板块结合带与边缘海的壳幔同位素演化

板内构造研究的许多新资料表明，板块常常是通过一个宽的结合带而拼合在一起。后者具有异常的壳幔结构，是地幔受到陆壳不同程度地混染所致，是一种弱亏损地幔，εNd（t）为负值或低正值，Isr轻度富集，富放射性Pb的地幔源。它形成于板块边缘，故称为边缘海。板块俯冲碰撞首先是通过边缘海进行，最终才是两个板块的碰撞，故在其间常保存一个因边缘海聚合而形成的板块结合带。     

罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩同位素特征及其成因

罗布莎蛇绿岩岩石单元出露齐全,以地幔橄榄岩为主,构造变形强烈;在堆积杂岩中上部产出有仰冲型斜长花岗岩小岩块;辉绿岩以脉状形式产出于地幔橄榄岩的方辉橄榄岩中;壳层岩石相对很薄且比较复杂.Sr、Nd和Pb同位素组成研究表明:罗布莎地幔橄榄岩绝大多数样品具有高ISr值(0.705489～0.714625);低INd值(0.5...     

Evidence for a Widespread Tethyan Upper Mantle with Indian-Ocean-Type Isotopic Characteristics

The mantle sources of Tethyan basalts and gabbros from Iran,Tibet, the eastern Himalayas, the seafloor off Australia, andpossibly Albania were isotopically similar to those of present-dayIndian Ocean ridges and hotspots. Alteration-resistant incompatibleelement compositions of many samples resemble those of ocean-ridgebasalts, although ocean-island-like compositions are also present.Indian-Ocean-type mantle was widespread beneath the Neotethysin the Jurassic and Early Cretaceous, and present beneath atleast parts of the Paleotethys as long ago as the Early Carboniferous.The mantle beneath the Indian Ocean today thus may be largely‘inherited’ Tethyan mantle. Although some of theTethyan rocks may have formed in intra-oceanic back-arcs orfore-arcs, contamination of the asthenosphere by material subductedshortly before magmatism cannot be a general explanation fortheir Indian-Ocean-ridge-like low-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb signatures. Supplyof low-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb material to the asthenosphere via plumesis not supported by either present-day Indian Ocean hotspotsor the ocean-island-like Tethyan rocks. Old continental lowercrust or lithospheric mantle, including accreted, little-dehydratedmarine sedimentary material, provides a potential low-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pbreservoir only if sufficient amounts of such material can beintroduced into the asthenosphere over time. Anciently subductedmarine sediment is a possible low-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb source only ifthe large increase of U/Pb that occurs during subduction-relateddewatering is somehow avoided. Fluxing of low-U/Pb fluids directlyinto the asthenosphere during ancient dewatering and introductionof ancient pyroxenitic lower-crustal restite or basaltic lower-arccrust into the asthenosphere provide two other means of creatingTethyan–Indian Ocean mantle, but these mechanisms, too,have potentially significant problems. KEY WORDS: Indian Ocean; mantle geochemical domains; ophiolites; Tethyan Ocean     

中国大陆新生代上地幔铅同位素特征

收集了新生代(含少量晚中生代) 301件幔源玄武岩的Pb同位素数据, 编制了系统的Pb同位素变化趋势(等值线) 图件, 现仅提供“中国大陆新生代上地幔的206Pb/204Pb比值变化趋势图”.图件显示, Pb同位素在南北方向的差异比较显著, 南北的界线大体从合肥-郑州-银川-汗腾格里峰, 结合Nd同位素的资料, 以206Pb/204Pb比值为18~18.5作为分界, 以北小于18~18.5;以南大于该值.此外初步辨认出该时期存在3种类型的地幔: 造山带地幔、裂谷型地幔及“非典型地幔”.与依据不同时代、各种类型的样品铅同位素的比值, 统一编制的“中国大陆岩石圈206Pb/204Pb比值变化趋势图”进行比较, 显示出在东北的西北部的206Pb/204Pb比值、南北向东经104°附近的高206Pb/204Pb比值区是否存在、渤海周边Pb异常区的强度以及华南DUPAL异常区问题等方面都有区别, 表明晚中生代-新生代时期, 中国大陆进入了一个新的软流圈地幔对流体系, 近代地幔并没有完全继承老地幔的全部特征而是被注入了新的软流圈物质.此外, 两张趋势图都显示了南北分块的特征, 而东西向的系统变化, 仅在近代Pb比值趋势图中华南块体的东南沿海地区出现, 暗示太平洋板块俯冲对中国大陆的影响处于次要地位.      

