江南隆起带后山和茂林岩体年代学、地球化学及其构造意义

后山岩体与茂林岩体处于下扬子江南隆起带内,沿江南断裂带两侧分布.二者岩性均以花岗闪长岩为主,主量元素特征显示其属于高钾钙碱性、准铝质—过铝质系列的 Ⅰ 型花岗岩;微量元素原始地幔标准化蛛网图见Nb、Ta、Ti谷;稀土元素显示其富集轻稀土而亏损重稀土元素,球粒陨石标准化曲线呈现右倾、Eu负异常.两个岩体地球化学特征显示其...     

金红石榴辉岩——一个可能的超球粒陨石Nb/Ta储库

Nb,Ta的硅酸盐地球质量不平衡问题争论由来已久,备受关注。近年来研究发现,含金红石的榴辉岩Nb/Ta往往高于球粒陨石值(Nb/Ta=17.5),暗示其可能是平衡地球Nb亏损的独立储库。而洋壳玄武岩部分熔融实验表明Ta比Nb更倾向进入金红石晶格,这意味着作为俯冲洋壳部分熔融残留相的榴辉岩Nb/Ta不可能高于原岩。为了解释地质观察和实验结果之间的矛盾,系统分析了中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔、先导孔及附近地表榴辉岩的矿物微量元素。结果发现:榴辉岩中的Nb,Ta主要存在于金红石之中,其他矿物中含量极少;Nb,Ta之间存在着强烈分异(Nb/Ta=5.3～96.2),并总体上具有超球粒陨石的特征;韭闪石和多硅白云母的Nb/Ta平均分别为48.6,21.8,显示了很强的Nb,Ta分异能力;其他矿物如石榴石、绿辉石、绿帘石、磷灰石等的Nb、Ta含量及Nb/Ta都很低,对Nb-Ta分异不造成影响。认为导致Nb-Ta分异的不是金红石,而应出现在洋壳俯冲过程中金红石相出现之前的脱水和部分熔融阶段。富含Ti的角闪石(韭闪石)和白云母可能对Nb-Ta分异起到了决定性的作用。等金红石相出现之后,由于其对Nb,Ta的绝对控制作用,此前阶段的分异结果便被固定在金红石中而继承下来。因此,含金红石的榴辉岩常常表现出超球粒陨石Nb/Ta的特征,与金红石不能有效地分异Na,Ta的实验结果之间并不矛盾。在不均匀的上地幔中含金红石的榴辉岩是可能的超球粒陨石Nb/Ta储库之一。     

草滩沟群火山岩的地球化学特征及其形成构造环境

通过对出露于东-西秦岭交接处的草滩沟群火山岩地球化学特征的研究表明,草滩沟群火山岩具有较高的Al2O3含量和较低的TiO2含量,低ΣREE等特征;球粒陨石标准化稀土元素配分图解显示呈平坦型-微弱富集型;微量元素组成以富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、Th,强烈亏损Nb、Ta,以及高场强元素(HFSE)不分异为特征,Nb、Ta、Zr、Hf丰度及Nb/La,Hf/Ta,La/Ta,Ti/Y等值特征均显示岩浆源区受到消减组分加入的影响,与典型的岛弧玄武岩相似.综合地质、地球化学资料认为,草滩沟群玄武岩可与东秦岭丹凤群变基性火山岩对比,是早古生代秦岭洋俯冲消减作用的岩浆活动产物,代表了商丹缝合带的西延组成部分,向西延伸可与西秦岭天水关子镇-武山蛇绿混杂岩带相接.     

