苏格兰阿伦第三纪火成岩的Nd同位素及其岩浆演化和地壳…

对苏格兰西部阿伦（Ａｒｒａｎ）第三纪火地的地球化学研究，是对高地边界断层（ＨＢＦ）地区地壳结构的一种探索。新的Ｎｄ同位素数据以及其他地球化学证据表明原始慢源岩浆在地壳内部的分异过程中受到过各种混染，有两种不同的同位素混染趋势。北部花岗岩是基性分异体受类似于本区出露的达拉德（Ｄａｌｒａｄｉａｎ）单元地壳岩石的混染产物。中部花岗岩和ＨＢＦ南部几个其他小侵入体同位素数据变化趋势朝向已报道的米德兰谷订粒岩     

冀东地区新太古代晚期的岩浆事件与地壳增生:来自岩石地球化学和锆石年龄及Hf同位素的制约

在华北克拉通东部冀东的遵化-迁西-迁安地区广泛分布有新太古代晚期的斜长角闪岩(基性火山岩)、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩。锆石U-Pb同位素测定表明,该区的斜长角闪岩、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩几乎同时形成于2529±30Ma到2555±14Ma期间。这是华北克拉通新太古代晚期一次重要的岩浆事件,并紧随有2.5Ga左右的麻粒岩相变质作用。阴极发光图像显示,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩中一些锆石的核部为灰黑色,具杉树叶结构或无内部结构,意味着这些锆石核部的U-Th-Pb同位素体系在变质作用期间受到了干扰或重置,因此岩浆锆石核部的207Pb/206Pb加权平均年龄通常被解释为代表岩浆事件最年轻的年龄。新太古代晚期TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的岩浆锆石具有正的εHf(t)值(-0.08~9.49),计算的tDM1(Hf)模式年龄介于2572~2896Ma之间,峰值年龄为2.72Ga。这表明,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的母岩浆是从亏损地幔源分异出来的,且2.7Ga是研究区和华北克拉通最重要的一次地壳增生事件。地球化学和岩石成因研究表明,本区的TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩是由来自新生地壳基性岩石部分熔融形成的岩浆通过结晶分离形成的,其中角闪石是主要的分离相矿物。地幔柱模式更有利于解释本区TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的成因以及冀东地区的许多其他地质特征。     

华北克拉通东北部新太古代晚期岩浆作用和地壳增生:锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素和地球化学制约

辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素及全岩地球化学和锆石Hf同位素研究为探讨华北克拉通东北部前寒武纪地壳生长和演化提供了制约。结果表明,辽西地区钓鱼台二长花岗岩和辽南地区城子坦片麻状石英闪长岩、安波花岗质片麻岩中锆石均发育岩浆生长环带,结合相对高的Th/U比值(0.24~1.75)和锆石稀土元素特征,暗示它们均为岩浆锆石。定年结果显示,钓鱼台二长花岗岩、城子坦片麻状石英闪长岩和安波花岗质片麻岩的原岩分别形成于2519±9Ma、2505±10Ma和2519±11Ma,即它们均形成于新太古代晚期。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石均具有高SiO2(61.85%~73.38%)、低MgO(0.36%~2.83%)、富Na2O+K2O(7.64%~10.86%)的特征,为准铝质-弱过铝质的高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,发育弱的Eu负异常和Sr、P、Ti的亏损。岩浆锆石均具有正的εHf(t)值,介于0.4~5.9之间,tDM1变化于2595~2798Ma之间,峰值年龄为2740Ma,与华北克拉通最重要的一次地壳增生事件相一致。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石形成于板块俯冲的弧构造环境下新增生下地壳物质的部分熔融。     