“三江”古特提斯地幔热柱——洋中脊玄武岩证据

“三江”特提斯巨型造山带由４条板块缝合带和夹于其间的微陆块和弧地体构成。在古特提斯洋闭合而成的澜沧江和金沙江缝合带内，均发育典型的蛇绿岩－蛇绿混杂岩和洋岛玄武岩（ＯＩＢ）组合。ＯＩＢ集中产出于大洋的特定区段（２２０－２４０Ｎ──澜沧江洋；２４０－２７０Ｎ──金沙江洋），形成于洋壳（ＭＯＲＢ）顶部，并被浅水碳酸盐岩覆盖，ＯＩＢ主要岩石类型为苦橄玄武岩、夏威夷岩和钾质粗面玄武岩，三者具特定的空间配置与时间演变规律。根据三江地区ＯＩＢ时空展布规律、岩石组合特点、岩石地球化学特征、源岩化学估算及热幔柱实验成果，提出早古生代时期的澜沧江洋和金沙江洋岩石围下方分别出现地幔热拉，其直径约２００－２５０ｋｍ，具特定的不同于周围地幔的热－化学结构。地幔热柱的尾柱区高热物质熔融，产生苦橄质或苦橄玄武质熔浆，地幔热拉上涌，其冠形头部与周围地幔“混杂”而具化学分带，该区物质熔融，产生富Ｎａ和富Ｋ质ＯＩＢ。     

上地幔Os同位素组成的演化

Re-Os同位素体系为研究地幔的成分-结构-演化提供了新的地球化学示踪和定年的工具.上地幔Os同位素组成演化的球粒陨石模型是Re-Os体系用于地幔物质定年的基础, 尤其在采用Re亏损模式年龄和Os同位素代理等时线年龄时.综合了铁陨石和各类球粒陨石、地幔橄榄岩包体和蛇绿岩豆荚状铬铁矿的Re-Os同位素体系研究的近期成果, 为认识对流上地幔Os同位素组成的演化提供了制约.对河北遵化蛇绿岩豆荚状铬铁矿岩的研究, 获得新太古代(2.5 Ga)时形成豆荚状铬铁矿的对流上地幔的187Os/188Os=0.110 2, 与球粒陨石型模式的一致.文献中常用的球粒陨石模式的参数如下: 地球形成时(4.558 Ga)初始值187Os/186Os为0.095 31, 现代值分别采用碳质球粒陨石的187Os/186Os比值为0.127 0和原始上地幔(PUM)的187Os/186Os比值为0.129 6, PUM与普通球粒陨石和顽火球粒陨石的187Os/186Os比值接近.      

古亚洲洋与古特提斯洋关系初探

从板块构造研究中国古生代洋陆关系和构造-岩浆-成矿作用,离不开对古亚洲洋和古特提斯洋的关系判断,特别是对于中国西北部的研究,两个古生代大洋形成演化和关系是理清重要地质构造和成矿事件的关键。本文认为早古生代的原特提斯洋与古亚洲洋应连为一体,合称古亚洲-原特提斯洋,简称古亚洲洋。古亚洲洋是发育于早古生代劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间的大洋,金川超大型铜镍矿床的形成是元古宙罗迪尼亚超大陆裂解三叉裂谷开启大洋的开始,塔里木陆块作为古亚洲洋南岸的一个陆块,早古生代的昆仑洋、祁连洋和秦岭洋只是古亚洲洋的分支或次生洋盆,这些次生洋盆于志留纪末闭合,古亚洲洋主洋则直到晚古生代泥盆纪末才闭合。石炭纪天山及邻区是古亚洲洋闭合后板块构造后碰撞机制与地幔柱作用提供热动力的两种地球动力学机制并存的构造背景,为大规模壳幔混合（染）岩浆作用和成矿爆发提供了可能。古特提斯洋是古亚洲洋在晚古生代的发展和继承,东昆仑夏日哈木超大型铜镍矿床的产生是冈瓦纳大陆北侧志留纪末破裂三叉裂谷开启大洋的开始,塔里木和华北等泛华夏陆块群构成了古特提斯洋北岸陆缘,石炭纪大洋形成,西昆仑玛尔坎苏大型优质锰矿可能就形成于大洋北侧被动大陆边缘的浅海或陆表海,成矿物质则很可能来自于同时代的大洋中脊。德尔尼大型铜钴矿为晚石炭世大洋中脊塞浦路斯型块状硫化物矿床。而铜峪沟大型铜矿和大场大型金矿等则分别为古特提斯洋消减俯冲岛弧岩浆作用矽卡岩-斑岩矿床和浅成低温热液矿床。中三叠世末古特提斯洋闭合。