佛冈高分异I型花岗岩的成因:来自Nb-Ta-Zr-Hf等元素的制约

华南南岭地区发育有大面积的与钨锡成矿相关的侏罗纪花岗岩,然而其中有些花岗岩的成因类型却难以确定。本文以佛冈岩体为例,结合前人已发表数据,对佛冈花岗岩体中Nb、Ta、Zr和Hf等元素的迁移特征及其原理进行探讨,并对佛冈花岗岩的成因类型进行了厘定。随着分异程度增加,佛冈花岗岩Nb和Ta含量增加,Nb/Ta(3.6~15.3)和Zr/Hf(17.3~38.9)比值降低并发生分异。随着Zr含量的降低,佛冈花岗岩的Zr/Hf比值降低,这一特征表明锆石的分离结晶作用使得佛冈花岗岩的Zr/Hf比值分异。Nb/Ta比值分异可能与角闪石和黑云母的分离结晶作用有关。随着Nb/Ta比值降低,Y/Ho比值增加,这一特征表明佛冈花岗岩Nb/Ta比值的分异也和岩浆演化后期的流体有关。佛冈花岗岩不含原生的富铝矿物,为准铝质到弱过铝质岩石。随着分异程度增加,佛冈花岗岩P2O5含量降低,表明它不是S型花岗岩。随着Y/Ho比值增加和Nb/Ta和Zr/Hf比值降低,佛岗花岗岩Ga/Al和Fe OT/Mg O比值增加,从典型I型花岗岩特征演化到类似A型花岗岩的地球化学特征。因此,我们认为佛冈花岗岩不是A型花岗岩而是高分异的I型花岗岩。区域上与成矿相关的流体和花岗质岩浆的相互作用和分离结晶作用,使得华南南岭地区的花岗岩地球化学特征复杂,所以其成因类型也变的难以确定。     

吉南老岭地区早白垩世铝质A型花岗岩的厘定及其构造意义

主微量元素分析和LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示吉南老岭地区的头道、老岭、上绿水桥和高台子岩体为一套早白垩世铝质A型花岗岩.主要岩性为钾长花岗岩、晶洞钾长花岗岩、花岗斑岩和花岗岩.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为121~125Ma.主量元素具有富Si、alk, 贫Fe、Mg、Ca、Ti的特征; 微量元素亏损Ba、Sr、Ti、Nb、Ta、P, 富集K、Rb、Th等不相容元素; 稀土元素具有中等到强烈的负铕异常及右倾海鸥型的球粒陨石标准化稀土配分模式.元素地球化学特征表明岩体为铝质A型花岗岩(A/CNK=0.82~1.15, A/NK=1.00~1.28).岩石具有较低的不相容元素Ce/Nb、Y/Nb、Yb/Ta比值, 为A₁型非造山花岗岩.研究表明吉南老岭地区早白垩世时处于非造山的伸展构造环境, 是华北板块东部早白垩世伸展地球动力学背景在吉林南部地区的岩浆活动体现.      

大陆俯冲带的深部流体及变质化学地球动力学 ——以苏鲁超高压变质带为例

通过苏鲁超高压变质带的岩石学、矿物化学、地球化学和年代学研究,在大陆俯冲带深部流体与变质化学地球动力学方面取得了重要的创新性成果。研究证明大陆俯冲带的深部流体是高氧逸度、富硅酸盐的超临界流体,揭示出超高压变质极端条件下的流体－矿物(岩石)相互作用可以导致不活动元素发生溶解和迁移,可以导致金红石的Nb/Ta之间发生强烈的分异,提出俯冲到地幔深处的超高压榴辉岩是地球内部“隐藏”的超球粒陨石Nb/Ta比值的物质源区,与低球粒陨石Nb/Ta比值的物质源区大陆地壳和亏损地幔在化学成分上形成互补。     

利用地幔中Nb和Ta的含量制约地球初始岩浆洋的成分

球粒陨石常用来代表未分异的原始地球的组成成分。但是,Nb、Ta作为难熔亲石元素,在各硅酸盐地球储库中(地壳、洋中脊玄武岩、亏损的洋中脊玄武岩地幔等)的Nb/Ta值却显著低于球粒陨石的Nb/Ta值(<19.9)。这可能指示在下地幔深部有未被发现的高Nb/Ta源区,或者Nb在核、幔分异时进入地核。目前学界对"Nb悖论"成因仍存在很大争议。     

