硅酸盐液体和玻璃的振动谱学研究

本文描述了振动光谱在硅酸盐液体及玻璃研究中的应用，提供了Ｋ２ｉ２Ｏ５和Ｋ２Ｓｉ４Ｏ９的最新喇曼光谱资料，讨论了相对于溶体松驰时标的振动光谱时标。基于粘度及热容的实验测定，硅酸盐体系通常被描述为“液体”或“玻璃”。它们的特征测定的时标要比振动光谱实验长得多。由于硅酸盐架状结构在一般实验室温度范围内具较长的结构松驰时间，硅酸盐“玻璃”和“熔体”对振动光谱实验总是表现出相同的无松驰响应。这是“玻璃”与“     

镁铁质地壳的深熔作用和安山岩的高压结晶作用

钙碱性安山岩的主要发育地区是壳层厚度超过30Km的已演变形成的岛弧地区和大陆边缘区。在这两种情况下,安山岩既可能形成于含水的镁铁质下地壳的部分熔融,也可能来自于板下的含水镁铁质岩桨的分离结晶作用,直接的或间接的与沉降的大洋地壳及上覆于贝尼奥夫带的地幔楔的熔融作用相联系。然而不同于许多安山岩的是安山岩罕见以高压斑晶或包体的形式出现的深层位的历史证据,而可能受到浅层位作用的巨大影响。高压试验工作能够多方面的勾画出可能的源岩成分,以及深地壳和上地幔对岩浆母体形成钙碱性安山岩起作用的分离结晶作用。对于镁铁质源岩成分来说,结果是指向于两个主要模式:(1)8～12Kb下的角闪石模式;(2)超过25Kb的榴辉岩模式,以及12～25Kb范围内过渡的石榴石——角闪石模式。因此在8—12Kb压力下角闪石是含水镁铁质成分的物质中占主导地位的结晶相或残余相。所获得的液体具有钙碱性安山岩及相关岩石的主要元素特征。同样在超过25Kb时对干条件石英榴辉岩40～50％的熔融可能获得安山岩质液体,当水存在时较低程度的熔融可以产生英安岩及流纹岩的熔体,但是在干条件下较低程度的熔融形成粗面岩液体而不是安山质液体。痕量元素型式特别是REE可能带有这些模式的印记,但是较浅层位的结晶作用及其残余物对富集痕量元素的副矿物相(榍石、磷灰石等)来说,能够明显的改变痕量元素的浓度。控制钙碱性安山岩形成的两个主要因素是(1)经过含水的消减大洋地壳的脱水和熔融反应向地幔及深地壳中输送水,(2)在已演变成的岛弧及大陆边缘区存在着的增厚了的地壳,形成一个致密的相当于大约8～12Kb压力,促进了此层位的上涌岩浆的分离结晶作用。     

锆石、磷灰石和液体之间Hf、Zr、REE的分配系数

在三个火成岩(2个安山岩和1个闪长岩)样品中,对锆石、磷灰石和液体间Hf、Zr、REE的浓度比值进行了测定。这些元素在锆石和相应的液体间的浓度比值,接近于其分配系数。在磷灰石和安山岩基质中,这些元素的浓度比值可以作为分配系数。但是,对闪长岩的磷灰石来说,这些元素的浓度比值可能偏离分配系数。在锆石和液体之间,HREE的分配系数非常大(从D~(Er)=100到DL_(■)=500),Hf的分配系数甚至更大。磷灰石和液体中REE的分配系数构成向上凸起很大的曲线(D~(REE)=10～100)。Hf、Zr的分配系数小于1。业已证明,Lu、Hf在锆石—液体、磷灰石—液体之间的分配系数有巨大差异。这些元素分配系数对含有锆石和磷灰石的岩石成岩模拟是有用的。     