     

长江中下游晚中生代中基性岩的铅同位素特征:富集地幔的证据

长江中下游东段庐枞、怀宁、繁昌、铜陵和宁芜地区的中基性岩属于碱性系列 ,具有高的U ,Th含量和Th/Pb ,U/Pb比值 ,分别平均为 2 .82× 10 -6,9.5 6× 10 -6和 0 .6 35 ,0 .184。样品的初始铅同位素 (130Ma)组成为 :(2 0 6Pb/ 2 0 4Pb) i=17.6 5～ 18.6 0 ,(2 0 7Pb/ 2 0 4Pb) i=15 .4 2～ 15 .5 0 ,(2 0 8Pb/ 2 0 4Pb) i=37.6 7～ 38.0 4。形成中基性岩的原始岩浆来源于富集的岩石圈地幔 ,具有EMⅠ和EMⅡ ,且以EMⅡ为主的特征。和长江中下游西段黄石地区以及大别地块西南部玄武岩的比较表明 ,长江中下游地区岩石圈地幔高的Th/Pb和U/Pb比值可能和俯冲板片析出流体的交代有关。晚中生代时期 ,华北板块岩石圈地幔以EMⅠ特征为主 ,华南板块岩石圈地幔以EMⅡ特征为主 ,岩石圈地幔性质的区域性分布与印支期扬子板块深俯冲事件密切相关。虽然中国东部新生代玄武岩因岩石圈大规模减薄表现了亏损特征 ,但残留的富集岩石圈地幔在中国东部新生代玄武岩的Pb同位素中仍有所反映     

赣南中侏罗世玄武岩的Pb-Nd-Sr同位素地球化学研究：中生代地幔源区特征及构造意义

赣南龙南—寻邬地区余田群菖蒲组底部的玄武岩形成于中侏罗世(172．6～175．6Ma)，其Pb，Nd，Sr同位素组成的特征为：富放射性成因铅((^206Ph／^206Ph)i=17．872～18．653，(^207Pb／^204Pb)i=15．434～16．131，(^208pb／^204pb)i=37．837～39．194)，中等的εNd(t)(-0．4～+1．1，平均值为0．1)及较高的ISr(0．70835～0．71115)。玄武岩在Ph-Ph图解上均投影于NHRL上方，A7／4Pb值为0．19—61．7(平均值为22．1)，AS／4Pb值为59．2～101．5(平均值为71．03)，△Sr值为80．0～111．5(平均值为91．5)，表明存在典型的Dupal同位素异常。根据Sr-Nd，Sr-Ph，Nd-Pb和Pb-Pb相关特征，判明赣南玄武岩是由亏损地幔端元(DMM)和EMⅡ型富集地幔端元在源区混合形成的。按Sr-Nd双变量二元混合模型计算得出源区物质中亏损地幔端元和EMⅡ富集地幔端元所占份额分别为58％～64％和42％～36％。赣南地区呈东西向展布的中侏罗世双峰式火山岩带反映了华南板块内部在燕山早期发生的一起重要伸展构造事件。根据Ph-Nd-Sr同位素地球化学及构造特征，推测赣南中生代地幔源区中的EMⅡ富集地幔端元组分可能源自冈瓦纳古陆。     

滇西古特提斯造山带的威尔逊旋回：岩浆活动记录和深部过程讨论

滇西古特提斯造山带威尔逊旋回的岩浆活动记录保存在昌宁－孟连带和金沙江－哀牢山带及其周围地区。在大陆拉张阶段,思茅地块之下的大陆岩石圈地幔是明显亏损的,指示它已经历过一次或几次部分熔融事件。洋盆阶段的ＭＯＲＢ源于强烈亏损的大洋岩石圈地幔源区,但与地幔柱发生广泛的混合作用,与现代印度洋脊下的大洋岩石圈地幔相似。从俯冲阶段到碰撞阶段,大陆地幔则变得越来越富集。文中还讨论了滇西古特提斯大陆岩石圈地幔和大洋岩石圈地幔的性质以及大陆岩石圈地幔转化为大洋岩石圈地幔的过程,推测板块扩张的起因可能与下地幔的活动有关。     