巴尔喀什成矿带晚古生代地壳增生与构造演化

巴尔喀什成矿带是中亚成矿域重要的晚古生代斑岩铜钼成矿带。巴尔喀什成矿带晚古生代花岗岩类(石炭-二叠纪)主要为高钾钙碱性系列,晚期出现钾玄岩系列岩石,主要为I型花岗岩类;石炭纪处在同碰撞和火山弧环境,二叠纪为后碰撞环境。分析表明,博尔雷属于经典的岛弧花岗岩区,科翁腊德、阿克斗卡和萨亚克属于埃达克岩(Adakite)区。巴尔喀什成矿带内花岗岩类εNd(t)值为(-5.87～+5.94),εSr(t)值为(-17.16～+51.10)。以巴尔喀什中央断裂为界,成矿带东、西分带,断裂两侧具有不同的地壳生长历史:断裂以东的萨亚克和阿克斗卡地区εNd(t)值较高,具有亏损地幔组分特征,为古生代增生的新生陆壳;以西的科翁腊德和博尔雷εNd(t)值较低,主要是壳幔岩浆混合的结果,反映了古老基底的存在,主要为新元古代增生地壳。成矿带花岗岩类206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值范围分别为18.3346～20.9929、15.5213～15.7321和38.2874～40.0209,为造山带花岗岩类,具有与天山、阿尔泰和准噶尔花岗岩类的亲缘性。     

岩浆补给作用对硅质火山岩浆系统演化的制约

硅质火山喷发作为大陆地壳岩浆活动的重要表现，在研究大陆地壳形成与演化、探讨岩浆过程与动力学机制等方面具有重要的价值，其通常所表现的强烈爆炸式喷发，甚至可以导致全球性的环境和气候变迁。硅质岩浆系统在开放体系中不同来源岩浆的贡献和相互作用是目前研究的热点问题。持续的岩浆补给可以延长岩浆存储的时间，促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化以及晶体 熔体的分离和晶粥的再活化，同时也是触发火山喷发的重要机制之一。此外，岩浆补给以及硅质岩浆的晶体 熔体演化过程也是火山喷发产物多样性的原因，导致同一火山在其活动过程中喷发产物规律性的变化，如富晶体火山岩、贫晶体火山岩、火山岩成分分层、以及复活岩穹和中央侵入体等。因此，岩浆补给作用是制约硅质火山岩浆系统演化和火山岩成分多样性的重要因素，也是活动火山监测和灾害评估的重要依据。岩石学、岩石地球化学、矿物(长石、石英、石榴子石、锆石等)同位素及成分变化，以及模拟实验、地震层析成像等研究为揭示硅质岩浆系统中的岩浆补给作用和复杂岩浆过程提供了多种视角。     

通化地区古元古代晚期花岗质岩浆作用与地壳演化

广泛出露于华北板块东部辽吉地区的古元古代变质杂岩,多年来一直被认为是古老的陆内裂谷作用的产物,我们通过详细的野外地质调查工作发现,该变质杂岩中以往所划定的混合岩实际是不同变质程度和变形特征的岩浆成因花岗岩岩体,其岩石类型除典型的片麻状角闪正长花岗岩（俗称“条痕状花岗岩”或“辽吉花岗岩”）外,另有片麻状石英闪长岩、巨斑状黑云母二长花岗岩、巨斑状一环斑状舍石榴石花岗岩和角闪辉石正长岩等、,应用SHRIMP技术,本文对片麻状石英闪长岩和巨斑状一环斑状含石榴石花岗岩进行了结石U—Pb同位素年龄测定,结果显示它们的侵位时代为1872～1850Ma,与巨癍状黑云母二长花岗岩和角闪辉石正长杂岩侵位时代相近,岩石学一地球化学特征显示片麻状石英闪长岩是“Ⅰ”型花岗岩,具有岛弧型花岗岩地球化学特征;而巨斑状一环斑状含石榴石花岗岩（局部具有球斑状结构）属“S”型花岗岩结合区内与花岗岩形成同时发生的变质作用P—T特征,这种I-、S-和A-型花岗岩的同时产出,反映他们可能形成于造山后构造背景,结合朝鲜狼林一中国辽南和龙岗太古宙陆块的结晶基底差别,可以认定华北板块在太古宙末期并非仅由东、西部陆块组成,在东部陆块至少还存在朝鲜狼林-辽南-胶东联合陆块和龙岗-鲁西-五准陆块两个微陆块,这两个微陆块大约在1．90Ga左右发生拼合,然后它们再于1．85Ga左右与西部地块拼合     

