国外火成岩石学的新进展

本文从各类火成岩的特点与成因、岩浆作用过程、岩浆物理化学三个方面简要地评述了最近四五年来国外火成岩石学研究的进展和动向。涉及的岩石和岩石组合有各种大地构造环境中的玄武岩、岛弧及陆缘弧火山岩、花岗岩、蛇绿岩、大陆碱性岩、金伯利岩与碳酸岩、科马提岩、层状基性一超基性岩、地幔包体等。在岩类学中许多新事实的发现,动摇了一些过去流行的岩石成因模式。岩浆过程中物理作用的研究空前高涨。热力学(平衡的与非平衡的)、化学动力学和流体力学的有机结合将会成为火成岩石学的新理论基础。     

花岗岩中矿物成因类型划分的初步建议

不论花岗岩是交代成因的,还是岩浆成因的,其形成的过程主要是在大陆壳的范围内进行的。交代成因的花岗岩,自不待言交代前钓源岩是陆壳的岩石;而花岗岩浆,除极少数是地幔源的玄武岩浆结晶分异晚期的产物,或直接来自地幔中的石榴石二辉橄榄岩部分熔融外,绝大多数花岗岩浆都是大陆壳重熔或部分熔融形成的。     

南秦岭早古生代碱性岩地球化学特征及其成因机制：研究进展与展望

南秦岭地区在早古生代经历了大规模且持续性的碱性岩浆活动,其丰富的碱性岩石记录为探索深部地幔物质组成、壳内岩浆演化过程以及地球动力学演化机制提供了珍贵的地质载体。文章基于团队近期对于区域上典型碱性岩的地球化学分析结果和成因机制探讨,旨在对南秦岭早古生代碱性岩浆的源区和演化过程进行全面地约束。南秦岭早古生代碱性岩石类型主要包括一套成分从碱性玄武质向粗面质变化,呈双峰式分布的碱性火山- 侵入岩组合,以及少量与碱性硅酸岩（角闪辉石岩、正长岩）- 碳酸岩共生杂岩体。岩相学、年代学和地球化学证据显示这些碱性岩具有相同的地幔源区,其中演化程度较低的镁铁质端元记录了南秦岭早古生代交代岩石圈地幔的部分熔融事件,交代介质主要为硅酸盐熔体。演化程度较高的碱性岩端元（粗面- 正长岩、碳酸岩）来源于初始镁铁质组分的岩浆分异过程,其中粗面- 正长岩类主要受到以长石和单斜辉石为主的分离结晶作用控制。中生代热液交代过程主要记录在北大巴山东部和武当地块西南缘的早古生代碱性岩体中,热液交代作用促进了碳酸岩杂岩体中稀土元素的富集成矿。副矿物年代学和独居石Nd同位素特征反映了热液可能形成于岩体本身的再活化事件,晚三叠世秦岭地区的造山运动可能对此过程具有促进作用。     

山东栖霞大方山玄武岩中地幔熔体玻璃捕虏体岩相学及岩石化学研究

过去地学界对固体地幔岩捕虏体研究已经相当充分。另外,山东栖霞大方山还存在地幔熔体玻璃捕虏体,其化学成分、矿物成分既不同于固体地幔岩也不同于寄主玄武岩。此玻璃体特别富K,而且早于寄主岩浆,二者间很不平衡。富K玻璃捕虏体往往被玄武岩浆消化殆尽,但在野外仍然可以找到少量残留体供室内研究。此熔体玻璃的存在意味着该区玄武岩浆作用不是一元而是多元岩浆体系,还存在早一期的碱性地幔岩浆。后者消化混染于玄武岩浆之中,会产生富K玄武岩。     

吉林省长白山地区新生代火山岩的特点及其成因

长白山地区新生代火山岩是一套玄武岩、粗面岩和钠闪碱流岩的双峰式火山岩组合。玄武岩类分别属于碱性玄武岩系列和拉斑玄武岩系列。奶头山期玄武岩是幔源原生岩浆直接喷发于地表的产物,其他各期玄武岩是幔源原生岩浆经历了一定程度分异作用的产物。粗面岩和钠闪碱流岩与玄武岩有成因联系,可能是玄武岩浆通过分离结晶作用而形成的。本区新生代火山岩是大陆裂谷构造环境下的产物,是在地幔增温和底辞上升过程中形成的。     