西天山昭苏东南部阿登套地区大哈拉军山组火山岩及花岗岩侵入体的地球化学特征、时代和构造环境

西天山昭苏东南部阿登套地区大哈拉军山组火山岩主要由玄武质安山岩组成,具有富集大离子亲石元素、亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)、稀土元素高度分馏的特征。这些玄武安山岩被一些钾长花岗岩和花岗斑岩脉体侵入。钾长花岗岩脉为准铝质,含有较高的Na2O+K2O、轻稀土元素、Zr、Nb、Y含量和较高的FeOT/MgO及Ga/Al比值。两类花岗岩均亏损Ba、Sr、P、Ti和Eu。钾长花岗岩和花岗斑岩给出的Laser-ICPMS锆石U-Pb年龄分别为354.2±2.3Ma和339.5±2.3Ma,表明其围岩即大哈拉军山组火山岩的形成时代不晚于早石炭世早期。综合野外地质观察、区域地质构造以及上述岩石的地球化学特征和时代,我们认为西天山昭苏南部大哈拉军山组火山岩及侵入其中的早石炭世A型花岗岩脉可能形成于活动陆缘弧后拉张环境。     

西藏高原西北缘钾质火山岩地球化学特征及其地质涵义

西藏高原西北缘钾质火山岩属橄榄玄粗岩(shoshonite)系列。其K-Ar同位素年龄变化于0.28~7.79Ma,属中新世末—更新世;其K2O/Na2O几乎均>1,Mg#值有较宽的范围(从0.51~0.64),且具有较低的Cr,Ni含量(均≤326×10-6)。它们代表着经历了不同程度分异演化的岩浆结晶产物。研究区钾质火山岩(shoshon-ites)以高度富集LREE和LILE(K,Rb,Sr,Ba,Th)以及高度亏损HREE和HFSE(Nb,Ta,Zr,Hf,Ti)等元素为特征。(La/Yb)n高达29.82~84.94。钾质火山岩对球粒陨石标准化的REE配分型式均为向右陡倾的LREE富集型。对原始地幔标准化的痕量元素蛛网图均具有明显的Nb,Ta,Ti负异常。钾质火山岩具有较高的87Sr/86Sr(0.707755~0.710426)和较低的143Nd/144Nd(0.51196~0.512439)比值。上述特征表明这些火山岩来源于富集的地幔源区。钾质火山岩较高的Ba/Nb比值(40.84~97.28)、较高的Th/Ta及Ce/Yb比值(131~366)、和较低的Nb/Y比值(0.9~3.3),结合Th/Yb-Ta/Yb及(Th×100)/Zr-(Nb×100)/Zr判别图,提示了它们也形成于活动大陆边缘,但与其伴生的钙碱性火山岩为早期与俯冲作用有关的火山岩,而钾质火山岩则为晚期岩石圈拆沉作用的产物。     

内蒙北山白云山一带奥陶纪火山岩地球化学特征及构造意义

白云山一带奥陶纪火山岩位于红柳河—洗肠井蛇绿构造混杂岩带以南,前人对该火山岩研究较少,主要岩性为安山岩、安山质凝灰岩,岩石地球化学研究表明火山岩属钙碱性岩石系列;在球粒陨石标准化图上显示稀土元素配分曲线具明显的右倾型,轻重元素比值(HREE/LREE)变化于6.37～7.93;具有微弱的Eu异常,δEu=0.73～0.96。原始地幔标准化蛛网图中,显示富集大离子亲石元素(LILEs;Rb、K、Sr等),亏损高场强元素(HFSEs;Nb、Ta等)为特征(图3b),与俯冲带岩浆岩地球化学特征类似。结合火山岩岩石成因、源区性质和区域研究成果,认为白云山一带奥陶纪火山岩形成于陆缘弧环境,红柳河—白云山—洗肠井有限洋盆南向俯冲作用的产物。     

