鲁西中生代高镁闪长岩的地球化学特征及其成因探讨

鲁西中生代侵入岩包括辉长岩,闪长岩,花岗闪长岩和花岗岩,以闪长岩最为常见。莱芜和沂南等地的闪长岩具有高Mg#(0.45～0.69),Cr(<278μg/g)的特点,并富集大离子亲石元素(LILE)和亏损高场强元素(HFSE),其总体成分特点类似于北美苏必利尔省的太古代高镁闪长岩和产于现代俯冲带的高镁安山岩。不过鲁西高镁闪长岩的HREE含量相对较高(Yb=1.1～1.9μg/g),La/Yb比值相对较低(6.7～20),其成分更接近于Piip型高镁安山岩。鲁西高镁闪长岩代表了华北地台早期拉张环境下的岩浆活动,可能是受深俯冲扬子大陆下地壳释放的埃达克质熔体交代的岩石圈地幔直接熔融的产物。     

鲁西中生代辉长-闪长岩中辉石岩捕虏体的岩石成因

鲁西中生代辉长-闪长岩中包含有变晶结构和堆积结构两种类型辉石岩类捕虏体,它们的矿物化学和岩石地球化学特征可同中国东部新生代玄武岩中的辉石岩类包体相对比.它们代表了上地幔两次岩浆底侵事件的产物.辉石岩类捕虏体母岩浆来自于含有陆壳物质的软流圈及其上部岩石圈地幔的部分熔融.辉石岩类捕虏体是由该母岩浆高压分离结晶堆积的产物.辉石岩的母岩浆在上地幔的运移是引起鲁西中生代岩石圈地幔富硅质交代作用的主要因素.     

鲁西费县中生代玄武岩及幔源捕掳晶的矿物化学：对岩石圈地幔性质的制约

鲁西费县中生代玄武岩形成于119Ma，为碱性玄武岩。该玄武岩中含有丰富的幔源橄榄石、斜方辉石和单斜辉石捕掳晶。橄榄石捕掳晶具有环状裂纹，其Mg^#值介于90．0～93．0之间，平均为91．5；斜方辉石和单斜辉石捕掳晶具有特征的反应边，斜方辉石的Mg^#值介于88．0～93．5之间，平均为90．4；单斜辉石的Mg^#值介于86．0～91．7之间，平均为88．4。捕掳晶的矿物化学类似于中国东部新生代玄武岩中地幔橄榄岩的矿物成分特征，这暗示捕掳晶应为寄主岩浆上升过程中捕获的地幔橄榄岩物质，并且反映了新增生的岩石圈地幔特征。费县玄武岩的岩石地球化学显示其具有地幔原生岩浆的特征，其高，Isr、低εNd(t)和亏损高场强元素等特征应与断离的俯冲板片(苏鲁造山带中的榴辉岩)与软流圈物质的混熔有关。     

鲁西中生代闪长岩中深源橄榄岩类包体的研究

鲁西中生代侵入岩依次生成辉长岩系列、二辉石闪长岩系列、角闪闪长岩系列、二长岩系列和正长岩系列(林景仟等,1989)。近年来,我们在属于二辉石闪长岩系列的莱芜铁铜沟岩体、矿山岩体和邹平茶叶山岩体中发现了大量不同成因类型的橄榄岩类包体。这些包体为认识鲁西地区中生代岩浆起源、岩石圈结构及上地幔中的超镁铁质岩浆作用提供了重要的信息。 1.包体成因类型及岩石学特征所发现的橄榄岩类包体的主要岩石类型有纯橄岩、方辉橄榄岩、二辉橄榄岩和橄辉岩;以前两类为主,与二辉岩、单辉辉石岩、辉闪岩和角闪岩包体相伴生。根据岩石结构和矿物成分特征,这些包体可划分为亏损型上地幔纯橄榄岩、方辉     