中国东部中生代陆相火山岩型铁矿成矿背景和火山岩浆性质

本文系笔者在探讨火山岩型铁矿成矿地质背景过程中,对中国东部中生代陆相火山作用某些基本特征及与铁矿成矿作用关系的一点认识。笔者在另一文曾较详细论述了中国东部中生代火山岩各岩带、亚带、岩区和岩省火山作用及其产物的差异性,给出了各地火山岩平均化学成分,分出了碱性玄武岩-粗安岩-粗面岩(或响岩)、玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩和流纹岩-英安岩-(安山岩-玄武岩)三类火山岩组合及幔源型或幔壳混染型和壳源型两类不同成因火山岩;并指出玄武岩浆多形成于拉张构造环境,流纹岩浆往往发育于挤压构造环境,可把由某组分(上地幔和地壳)局部熔融形成的出熔岩浆之组分看作压力的函数(当然还有温度的影响);笔者还从中国东部中生代构造格局和地壳应力场特征探讨了中国东部不同地区中生代火山岩的成因。     

冀东双山子群变质火山岩的地球化学、锆石U-Pb年代学及其对岩石成因和构造背景的制约

冀东双山子群是一套出露于青龙县东部变质程度较低的火山沉积地层,其中火山岩地层主要由变质玄武岩、安山岩和英安岩-流纹岩组成。全岩地球化学分析表明变玄武岩呈现拉斑玄武岩的地球化学特征,起源于尖晶石二辉橄榄岩12%~25%的部分熔融,变质安山岩与变质英安岩-流纹岩形成于弧下地幔部分熔融,该熔体受到地壳物质混染。LA-ICPMS锆石U-Pb定年表明本群变质安山岩形成于2514±16Ma,而变质流纹岩形成于2522±8Ma,二者均受到~2450和~2300Ma的后期热事件扰动。结合本群变质火山岩的岩石组合、地球化学特征和岩石成因,该套岩石可能形成于活动大陆边缘弧相关构造背景。     

海南岛原特提斯洋演化——来自安山岩年代学和地球化学证据

海南岛位于太平洋板块、印度—澳大利亚板块以及欧亚板块结合部位,是研究板块构造演化历史的理想地区。为探讨海南岛早古生代时期的地质演化特征,本文对海南岛西北部地区分布的安山岩进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和原位Hf同位素研究。年代学研究结果显示,2个安山岩样品的形成年龄分别为(448±5)和(447±11)Ma,时代为晚奥陶世,表明海南岛发育早古生代时期的火山作用。锆石Hf同位素研究显示,安山岩样品的ε_Hf(t)变化于-16.48～5.22之间,对应的二阶段模式年龄T_DM2为2 030～953 Ma。结合相关区域地质资料,表明这些安山岩是玄武质岩浆和长英质岩浆混合作用的产物,它们的形成与原特提斯洋壳的俯冲作用有关。     

大兴安岭北部雄关地区倭勒根岩群大网子岩组火山岩地球化学特征

雄关地区的倭勒根岩群大网子岩组主要为变碎屑岩夹变流纹岩和变粗面安山岩.利用ICP-MS仪器对变粗面安山岩进行锆石U-Pb年龄测定，结果显示变粗面安山岩锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为443.8~783.8 Ma，获得ICP-MS锆石U-Pb同位素谐和年龄为463.7±2.1 Ma，加权平均年龄为463.6±6.4 Ma（ⁿ=10，MSWD=0.073）.所测锆石振荡环带较发育，Th/U值一般为0.42~1.76，具有岩浆成因特征.该年龄代表粗面安山岩形成年龄，认为其形成于中奥陶世，与区域大网子岩组形成时代（寒武纪-早志留世）一致.大网子岩组粗面安山岩属碱钙系列准铝质岩石，铕异常不显著，相对亏损高场强元素，富集大离子亲石元素.岩石具有壳幔混源特征，形成于陆缘环境，与古亚洲洋壳俯冲有关.     