蛇绿岩中辉长苏长岩的成因

在蛇绿岩的洋壳岩石和地幔岩石单元中通常可见少量的辉长苏长岩脉,其主要特征是含高钙长石以及斜方辉石作为主要的矿物相早先于斜长石结晶。已有的研究表明辉长苏长岩的母岩浆为相对于MORB更富水和高硅的钙碱性岩浆。尽管这种含水钙碱性岩浆的形成可能与俯冲过程有关,但是在现今大洋也发现有辉长苏长岩的存在,表明在洋中脊环境也存在有含水钙碱性岩浆的发育。通过对侵入到西藏普兰蛇绿岩地幔橄榄岩中的辉长苏长岩的研究,笔者提出它们可能是遭受海水蛇纹石化的大洋岩石圈地幔重熔而成,其形成过程可能与在洋中脊发育的拆离断层有关。     

滇西澜沧老厂地区玄武岩岩石成因与构造意义

对滇西澜沧老厂地区玄武岩进行了系统的主微量元素和Nd-Pb同位素地球化学研究,结果表明该玄武岩为典型的洋岛玄武岩(OIB)。Nd-Pb同位素研究表明,玄武岩浆含富集地幔组分。老厂地区玄武岩浆活动可能与地幔热柱有关,玄武岩可能为地幔热柱(软流圈)熔融产生的岩浆与富集的岩石圈地幔岩浆混合的产物。     

西藏丁青宗白蛇绿混杂岩地球化学特征及其洋中脊叠加洋岛的成因

宗白蛇绿混杂岩位于班公湖—怒江缝合带东段丁青地区,是丁青蛇绿岩的重要组成部分。为确定该蛇绿混杂岩的构造属性,探讨其成因,对其进行了岩石学和全岩地球化学研究。结果表明,宗白蛇绿混杂岩存在两套成因不同的岩石。混杂岩中的玄武岩和辉长岩具有与洋岛玄武岩（OIB）相似的地球化学特征,其成因可能与来自地幔深部的“热点”作用有关。而混杂岩中的辉绿岩的地球化学特征与MORB相似,形成于洋中脊（洋内弧后盆地扩张中心）环境,并有受“热点”作用影响的印记;具有强烈亏损的地球化学特征的方辉橄榄岩则代表了洋内岛弧的基底残片,是已经亏损的地幔再次熔融产生玄武质岩浆后的残留物。这两套不同成因的岩石在板块汇聚过程中一起构造侵位于班公湖-怒江缝合带中。     

云南宾川-永胜-丽江地区低钛玄武岩和苦橄岩的岩石成因与源区性质

云南宾川-永胜-丽江地区是峨眉山玄武岩厚度最大、喷发最早的地区,最主要的岩石类型是低钛和高钛玄武岩,并有少量摘要云南宾川—永胜—丽江地区是峨眉山玄武岩厚度最大、喷发最早的地区,最主要的岩石类型是低钛和高钛玄武岩,并有少量的苦橄质玄武岩、苦橄岩和麦美奇岩。大部分火山岩的岩石化学组成属于拉斑玄武岩系列,少数低钛玄武岩属碱性玄武岩系列。它们不同程度地富集大离子亲石元素和轻稀土元素,相对亏损重稀土元素,稀土元素分馏明显,显著亏损相容元素(Co,V,Cr,Ni)。陆壳物质对低钛玄武岩浆的混染程度明显大于对苦橄质岩浆的影响程度。而且混染作用对于Sr同位素和大离子亲石元素的影响程度明显大于对Nd同位素和稀土元素的影响程度。Nd和Sr同位素证明,混染物主要是下地壳变质岩,也有少量上部陆壳物质。未受混染的样品具有适度亏损的Nd、Sr同位素组成。低钛玄武岩和苦橄岩类岩石是不同原生岩浆分异演化的产物。低钛玄武岩的原生岩浆是高镁拉斑玄武岩浆,原生苦橄质岩浆以EM-55为代表(MgO= 16.56%)。此外,还有一种比EM-55更富镁的原生岩浆。高镁拉斑玄武岩浆分异过程中的主要分离结晶相/堆晶相是单斜辉石,并有少量斜长石。苦橄岩浆分异过程中的主要分离结晶相/堆晶相是橄榄石,并有少量单斜辉石。参考相关的实验岩石学成果,可以证明,地幔柱源区由两种岩石组成:一种是50%榴辉岩和50%橄榄岩反应形成的石榴石辉石岩,另一种是橄榄岩。在地幔柱绝热上升过程中,位于其轴部的石榴石辉石岩的熔融作用始于≈165km,主要的熔融作用发生于165～128km,持续到66km,熔融产物为苦橄岩浆。橄榄岩的部分熔融始于≈150km,持续到66km,熔融产物是比EM-55更富镁的岩浆。地幔柱头部的熔融作用始于≈100km,终止于66km,主要的熔融作用发生于尖晶石稳定域,熔融产物为低钛玄武岩浆。     

