利用地球化学方法判别大陆玄武岩和岛弧玄武岩

大陆地壳或岩石圈的混染作用可以给出似消减带信号,并导致将受到混染的大陆玄武岩误判为岛弧玄武岩。没有受到混染的软流圈(或地幔柱)源大陆玄武质岩石通常是以(Th/Nb)N<1、Nb/La≥1、低87Sr/86Sr(t)比值、高εNd(t)值及La/Nb和La/Ba比值与洋岛玄武岩相似并以具有缺乏Nb、Ta、Ti负异常的“隆起”状多元素地幔标准化分配型式为特征。当在所研究的火山岩系中发现有未受到混染的软流圈(或地幔柱)源玄武质岩石存在,基本上就可以排除它们有属于岛弧或活动大陆边缘火山岩系的可能。对于那些具有消减带信号的基性熔岩,可以根据Zr含量和Zr/Y比值,或利用Zr/Y-Zr图解,判断它们是否真正是岛弧或活动大陆边缘玄武岩。     

大陆板内玄武岩数据挖掘:成分多样性及在判别图中的表现

通常认为,大陆溢流玄武岩(CFB)、裂谷玄武岩(CRB)、板内玄武岩(WPB)均产于板内构造环境,其地球化学特征与OIB类似,源于富集的下地幔,与地幔柱的活动有关。本文利用GEOROC数据库对全球CFB、CRB和WPB数据进行挖掘,发现上述三类玄武岩判别图投图几乎落入了全部的构造环境域,有些甚至主要落入MORB和IAB区,而不是落入WPB区。结果表明原先的玄武岩判别图的判别功能值得商榷,尤其对大陆玄武岩来说,许多判别图都存在问题。全体CFB、CRB和WPB的地球化学成分变化巨大,暗示其源区具有强烈的不均一性:部分CFB、CRB和WPB来自富集的地幔柱,仍然具有经典的OIB的特征;部分来自MORB的源区,与MORB的再循环作用有关;部分来自岛弧岩石圈之下的亏损地幔源区,以强烈亏损Nb-Ta为特征,类似岛弧玄武岩的地球化学特征。许多地区的大陆玄武岩可分为低钛和高钛两类,低钛玄武岩大多是亏损或强烈亏损的,而高钛玄武岩通常是富集型的。本文的研究表明,富集型大陆玄武岩可能来自富集的下地幔,而亏损的和强烈亏损的玄武岩可能来自具有MORB或岛弧特征的软流圈地幔。进一步指出,源区性质可能是大陆玄武岩多样性的主控因素,其次为部分熔融程度、熔融深度、结晶分离、陆壳混染以及AFC过程。     

西昆仑阿卡孜达坂绿片岩：受大陆地壳混染的板内玄武岩

形成于震旦-早寒武纪的西昆仑阿卡孜达坂变质火山岩是一套绿片岩相的中基性岩石,其构造性质对于西昆仑的构造演化历史具有重要的制约意义。这些变质火山岩具低到中的SiO2(42．3％～64．7％),MgO(2．69％～7．54％),宽的TiO2(0.94％～3.05％)和Fe2O3T(7．64％～18．47％)含量,显示出玄武质或安山质的母岩特征。这些岩石富含高场强元素(Nb,Ta,Zr,Hf)和稀土(∑REE=-407μg／g),并具有相对高的Ti／Y(183～673),Th／Yb(0．5～3．9)以及较低的Hf／Ta(1．6～8．6)比值。它们相对富集轻稀土(La／Yb=5．4～20),除了两个具有Nb正异常的样品外多数样品具有不同程度的负Nb异常(Nb／Nb^*=-0．2)并呈现介于板内和消减带有关岩浆之间的过渡特征。这些变质火山岩所具有的消减带特征排除了其来自大洋中脊,洋岛,板内海山和大洋台地玄武岩的可能性,而岩石所具有的板内特征以及两个具Nb正异常的样品表明这些变质火山岩并非形成于破坏性的板块边缘环境(如岛弧或活动大陆边缘)。它们相对高的Gd／Yb比值(1．4～2．9)明显不同于典型的岛弧拉斑玄武岩,同时其较高的Zr／Y(3．1～12),Ta／,Yb(0．27～0．73)和较低的Zr／Nb(多数小于12)显示出强烈的大陆板内特征。这些特征表明阿卡孜达坂变质火山岩的原岩是受陆壳物质混染的板内玄武岩,很可能形成于一个陆内裂谷环境。阿卡孜达坂变质火山岩与东昆仑和北祁连所发育的同时代的板内火山岩一起,可能反映了塔里木克拉通从冈瓦纳大陆的裂解事件。在上述研究的基础上,结合已有资料对震旦纪至早古生代期间的西昆仑构造演化历史进行了讨论.     

