青藏高原新生代两类超钾质岩石的成因——实验岩石学和地球化学约束

青藏高原分布有羌塘—囊谦—滇西和冈底斯两条新生代钾质-超钾质火山岩带。羌塘—囊谦—滇西超钾质岩浆活动的峰值时间为40～30Ma,主体岩石具有Ⅰ型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征;30～24Ma期间羌塘中、西部出现Ⅲ型钾质-超钾质岩浆活动,主体岩石以贫SiO2、高CaO、Al2O3和低MgO/CaO为特征。冈底斯新生代超钾质火山岩也显示I型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征,其形成时间为25～12Ma。综合超钾质岩石的实验资料,可知区内I型超钾质岩的源区以富硅、富钾流(熔)体交代形成的金云母方辉橄榄岩为主;Ⅲ型钾质-超钾质岩浆源区则以斜辉橄榄岩地幔为主。囊谦—滇西Ⅰ型超钾质岩带空间上严格受红河走滑构造带所控制,40～28Ma出现I型超钾质岩浆活动,16Ma转变为OIB型钾质火山岩。岩浆源区从岩石圈地幔向软流圈演变,暗示大型走滑断裂引起的岩石圈地幔减薄和软流圈上涌是导致交代岩石圈地幔金云母分解熔融产生区内I型超钾质岩浆的主控因素。羌塘中部35～34Ma有软流圈来源为主的钠质碱性玄武岩岩浆的喷发,30～24Ma转变为以岩石圈地幔为主要来源的Ⅲ型钾质-超钾质岩浆活动,岩浆源区从软流圈向岩石圈迁移,指示软流圈上涌伴随的富CO2流(熔)体活动是导致古交代岩石圈地幔升温熔融产生Ⅲ型钾质-超钾质岩浆的主控因素,软流圈上涌可能是俯冲板片断离或岩石圈地幔拆沉作用的结果。     

扬子克拉通西缘新生代幔源钾质-超钾质岩岩浆氧逸度及其对陆内斑岩成矿作用的启示

陆内环境斑岩型矿床的成矿金属与硫等物质主要来源于富原生硫化物且呈相对还原状态的角闪岩相下地壳的部分熔融,岩浆的高氧逸度和富水是成矿的关键,但还原性下地壳的熔融产物如何变成高氧逸度岩浆尚不十分明确。为此,本文对哀牢山-红河富碱斑岩带内与陆内成矿斑岩同时代的莴莊粗面玄武岩与谷装箐云煌岩开展了成岩物理化学条件研究。结果显示,这类钾质-超钾质岩的岩浆具有较高的ΔFMQ值(+0.8～+4.3),这一特征很可能继承于经历古大洋俯冲改造的岩石圈地幔。幔源高氧逸度岩浆具备调节与改造下地壳熔融产物氧逸度的潜力。因此,源于古俯冲改造的岩石圈地幔且具有较高ΔFMQ(+2.7～+4.3)的钾质-超钾质岩浆,可能是导致陆内斑岩成矿系统中斑岩岩浆具较高氧逸度的原因,这类钾质-超钾质岩浆与富硫化物的新生的下地壳来源的熔体的混合,可能是导致陆内斑岩成矿的关键。     

高钾钙碱性I型花岗岩类的成因

许多Ｉ型花岗质类岩浆由较老的变质火成岩部分熔融产生。这些熔体的成分普遍是钙碱性和准铝质的。这样的花岗质—英云闪长质熔体，田其下地壳源区的热的极值所引起。常见的地壳岩石部分熔融的实验资料表明，高钾的Ｉ型花岗质类岩浆只能由地壳中含水的钙碱性到高钾钙碱性、镁铁质到中性的变质岩石部分熔融而产生。因为各种变玄武质岩石的Ｋ＿２Ｏ含呈低，所以把它们作为源岩是不合适的．所提出的由地侵衍生的玄武质岩浆和壳源熔体相混合的各种模式也是不妥当的。另外Ｉ型钙碱性岩浆作用也未必总是与俯冲消减过程有关。     