苏州花岗岩中钽矿化机理的研究

苏州花岗岩岩体中稀有元素含量远高于克拉克值,在岩体中Ｔａ／Ｎｂ比值从下向上逐渐升高,边缘相中Ｔａ含量要比内部相高出４～５倍,氧同位素分析表明边缘相样品δ１８Ｏ的亏损是受到雨水交换作用的强烈影响。综合考察苏州花岗岩边缘相的雨水交换与富集稀有元素的岩浆体系之间的关系,可以认为苏州花岗岩在演化结晶至晚期时,在顶部和边缘与雨水热液作用,导致岩浆物理化学条件改变,使稀有元素络合物发生解体,从而发生Ｔａ矿化作用。     

四川小金-理县一带铌钽矿成矿预测研究

四川小金-理县一带发育有燕山期和印支期两期花岗岩,存在稀有金属化探异常,已发现多处稀有金属矿(化)点,具有较好的铌钽成矿地质条件.该区内Nb、Ta具有印支期和燕山期两期成矿模式,前者富Ta,后者富Nb.岩体化学成分上以富碱为特征,Nb、Ta与Ti、Na、K相关性较好.通过对区域地质、区域地球物理、地球化学特征和已知矿床矿点的对比,研究了含矿岩体的岩石化学、岩石地球化学特征.在此基础上划分出4个铌钽找矿远景区,预测了资源远景储量(334)为Ta2O5 200～500t,Nb2O5 300～600t.     

太古宙TTG的Nb/Ta变化特征:对“Nb-Ta悖论”的启示

英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)是地球早期大陆地壳最重要的组成部分。TTG的Nb/Ta比值变化不仅与它的成因相关,而且与早期构造环境和地壳分异过程关系紧密。本文选择阴山地块出露的TTG片麻岩及下地壳斜长角闪岩/麻粒岩包体作为研究对象,开展了寄主花岗闪长岩和同源镁铁质包体中的角闪石和黑云母的原位微区矿物的微量元素分析工作,以及TTG与非同源斜长角闪岩包体的全岩主微量元素分析工作。矿物化学研究结果表明,花岗闪长岩和同源镁铁质包体的角闪石具有相似的Mg^#值,但是两者具有明显不同的Nb/Ta比值。镁铁质包体中的角闪石更富Cr、Ta,Nb/Ta比值为30～50; TTG岩石中的角闪石Cr和Ta含量偏低,但具有更高的Nb/Ta比值(38～70)。TTG和镁铁质包体中的角闪石Cr含量与Nb/Ta具有较好的负相关关系。全岩地球化学分析结果揭示,TTG片麻岩的具有高Nb/Ta比值(13～65,平均值31),斜长角闪岩和麻粒岩包体具有变化的Nb/Ta比值(10～56)。太古宙绿岩带中玄武质岩石的Nb/Ta平均值为～15,阴山地块斜长角闪岩和麻粒岩包体具有高的Nb/Ta比值...     

长白山火山地幔不均一性——微量元素及同位素地球化学研究

大陆火山的复杂性是一个普遍关注的全球性问题,也是一个长期以来悬而未解决的地质问题。长白山火山位于亚洲板块东部的活动边缘,受到西太平洋俯冲的影响,新生代构造和火山活动活跃,为探讨大陆火山成因及其地幔源区特点提供了极佳的天然实验室。天池火山和龙岗火山是长白山地区两个重要的新生代火山区,其火山岩分布具有空间相邻、火山活动时代相似的特点,本文通过对基性火山岩的岩石学和地球化学对比研究,指出天池火山和龙岗火山具有明显的地球化学不均一性,包括微量元素不均一性和 Sr、Nd、Pb 同位素不均一性,来自于不同的地幔源区,天池火山和龙岗火山火山岩分布相邻,覆盖范围东西最大不过100多公里,因此这是典型的小尺度地幔地球化学不均一的特点。Sr、Nd 同位素特征显示龙岗火山来自于原始地幔,而天池火山来自于原始地幔和富集地幔混合源区。不相容元素 Nb、Ta 显示,天池火山 Ta 元素含量很低(主要落在0.17～2.15 ppm 的范围),具有明显的负 Ta 异常和明显的 Nb/Ta 分异(Nb/Ta=10～50,个别达到100以上),可能是板片部分熔融产物与金红石等副矿物反应的结果,暗示了西太平洋板块俯冲机制的影响;而龙岗火山没有明显 Nb、Ta 亏损或者分异。     