羌塘地块南界班公湖-丁青断裂构造带火山岩地球化学及其形成构造环境

利用岩石地球化学的方法,研究了羌塘地块南界班公湖-丁青断裂带中晚中生代火山岩。结果表明,研究区火山岩由拉斑系列大洋玄武岩(MORB)和钙碱性系列岛弧玄武岩(IAB)、玄武安山岩、安山岩、英安岩和流纹岩组成。拉斑系列的洋中脊玄武岩微量元素原始地幔的标准化配分型式,明显不同于N-MORB玄武岩,而具有岛弧型的MORB特征(Ta、Nb的相对亏损),说明其成因与岛弧环境有一定联系。本区钙碱性系列的岛弧玄武岩(IAB)、安山岩、英安岩和流纹岩在Hacker图解中,微量、稀土元素标准化配分型式上显示出岩浆同源性的特征。通过对研究区内分布的大洋玄武岩、岛弧玄武岩厘定,推断班公湖-丁青缝合带在晚中生代期间可能发育过一个完整的有限洋盆,这将对于进一步研究羌塘地块与其周边各地体的大陆动力学作用过程具有重要意义。     

西南三江德钦-维西地区中二叠-晚三叠世岩浆岩与古特提斯演化

西南三江的德钦-维西地区出露有大量中二叠-晚三叠世岩浆岩,但是它们的形成与两个古特提斯分支洋（即金沙江洋和昌宁-孟连洋）的关系存在很大争议,制约了我们对该地区古特提斯构造演化的理解。本文对得荣县附近的玄武岩和流纹岩、兰坪县附近的安山岩以及德钦县附近的沉火山角砾岩进行了系统的野外地质调查、岩石学和地球化学研究,目的是查明它们的成因和形成环境,为深入探讨古特提斯构造演化提供有力的制约。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,得荣玄武岩（约236Ma）、兰坪安山岩（约233Ma）以及德钦沉火山角砾岩（约232Ma）均形成于晚三叠世,而得荣流纹岩则形成于中二叠世（约261Ma）。地球化学研究表明,得荣玄武岩多属于拉斑质玄武岩,具有变化的TiO2和MgO含量,缺乏明显的轻重稀土元素分馏,以不同程度亏损Nb、Ta和Ti为特征,它们可能是大陆弧环境下尖晶石稳定域内"肥沃"岩石圈地幔较高程度部分熔融的产物,并经历了不同程度的结晶分异和地壳混染;兰坪安山岩具有较高的MgO含量和Mg#值,属于高镁安山岩,其微量元素组成类似于陆壳物质,应该形成于沉积物起源熔体与地幔楔岩石之间的相互作用;得荣流纹岩以高SiO2和低TiO2含量为特征,具有较高的锆饱和温度,其地球化学组成类似于典型的高分异A型花岗岩,起源于伸展环境下地幔物质上涌导致的地壳岩石部分熔融。结合相关区域地质资料,我们提出中二叠-中三叠世时期昌宁-孟连古特提斯洋向东（北）俯冲使得扬子地块与昌都-兰坪-思茅地块之间以弧后伸展（即金沙江弧后盆地）的方式打开,而晚三叠世时期昌宁-孟连洋闭合后的陆-陆碰撞（即保山地块和昌都-兰坪-思茅地块）则导致金沙江弧后盆地的闭合。     

西藏尼玛县塔色普勒地区去申拉组火山岩的发现 及其地质意义

对塔色普勒地区新发现的去申拉组火山岩进行了系统的地球化学和年龄研究。根据主量元素特征,将区内火山岩划分为富镁安山岩、英安岩和高分异流纹岩3种类型。富镁安山岩具有较高的MgO含量和Mg#值,是俯冲板片熔体与地幔楔相互作用的产物;英安岩与高分异流纹岩具有同源岩浆的特征,富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K、Pb,亏损Nb、Ta、Ti、Sr等元素,并具有较高的Rb/Sr值,可能是地壳部分熔融经历了不同分异作用形成的。对流纹岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得103Ma±1Ma和107Ma±1Ma的年龄值,显示区内去申拉组火山岩形成于早白垩世晚期。研究认为,区内去申拉组火山岩形成的地球动力学背景是早白垩世晚期班公湖-怒江洋壳向南俯冲过程中发生的板片断离,塔色普勒地区班公湖-怒江洋的陆-陆碰撞时间在107Ma左右。     