海南岛古元宙变质基底性质和地壳增生的Nd、Pb同位素制约

基于海南地壳各类型岩石的63个样品Nd和Pb同位素分析数据,研究了海南地块元古宙地壳变质基底的时代、特征和演化。研究结果表明,海南岛元古宙变质基底成熟度低,基底变质岩系的母岩物质来源于长期亏损的地幔源区,主要形成时代为古元古宙晚期－新元古宙;不同时代花岗岩具有较高的εNd(t)值和较低的Nd模式年龄,主要形成于幔源物质参与下的或含地幔成分较多的初生地壳再循环。地壳增生具幕式增生的特点,并在2．0Ga、1.7Ga、1.2Ga出现高峰;Pb同位素组成既不同于扬子地块又不同于华夏地块,介于两地块之间,和Nd同位素特征具有一致或耦合关系。结合海南岛地质特征,初步认为不能单纯地将海南岛基底理解为华南地块统一南延部分或是华夏古陆的部分,可能为不同的构造块体。     

地球早期演化的Hf-W同位素制约

~(182)Hf-~(182)W作为短周期放射性衰变体系,可有效约束地球早期演化吸积增生和内部分异过程。本文通过系统总结、归纳太阳系形成初期地球核幔分异过程中Hf-W同位素变化规律、月球与地球硅酸盐的W同位素组成,提出利用~(182)Hf-~(182)W体系测定地球核幔分异时间不确定性的主要原因是地球核幔分异的持续性及开放性,大碰撞时间的~(182)Hf-~(182)W同位素限定主要受控于硅酸盐地球和硅酸盐月球的Hf/W比值,讨论了地幔W同位素不均一性的形成机制,与现代地幔不同的~(182)W/~(184)W组成可能代表了后增生作用之前整体硅酸盐地球的W同位素组成,也可能是~(182)Hf未完全灭绝时形成的区域性Hf/W比值差异经~(182)Hf衰变形成的结果。这些结论为探索类地行星形成与演化提供了重要制约。     

大陆地壳演化中岩浆作用的富碱趋势

<正> 长期以来,在岩浆岩的研究领域中,许多地质学家有一个传统的概念,即岩浆作用,特别是花岗质岩浆作用总是朝着酸性方向发展。也许在某些阶段,比如说在构造演化的早期及中期是如此。但是,就构造运动及岩浆作用的整个过程而言,这一概念却值得商榷。许多事实表明,岩浆作用在酸性演化趋势之后,还在继续朝着富碱的方向发展。因此,在构造运动及岩浆作用的后期便发育了碱性花岗岩甚至碱性岩。     

地壳中的岩浆储库

岩浆储库是地壳内岩浆储存和演化的主要场所,是地球内外部圈层能量和物质交换的桥梁。对岩浆储库的研究贯穿在整个岩浆岩的研究历史中,并逐渐形成了多种理论假说。本文介绍了岩浆、晶粥等基本概念,总结了地球物理、岩石学和地球化学、数值模拟三种常用的研究手段及其适用范围,重点探讨了大岩浆房模型、晶粥模型和多层岩浆系统模型的主要内容和重要进展,系统比较了不同模型的异同点。这些假说模型并非是非此即彼的,可能反映了岩浆储库在不同演化阶段的状态。最后,本文探讨了岩浆储库模型对岩浆过程、火山喷发和地壳生长等科学问题带来的新的认识和挑战。     

黄陵变质地区的同位素地质年代及地壳演化

研究表明,黄陵变质地区崆岭群是神农架群之下的古老结晶基底,其中、下部为典型的孔兹岩系。作者首次在崆岭群孔兹岩系地层中取得可信度较高的锆石UPb一致线年龄2332Ma。同时利用K-Ar稀释法和Rb-Sr全岩等时线法获得的年龄值分别为1891和2010Ma.。这些数据证实,崆岭群属下元古界。由此认为,黄陵变质地区及扬子地台结晶基底的形成时代绝不是中晚元古,而是早元古初期。     