AG MP-1阴离子交换树脂元素分离方法再研究

目前不同实验室建立的用于MC-ICP-MS铜铁锌同位素测定的离子交换分离方法多适用于一般地质样品的Fe同位素高精度测定,而对于一些类似于白云鄂博Fe-Nb-REE矿床的特殊地质样品,这些分离方法的适用情况有待进一步研究。为研究REE、Nb、Ta、Co、Cu、W等元素是否能够和Fe有效分离,采用AG MP-1阴离子交换树脂,依次以6 mol/L HCl和2 mol/L HCl为介质对这些元素进行淋洗,并利用ICP-AES和ICP MS对淋洗液中的各元素含量进行测定。实验结果表明,在6 mol/L HCl介质条件下,运用AG MP-1树脂可以将REE、W与Fe有效地分离,能够将Nb、Ta的含量降低一个数量级;Fe、Co、Cu的淋洗行为和前人研究结果一致。     

超高压榴辉岩金红石中高场强元素变化的控制因素及其地球动力学意义

利用LA-ICP-MS对CCSD-MH超高压榴辉岩中金红石进行了详细的原位微区微量元素组成分析.金红石中高场强元素Nb和Ta含量主要受全岩Nb、Ta和TiO₂含量控制, Zr、Hf含量比较稳定基本不受全岩含量影响.粒间金红石中, 同一颗粒金红石核部Zr含量系统高于边部, 而边部则出现了明显的Pb和Sr富集特征.CCSD-MH榴辉岩中金红石与全岩的Nb/Ta比值呈现明显的不一致性.全岩Nb/Ta比值明显低于金红石且与全岩TiO₂含量负相关, 而金红石的Nb/Ta比值与全岩Nb、Ta含量和Nb/Ta比值没有明显的相关关系.金红石和全岩之间非完全耦合的Nb/Ta组成表明, 金红石并非形成于原岩的结晶过程中而是在超高压变质作用过程中形成, 尽管金红石是榴辉岩中Nb、Ta含量的主要载体矿物, 但金红石的Nb/Ta比值并不一定能完全代表全岩的特征, 而与全岩Nb、Ta和TiO₂的含量有关.粒间金红石核部Zr含量所记录的温度与粒径之间具有明显的正相关性, 反映金红石中的Zr在其形成后没有封闭.粒间金红石所表现出的明显的边部富集Pb和Sr的特征, 反映了后期流体活动对金红石组成的影响.这些研究结果为金红石中Zr在高温下的扩散作用和后期流体活动的影响提供了重要证据, 这可能是利用金红石Zr含量地质温度计计算的苏鲁-大别榴辉岩变质温度(598~827℃) 偏低的主要原因.      

Ta and Sn concentration by muscovite fractionation and degassing in a lens-like granite body: The case study of the Penouta rare-metal albite granite (NW Spain)

