相容元素——不相容元素协变图在岩石成因研究中的意义

笔者根据前人提出的各种岩浆作用模式,如分离结晶作用、部分熔融作用、岩浆混合作用等,通过纯数学推导,提出一套判别岩浆岩形成机制的相容元素—不相容元素协变图。 从几何图形的讨论,指出相容元素i（Di〉2）和不相容元素j的CTi—CTi和IogCTi—logCTi图解上可以区分不同成因的岩石,包括分离结晶作用、平衡结晶作用、实比和非实比分离熔融作用,实比和非实比分批熔融作用以及岩浆混合作用。不同成因岩石在协变图上其成分点的分布有明显差别,这在解释山西临县紫金山碱性环状杂岩体的成因中获得满意的效果,从而确认该者体是多次分批部分熔融作用的产物。     

分离结晶岩浆岩元素丰度关系定律

绝大多数岩浆岩都经历了不同程度的岩浆分离结晶作用,未经分离结晶作用而直接固结的岩石极少。 1.定律:根据峨眉山玄武岩系和同源的白马基性超基性层状岩体地球化学研究,分离结晶成因岩浆岩的元素丰度(A°、B°)互呈幂函数关系:     

应用二组分成分变异曲线图判别岩浆作用的一套有效方法

本文以瑞利结晶、批式熔融、分离熔融和混合作用四种主要的微量元素模型为基础,建立了对应于这些岩浆作用的一套以元素比值-比值(或元素)、共分母元素比值-比值、共分子元素比值-比值和元素-元素作变量的数学方程及相应的成分变异曲线图。在分析一套有成因联系的岩石的形成机理时,只要将岩石成分投点成有关的变异图,并与本文的成分变异曲线图对比,就能快速确定岩石的成分变异主要受何种岩浆过程控制。若计算出元素的总分配系数,就可确定源岩、初始岩浆、端员岩浆或混染物的成分。     

地幔深熔作用的地位

已发表的实验相平衡资料提出,造山安山岩的四个岩石成因模式都能再造安山岩的相应主要元素总成分。这些模式是:(1)含水橄榄岩的部分熔融;(2)角闪岩的部分熔融;(3)角闪石从拉斑玄武质熔体中的分离结晶作用;(4)铁的氧化物和橄榄石从拉斑玄武质熔融体中的分离结晶作用。橄榄石从拉斑玄武岩中分离结晶以及石英榴辉岩的部分熔融的岩石成因模式,已根据相平衡予以否认,而且还说明后两个模式与造山安山岩的痕量元素模型是矛盾的。四个被采纳的模式用新近在高压和低压条件下获得的痕量元素分配的资料做了评价。在高温高压下,S在硅酸熔体中的溶解度以及实验资料均与岛弧区安山岩源岩的交代蚀变有关。假如原始部分熔融源岩是拉斑质玄武岩成分的下降板块或者是覆于下降板块之上的未蚀变的橄榄岩,那么,在这些模式中,没有一个模式与造山安山岩的所有地球化学资料和地球物理资料相吻合。     

地幔平衡部分熔融和岩浆分离结晶成因岩浆岩的判别

本文在讨论Ⅰ型（地幔平衡部分熔融成因）和Ⅱ型（岩浆分离结晶成因）岩浆岩元素丰度关系公式的基础上，建立了Ⅰ型和Ⅱ型岩浆岩系成因判别公式及判别法则。     

丰度关系法估算分离结晶岩浆岩系原始岩浆成分

幔源原始岩浆是分离结晶过程的起点，又是地幔的平衡或分离部分熔融的产物，在这种原始岩浆岩中元素丰度关系既遵守分离结晶规律，又遵守地幔部分熔融规律。根据原始岩浆的元素丰度关系的这种双重特性，以安底斯山脉火山岩系的稀土元素为例，阐明了由分离结晶的岩浆岩岩系成分恢复原始岩浆成分的原理，并厘定出原始岩浆元素丰度的估算方法。     