鲁西中生代高镁辉石闪长岩中超镁铁质捕虏体成因:氧化态和铂族元素证据

鲁西莱芜晚中生代高镁闪长岩中含丰富的超镁铁质捕虏体,主要为纯橄岩(>80%),少量方辉橄榄岩(<5%)和橄榄辉石岩(<15%)。测定了代表性捕虏体的亲铁、亲铜元素含量,根据其矿物化学成分计算了捕虏体的氧化-还原状态。方辉橄榄岩遭受了不同程度富Si熔体的交代,全岩富含Cr、Co、Ni和IPGE,高IPGE/PPGE值,是地幔深度部分熔融的残留。纯橄岩由铬铁矿和高Mg橄榄石组成,全岩富含Cr、Co、Ni,贫IPGE,低IPGE/PPGE值,可能为一种镁铁质熔体的堆晶岩。纯橄岩中橄榄石成分表现出一定的变化范围,局部镁橄榄石（Fo）成分高达94,可能是堆晶中橄榄石与足够的铬铁矿反应的结果,原始熔体可能为玻镁安山质岩浆。方辉橄榄岩和纯橄岩都显示高f_O2值,FMQ+1.4~+2.4,与研究区早古生代相对还原的陆下岩石圈地幔(f_O2低于C-CO₂缓冲反应)形成鲜明对比。数据表明,中生代扬子大陆和华北克拉通碰撞之前,特提斯大洋板块和扬子大陆边缘相继俯冲到华北克拉通东缘之下,导致当时岩石圈地幔的f_O2陡升。     

华北克拉通中生代拆沉陆壳物质对岩石圈地幔的改造:来自橄榄岩捕虏体中角闪石的成分制约

对鲁西和太行山南段早白垩世高镁闪长岩中橄榄岩捕虏体中的角闪石进行了主量元素和痕量元素分析,并讨论了角闪石成分与改造岩石圈地幔熔体的性质与来源之间的关系。研究结果表明,橄榄岩类捕虏体中的角闪石主要为交代成因。在化学上,它们属于钙质角闪石。太行山南段符山橄榄岩捕虏体中的角闪石属于镁质普通角闪石和浅闪石或浅闪石质普通角闪石;鲁西铁铜沟橄榄岩捕虏体中的角闪石为韭闪石质普通角闪石、浅闪石质普通角闪石和镁绿钙闪石质普通角闪石。与板内橄榄岩捕虏体中的角闪石相比,鲁西和太行山南段早白垩世高镁闪长岩橄榄岩捕虏体中的角闪石具有相对高的Mg#(鲁西:86.0~90.8;太行山:90.7~94.2)和SiO2(鲁西:44.04%~46.98%;太行山:47.09%~49.79%)以及相对低的Na2O(1.92%~2.51%)、TiO2(0.01%~1.46%)、Nb(0.29×10-6~1.98×10-6)和Zr(1.61×10-6~5.34×10-6),这与来自俯冲带之上地幔楔橄榄岩捕虏体中的角闪石相类似。综合橄榄岩捕虏体的地球化学特征,可以判定华北克拉通早白垩世岩石圈地幔遭受了起源于拆沉陆壳物质熔融熔体的改造。     

辽西阜新中生代玄武岩中深源捕虏体的岩石学和矿物化学研究

辽西阜新中生代碱性玄武岩的Ｋ－Ａｒ同位素年龄为８４．７６±１．６７Ｍａ, 其中含有丰富的深源岩石捕虏体, 包括角闪尖晶二辉橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、含长角闪二辉石岩、二辉麻粒岩和辉石斜长片麻岩等。与新生代玄武岩中的同类捕虏体相比, 橄榄岩类捕虏体中橄榄石的成分相似 （Ｆｏ＝ ８６～９１）, 透辉石具有富Ａｌ、贫Ｃｒ 和Ｃａ 的特点, 尖晶石的成分以ＭｇＡｌ２ Ｏ４ 为主, 有的橄榄岩捕虏体中含少量韭闪石。二辉麻粒岩捕虏体中的斜方辉石为紫苏辉石, 单斜辉石为普通辉石, 斜长石属于更长石。橄榄岩类捕虏体的平衡温度为１０１２．６℃～１２７２．１℃; 压力为１．８２５～２．９３５ＧＰａ, 二辉麻粒岩和片麻岩的平衡温度为８９２℃～１１５７℃。该类深源岩石捕虏体的发现对中国东部中生代上地幔和下地壳的研究均具有重要意义。     

华北克拉通中部新生代岩石圈地幔的特征与长期演化:来自地幔橄榄岩捕虏体的岩石学和地球化学制约

岩石圈-软流圈的相互作用可以通过向古老、难熔的岩石圈地幔中输入主量元素饱满的物质、从而将其改造成为主量元素相对饱满的岩石圈.     