内蒙古阿巴嘎旗地区新生代玄武岩基本特征及成因

内蒙古阿巴嘎旗及其以北地区新生代玄武岩是更新世中心式火山活动产生的大陆溢流玄武岩,该区玄武岩以高碱、富钛、贫铝为特征,属于钠质碱性玄武岩系列.源区是软流圈上地幔,玄武岩是部分熔融和分离结晶两种作用的结果.地幔橄榄岩部分熔融产生玄武质岩浆,部分原始地幔岩浆未经变异沿构造通道直接喷出地表形成碧玄岩、碱性橄榄玄武岩;部分原始地幔岩浆在上升过程中因停顿,原始地幔岩浆发生橄榄石分离结晶作用,部分橄榄石从岩浆中析出,最终岩浆喷出地表形成橄榄拉斑玄武岩.研究该区新生代玄武岩基本特征,探讨岩浆起源和岩石产生的构造环境对认识该区岩石圈地幔和软流圈性质具有重要意义.     

浙江沿海晚中生代拉斑玄武岩浆侵位深度的讨论

浙江沿海晚中生代复合岩流中拉斑玄武岩高度富集大离子亲石元素,反映除了源区富集作用外还有地壳混染的贡献,Rb、Nb的丰度特征指示玄武岩浆主要与中、上地壳岩石发生了相互作用。用岩石化学成分计算的这种拉斑玄武岩浆熔体的平均密度为ρm = 2.678 g/cm3 , 根据岩浆与周围地壳的压力平衡关系,推算得来自地幔的玄武岩浆一直侵位到距地表约16.3km左右的中地壳时才滞留下来,并被相应的地壳物质所混染。     

塔里木盆地北缘新生代碱性玄武岩的地质地球化学

新生代碱性玄武岩是塔里木盆地北缘碱性岩带最晚期形成的,由第三系盆地中陆相中心式喷发的碱性橄榄玄武岩和其下古生代地层中的碱性橄榄辉长岩岩筒和岩脉组成。它们是来自富集地幔的同源碱性岩浆,在不同空间冷凝结晶形成。     

山东临朐山旺新生代玄武岩中超镁铁岩包体的研究

山旺新生代玄武岩中的超镁铁质包体分为五类:尖晶石纯橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石方辉橄榄岩、尖晶石石榴石二辉岩和石榴石二辉橄榄岩。对它们的地质学,岩相学、岩石化学,造岩矿物的化学成分,稀土配分模式及热力学计算的研究表明,前三种岩石属原始地幔岩,后二种是地幔中岩浆作用的产物。     

江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系

通过研究徐州塔山地区橄榄玄武玢岩的地球化学特征,对其岩石成因及构造环境进行判别,并进一步对其金刚石成矿前景进行探讨。结果表明,橄榄玄武玢岩属于大陆板内玄武岩,总体上略富集轻稀土元素,是在板内拉张构造背景下由石榴子石相的富集地幔经不同程度部分熔融形成的,且在岩浆结晶过程中存在一定程度的斜长石堆晶作用。其所含微粒金刚石与安徽栏杆金刚石相似,显示出金刚石生长初期的特点,应为幔源捕获成因。与金伯利岩相比,橄榄玄武玢岩在地球化学特征方面存在明显差异,整体表现为古近纪伸展期玄武岩浆的特征,不具备携带大量深源包体的条件,难以形成原生金刚石矿床。     

中国东南部福州花岗质杂岩的岩石学和地球化学

中国东南部福州复式岩体主要由两个岩套构成:(1)钙碱性岩套(丹阳岩体、福州岩体)侵位于约105—100Ma前(Rb-Sr年龄)。这些花岗岩显示了有斜长石和角闪石分离的分异作用。Sr和Nd同位素证据说明老地壳物质在岩浆形成中起了重要作用。(2)碱性岩套(魁岐岩体、笔架山岩体)侵位于90Ma前。这个岩套主要由超溶线过碱性花岗岩组成。这些过碱性花岗岩的岩浆分异作用很微弱,特征是稀土含量高。Sr和Nd同位素资料表明,在岩浆形成过程中地壳物质带入未起重要作用。 由岩石成因研究可见,福州复式岩体是逐渐连续侵位于地壳上部。钙碱性岩套是侵位于俯冲带的典型岩套,而碱性岩套则与较大的地壳深断裂有关。     