一种改进的简单的估算原始岩浆的方法

利用橄榄石和熔浆的Fe—Mg分配系数,制作了MgO—FeO演化图解。根据MgO—FeO体系中Fo橄榄石的Fo值:Fo=n(Mg)÷n(Mg)+n(Fen(Mg)/n(Mg)+n(Fe))等值线与Fe—Mg演化曲线交点确定原始岩浆成分。该图解优点在于可以更简单、直观地判别原始岩浆成分,适用于橄榄石分离结晶体系。同时介绍了该图解的使用方法,并以峨眉山大火成岩省丽江地区的大具与仕满两个剖面的苦橄岩为例,说明如何应用该图解来恢复原始岩浆以及解释岩石的成因。研究结果表明,仕满地区原始岩浆MgO、FeO含量分别为23.5%和12.8%,部分熔融程度较高,SM-14和SM-15是由仕满原始岩浆经过轻度橄榄石分离结晶形成的,基本可以代表原始岩浆成分。大具地区原始岩浆可分为两类,一类部分熔融程度较低,MgO、FeO含量分别为19.8%和11.3%;另一类部分熔融程度较高,MgO、FeO含量分别为23%和13.3%,与仕满原始岩浆成分类似。大具地区的岩石样品成分均不能代表该地区的原始岩浆成分,而是经历了明显的橄榄石分离结晶作用。另外,峨眉山大火成岩省中绝大多数的玄武岩中CaO含量不符合橄榄石分离结晶关系,并且MgO含量一般都低于8%,以及岩石中普遍出现单斜辉石和斜长石矿物等都表明这些玄武岩不可能由地幔部分熔融形成的原始岩浆直接通过橄榄石分离结晶作用形成。     

堆积岩与岩浆岩成分趋势线的相互预测原理及方法

本文在讨论了同源岩浆分离结晶过程中堆积相与残余岩浆相元素丰度关系公式的基础上，提出了堆积岩与相对应的（同源同结晶阶段）岩浆岩（狭义）成分趋势线的相互预测法则，并以冰岛玄武岩－流纹岩系和攀西地区峨眉山玄武岩系及相对应的层状堆积岩为例，厘定了多期岩浆分离结晶成因堆积岩系与岩浆岩系成分趋势相互预测的作图方法。     

分离结晶岩浆岩元素丰度关系定律的事实基础

根据中国西南峨眉山玄武岩一粗面岩系和同源的白马基性超基性岩体的地球化学研究发现:(1)对于分离结晶成因的岩浆岩,元素丰度互呈幂函数关系。报导了这一定律的事实依据,引证了安底斯山脉玄武岩—流纹岩系元素含量数据的系统证实实例。(2)指出:对同源同结晶阶段岩浆岩,元素含量关系有7种基本型式并遵守同一关系式。同源同结晶阶段岩浆岩元素丰度关系式是讨论同源不同结晶阶段岩浆岩元素丰度关系的基础。     

大别山沙村中生代A型花岗岩和基性岩的源区演化关系

A型花岗岩的成因虽存在不同的认识模式,但对大别山沙村A型花岗岩的岩石化学和地球化学研究结果表明,其物质源自大陆岩石圈地幔的部分熔融,含有古老地壳信息。结合被侵入基性岩的地球化学和年代学资料,推测大别造山带中生代岩石圈地幔的地球化学性质与下扬子地幔相似。花岗岩中锆石SHRIMP法U-Pb年龄为119.0±3.2Ma,说明其岩浆侵位于早白垩世,与邻近的基性岩侵位时间相近但稍晚。在三叠纪因大陆俯冲碰撞增厚的岩石圈在早白垩世被拉张减薄,含有古老地壳成分的扬子陆下岩石圈地幔及其上覆下地壳发生部分熔融,形成了不同成分的碰撞后岩浆岩。其中部分基性岩浆分异结晶成为辉长岩,而A型花岗岩可能是同一地幔源区物质小比例部分熔融后分异结晶的产物。     

地幔平衡部分熔融和岩浆分离结晶成因岩浆岩的差别

本文对讨论了１型（地幔平衡部分熔融成因）和Ⅱ型（岩浆分离结晶成因）岩浆岩元素丰度关系公式的基础上，建立了Ⅰ型和Ⅱ型岩系成因差别公式及差别法则。     

热力学计算模拟对月球镁质岩套源区的约束

镁质岩套是月球上最重要的岩石之一.通常认为该类岩石的母岩浆来自月幔翻转引起的深部物质的减压熔融或者月壳底部的混合杂化.但是,这两类模型分别面对无法重现样品中橄榄石的Cr203含量过低等地球化学特征,也无法解释镁质岩套与其他月球样品年龄重合的问题.本文采用热力学计算方法,通过改变源区物质组成、熔融程度、熔融方式及结晶方式等参数,对两种模型进行了一系列的正演研究.结果 表明,月球的镁质岩套有多种成因:月幔物质减压熔融形成的熔体通过平衡结晶可以形成镁质岩套,并满足样品中橄榄石Cr2O3含量的制约;减压熔融模型可以解释某些月球样品年龄的重合,但是成分较为单一,而混合杂化模型形成的镁质岩套成分范围较广.     