峨眉地幔柱的动力学特征

峨眉地幔柱起源于赤道附近,头部直径约８００ｋｍ。它的动力学特征主要反映在四大地质事件上：１．基性岩浆活动,地幔柱头部减压熔融引起大规模玄武岩浆喷发和大量基性－超基性岩体侵入。峨眉山玄武岩分布面积约５０万ｋｍ２,主喷发期在早、晚二叠世之间,活动时限海西晚期－印支期;２．酸性岩浆活动,地幔柱对深部地壳的热改造引起大规模酸性岩浆喷发并形成３００ｋｍ长的花岗岩带,酸性火山喷发产物除流纹岩外,酸性火山灰沉积遍及整个华南地区;３．古地热场与改造成矿作用,在地幔柱作用下,上扬子及其外围地区曾经存在一个古地热场,地热异常从海西晚期持续到燕山期,长时期的地热异常驱动热水循环,引起大规模改造成矿作用,形成分布广泛的层控金属矿床;４．地壳升降与裂陷,华南海西－印支期的地壳运动与地幔柱有密切关系,当它到达岩石圈底部之后,上覆岩石圈受热软化,伸展变薄,地壳沉降引起栖霞期海平面大幅度上升以及茅口期的强烈拉张与裂陷,地幔柱活动对大气圈、水圈、生物圈都有重要影响,它可能造成大规模生物绝灭。     

Characteristics of Upper Mantle Activity in the South China Sea Region and the Indochina Mantle Plume

According to computed results of the mantle traction field beneath the lithosphere based on satellite-modelled gravity anomalies of different degrees, it has been revealed that the three types of mantle convection on different scales existing in the South China Sea region is the key factor controlling the geodynamics. The mantle convection models on large and middle scales have been proved by natural seismic S-wave tomographic data and interpreted by using the present mantle plume concept In consideration of other relevant geological and geophysical data, the authors put emphasis on discussing the expression form, origin and age of the Indochina mantle plume and its important effect on the conversion of organic matter and hydrocarbon accumulation in Cenozoic basins.     

雷琼新生代玄武岩中地幔岩包体矿物中的流体─熔体包裹体的REE组成特征

雷琼地区新生代玄武岩中地幔岩包体的１２件单矿物稀土元素中子活化分析表明,雷州和琼北地幔岩包体中不含流体－熔体包裹体的同类矿物的ＲＥＥ组成有明显差异,反映了雷州与琼北玄武岩地幔源区ＲＥＥ组成的不均一性。通过对比同一地幔岩包体中含包裹体与不含包裹体相同矿物的微量元素组成,发现雷琼地幔岩包体矿物中的流体－熔体包裹体富含ＲＥＥ,尤其是ＬＲＥＥ;并且不同产地地幔包体同类矿物中和同一包体不同矿物中包裹体的丰度及其ＲＥＥ含量也有明显差异,表明地幔流体本身也存在不均一性。     

Geological correlation between Thailand and West Yunnan based on the Paleo-Tethyan radiolarian bearing rocks

In the last decade, radiolarian biostratigraphy has clarified the ages of siliceous sedimentary rocks in vari-ous parts of Thailand (e.g., Sashida et al., 1993; Ka-mata et al., 2002; Wonganan and Caridroit, 2005). These age determinations have yielded not only new litho- and chronostratigraphic interpretations, but also data on the time duration and spatial distribution of the Paleo-Tethys and its associated seaways. Recently, Kamata et al. (2009) has classify the chert into two types of “pelagic” and “hemipelagic” based on lithol-ogy, faunal content, and stratigraphy in Thailand, and presumed that the pelagic environments of the Pa-leo-Tethys would have been suitable for the deposi-tional site for the former whereas the vicinity of a continental slope and rise located in the eastern margin of the Sibumasu would have been suitable for the latter. Kamata et al., (2009) also clarified that the hemipale-gic and pelagic cherts are exposed in two north- trending zones. The western zone includes the hemipelagic chert, as well as glaciomarine and other Paleozoic to Mesozoic successions, overlying a Pre-cambrian basement of Sibumasu elements. The eastern zone contains pelagic chert and limestone and should be correlated to the Inthanon Zone (Ueno, 1999; 2002). The Inthanon zone is characterized by the presence not only of Paleo-Tethyan sedimentary rocks, but also of Sibumasu elements that structurally underlie the Pa-leo-Tethyan rocks. The boundary between the Sibu-masu and Paleo-Tethys zones is a north-trending, low-angle thrust that resulted from the collision of the Sibumasu and Indochina Blocks (Ueno, 2002; Kamata et al., 2009)     