埃达克岩的特征、成因及构造意义

与多数弧岩浆岩具有玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩的岩石组合不同,有一种弧岩浆岩以英安岩及与其成分相当的深成岩为主,由于其独特的地球化学特征被定义为埃达克岩。埃达克岩的显著特征是高Al2O3、Sr、Sr/Y、La/Yb、Zr/Sm而低Y、Yb、Sc。根据熔浆-矿物平衡热力学,岩浆被认为起源于榴辉岩相条件下俯冲板片的部分熔融。这样的熔融条件一般认为要求年轻(<25Ma)而热(≈10℃/km)的水化玄武质洋壳岩石发生俯冲作用,并在大约75～90km深处发生脱水部分熔融形成埃达克岩岩浆。在岩浆弧岩石成因体系中,这样的熔融条件最可能出现在板块俯冲的初始阶段。因此,埃达克岩概念的提出与研究可能具有重要的构造意义。     

皖赣沿江地区中生代壳幔相互作用与多成因夕卡岩成矿过程研究综述

在皖赣沿江地区分布着大量中生代侵入岩体及其岩石包体和相关的夕卡岩矿床。本文在综合整理作者研究团队近30年来所获得的区内大部分侵入岩体及其岩石包体和夕卡岩矿床研究资料的基础上,聚焦区域中生代壳幔相互作用与多成因夕卡岩成矿过程分析,为发展壳幔成矿学打下一定基础。基性侵入岩和镁铁质岩石包体的同位素年代学和岩石地球化学资料表明,皖赣沿江地区在中生代发生了碰撞后(145~135 Ma)富铜金和造山后(130~120 Ma)富铁金幔源岩浆底侵作用和相应的壳幔混源岩浆作用。壳幔混源岩浆作用主要包括结晶分异作用、同化混染作用、岩浆混合作用和岩浆熔离作用。夕卡岩矿床地质调研和镜下观察结果显示,两期壳幔混源岩浆侵入晚古生代到早中生代围岩地层后引发了多成因夕卡岩成矿作用,形成了接触交代、层控、岩浆和复合叠加等多成因夕卡岩矿床。接触交代、层控、岩浆和复合叠加夕卡岩矿床分别以热液交代、沉积+热液交代、岩浆结晶+热液交代和沉积+岩浆结晶+热液交代矿物组合和结构构造为特征。在碰撞后酸性-中酸性侵入岩体中产有富Cu和Zn等成矿物质的元古宙变质岩包体,表明碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆或其演化岩浆在浅位岩浆房中同化了元古宙变质基底成矿物质(铜锌等)储库导致铜进一步富集,从而形成更富铜的酸性-中酸性岩浆。在碰撞后中基性-基性侵入岩体中产有含大量Cu-Fe硫化物(黄铜矿和磁黄铁矿)和氧化物包裹体的深位和浅位堆积岩,表明碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆在深位岩浆房中和其演化岩浆在浅位岩浆房中发生了强烈的结晶分异作用导致铜铁亏损,形成更富金的中基性-基性岩浆。酸性-中酸性侵入岩体中夕卡岩包体和夕卡岩中辉长岩-夕卡岩过渡包体的存在表明,碰撞后富铜金的底侵玄武岩浆在侵位处同化晚古生代含铜铁矿源层的碳酸盐地层导致铜进一步富集,形成更富铜的夕卡岩岩浆。更富铜的酸性-中酸性岩浆、更富金的中基性-基性岩浆和更富铜的夕卡岩岩浆是形成碰撞后时期接触交代和层控夕卡岩铜矿、接触交代夕卡岩金矿和岩浆夕卡岩铜矿的最重要控制因素。在造山后中基性-基性侵入岩体中产有含大量Cu-Fe硫化物(黄铜矿和磁黄铁矿)和氧化物包裹体的堆积岩,表明造山后富铁金的底侵玄武岩浆在深位岩浆房中发生了强烈的结晶分异作用导致铜铁亏损,从而形成更富金的中基性-基性岩浆。造山后富铁金的底侵玄武岩浆在侵位处同化晚古生代含铜铁矿源层的碳酸盐地层、早中生代铁矿源层或者早中生代铁硅矿源层,导致铁、铁和铁硅的进一步富集,分别形成更富铁的夕卡岩岩浆、基性岩浆和中基性岩浆。更富金的中基性-基性岩浆及更富铁的夕卡岩岩浆、基性岩浆和中基性岩浆是形成造山后时期接触交代夕卡岩金矿、岩浆夕卡岩铁矿、矿浆型铁矿和接触交代夕卡岩铁矿的关键控制因素。     