全球大陆板内玄武岩数据挖掘

大陆板内玄武岩(ICB)是一个广义的术语,包括大陆溢流玄武岩(CFB)、大陆裂谷玄武岩(CRB)以及所有出露在大陆板内构造环境的玄武岩。本文研究的大陆板内玄武岩不包括大陆溢流玄武岩和大陆裂谷玄武岩,主要是一些规模比较小的玄武岩,是狭义的ICB。本文详细介绍了研究的方法、数据清洗过程以及数据处理过程。在上述研究的基础上探讨了新生代ICB的时空分布,着重对不同时代的ICB进行了对比,发现中新生代、古生代、元古代的ICB的地球化学特征总体上一致,其中,古生代和元古代之间的相似性更加明显,而中新生代则显示V、Sc、Yb亏损的特征,具体如何解释还需要今后进一步的研究。本文的研究表明,全球不同时代ICB的地球化学特征大体相似,地质理论中的"将今论古"原则适用于ICB,只是在应用时尽量回避Al_2O_3、Zn、V、Sc、Yb等元素就更加万无一失了。     

全球大陆弧玄武岩（CAB）的特征——与岛弧玄武岩（IAB）和弧后玄武岩（BAB）的对比

活动陆缘玄武岩（CAB）主要出现在安第斯,早先大多认为CAB 大体相当于IAB,在许多判别图中, CAB 基本上与IAB 在一起, 只是LILE 富集和HFSE 亏损的程度略有差别而已。本文的研究表明,尽管CAB 富集LILE,但是,Nb-Ta 亏损不是非常明显。在最新的采用大数据方法厘定的判别图中,CAB 不同于IAB,不是落在IAB 区,而是位于IAB 与OIB 的过渡区域。CAB 中保留了很多OIB 的印记,说明板块俯冲时伴随有来自地幔深部的岩浆的加入,故CAB 中保留了OIB 的印记。我们的研究还发现, 在安第斯弧后盆地玄武岩具有OIB 的印记,而非MORB 的特征。本文按照大数据的思路,讨论了CAB 的特征,并与IAB、BAB 进行了初步的对比。研究表明,CAB 明显不同于IAB,CAB 兼具IAB 和OIB 的特征,但对其深度的认识还有待于今后进一步的研究。     