The Penouta peraluminous low-phosphorous granite is the most important low-grade, high-tonnage Sn-Ta-Nb-bearing albite granite from the Iberian Massif. A sheet or laccolith shape, instead of a stock, is inferred for the Penouta granite, maybe in relation with the low viscosity and high mobility of a fluorine-bearing melt. Subhorizontal lateral extension of the magma is also inferred via vertical and horizontal geochemical variations. The absence of compositional gaps in variation diagrams, coupled with continuous evolutionary trends of compatible and incompatible elements with height, discard a multi-pulse intrusion and point to a single magma pulse. Mineral chemistry, trace element and least-squares mass balance modelling support a differentiation process from bottom to top in the emplacement place. The absence of switch from incompatible to compatible behaviour (bell-shaped trends) in Sn, Nb and Ta variation diagrams, coupled to experimental constraints on tantalite and cassiterite saturation, suggest that Nb-Ta oxides and probably cassiterite were not fractionated mineral phases, their crystallisation being related to concentration gradients within a trapped intercumulus melt. Major and trace element modelling support that the concentration upwards of Ta and the Ta/Nb ratio could be a consequence of mineral fractionation, with a key role of muscovite (mainly primary) for the Ta/Nb ratio, as this mineral has a higher partition coefficient for Nb than Ta. Our results suggest that fluorine and peraluminosity had a limited effect in the Ta/Nb ratio variations. Hence, Ta enrichment is mainly controlled by fractional crystallisation processes. In most cases, Sn enrichment was also concomitant with Ta, indicating that crystal-melt fractionation processes also played an important role in Sn concentration. Nevertheless, the strongest Sn enrichment in the granite (e.g., central part of the granite body) does not correspond to a significant Ta enrichment. The high affinity of Sn for fluids and the high partitioning of Ta for melt could explain this decoupling. Nevertheless, the magmatic signature of cassiterites in these strongly Sn-enriched zones (central part of the granite body) rules out a hydrothermal subsolidus origin for this fluid. By analogy with models carried out in sill-like bodies it seems likely that the Sn enrichment in the central part of the granite body is related to fluid saturation/degassing occurred in the lower margin, as a consequence of cooling and crystallisation of mostly anhydrous minerals (i.e. second boiling). The vapour exsolved migrated into the hotter melt up to the central part, where it probably was reabsorbed, yielding cassiterite with a magmatic signature. Moreover, we suggest that heat loss in the upper margin of the granite body might also contribute to the formation of a second fluid-saturated zone. As a result, pegmo-aplites and greisen were developed.     

华北地区中生代玄武岩高Nb/Ta值对地壳岩石再循环的直接记录

为揭示中国东部中生代大规模岩石圈减薄作用的深部地幔地球化学响应,对华北东部5个地区的中生代玄武岩进行了ICP-MS分析。结果表明,119~125 Ma玄武岩不仅具显著分异的稀土元素组成(La/Yb=35~60)、岛弧玄武岩型微量元素分布特征,且具高Ni(210×10-6~510×10-6)和Cr(510×10-6~1400×10-6)含量、高Mg#(71~78),以及系统高于球粒陨石的Nb/Ta值[19.9±1.0(1σ),n=16];而100 Ma碱锅玄武岩具有与球粒陨石(17.6)接近的Nb/Ta值[17.3±0.2(1σ)]。再循环地壳岩石在金红石稳定域内以榴辉岩为残余的部分熔融体 地幔橄榄岩反应,不仅使地幔岩石熔点降低、获得高Nb/Ta值及石榴子石特征,而且橄榄石向辉石的转变反应使Ni和Cr在交代地幔中的总分配系数显著降低。受熔体交代地幔橄榄岩的部分熔融可合理解释119~125 Ma玄武岩的上述地球化学特征,玄武岩Nb/Ta值应是对岩石圈减薄过程中地壳物质返回地幔后熔融产生硅质熔(流)体对上覆地幔交代的直接地球化学记录。     

福建南平花岗伟晶岩中的铌钽矿物学研究

铌钽矿物是福建南平花岗伟晶岩中最有工业利用价值的矿物,其种类较多,根据晶体结构和成分的差异,可分成６大类,即：铌铁矿－钽铁矿类,重钽铁矿类,锡锰钽矿类,细晶石类;褐钇铌矿类;铌（钽）－铁金红石类。铌铁矿－钽铁矿还可进一步分成６个在。不同各类铌钽矿物产于不同类型伟晶岩或同一类型伟晶岩的不同矿物组合带。在详细讨论了各类铌钽矿物的产状,成分,物理性质及晶体结构等特征的基础上,探讨了它们的地球化学演化规律