中朝与扬子板块的鉴别特征

本文强调了要从地质演化历史过程中,综合运用地质、地球化学、地球物理的资料来对比及鉴别不同板块的特征。综合运用结晶基底的形成时间,某些元素的含量、某些元素的比值,铅同位素比值的变化,地幔包体中稀土元素配分曲线的特征,中元古界是变质的还是沉积的,晋宁事件的存在与否,震旦纪冰碛层的特征,早寒武纪含磷岩系与黑色页岩系的存在与否,400Ma前后的沉积间断,晚古生代煤系地层的发育特征,板块运移距离的大小,岩石圈的厚度,平均P波速度与剪切波速度的差异、壳内低阻层的存在与否等特征就可鉴别中朝与扬子板块。认识这些特征,将有助于弄清东亚地区其他小地块(如朝鲜半岛南部地块,Hida地块,柴达木地块和塔里木地块等)的归属问题。     

小昌马河流域地表水地下水同位素与水化学特征及转化关系

利用小昌马河流域上游大雪山老虎沟冰雪融水及下游昌马洪积扇区地下水的稳定同位素和水化学资料, 对流域稳定同位素和水化学的组分特征和季节变化进行了分析. 结果表明: 小昌马河流域内从上游冰雪融水区到下游昌马洪积扇地下水排泄区矿化度不断增高, 水化学类型由HCO₃-Mg-Ca过渡到HCO₃-SO₄-Ca-Mg; 上游冰雪融水与下游地下水δ¹⁸O的季节变化基本一致, 洪积扇区地下水来源于冰雪融水的补给. 水文地球化学模型模拟显示地下水形成过程中水岩作用以析出方解石, 吸收二氧化碳, 溶解石膏、 岩盐和绿泥石等为主要特征, 溶蚀的含盐矿物使地下水中氯化物、 硫酸根和钠离子含量升高, 地下水水质恶化. 同位素和水化学证据均揭示了小昌马河流域地表水-地下水的化学环境转化关系.     

制约中国东部新生代上地幔物质组成的因素探讨

探讨了制约中国东部新生代上地幔物质组成不均一性和复杂多阶段演化史的主要因素。中国东部新生代上地幔物质组成特征主要为地幔部分熔融，地幔交代和软流圈底辟等作用所决定。这些深部地质过程与中新生低以来中国东部受相邻板块俯冲并导致岩石圈伸展，减薄等过程密切相关。     

水与大火成岩省的形成

大火成岩省(LIPs)是发生在板块内部的超大规模岩浆活动的产物,其成因一直是地学界研究的前沿和热点。影响LIPs形成的主要因素包括温度、压力、源岩性质和源区水含量,虽然已积累较多的成果,但对于地幔源区中的水是否影响及如何影响LIPs的形成,目前还知之甚少。本文回顾了已有的实测LIPS水含量研究工作,并介绍了一种新的分析手段,即利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定早期结晶的单斜辉石斑晶水含量,然后结合水在单斜辉石斑晶和熔体间的分配系数来反演得到LIPs的"原始"水含量。通过塔里木和峨眉山两个大火成岩省的研究实例,综合评价了温度、压力、源岩性质和水含量这4个因素的影响,指出很可能只有当这些因素同时具备了才能产生LIPs。     

峨眉地幔柱-岩石圈的相互作用:来自低钛和高钛玄武岩的Sr-Nd和O同位素证据

蛾眉山玄武岩总体具有较高的^87Sr／^86Sr比值和较低的εNd(t)值，并具有富集地幔源区的特点。而低钛玄武岩(LT)与高钛玄武岩(HT)间又表现出一定的差异性，即早期低钛玄武岩(LTl)的^87Sr/^86Sr比值最高(0．7063—0．7078)，而其εNd(t)最低(—6．74-—0．34)：晚期高钛玄武岩(HT)具有最低的^87Sr/^86Sr比值(0．7049—0．7064)和最高的εNd(t)值(—0．71—1．5)。蛾眉山低钛玄武岩中单斜辉石的氧同位素变化范围为6．2‰-7．86‰，高于洋岛拉斑玄武岩的平均值5．4‰。研究样品较地幔岩石偏高的δ^18O值说明在其形成和演化过程中有壳源物质的参与。结合前人的研究成果和对元素地球化学的研究认为，壳源物质可能主要来自于新元古代富集的扬子西缘次大陆岩石圈地幔。地幔柱—岩石圈的相互作用过程中表现在时间和空间的系统变化，即早期西岩区形成含大量壳源组分的低钛玄武岩，晚期为壳源组分相对较少的高钛玄武岩。空间上低钛玄武岩仅分布在西岩区，而中、东岩区皆为高钛玄武岩。壳源组分随着时间演化逐渐减少，在空间上由西而东也逐渐减少。表明蛾眉山火成岩省形成早(主)期地幔柱头卷入并熔融了较多交代富集的次大陆岩石圈物质，晚期则有较少的壳源物质参与。建立了蛾眉地幔柱与大陆岩石圈作用的工作模型。