地壳再循环与大陆碱性玄武岩的成因：以山东新生代碱性玄武岩为例

      大陆碱性玄武岩在地球化学特征上与洋岛玄武岩高度相似,被看做是板内玄武岩在大陆上的典型代表。本文以山东 新生代碱性玄武岩为例,探讨大陆碱性玄武岩的成因。山东新生代碱性玄武岩按时空分布特征可以分为两类：早期定向分 布、相互平行的三个火山群（包括鲁西的潍坊火山群、沂水火山群和胶东的蓬莱火山群）和晚期杂乱分布的孤立小火山。 早期火山群碱性较弱,以碱性橄榄玄武岩和碧玄岩为主,微量元素特征和同位素组成变化大;晚期孤立小火山碱性强,以 碧玄岩和霞石岩为主,微量元素特征和同位素组成较均一。因此,从岩性组成和时空分布特征看,山东的火山群相当于洋 岛/海山的造盾期玄武岩,而孤立小火山接近于洋岛/海山上的复苏期玄武岩。潍坊火山群和沂水火山群在Sr-Nd,Nd-Hf同位 素相关图上都存在从亏损到富集的两端元混合排列趋势,但两者的排列趋势有一点区别。其中同位素富集的端元相对于原 始地幔具有偏低的Ce/Pb比和偏高的Ba/Th比,指示其为大陆下地壳物质。同时,这种富集端元的Th/La比值明显低于大陆下 地壳的平均值,其放射成因Hf相对于放射成因Nd过剩（即Nd-Hf同位素解耦）,说明这种富集端元不是岩浆上升过程中混染 的下地壳物质,而是经历过早期熔融的再循环大陆下地壳（榴辉岩或者石榴辉石岩）。鲁西两个平行火山群在同位素排列上 的区别类似于夏威夷玄武岩中的KEA链和LOA链,因此,山东的平行火山群的深部动力学背景可能是地幔柱,再循环大陆 下地壳物质可能是这种地幔柱的重要组成物质。晚期的孤立小火山在地球化学特征上与火成碳酸岩非常相似,如在原始地 幔标准化图上都具有K,Pb,Zr,Hf,Ti的负异常等特征,因此我们认为其地幔源区为碳酸盐化的橄榄岩。孤立小火山中等亏损 的Sr,Nd,Hf同位素特征支持碳酸岩熔体来自年轻的（中生代？）再循环洋壳。     

大陆板内构造变形及其动力学机制

典型大陆板内变形发生在克拉通化的大陆岩石圈内部,距离同变形期活动板块构造边界数百至2000km以上。收缩变形主要表现为区域尺度的盆地构造反转、结晶基底与上覆盖层共同卷入变形的厚皮式逆冲构造,具有变形局部化特征。因为流变学分层特征不同,大陆板内变形可以发生在中上部地壳、整个地壳乃至岩石圈尺度上,表现为不同波长的地壳或岩石圈尺度纵弯弯曲。大陆岩石圈板块内部物质组成与结构的不均一性、流体活动、热作用、克拉通内盆地巨厚沉积产生的覆盖效应、地壳加厚等导致的岩石圈强度的局部降低等,是导致大陆板内变形以及应变局部化的原因。构造活化是大陆板内变形的重要方式。板块俯冲或碰撞远程效应被认为是大陆板内变形的主导动力学模型,但是放射性元素积累导致的岩石圈强度热弱化,或大陆冰川消退触发板内应力状态变化等导致大陆板内变形的动力学模型也应该引起关注。     

“板块构造与大陆构造”专题讨论——大陆构造与板内地震

板块构造理论是地学研究的一次革命,它推动了当前地球科学的发展。但是用刚性板块运动学的理论不能解释大陆内部复杂的构造形变作用和强烈的地震活动,大陆构造理论是在板块构造的基础上加以补充和发展,本文简要地介绍大陆构造研究的要点,特别是大陆构造与板内地震活动的关系。我国是一个以大陆为主体的多震国家,板内地震活动应结合岩石圈结构、块体运动学和流变学进行研究。     

大陆板内构造环境的微量元素判别

通过对国内外大陆板内构造环境玄武岩的研究,提出了大陆板内不同构造环境玄武岩的微量元素判别方法及判别标志,即大陆板内玄武岩的Th/Nb>0.11,Nb/Zr>0.04,其中,大陆裂谷区玄武岩的Th/Nb=0.11~0.27,大陆拉张带玄武岩的Th/Nb>0.27(一般0.27~0.67),陆-陆碰撞带玄武岩的Th/Nb>0.67。     

玄武岩成分变异原因

笔者等研究发现山东栖霞和浙江西垄两地新生代玄武岩中分别产有奇特的富钾霞石质和富透长石质熔体玻璃地幔捕虏体,而且它们与寄主玄武岩之间有强烈的混染反应.表明玄武岩浆不是一元系岩浆,而是不同期多元系岩浆.多元系所占比例差别很大,决定了玄武岩浆成分的多样性.另外,此玄武岩成分也很特别:①不见斜长石,主要是铬透辉石(Mg质太多);②含有较多霞石;③全岩SiO2低,37％ ～39％.此玄武岩应称为透辉石岩.     