西准噶尔地区超基性岩成因及蛇绿岩组合成因

通过本区古生代蛇绿岩底部阿尔卑斯型镁质超基性岩和铬铁矿的成因岩石学、矿物学和矿物包裹体研究,证明它们是由镁质超基性岩浆经液态分异成化学成分有差异的熔浆体,在上地幔环境中结晶形成的岩浆岩和岩浆矿床。该类岩石在多期次地质构造热动力作用下相继发生了塑性变形→蛇纹石化→接触热变质作用,形成多种变质作用叠加的变质超基性岩。根据蛇绿岩各层序岩石化学成分、稀土元素地球化学特征和矿物包裹体成分资料,它们均具对应的变化关系,说明镁质超基性岩与上覆的基性岩和火山熔岩是由上地幔物质局部熔融并分熔成不混溶的镁质超基性岩浆和基性岩浆后各自在不同的环境中演化而成。这些蛇绿岩的组合成因属上地幔的同源岩浆成因。     

阿拉善地块早古生代岩浆作用成因及构造意义

阿拉善地块早古生代岩浆作用的成因研究，对理解阿拉善地块与古亚洲洋相互作用过程至关重要。本文在阿拉善地块中部新识别出一中志留世花岗岩体(噶顺花岗岩),其锆石U-Pb年龄为432Ma,以高Sr低Y为特征，属弱过铝质、中钾-高钾钙碱性花岗岩，ε_Hf (t)=-8.8～-19.4,形成于古老下地壳岩石的部分熔融。本文同时总结了阿拉善地块其他晚奥陶世-早泥盆世岩浆岩的成分特征，发现阿拉善地块早古生代岩浆岩在成因上可分为两类：类型I,侵位于晚奥陶世-早中志留世，为典型幔源弧岩浆岩，形成于俯冲流体交代地幔楔的部分熔融；类型II,侵位于中晚志留世-早泥盆世，普遍高Sr低Y,形成于古老中基性地壳岩石的部分熔融。纵观阿拉善地块整个早古生代的岩浆作用，在晚奥陶世-早中志留世→中晚志留世-早泥盆世→中晚泥盆世期间，阿拉善地块的岩浆作用从幔源弧岩浆岩过渡到壳源高Sr低Y型花岗岩再到岩浆作用逐渐消失，反映了阿拉善地块陆缘弧从相对伸展环境向挤压弧的转变。这一岩浆作用演化记录了区域构造作用从典型洋陆俯冲到俯冲作用逐渐减弱(直至停止)或者俯冲角度(从陡俯冲向平俯冲)的转变过程；总体上，阿拉善地块早...     

西天山托云盆地及周边中新生代岩浆活动的岩石学、地球化学与年代学研究

天山西南部白垩纪-老第三纪发育的托云盆地及其周边出露的岩浆岩是一套完整的碱性岩浆岩系列，包含了苦橄质玄武岩、玄武岩、碧玄岩、碱玄岩（橄榄玄武岩、黑云母辉长二长岩、辉长辉绿岩、辉石橄榄岩）和响岩等多种岩石类型。野外工作显示有火山喷出岩和侵入岩两种不同的产状。年代学结果指示岩浆岩形成于120-50Ma间，为晚白垩世-老第三纪盆地形成演化阶段岩浆活动的产物。分离结晶作用是岩浆演化和岩浆系列形成最主要的因素，托云岩浆岩大致经历了结晶分异过程的两个阶段：早期苦橄质岩浆中橄榄石、尖晶石的结晶分离，表现为MgO和微量元素Cr含量随SiO2含量增加大幅度的降低；晚期主要是单斜辉石、斜长石和钛铁矿等矿物的结晶分异，以CaO、FeO、TiO2等随SiO2含量增加大幅度的降低为特点。苦橄质岩石的出现指示了地幔较高温熔融事件的存在，进而为托云盆地地幔柱的存在提供了有力的证据。无论如何，碱性岩浆的活动表明托云盆地形成的大地构造背景是大陆主动裂谷环境，对应的深部背景为区域性的地幔柱构造。首次发现的响岩是结晶分异作用的最终产物。响岩较极端地指示了岩浆结晶分离过程对岩浆演化的巨大影响。托云岩浆岩的同位素特征指示其源区是一个接近于PREMA地幔，但微量元素特征显示其受地壳流体交代改造的特点。岩浆岩的Nd同位素TDM集中在250～600Ma之间，反映了一个古生代时期形成的新生岩石圈地幔，与新疆北部地区的晚古生代新生岩石圈地幔的事实相符。     