峨眉火成岩省岩浆矿床成矿作用与地幔柱动力学过程的耦合关系

峨眉火成岩省位于扬子地块西部,为中二叠世末地幔柱活动产物。迄今为止,峨眉火成岩省已发现超大型V-Ti磁铁矿矿床4处,大中型岩浆硫化物型Ni-Cu-(PGE)矿床近10处。这些矿床的含矿镁铁-超镁铁岩体为260Ma±,与峨眉山玄武岩为同一地幔柱的产物。系统归纳和分析上述两类含矿镁铁-超镁铁岩体在空间分布、岩体规模、岩石组合和造岩矿物组成等方面存在明显的差异:可以分为内带和外带,内带以巨厚的峨眉山玄武岩、大型层状岩体和众多小型镁铁-超镁铁岩体、低Ti玄武岩、碱性岩体和丰富的成矿作用为标志。外带则玄武岩厚度降低,以高-Ti玄武岩为主,很少有侵入岩体。在对这两类岩浆矿床的分布及其与低Ti和高Ti玄武岩地质和地球化学联系的归纳和分析基础上,结合对杨柳坪Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床成矿过程与峨眉山玄武岩岩浆起源和演化相互关系的研究结果,认为峨眉山火成岩省这些不同类型的矿床是地幔柱动力学过程不同阶段的产物。V-Ti磁铁矿矿床的形成于高Ti玄武岩浆有关,主要受控于岩浆的分离结晶作用;而Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床成矿主要取决于3个因素:高程度的部分熔融,下地壳同化混染和分离结晶。Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床是地幔柱活动早期阶段的产物,而V-Ti磁铁矿矿床则形成则晚于岩浆硫化物矿床。     

与REE-HFSE成矿有关的碱性岩浆系统

碱性岩是自然界中分布极少的一类岩石，其起源于富集地幔并与稀有金属矿床伴生，因此是揭示深地物质组成和过程难得的理想研究对象。本文介绍了一些涉及碱性岩的相关概念，着重介绍了与稀有金属(REE-HFSE)成矿最为密切的阿格帕质岩和麦斯克质岩；简要阐述了与成矿相关碱性岩浆的起源、结晶条件和岩浆性质、岩浆动力学过程以及伴生的碳酸岩；列举了一些与碱性岩有关的HFSE-REE矿床的矿物学特征、成矿岩浆过程及岩浆性质，着重介绍了碱性岩(包括碳酸岩)侵入体周围的霓长岩化作用，包括其岩石学特征、规模、空间分带性以及REE-HFSE元素的行为等，以期为这类矿床的勘探工作提供一定的启示。最后就一些碱性岩与REE-HFSE成矿方面值得重视的科学问题提出建议。     

冲绳海槽中部和南部玄武岩的区域性差异及其成因研究

本文从岩石学和岩石化学角度出发 ,对冲绳海槽中部和南部玄武岩样品进行了对比研究。结果表明中部和南部玄武岩均系亚碱性玄武岩 ,其中前者兼具钙碱性系列和拉斑玄武岩系列两种性质 ,后者则主要属拉斑玄武岩系列。根据岩石化学特征命名 ,中部样品主体为石英拉斑玄武岩 ,南部样品则为橄榄拉斑玄武岩。两区海槽玄武岩岩浆均由下伏地幔岩部分熔融而成 ,但源区地幔性质不均一 ,岩浆演化程度各异。中部样品源区地幔性质为过渡型 ,结晶分异程度较高 ;南部样品源于近亏损或富集型的地幔 ,结晶分异程度较弱 ;另外两区玄武岩样品均受到了不同程度的陆壳物质混染。中、南部海槽玄武岩在岩石学、岩石化学方面的差异与源区地幔性质不均一和岩浆演化程度各异有直接关系。海槽玄武岩构造环境属于过渡洋中脊玄武岩 (张性 )与岛弧玄武岩 (压性 )之间 ,代表的仍是海槽早期的岩浆活动。