青藏高原高Mg^#和低Mg^#两类钾质-超钾质火山岩及其源区性质

通过对青藏高原碰撞后钾质-超钾质火山岩的对比分析,提出青藏高原存在羌塘-芒康-滇西（44～28Ma）和冈底斯（25～12Ma）两条高Mg^#钾质-超钾质火山岩带,而可可西里、西昆仑-东昆仑的新生代火山岩则为低Mg^#钾质火山岩.高Mg^#钾质-超钾质火山岩的化学成分均相对高镁低铁和贫钛,微量元素组成以具有类似岛弧火山岩的K/Nb、K/La、Rb/Nb、Pb/La、Ba/La等比值为特征.低Mg^#钾质-超钾质火山岩相对富铁贫镁和高钛,上述元素比值小于岛弧火山岩,大于和近似于洋岛玄武岩,指示岩浆源区富集组分有软流圈流体的贡献.羌塘-芒康的高Mg^#高钾钙碱性和高Mg^#钾玄岩系列指示高原中部受到陆内俯冲作用的影响;30Ma前俯冲板片断离,软流圈上涌,富集岩石圈地幔熔融形成羌塘低Mg^#过碱性钾质-超钾质系列.综合地球物理资料,提出青藏高原在印度大陆岩石圈的强力楔入下,高原内部软流圈物质沿欧亚岩石圈地幔俯冲板片的顶部向北东和南东挤出,使上覆岩石圈地幔发生剪切破裂,形成一系列串珠状高速体与低速体的相间分布,并随时间不断向北扩展.这也是阿尔金和滇西走滑系的深部动力源.正是软流圈与岩石圈的这种相互作用形成了可可西里和西昆仑-东昆仑低Mg^#钾玄质火山岩的软流圈-岩石圈地幔的混源特征.藏南高Mg^#超钾质岩浆源区的显著幔壳混合特征则可能来自印度大陆岩石圈俯冲作用的影响.     

西藏当惹雍错富钾和富钠碱性火山岩的矿物学研究及其成因指示

对青藏高原西南部当惹雍错地区的中新世超钾质粗面岩及共存的富钠质方沸石(霞石)响岩进行了详细的岩石学、矿物学研究,揭示出两套岩石具有不同的矿物学特征.钠质方沸石(霞石)响岩中橄榄石斑晶的熔体包裹体与钾质火山岩的成分相当,应属于早期残余的钾质岩浆,表明了钠质方沸石(霞石)响岩的形成晚于超钾质粗面岩.两类岩石的全岩化学成分、...     

西秦岭温泉花岗岩岩石化学特征及岩浆混合信息

西秦岭温泉岩体是壳幔混浆的产物。寄主岩石以贫CaO富FeOtot为特征 ,ANKC值大于 1 1 ,NK A值均小于 0 9,属铝过饱和钙碱性系列岩石 ,系上地壳碎屑岩类熔融而成。基性端元暗色微细粒镁铁质包体及基性岩墙 ,高Na2 O及K2 O ,而贫FeOtot。两类岩浆混合形成的混浆花岗岩 ,岩石地球化学介于两个端元并有显著的过渡特征和依从关系反映了重要的岩浆混合信息     