俯冲带复杂的壳幔相互作用

俯冲带除俯冲板片脱水形成的富大离子亲石元素流体、交代地幔楔形成的岛弧钙碱性玄武岩安山岩-英安岩-流纹岩及相应侵入岩组合外，还存在由俯冲扳片熔融形成的埃达克质熔体交代地慢楔形成的埃达克岩-富铌玄武岩-富镁安山岩组合，从而构成了俯冲带的流体交代与熔体交代两大类壳慢相互作用体系及相应的岩石组合。熔体交代作用的显著特点是Mg、高场强元素Nb、Ti、P等含量增加，Nd／Sr值增高，而Si、K、Na及La／Yb降低。洋壳板片或洋脊俯冲、玄武质岩浆底侵使地壳增厚，或板片断离、撕裂等作用均可产生埃达克质熔体并随之产生熔体交代作用。流体和熔体与地幔橄揽岩的相互作用构成了俯冲带复杂的地球化学体系。     

西乡群三郎铺组和大石沟组火山岩U-Pb定年及岩石成因研究

三郎铺组不整合上覆于孙家河组之上,与大石沟组呈连续过渡关系,两者均为一套火山沉积岩系。三郎铺组火山岩主要为玄武岩和流纹岩,大石沟组火山岩包括玄武岩、安山岩、流纹岩。大石沟组流纹岩LA-ICPMS锆石U-Pb定年揭示流纹岩形成时代为803.0±5.3Ma,属新元古代岩浆作用产物。元素地球化学和三郎铺组特有的陆相火山岩结构表明火山岩形成大陆板内伸展环境,属亚碱性火山岩系。三郎铺组玄武岩和流纹岩组成双峰式火山岩套,微量元素比值对模拟结果表明玄武岩浆来源于岩石圈地幔中原始石榴石二辉橄榄岩的部分熔融,部分熔融程度约为7%; 三郎铺组流纹岩浆源岩可能为白勉峡组下部的玄武质岩石,岩浆起源于斜长石稳定的下地壳源区或部分熔融形成的原生岩浆在上升过程中,经历了较为显著的斜长石结晶分异作用过程。大石沟组玄武岩、安山岩和流纹岩具有相同的微量元素比值、ε(t)值和t_DM,为同一母岩浆分离结晶的产物。玄武岩浆起源于原始石榴石二辉橄榄岩约10%的部分熔融,玄武岩浆分离结晶后残余岩浆比例约70%时形成安山岩浆,残余岩浆比例约20%~30%时产生流纹岩浆; 分离结晶的主要矿物包括斜长石和铁钛氧化物。三郎铺组和大石沟组均是新元古代晚期大陆裂谷作用的岩浆响应。     

辽东北—吉南中生代火山岩地层与辽西义县组的对比

辽宁东北部桓仁—吉林南部通化地区分布有大面积的中生代火山岩,分别属于果松组、林子头组及小岭组。通过野外地质调查发现,这三个组的火山岩组合自下而上均显示为酸性—中性—酸性的岩石组合,在岩石组合上具有可对比性。对这三个组的典型火山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,结果显示果松组安山岩(GS-1-TWS)和流纹岩(GS-2-TWS)年龄为130.83±0.8Ma和118.5±1.1Ma;林子头组安山质凝灰岩(LZT1)和安山岩(LZT2)年龄为123.24±0.91Ma和126.0±2.9Ma;小岭组流纹岩(P03-29)和安山岩(P03-30)年龄为126.3±1.3Ma和129.0±1.4Ma,表明三个含有中生代火山岩的地层形成时代一致,均为早白垩世产物。辽西地区含有中生代火山岩的地层为义县组,其形成时代为133~118Ma之间,本文辽宁桓仁—吉林通化地区中生代火山岩形成时代为130~118Ma,二者为同时产物;并且二者均产有相同的热河生物群化石,所以辽东北—吉南果松组、林子头组、小岭组与辽西义县组可对比。!     