东昆仑古特提斯后碰撞阶段伸展作用:来自晚三叠世岩浆岩的证据

通过对东昆仑造山带晚三叠世岩浆岩的岩石类型、形成时代、岩石地球化学和同位素地球化学资料综合分析,对岩浆岩的岩石组合、分布特征和岩石成因进行研究,探讨东昆仑造山带晚三叠世构造演化的地球动力学背景。东昆仑造山带晚三叠世是古特提斯演化过程中重要的构造转换期,岩浆岩岩石类型多样,主要包括辉长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩,并且广泛出露具埃达克质特征的岩浆岩和A型花岗岩。晚三叠世岩浆岩的出露规模与俯冲阶段相比,规模较小,一般以小岩体、岩株和岩脉侵入于早期岩体和地层中。东昆仑晚三叠世岩浆岩主体为准铝-弱过铝质高钾钙碱性-钾玄岩系列,轻重稀土元素具有一定分异,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,岩石类型不同时分异程度、富集和亏损程度有一定差异。大部分晚三叠世花岗质岩浆岩的同位素特征与晚二叠世-三叠纪镁铁质岩浆岩近似,部分具有更高的εNd(t)和εHf(t)值。镁铁质岩浆岩、普通花岗岩、埃达克质岩浆岩在东昆仑各个构造带皆有分布,A型花岗岩主要分布在祁漫塔格构造带(东昆北)的阿牙克库木湖-香日德断裂附近。东昆仑晚三叠世镁铁质岩浆岩具有弧岩浆岩特征,为俯冲流体交代的地幔楔部分熔融产物。普通花岗岩和埃达克质岩浆岩多为新生下地壳部分熔融产物,少量埃达克质岩浆岩由于与地幔的交代作用,具有幔源特征。A型花岗岩为残留下地壳部分熔融的产物。部分普通花岗岩、埃达克质岩浆岩和A型花岗岩由于岩浆混合作用,具幔源特征。构造环境研究表明,东昆仑在晚三叠世进入古特提斯演化的后碰撞阶段。巴颜喀拉地块同东昆仑地块的持续碰撞导致地壳加厚,密度增大,使岩石圈重力不稳定发生拆沉作用,引发岩石圈地幔减压熔融,产生大量的镁铁质岩浆岩;镁铁质岩浆底侵不同类型地壳熔融及拆沉地壳部分熔融而形成的岩浆交代地幔,以及岩浆混合和岩浆后期演化,形成了东昆仑造山带晚三叠世丰富多样的岩浆岩。     

吉林南部太古宙英云闪长质片麻岩类的特征及成因

吉林南部太古宙英云闪长质片麻岩类主要由石英闪长质、英云闪长质、花岗闪长质和奥长花岗质片麻岩组成。地质学、岩相学、地球化学研究表明，它们是同源岩浆通过结晶分异作用形成的，最主要的分离矿物相是角闪石和斜长石。岩浆来源于下地壳角闪质岩石的部分熔融作用。     

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。     

藏南亚东混合岩的成因及地质意义

高喜马拉雅结晶岩系中广泛发育规模不等、形态各异的混合岩,是研究地壳部分熔融作用的天然实验室。尽管观察表明,藏南许多混合岩与淡色花岗岩具有一定的时空联系,但混合岩与淡色花岗岩是否具有成因联系还存在较大的争议。本文对藏南亚东地区的混合岩中进行了野外地质、岩相学、岩石地球化学和年代学等研究。研究结果表明,亚东混合岩主要是部分熔融作用的产物,具有(近)原地熔融的特征,熔融方式以白云母和黑云母脱水熔融为主,并叠加了分离结晶作用。亚东混合岩与淡色花岗岩在成因上具有紧密联系。相关认识为建立造山带构造演化模型提供新的信息。     

班公湖-怒江缝合带中段东巧地区早白垩世岩浆作用——对大洋演化和地壳增厚的指示

对班公湖-怒江缝合带内的岩浆作用进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和地球化学分析,在辉绿岩中获得138.7±1.0Ma的~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值,在流纹岩中获得了110.4±0.4Ma的谐和年龄,表明区内岩浆作用具有2期成因。地球化学研究认为,辉绿岩是地幔熔融的产物,花岗闪长岩为岩石圈地幔熔融的产物,而流纹岩显示2类不同的岩石地球化学特征,低Sr流纹岩为古老岩石圈地幔熔体经历分离结晶作用的产物,高Sr流纹岩具有埃达克岩的特征,为增厚下地壳熔融的产物。综合已有的研究,早白垩世岩浆作用在缝合带两侧均有展布,其中早期岩浆岩为班公湖-怒江洋双向俯冲的产物,末期岩浆岩是碰撞后俯冲洋壳前缘断离形成的。早白垩世班公湖-怒江洋经历了双向俯冲到大洋闭合的演化过程,并在早白垩世末期发生了俯冲洋壳的断离事件。同时,高Sr流纹岩的发现表明,早白垩世末期班公湖-怒江缝合带已经发生了明显的地壳增厚作用。