北京西山沿河城东岭台组火山岩成因及其地质意义

北京西山沿河城东岭台组火山岩由底部(第1岩性段)玄武粗安岩、下部(第2岩性段)酸性火山碎屑岩和上部(第3、4岩性段)粗面岩、流纹岩组成。根据地球化学特征,东岭台组下部第1岩性段玄武粗安岩属于碱性系列,具有Coombs成分变异趋势,上部的中、酸性岩属于高钾钙碱性;东岭台组火山岩整体具有从碱质富集的基性岩向硅饱和的中酸性岩变化的跨越式成分变异趋势。东岭台组中—基性岩是富集Ba、Sr、LREE和K的幔源原始玄武质岩浆在中等压力条件下分离结晶的产物,岩石在成岩过程中受到了下地壳物质的混染。东岭台组上部第3、4岩性段的粗面岩或英安岩依据地球化学特征分为3大类——富铝钾质粗面岩、富铝钠质粗面岩或英安岩与贫铝粗面岩或英安岩。富铝钾质粗面岩是玄武质岩浆与中地壳岩石发生熔融反应的产物;富铝钠质粗面岩或英安岩是内侵的基性岩含水熔融的产物;贫铝粗面岩或英安岩有可能由中—基性岩分异而来,成岩过程中受到围岩混染。东岭台组下部第2岩性段的酸性火山岩形成于下地壳低钾岩石在高氧逸度条件下的低程度部分熔融。东岭台组上部第3、4岩性段的酸性火山岩中的低硅端元是基性岩浆与中地壳岩石发生熔融反应的产物;高硅端元由低硅酸性火山岩分离结晶演化而来。燕山早白垩世早、中期大规模高钾钙碱性岩浆活动很可能是幔源岩浆与陆壳发生熔融反应的产物。东岭台组火山岩是早白垩世中期地壳被内侵玄武质岩浆加热,进而导致地温梯度增高的直观表征;地壳深部温度升高和部分熔融直接促使地壳发生侧向韧性流动,致使早白垩世时期的燕山地区由山地演变为高原。     

俯冲带中H_2O和K的深循环:对碰撞后富钾岩浆成因研究的启示

在俯冲过程中形成的超高压单斜辉石 (>5GPa)含一定量的H2 O和K2 O ,它因此能把地球浅部的水和钾携带到地幔深处。超高压单斜辉石在折返过程中以两种方式释放其中的H2 O和K2 O :(1)在低温环境下进入与单斜辉石共生的出溶矿物相如金云母、角闪石、多硅白云母、钾长石等 ;(2 )当温度足够高到发生部分熔融时 ,H2 O和K2 O将进入熔体相 ,形成富钾岩浆。超高压变质岩石能不能在其折返过程中产生部分熔融主要取决于折返的 p T轨迹。俯冲板片部分熔融形成熔体的性质在很大程度上取决于变质岩的部分熔融程度。虽然经受 p <5GPa变质作用的榴辉岩通过极低程度的部分熔融也有可能形成富钾熔体 ,但由于这类榴辉岩所能携带的K2 O和H2 O相对比较少 ,因此不可能产生大规模富钾熔体 ,但可能形成相对富Na的岩浆。超高压单斜辉石 (>5GPa)部分熔融产生的富钾岩浆可以解释碰撞后富钾岩浆的成因 ,这种富钾岩浆的形成深度一般较大 (位于～ 10 0km的地幔 )。而绿辉石部分熔融形成相对富钠熔体的深度相对较浅。从单斜辉石中释放出来的H2 O和K2 O能够合理地解释大陆碰撞后富钾岩浆的成因 ,通过俯冲板片折返过程的脱水和取钾反应 ,俯冲和折返过程与碰撞后岩浆活动密切联系在一起而成为一个整体。     

云南老王寨金矿区煌斑岩岩石学研究

在研究云南老王寨金矿区与金矿化时间上、空间上密切共生的煌斑岩岩相学、矿物学以及主要元素、微量元素和同位素地球化学的基础上,总结出该区煌斑岩的岩石类型主要为云煌岩,其次为云斜煌岩,两种岩石均属碱性系列、钾质-富钾质钙碱性煌斑岩为交代富集地幔部分熔融的产物。板块俯冲进人地幔楔的地壳物质脱水形成的流体可能是引起该区地幔交代作用的主要因素。     