黄骅坳陷中生代隐伏火山岩系的特征及其形成的构造环境

本区中生代火山岩系是一套由粗面玄武岩—玄武岩—玄武粗安岩—粗安岩—粗面安山岩—粗面岩以及少量流纹岩组成的以橄榄安粗岩系为主,高钾钙碱岩系为辅的岩石组合。并可与中国东部橄榄安粗岩省的火山岩相对比,但Ｋ２Ｏ含量偏低。它形成于最终以拉张性质为主要表现形式的构造环境,其形成不仅与伊泽奈崎板块向欧亚板块斜向俯冲消减伴随的弧后拉张作用有关,而且与扬子板块和华北板块作用的陆内造山及晚期的伸展作用有关,同时受控于先存的古构造环境。     

哈萨克斯坦麦卡因矿床火山岩地球化学、U-Pb年代学和Lu-Hf同位素及意义

麦卡因大型VMS型Au-Ag-Cu-Zn-Pb矿床位于中哈萨克斯坦西北部的Baidaulet-Akbastau地区。地质剖面测量和岩石薄片研究表明,麦卡因矿区发育中基性火山岩(玄武岩和安山岩)和次火山岩(辉绿-辉长岩和辉绿岩),矿化主要与安山岩有关。对矿区火山岩地球化学分析表明,矿区岩石分为两种类型:类型Ⅰ为拉斑-钙碱性系列中基性火山岩(玄武岩和安山岩)和次火山岩(辉绿-辉长岩和辉绿岩),岩石具平坦的稀土配分模式,亏损Nb和富集Th/Yb,显示俯冲特点;类型Ⅱ为钙碱性系列安山岩,具典型的右倾型稀土配分模式,亏损Nb和富集Th/Yb,指示其形成于岛弧环境。含矿岩石为类型Ⅱ安山岩。对类型Ⅱ安山岩进行了锆石Lu-Hf同位素和SIMS U-Pb年龄分析,结果表明,锆石εHf(t)为较高的正值(+4.28~+14.84),指示其是地幔物质部分熔融的产物,锆石SIMS U-Pb年龄为459.1±4.8Ma,指示其成岩年龄属于晚奥陶世。因此,哈萨克斯坦麦卡因大型VMS型矿床含矿火山岩为钙碱性系列安山岩,形成于晚奥陶世岛弧环境。对比研究认为,哈萨克斯坦早古生代波谢库尔-成吉思斑岩型-VMS型成矿带向东延伸到我国西准噶尔沙尔布提山,沙尔布提山具有形成VMS型矿床的岩浆条件和构造环境。     