内蒙古四子王旗东八号中新世含深源捕虏体富钾橄榄玄武岩的发现及其意义

内蒙古四子王旗东八号地区最近发现含有深源捕虏体的富钾橄榄玄武岩。玄武岩为灰黑色致密块状,以富碱(K2O+Na2O5．91％～6．47％)、高钾(K2O2．82％～3．12％)和较高的钛(TiO2 2．22％—2．36％)为特征,属钾玄岩系列,全岩K—Ar年龄为21．9±1．7Ma。捕虏体主要为尖晶石二辉橄榄岩、二辉橄榄岩等。根据矿物平衡温压计算表明：捕虏体形成温度为1100—1250℃,压力为1．7—2．0GPa,应源自于岩石圈地幔。四子王旗橄榄玄武岩较高的TiO2和K2O,暗示其岩浆可能源于幔柱作用。推测华北板块北缘自中生代开始可能受到来自深部的幔柱作用,大量上升的岩浆因受到阻挡而保留在岩石圈底部,底侵作用和部分继续上升的岩浆,将岩石圈地幔的捕虏体携出地表。     

鲁西中生代高Mg闪长岩的成因:年代学与岩石地球化学证据

鲁西高Mg闪长岩分布较为广泛, 莱芜铁铜沟岩体和淄博金岭岩体是其典型代表.铁铜沟岩体早期苏长辉长岩和晚期辉石闪长岩、金岭黑云母闪长岩的LA-ICPMS U-Pb谐和加权平均年龄分别为(131.4±4.9)Ma(n=15)、(134.5±2.3) Ma(n=13)和(132.8±4.2)Ma(n=12), 它们代表了岩体的侵位结晶年龄——早白垩世.铁铜沟岩体晚期辉石闪长岩中浑圆状锆石的LA-ICPMS U-Pb谐和年龄为(2 513±54)Ma(n=8), 代表了华北克拉通基底的存在.该类岩石以高Mg# (> 60)、富钠、富含轻稀土元素、贫重稀土元素以及高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)的明显亏损为特征, 显示埃达克岩(adakite) 的特征.该类岩石中地幔橄榄岩包体的广泛存在以及高Mg的特征表明原始岩浆的地幔成因, 而Sr-Nd同位素组成(I_sr为0.704 75-0.707 72和ε_Nd(t)值为-3.95--13.30)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)的亏损以及太古代继承锆石的存在均暗示岩浆源区应有陆壳物质的涉入.铁铜沟岩体和金岭岩体闪长岩成分的差异应归因于岩浆源区性质的差异和部分熔融程度的不同.基于该类岩石的地球化学和所含包体, 同时结合华北克拉通东部中生代早期岩石圈演化历史, 可以认为鲁西中生代早白垩世高Mg闪长岩的形成应为拆沉的岩石圈(地幔+下地壳)与软流圈混熔的产物.      

内蒙古喀喇沁早中生代闪长岩的岩石学,地球化学及其成因

本文研究了内蒙古喀喇漏沁地区含镁铁质－超镁铁质堆晶岩和基性麻粒岩捕虏体的闪长岩的同位素年代学、岩石学及地球化学,得到以下几点认识：（１）闪长岩全岩和单矿物Ｋ－Ａｒ年龄为２１９～２２３Ｍａ。（２）闪长岩与其中的堆晶岩和基性麻粒岩捕虏无成因联系;（３）各类闪长岩可能是太古宙斜长角闪岩高度部分熔融的产物;（４）闪长岩的形成与研究区早中生代的底侵作用有关,反映了伸展构造背景。     

徐淮地区中生代侵入杂岩中角闪岩和片麻岩类捕虏体的岩石学和地球化学:对深部地壳物质组成的制约

徐淮地区中生代侵入杂岩中角闪岩和片麻岩类捕虏体的主要元素、微量元素地球化学特征及其岩相学的研究表明,它们经历了两期变质作用的改造,即早期的榴辉岩相变质和晚期的角闪岩相退化变质。其原岩为拉斑玄武质岩石,在其形成过程中有较强的陆壳物质混染;部分捕虏体可能代表了本区深部地壳的物质组成,且具有华北地块基底的性质。中生代早期该区上地幔是多种岩石构成的构造混杂岩带,深部地壳主要由片麻岩类、角闪岩类和少量石榴辉石岩类组成。早白垩世时期深部地壳主要由一套快速折返至下地壳的榴辉岩相变质岩石所构成,它们普遍发生了角闪岩相退化变质,并与原下部地壳的深变质岩(片麻岩和角闪岩)混杂在一起,构成了一个构造混杂体。     