峨眉山二滩高钛玄武岩Zr/Hf分异的指示意义

对峨眉山二滩高钛玄武岩高场强元素的研究表明,Zr/Hf比值出现了明显分异,可分为高Zr/Hf组和低Zr/Hf组两组玄武岩。Zr/Hf比值的分异与岩浆结晶分异作用无关,而是由部分熔融和地幔源区的不同所导致,暗示高Zr/Hf组和低Zr/Hf组玄武岩分别具有不同的部分熔融条件和不同的地幔物质组分。     

海底玄武岩的基质矿物研究

本文利用电子探针显微分析仪对来自冲绳海槽的海底玄武岩的基质结构及基质矿物成分进行了初步研究。电子探针下观察,海底玄武岩的基质只有在冷凝边处是纯玻璃质的,向内基质发生了不同程度的结晶作用。电子探针成分分析显示,基质矿物组成与斑晶矿物组成相同,均是由斜长石、辉石和橄榄石组成;与斑晶矿物相比基质斜长石贫Ca、富Na,基质辉石、橄榄石贫Mg、富Fe。     

MORB数据挖掘:玄武岩判别图反思

板块构造学说推动了玄武岩理论的完善和进步,从20世纪70年代兴起的玄武岩构造环境判别方法成为学术界关注的热点,虽然现在逐渐降温了,但在国内仍然倍受青睐。大洋中脊玄武岩(MORB)是拥有数据最多、数据质量最好、研究得最详细的玄武岩类,是构建玄武岩理论的基石。本文利用Pet DB数据库资料(http://www.earthchem.org/petdb/search),对全球MORB数据进行了初步的挖掘,发现早先的玄武岩构造环境判别方法的理论、思路需要进一步的完善。早先研究认为,N-MORB是强烈亏损的。但本文研究却显示,MORB成分具有较宽的变化范围,包含了从MORB到OIB及IAB的组分,即部分MORB并不是亏损的,而是相对富集的。因此,玄武岩构造环境判别理论及方法有待进一步的完善。     

新疆阿尔金山喀腊大湾地区玄武岩的地球化学特征及地质意义

对新疆阿尔金山东段喀腊大湾地区玄武岩进行了系统的岩石地球化学分析, 结果表明, 喀腊大湾地区的玄武岩具有低的Mg#值(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)。稀土元素的含量变化范围较大, 轻重稀土分异不明显, 具有轻微的轻稀土富集, 弱的Eu负异常。微量元素Ni、Co、Cr与MgO呈正相关, 微量元素多元素标准化图解中, 普遍具有Nb、Ta的负异常, 部分样品具有Ti的负异常。在Th/Yb-Ta/Yb和Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中, 分别落入活动大陆边缘环境和大陆拉张(或初始裂谷)环境, 结合本区双峰式火山岩中玄武岩的地球化学特征, 以及与北阿尔金蛇绿混杂岩带其它地区玄武岩的对比, 认为喀腊大湾地区的玄武岩可能形成于紧邻北阿尔金地区古洋盆的活动大陆边缘环境。     

The anatomy of Continental Flood Basalt Provinces: geological constraints on the processes and products of flood volcanism

The internal architecture of the immense volumes of eruptive products in Continental Flood Basalt Provinces (CFBPs) provides vital clues, through the constraint of a chrono-stratigraphic framework, to the origins of major intraplate melting events. This work presents close examination of the internal facies architecture and structure, duration of volcanism, epeirogenetic uplift associated with CFBPs, and the potential environmental impacts of three intensely studied CFBPs (the Parana-Etendeka, Deccan Traps and North Atlantic Igneous Province). Such a combination of key volcanological, stratigraphic and chronologic observations can reveal how a CFBP is constructed spatially and temporally to provide crucial geological constraints regarding their development.