西昆仑造山带东段中新元古代洋内弧火山岩地球化学特征

分布于新疆西昆仑东段北缘(策勒—于田—民丰一线以南)的中新元古代火山岩主要为一套浅变质的(玄武)安山岩,夹有极少量的流纹岩。安山岩的SiO2在52.36%～58.30%之间,平均为54.55%,TiO2均低于0.3%,平均为0.22%。Na2O+K2O为1.70%～3.75%,Na2O均高于K2O,Na2O/K2O在2.44～4.61之间,M/F为0.62～0.78,MgO/(MgO+TFe)在0.36～0.45之间。岩石硅碱成分显示以钙碱性为主。稀土元素研究表明,安山岩的稀土总量低,在15.52×10-6～17.92×10-6之间,接近大洋拉斑玄武岩。安山岩的(La/Yb)N为0.69～1.33,(Ce/Yb)N为0.75～1.17,轻重稀土分异不明显。除1028-I3号样的δEu为0.6之外,其余样品的δEu在0.91～1.13之间,基本没有Eu异常。在稀土元素的球粒陨石配分曲线上,所有安山岩形成一个群体,稀土配分模式接近大洋拉斑玄武岩。岩石的微量元素安山岩的Th/Yb为0.04～0.10,Th/Ta=5.92～11.22,Zr/Hf=20.46～29.40,Th/Y之比为0.04～0.08。微量元素的N—MORB配分模式显示岩石富集Sr、Ba、Rb、K、Th等大离子亲石元素,Cr亏损,与拉斑质的火山弧玄武岩相似。综合分析火山岩的岩石学、岩石地球化学特征,结合区域构造背景,认为该套火山岩产于洋内弧环境。     

新疆伊犁北部石炭纪火山岩地球化学特征及其地质意义

石炭纪火山岩广泛分布于西天山伊犁陆块周缘,其岩性复杂,并大多与陆源碎屑岩伴生或互层。其中伊宁阿希、尼勒克和那拉提3个剖面的火山岩岩石地球化学特征显示,这些火山岩属于钙碱性系列,由玄武岩、粗玄岩、玄武质安山岩、玄武质粗面安山岩、安山岩、流纹岩、英安岩和粗面岩组成。稀土元素含量较高,轻稀土元素较重稀土元素富集。这些火山岩亏损高场强元素Nb,Ta,Zr等,而富集大离子亲石元素Th,Rb等,因而这些岩石的形成与板块俯冲有关。微量元素地球化学图解进一步表明,这些岩石形成于大陆岛弧环境。与之共生的早、中石炭世浅海—滨海相沉积地层以及伊犁陆块北缘巴音沟—莫托沙拉沟晚泥盆世—早石炭世蛇绿岩带的存在,表明伊犁陆块北缘在石炭纪时其环境为活动大陆边缘,石炭纪火山岩的形成可能与晚泥盆世—中石炭世早期北天山洋盆向南的俯冲作用有关。     

高镁安山岩及其地球动力学意义

高镁安山岩是当前国际地质研究的一个热点之一。本文重点介绍了高镁安山岩的分类、成因、成矿和地球动力学意义。高镁安山岩主要包括高镁埃达克岩、巴哈岩、赞岐岩和玻安岩等四类。高镁安山岩的成分复杂,可以包含地幔源区组分,以及俯冲大洋板片(玄武质洋壳或洋壳沉积物)或俯冲陆壳沉积物熔体或流体组分,有时也可能包含拆沉下地壳熔体组分。高镁安山岩可以通过地幔橄榄岩的直接熔融形成,也可通过熔体与地幔的相互作用形成。高镁安山岩的形成环境特殊：除青藏高原中部的一些新生代高镁安山岩外,几乎所有其它新生代的高镁安山岩都形成在会聚板块边界,且大都与年轻的、热的洋壳或洋脊的俯冲有关。高镁安山岩对揭示大陆地壳的形成以及金属矿化方面都有非常重要的意义。最后,对当前高镁安山岩的研究中存在的问题进行了探讨。     

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。     

江苏溧阳火山岩的成因演化及构造环境探讨

江苏溧阳盆地火山岩主要由钙碱性的安山岩、英安岩和流纹岩等组成。岩石以富集钾族元素而贫高场强元素为特征。稀土元素配分型式表现为轻稀土的相对富集，并且Eu负异常。岩相学和主要元素及微量元素的变化都表明，分离结晶是溧阳火山岩岩浆演化的主要机理。笔者应用岩石学混合计算方法和热力学模式宣地模拟了这一过程。根据岩石组合及岩石化学的特点，认为溧阳火山岩是中生代时期中国东部大陆边缘板块俯冲作用的产物。