中国大陆地壳铅同位素演化的动力学模型

根据中国大陆中、新生代花岗岩长铅同位素数据库,沿用“铅构造模型”的基本思想并作部分改进,建立了中国大陆地壳铅同位素的动力学演化模型。与全球平均的铅同位素演化曲线相比,中国大陆地壳的原始物质相对较贫铀富钍,并且中国大陆的上地壳和下地壳在演化过程中分异得更加彻底。将本模型应用于大别地区中生代花岗岩长石铅同位素数据,结果发现它们具有壳幔铅混合的特征,并且以上下地壳物质混合产生的类地幔铅为主,花岗岩源岩中含有较高的富Th下地壳组分。     

碳酸岩岩浆与地壳反应综述

碳酸岩是地表出露较少的地幔来源的岩石,其地幔交代作用已被广泛研究,而碳酸岩岩浆与地壳的反应过程却研究较少,目前已在中国草滩和丰镇地区、德国Kaiserstuhl地区、俄罗斯Petyayan-Vara地区和澳大利亚Nolans Bore矿床等各地被报道。碳酸岩岩浆与地壳反应的特征是可能形成大量富铁云母、辉石、榍石、钡冰长石等硅酸盐矿物并造成C-O和Sr-Nd同位素体系的扰动。实验岩石学研究发现碳酸岩岩浆在地幔与橄榄岩反应形成异剥橄榄岩,对应的在中下地壳反应形成反夕卡岩。碳酸岩岩浆与围岩的反应会造成局部Si的富集促使REE在早期岩浆阶段进入磷灰石,从而抑制稀土成矿。深部地壳的碳酸岩-硅酸岩反应在相同构造背景下通常不像浅部热液系统容易出露地表,并且其反应产物容易被误认为是夕卡岩矿物组合。因此,更多的高温高压实验研究以及对硅酸盐流体来源不是很清楚的高温夕卡岩矿物组合进行重新评估,将是揭示地壳深部反夕卡岩过程,特别是相关成矿作用的关键。     

华北北部古生代大陆地壳增生过程中的岩浆作用与成矿效应

包括前寒武纪克拉通与显生宙造山带两大构造单元的华北北部,古生代时期板块构造体制下古亚洲洋的裂解-扩展-消亡与汇聚大陆边缘的俯冲-碰撞-伸展循环构成了其大陆地壳增生与再造演化的基本图景,并形成了一系列记录这些因果演变连续过程的岩浆侵入与喷发事件。这些物质记录无疑是研究汇聚大陆边缘壳-幔作用和物质交换、大陆地壳演化与大规模成矿作用耦合关系的绝佳窗口。本文在系统总结最近几年积累的年代学和岩石地球化学资料的基础上,以一些带有特定过程印记的标志性岩浆事件为纲领,表征这些古生代岩浆作用形成过程中的地球动力学演变,揭示其所记录的华北北部大陆地壳的多阶段增生与再造演化机制,并初步探讨了有利地球动力学过程制约下的岩浆行为引起的成矿物质聚集效应。     

大兴安岭根河地区早白垩世火山岩深部源区与构造-岩浆演化:Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学制约

