位于峨眉山大火成岩省内带(宋谢炎等,2005),赋存了我国最大的钒钛磁铁矿矿床。红格岩体由超镁铁质岩和辉长岩两部分组成,明显不同于攀西地区同样赋存有超大型钒钛磁铁矿床,以辉长岩为主的攀枝花、白马、太和岩体(胡素芳等,2001)。长期以来,有关该矿床的成因存在不同的认识,尽管观察到有大量贯入式铁矿的分布(胡建中,1983),但红格岩体一直被认为是典型的层     

昌都地块小苏莽一带二叠纪变玄武岩地球化学特征及其构造环境

宁多岩群作为北羌塘昌都地块的变质岩系之一,其形成时代的有效限定便显得至关重要.通过高精度的LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱)锆石微区原位U-Pb同位素测年,在青海省玉树县小苏莽乡宁多村北原划为中新元古代宁多岩群的变玄武岩中获得原岩形成年龄为(272.88±0.48) Ma,将该套变玄武岩从宁多岩群中解体出来,划归中二叠统.变玄武岩具有高Ti、富Fe、偏碱的特征,呈现无Eu异常、轻稀土富集的右倾型稀土元素分布模式,微量元素分布模式为部分大离子亲石元素和高场强元素不同程度富集的大隆起型曲线.综合判断,该变玄武岩形成于大陆裂谷环境,可能与地幔柱活动有关,是羌塘地区二叠纪大规模陆内裂谷作用的地质记录.     

岩浆变质作用和地幔的演化

象矿物和岩石一样,岩浆处于地球纵深部位时要遭受变质作用。一系列证据表明,在地球的深处硅酸盐熔融体的结构和性质发生戏剧性的变化。当压力分别在0～50Gpa和5～15GPa范围内增加时,Si和Al的配位由四次配位增加到六次配位。配位改变的大多数证据来自于用高压振动光谱和X射线技术对硅酸盐和模拟火山玻璃所做的现场研究。硅酸盐熔融体的压力测量分析以及在淬火到周围条件下的高压液体的研究,结合计算机模拟证明原子堆垛结构的改变与岩浆变质作用一致。统计的力学模型也     

云南省丽江-宾川地区二叠纪玄武岩地球化学特征及其构造背景研究

在峨眉山大火成岩省中,宾川-丽江地区的溢流玄武岩厚度最大,发育较为完整.该区岩石ω(SiO2)(36.72%～51.44%),微量元素中不相客元素如大离子亲石元素K,Rb,Cs,Ba,Th富集;高场强元素Ta,Nd,Hf,Zr以及LREE含量低.它们的岩石地球化学性质呈现递变性,富集轻稀土和大离子亲石元素,具有与洋岛玄武岩相似的地球化学特征,为板内拉张玄武岩.通过对其进行岩石学和地球化学研究,系统分析该区玄武岩岩石地球化学及其岩浆活动特征.认为研究区玄武岩可划分为3个系列:高镁(ωMgO=12.3%～14.3%)、低镁(ωMgO=2.48%～7.53%)和过渡系列(ωMgO=10.4%～11.3%)火山岩.高镁系列玄武岩岩石接近原始岩浆的组成,岩浆源区可能为下地慢,形成深度大,源区地幔部分熔融比例小;低镁系列玄武岩受到较强的地壳混柒作用的影响,显示出富集岩石圈地幔或地壳物质的参与,形成深度浅,熔融比例较大,可能有地壳物质混染;过渡系列介于前两者之间.根据玄武岩大地构造环境判别图解,确定玄武岩形成于大陆拉张环境,与地幔柱活动有关.     

黔西北地区二叠纪玄武岩古风化壳 常量元素的地球化学特征

通过对峨眉山玄武岩古风化壳进行野外调查、取样和分析测试工作,认为:①贵州西部广泛出露峨眉山玄武岩,晚二叠世古气候温润潮湿,利于峨眉山玄武岩风化形成含Fe、Ti的黏土矿物和铝质黏土矿物的古风化壳,该风化壳受古地理环境和峨眉山玄武岩控制.②相对玄武岩而言,铝质黏土岩主量元素含量特征表现为富TiO2、Al2O3,轻度亏损SiO2,明显亏损TFe,其他主量元素大量流失;铁质黏土岩主量元素含量特征表现为富TFe、TiO2,轻度富Al2O3,但相对于铝质黏土岩,TiO2的富集程度偏低,SiO2亏损明显,其他元素亦大量流失.③由于晚二叠世频繁的海侵作用,水位较高的区域,风化壳下部处于较还原的条件下,Fe被还原成易溶的二价状态或在有机质的作用下迁出风化壳,而Ti由于存在形式较为稳定,继续保存在黏土矿物中,与Fe发生分异;局部水位较浅的氧化环境及重力分异作用下,黏土矿物与铁矿物由于比重差异而分选开来,形成Fe与Al、Ti的分异,并伴随铁矿、钛矿和铝土矿的富集.该富集规律的发现对寻找该区铁、钛和铝土矿有一定的理论指导意义.