青藏高原西南部查孜地区中新世钾质火山岩地球化学及其成因

通常认为青藏高原的钾质-超钾质火山岩的形成多与地幔有着紧密的联系,然而最近对青藏高原的一些钾质-超钾质火山岩的研究显示一些钾质火山岩也可以起源于下地壳.青藏高原西南部查孜地区中新世火山岩是形成于13～11 Ma左右的一套钾质-超钾质岩石,根据岩石化学组成将其分为中基性火山岩组、中性火山岩组和流纹质火山岩.其中中基性火山岩组可能源于一个富含金云母的富集地幔源区;中性火山岩组可能是富钾的镁铁质下地壳部分熔融的产物;流纹质火山岩可能是拉萨地块在中新世时期的伸展构造运动而导致中上地壳因减压而发生部分熔融的产物.结合查孜地区及其邻近火山岩的年龄、化学组成以及岩浆组合,初步认为查孜地区火山岩可能与高原在中新世发生伸展活动而产生的南北向地堑系统有关.     

青藏高原西部措勤县中新世布嘎寺组钾质火山岩成因

通常认为青藏高原新生代钾质、超钾质岩浆源于地幔,但最近的一些研究显示一些钾质火山岩也可以起源于下地壳.青藏高原西部措勤县中新世布嘎寺组火山岩是一套钾质到超钾质的岩石,根据化学组成可以将它们分成中酸性和中基性两组火山岩,它们都属于钾玄岩系列.其中中酸性组火山岩具有一些类似于埃达克质熔体的成分特征,它们可能是拉萨地块下地壳相对富钾的镁铁质物质部分熔融的产物;中基性组火山岩可能起源于一个含金云母的地幔源区,或者是来自该地幔的基性岩浆的分异产物.对中酸性组火山岩高精度的氩-氩同位素定年获得其坪年龄为15.5Ma,证实布嘎寺组火山岩喷发在晚中新世.结合布嘎寺组火山岩的年龄、化学组成和区域构造以及岩浆组合,我们初步认为布嘎寺组火山岩可能与15～20Ma左右构造伸展活动产生的南北向地堑系统有关.     

深部过程对埃达克质岩石成分的制约

埃达克岩、太古宙TTG和中国东部广泛出露的燕山期埃达克质中酸性火山-侵入岩在岩石地球化学特征方面有许多相似之处,也有一些显著的差异。与典型的埃达克岩相比,太古宙TTG具有相对高Si和低Mg^#的特点：中国东部埃达克质岩石多表现为低Mg^#贫A120,和高K特征。埃达克岩相对高Mg^#是由于俯冲洋壳部分熔融产生的原生埃达克岩熔体受到了地幔橄榄岩的混染,太古宙TTG多无明显的地幔混染印记,反映其可能主要形成于下地壳底侵玄武岩的部分熔融,而与洋壳俯冲没有直接联系。中国东部埃达克质岩石相对低Mg^#畜K,暗示其可能是下地壳底侵玄武岩部分熔融或拆沉-熔融的产物,而幔源富钾熔体的混合、壳内分异和混染过程都有可能影响其成分特征中国东部部分地区的高镁埃达克质岩石可能揭示了下地壳拆沉一熔融和地幔混染过程。钾质埃达克岩的源区可能是被小比例软流圈熔体交代富集的底侵玄武岩层(增厚的下地壳)。结合燕山期岩浆作用和构造转换的特点来看,埃达克岩的形成是中国东部晚中生代岩石圈强烈减薄和大规模岩浆作用产物的一部分,这一重大构造体制的转换可能与地幔柱上涌对岩石圈的侵蚀和导致的伸展作用有关。     

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。     

新疆新源县城南石炭纪火山岩岩石学和元素地球化学研究

新疆新源县南部那拉提山北坡出露的石炭纪火山岩主要由玄武岩、玄武质粗面安山岩、粗面安山岩、安山岩、流纹岩和火山碎屑岩组成。该火山岩中玄武岩属于钙碱性系列,安山质岩石和流纹岩属于高钾钙碱性系列,其中轻稀土轻微富集而重稀土相对亏损,玄武岩富集大离子亲石元素、U、Th和Pb,亏损高场强元素。研究表明,该火山岩岩浆可能是由俯冲板片脱水产生的流体交代地幔楔后,地幔楔发生部分熔融的结果。微量元素模拟计算表明,该玄武岩岩浆可以由石榴石二辉橄榄岩经3％～6％的部分熔融得到;安山质岩浆可由玄武岩岩浆经15％-28％的分离结晶形成。     