北大兴安岭根河地区发育大面积晚中生代火山岩,是大兴安岭中生代火山岩的重要组成部分.本文通过年代学(火山岩基质40Ar/39Ar年龄和SHRIMP锆石U-Pb年龄)测定,发现该区火山岩年龄为140～100Ma,属早白垩世火山岩.通过根河西岸早白垩世火山岩剖面的岩石学和地球化学研究,认为根河早白垩世发生了三次大的火山喷发活动.火山岩剖面下部和上部主要为碱性的中基性-基性火山岩,剖面中部主要为一套碱性-亚碱性过渡性质的中酸性、酸性火山岩组合.该剖面下部和上部的基性、中基性火山岩具有相似的地球化学特征,显示高Al2O3、K2O和全碱含量,较高的Mgo和Mg#值;LREE富集、LREE和HREE分馏较强、Eu异常不明显,富集LILE而亏损HFSE元素,尤其强烈亏损Nb和Ta元素;(87Sr/86Sr)I-εNd(t)和εNd(t)-εHf(t)图解表现出地幔源区特征.而剖面中部的中酸性火山岩与剖面上和下部的基性火山岩具有相似的地球化学特征,不同的是MgO含量和Mg#较低,Ti、Sr和Ba元素亏损明显,负Eu异常明显,以及初始(87Sr/86Sr)I值较高.地球化学特征表明,基性和中基性火山岩均反映陆内伸展环境和陆缘弧火山岩的一些特征,这种特性可能与该区火山岩浆源于受古生代俯冲洋壳流体交代的地幔楔有关.火山岩浆演化以分离结晶作用为主要方式,上升过程基本未受地壳物质混染.结合最新资料,我们认为根河地区早白垩世火山岩形成于古亚洲洋向滨太平洋过渡阶段,是蒙古-鄂霍茨克海造山后伸展和西太平洋板块俯冲共同作用的产物.     

青藏高原新生代地壳变形对同碰撞岩浆侵位的制约

同碰撞岩浆作用是青藏高原新生代构造-岩浆活动的一种重要形式，各种类型岩浆岩广泛分布于高原内不同的构造单元中，其中有的来自地幔，不过规模都不大，它们是如何穿过异常厚的地壳侵位到近地表或喷出地表，这还是个未解之谜。根据构造分析，这些岩浆岩均侵位于新生代向斜构造中，例如侵入于高原东南边缘的楚雄复向斜、兰坪．思茅复向斜和老君山向斜的碱性岩，侵入于高原南缘的北喜马拉雅拉轨岗日向斜的片麻状花岗岩以及喷出于高原北部巴颜喀拉和雁石坪复向斜的安山-玄武岩。文中通过一个力学模式，说明这些岩浆岩的侵位受控于地壳应力场特征，即：向斜构造的下部承受的是张应力，地壳发生减薄和张裂，下地壳或上地幔熔融物质以此为通道发生向上的侵位。不过，因向斜顶部地壳承受的是挤压应力，地壳发生挤压缩短，所以只有少量岩浆能侵位到近地表并发生变形。与此相反，背斜构造的下部地壳产生的是挤压应力，阻止了下伏地壳内岩浆的侵入。因此，岩浆的侵位一般不会沿背斜发生。这一力学机制解释了为什么青藏高原规模很小的同碰撞岩浆能穿过异常厚的地壳沿一系列向斜构造侵位到近地表或喷出地表的原因。     

安徽的地壳演化:Sr,Nd同位素证据

在地壳(幔)演化和板块构遣的框架内，评述了有关安徽南部(扬子地块东部，包括大别遣山带和江南遣山带)的同位素地质年代学和Nd，Sr同位素地球化学示踪研究的成果。该地区出露地表的中元古界溪口群浅变质岩代表皖南的基底，沿江地区和大别山区的基底包舍太古宇或／和古元古界古老岩石。此格局还影响到从震旦纪到古生代沉积岩的物源区，江南深断裂以北的沉积岩中有古老岩石的贡献，而以南的物源主要来自出露的中元古界岩石。扬子陆块南北缘(大别和江南遣山带)的晋宁期演化可能与罗迪尼亚超大陆演化有密切关系，但有关研究开展很少。三叠纪大陆深俯冲和超高压变质作用研究已成为国际地球科学的热点。晚中生代(120-140Ma)本区发生强烈的岩浆活动，并伴有重要矿床的形成。中酸性岩的形成是一种壳幔物质混合的过程。沿江地区陆下地幔具有富集特征，为扬子型岩石圈地幔与软流圈地幔混合的产物。从晚中生代到第四纪，基性岩指示其源区的地球化学性质有随时间变得越来越亏损的趋势。