Using this approach, a typical model can be generated, on the basis of the three selected CFBPs, that describes three main phases of flood basalt volcanism. These phases are recognized in Phanerozoic CFBPs globally. At the inception of CFBP volcanism, relatively low-volume transitional-alkaline eruptions are forcibly erupted into exposed cratonic basement lithologies, sediments, and in some cases, water. Distribution of initial volcanism is strongly controlled by the arrangement of pre-existing topography, the presence of water bodies and local sedimentary systems, but is primarily controlled by existing lithospheric and crustal weaknesses and concurrent regional stress patterns. The main phase of volcanism is typically characterised by a culmination of repeated episodes of large volume tholeiitic flows that predominantly generate large tabular flows and flow fields from a number of spatially restricted eruption sites and fissures. These tabular flows build a thick lava flow stratigraphy in a relatively short period of time (c. 1–5 Ma). With the overall duration of flood volcanism lasting 5–10 Ma (the main phase accounting for less than half the overall eruptive time in each specific case). This main phase or ‘acme’ of volcanism accounts for much of the CFBP eruptive volume, indicating that eruption rates are extremely variable over the whole duration of the CFBP. During the waning phase of flood volcanism, the volume of eruptions rapidly decrease and more widely distributed localised centres of eruption begin to develop. These late-stage eruptions are commonly associated with increasing silica content and highly explosive eruptive products. Posteruptive modification is characterised by continued episodes of regional uplift, associated erosion, and often the persistence of a lower-volume mantle melting anomaly in the offshore parts of those CFBPs at volcanic rifted margins.     

桂东北煌斑岩地球化学特征及其成因研究

桂东北煌斑岩SiO2含量主要在33.74%～48.14%之间,属基性-超基性范围,为钙碱性岩系、钾质-超钾质煌斑岩;地球化学表明,桂东北煌斑岩以富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素(Ta-Nb-Ti)为特征,轻、重稀土具有较好的分馏.结合元素地球化学和地质发展史研究表明,桂东北煌斑岩为富含稀土元素的俯冲带流体交代过的富集地幔部分熔融所产生的岩浆.在上升过程中受到部分地壳混染的产物.     

浅析贵州二叠系锰矿与峨眉山玄武岩之关系

贵州遵义-水城地区中二叠纪茅口组第二段顶部产出的原生碳酸锰和氧化锰矿床,为贵州二叠系锰矿主要矿床。贵州中西部有大量的峨眉山玄武岩分布。本文就贵州二叠系锰矿与峨眉山玄武岩之关系进行探讨。     

Overlap of Karoo and Ferrar Magma Types in KwaZulu-Natal, South Africa

A suite of mafic dykes from the Underberg region of southernKwaZulu-Natal (South Africa) were intruded at 178 Ma, coincidentin age with the major Okavango Dyke Swarm of Botswana, and alsocoincident with minor Karoo-related intrusions of the northernand central Lebombo. The dykes are all low-Ti–Zr tholeiites,they trend NW–SE and are presumed to continue into theKaroo central area of the Lesotho Highlands. In many respects,the Underberg dykes are similar to the majority of the low-Ti–Zrvolcanic and subvolcanic intrusions of the Karoo; however, their⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and Nd isotope ratios are either ‘Ferrar-like’(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0·710; Nd < –3) or transitional betweenKaroo low-Ti–Zr and Ferrar low-Ti magmas. A potentialFerrar source for at least some of the Underberg dykes is supportedby anisotropy of magnetic susceptibility analyses of the dykesuite, which demonstrate absolute flow direction from the SEto the NW, consistent with Gondwana reconstructions. The roleof crustal contamination and combined fractional crystallizationis also demonstrated to have played a key role in the petrogenesisof the Underberg dykes, involving a local upper crust contaminant.However, the composition of the ‘Ferrar-like’ dykescannot be easily explained by AFC processes, but they do demonstratethat melting of a lithospheric mantle source enriched to a smalldegree by subduction-derived fluid was also important. KEY WORDS: dyke; basalt; crustal contamination; large igneous province