碱性玄武岩中幔源岩石包体内尖晶石成分特征及其岩石学成因意义

通过对我国东部北起黑龙江省南至海南省３１个产地的新生代碱性玄武岩中橄榄岩类 （纯橄岩、方辉橄榄岩及二辉橄榄岩） 包体和辉石岩类包体中的１６０ 多个尖晶石电子探针分析数据, 论述了尖晶石的Ｃｒ－Ａｌ, Ｆｅ－Ｍｇ, Ｎｉ－Ｍｇ 主元素及有关比值和端员组分之间的关系, 分析研究了不同岩类包体中尖晶石的颜色、成分及成因之间的联系。并利用所分析的有关橄榄石、斜方辉石、单斜辉石共生矿物的电子探针分析数据, 采用新的、较合理的Ｂｒｅｙ－Ｋｏｈｌｅｒ温度计及Ｋｏｈｌｅｒ－Ｂｒｅｙ 压力计和Ｂａｌｌｈａｕｓ ｅｔａｌ． 氧逸度计算方法进行了计算, 探讨了尖晶石成分与其形成温度、压力和氧逸度状态的关系, 指出了尖晶石成分所反映的地幔亏损程度及部分熔融程度的变化规律及尖晶石 （相） 稳定的温度、压力和氧逸度范围。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区（河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁）新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和Sr-Nd同位素研究.通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富Al2O3、CaO、NaO、K2O、TiO2,但相对贫镁;其单斜辉石的LREE更为富集,但Sr、Nd同位素组成则相对亏损.这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石Mg#的降低和同位素组成的相对亏损.捕虏体的Rb-Sr等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈.同时说明华北新生代岩石圈地幔普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于“大洋型”岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔.     

山东中生代火山岩年代学研究

山东中生代火山岩年代学研究与中国东部许多重大地质问题有直接联系.本次在胶莱盆地标准剖面系统采集了青山群各组的火山岩样品,在安丘大盛群标准剖面采集田家楼组火山岩样品,同时还采集了淄博、蒙阴、莒县等地火山岩样品,进行K-Ar法年龄测定,获得青山群火山岩年龄大致在118-93Ma之间,对应于白垩纪中上部.其中,后夼组始于约117Ma,属于阿普特阶;八亩地组109～103Ma,属于阿尔布阶;石前庄组103.7～93.3Ma,位于阿尔布阶上部至赛诺曼阶,其底部与八亩地组顶部相当,可能两个组之间没有明显的间断;方戈庄组始于93.3Ma,属于上白垩统的土仑阶.鲁东莱阳盆地的八亩地组和鲁西蒙阴八亩地组火山岩年龄基本一致,说明鲁东和鲁西尽管有岩性差异,但同层位火山岩的喷发时间大致相同.大盛群田家楼组下部火山岩年龄95Ma,与石前庄组上部层位相当,说明大盛群与青山群为交叉对应关系.淄博群坊子组中的火山岩年龄120.1Ma和105.7Ma,山东可能不存在侏罗纪火山岩.     

鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性:大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素制约

大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、锆石Hf同位素和全岩地球化学及全岩Sr-Nd-Pb同位素的研究为探讨鲁西地区早白垩世岩石圈地幔的属性提供了制约。结果表明,大昆仑辉长岩中少量锆石和辉绿岩中锆石发育条痕状吸收,具有相对高的Th/U比值(0.11~3.12),暗示它们均为岩浆成因,辉长岩中多数为岩浆成因的捕获锆石。辉长岩和辉绿岩中岩浆锆石的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄分别为132±3Ma和112±1Ma;辉长岩中捕获锆石的谐和年龄主要介于2469~1752Ma之间,暗示古老地壳物质的存在。辉长岩和辉绿岩整体具有低Si O_2(49.08%~52.61%)、高MgO(4.52%~9.67%)、Na_2O含量(2.58%~3.49%)以及高Mg~#值(45~65)特征;富集轻稀土元素和大离子亲石元素(Rb、Ba、Th)、贫重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Zr和Hf),其(La/Yb)_N=8.98~10.2,Eu负异常不明显(δEu=0.83~0.93)。辉长岩的初始~(87)Sr/~(86)Sr比值变化于0.7046~0.7060之间,ε_(Nd)(t)值介于-16.71~-15.54之间,~(206)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb/~(204)Pb初始比值分别为16.596~16.776、15.255~15.290和36.328~36.648。辉绿岩中岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值介于-12.0~-2.5之间。上述结果表明,大昆仑辉长岩和辉绿岩形成于早白垩世,与华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄的峰期时间一致;起源于受华北克拉通古老下地壳物质改造的富集岩石圈地幔的部分熔融,形成于岩石圈减薄的伸展构造背景。