云南老王寨金矿区煌斑岩岩石学研究

 在研究云南老王寨金矿区与金矿化时间上、空间上密切共生的煌斑岩岩相学、矿物学以及主要元素、微量元素和同位素地球化学的基础上,总结出该区煌斑岩的岩石类型主要为云煌岩,其次为云斜煌岩,两种岩石均属碱性系列、钾质-富钾质钙碱性煌斑岩为交代富集地幔部分熔融的产物。板块俯冲进人地幔楔的地壳物质脱水形成的流体可能是引起该区地幔交代作用的主要因素。     

弧地壳深部岩浆结晶分异过程:来自中祁连西段哈马尔达坂杂岩体的年代学、地球化学和热力学模拟研究SCIEI北大核心CSCD

俯冲带弧岩浆分异是大陆地壳形成的主要过程,对研究大陆地壳的演化与生长机制具有重要意义。本文通过对中祁连弧地体西段盐池湾地区的哈马尔达坂杂岩体进行野外地质、地球化学、年代学和热力学模拟研究,来讨论弧岩浆分异过程。哈马尔达坂杂岩体主要存在两类岩石类型:镁铁质-超镁铁质堆晶岩(包括辉石角闪石岩、角闪辉长岩和角闪石岩)和闪长岩类(包括闪长岩、石英闪长岩)。锆石U-Pb定年结果显示辉石角闪石岩的形成时代为473±1Ma,与相邻高钾岛弧玄武岩的形成时代一致。哈马尔达坂杂岩体与高钾岛弧玄武岩具有相似的全岩Sr-Nd-Hf同位素组成,(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)比值在0.7035~0.7053之间,ε_(Nd)(t)=+3.9~+5.1,ε_(Hf)(t)=+10.8~+13.1,表明它们来自同一岩浆源区。结合野外地质关系与岩石地球化学特征,推测该侵入杂岩体的原始熔体为相邻的高钾玄武质弧岩浆。岩石学和地球化学特征表明:闪长岩类是来源于受沉积物熔体交代的俯冲带地幔楔部分熔融形成的原始玄武质岩浆在中下地壳发生(以角闪石为主)结晶分异的产物;镁铁质-超镁铁质岩石具有堆晶结构,地球化学特征呈现富铁贫硅的特征,具有较高的MgO含量(6.19%~14.29%,Mg^(#)=52.3~74.6),代表原始玄武质岩浆分离结晶形成的堆晶体。热力学模拟计算与实验岩石学资料对比,进一步说明该杂岩体中的闪长岩是玄武质岩浆在中压(约0.7GPa)和氧逸度为NNO+1的条件下、发生50%~67%分离结晶的产物。闪长岩类与镁铁质-超镁铁质堆晶岩具有相似的矿物结晶顺序与全岩同位素组成,指示它们具有发生分离结晶作用的互补成分特征,分别代表了玄武质岩浆分离结晶后的衍生熔体和堆晶岩。因此,本文研究表明角闪石分异是弧岩浆分异的主要机制,它导致富SiO_(2)熔体的形成,推动岩浆成分向富硅的方向演变,从而产生新生的安山质地壳。     

闽西南地区中生代花岗闪长质岩石的特征及其构造演化

闽西南地区中生代存在两期花岗闪长质岩石 ,其形成年龄分别为 183～ 16 2Ma和 10 8～10 5Ma。花岗闪长质岩石K2 O +Na2 O >6 .0 % ,晚期花岗闪长岩相对富K2 O ,均属板内高钾钙碱型岩石。岩石富LREE和LILE ,δEu =0 .80～ 0 .86 ,Nb、Ta、Ti、Y亏损 ,具有岛弧 /活动大陆边缘钙碱性岩石的特征 ,指示源区性质很可能与受到早期俯冲作用所改造的岩石圈富集地幔有关 ,或是源于软流圈的基性岩浆与地壳物质混合作用的结果。闽西南地区可能自早中生代以来存在多期次的岩石圈强烈伸展减薄作用 ,幔源岩浆与中下地壳物质部分熔融形成的花岗质岩浆的混合形成了闽西南钾质岩石。随扩张增强 ,晚中生代花岗闪长质岩石中幔源组分增加     

长江中下游地区早白垩世埃达克质岩的大地构造背景及其成矿意义

长江中下游地区是中国重要的铜资源基地之一。该成矿带广泛发育与Cu-Au成矿作用密切相关的早白垩世火成岩。大多数与成矿有关的中酸性侵入岩具有类似埃达克岩的地球化学特征,即富集Sr而贫HREE(如:Y和Yb);但它们具有负的εNd(t)值和相对富集的Sr同位素初始比值(>0.704.),因此,被称为埃达克质岩。根据岩石化学数据,研究区埃达克质侵入岩多数属于高钾钙碱性系列,部分属于钙碱性系列;而火山岩和A型花岗岩类由于其高钾和富铁特征而属于钾质碱性系列。岩石地球化学资料显示,与成矿作用有关的中酸性埃达克质侵入岩经历了复杂的成岩过程,至少包括在深位岩浆房(>35～40 km深度)的分离结晶和在高位岩浆房内的分离结晶或AFC过程两个阶段。同时不排除有下地壳直接熔融形成的埃达克质熔体参与的可能性。富钾的火山岩则是原生岩浆在深位岩浆房(>40-50 km深度)经镁铁矿物的分离结晶过程演化而来。基于长江中下游地区及其邻区的区域地质构造、早白垩世岩浆岩的岩石化学和地球化学特征和岩浆活动的时空演变特征的综合分析,推测该成矿带在早白垩世早期处于大陆边缘岩浆弧内陆一侧,岩浆活动与古太平洋板块的斜向俯冲作用有关;晚期由于俯冲板片迁移(变陡),岩浆岩具有弧后环境特征。俯冲板片上部所释放的超临界流体提高了地幔     

广西花山-姑婆山燕山期花岗岩的地球化学特征及成因研究

广西花山-姑婆山燕山期花岗岩体以高硅、高钾、富碱、低磷、准铝质为特征，具有较高的TFeO/MgO值，富集大离子亲石元素、高场强元素和稀土元素，普遍出现褐帘石，应归属于富钾的钙碱性花岗岩（KCG）系列岩石，相当于高钾钙碱性I型花岗岩。产生于后造山陆内挤压向拉张转换的地球动力学背景下，其形成与岩石圈伸展-减薄、亏损地幔岩浆的上涌和富含金云母-钾质碱镁闪石的岩石圈地幔的部分熔融有关。     

松辽盆地长岭断陷早白垩世火山岩地球化学研究

长岭断陷早白垩世火山岩富硅、富碱,岩石以非碱性系列为主,包括钙碱性和高钾钙碱性系列,碱性系列火山岩为钾玄岩系列。酸性岩与中、基性岩的微量元素特征差别明显,岩石总体微量元素特征与造山带火山岩相似,富集LREE、Rb、K和大离子亲石元素,TiO2含量低,贫Sr。火山岩的形成与造山带岩石圈拆沉作用引起地壳拉张减薄的大地构造背景有关。研究区基性火山岩为地幔岩部分熔融作用的产物,岩浆演化过程中存在单斜辉石和橄榄石等矿物的分离结晶作用,中性岩为原生玄武质岩浆分异演化的产物,营城组酸性火山岩的形成与构造活动存在直接关系,为构造剪切挤压应力致使上地壳重熔的结果。