云南马关地区岩石圈地幔组成和年龄:地幔橄榄岩包体的Re-Os同位素限制

本文对马关地区新生代碱性玄武岩中的地幔包体进行了系统的岩石学和地球化学研究,并首次进行了包体的Re-Os同位素测试。马关地区的橄榄岩包体主量成分上表现为饱满肥沃的特征;具有不同程度的轻稀土亏损特征,亏损Nb、Ti和Zr等高场强元素(HFSE)以及Ba等大离子亲石元素(LILE);橄榄岩包体的Nd同位素特征表明橄榄岩包体代表的是不均一的亏损地幔。5个橄榄岩全岩样品的Re-Os同位素分析结果表明,样品的Os含量总体较高(3.29×10^-9~3.78×10^-9),接近于造山带橄榄岩体的Os含量,Re含量变化范围较大(0.24×10^-9~0.54×10^-9),与Re的迁移能力较强有关。样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os值在0.12295~0.12530之间变化,与¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os值和Al₂O₃含量之间都不存在较好的相关性,说明Re-Os体系不单纯由熔体抽取过程所控制。橄榄岩包体的Re亏损年龄t_RD为254~604Ma,说明马关地区岩石圈地幔形成的时代应该在新元古代之前。马关地区岩石圈地幔并非是由软流圈上涌新增生的地幔,而是经历了如下演化历史:在新元古代之前,由原始地幔的部分熔融和熔体抽取作用形成了岩石圈地幔,之后经历了熔/流体交代和改造而发生了再富集作用,导致部分地幔橄榄岩逐渐从亏损难熔的特征向饱满肥沃转变,而未遭受熔/流体的改造的橄榄岩仍然保持了难熔亏损的特征。这种熔/流体交代和改造作用很可能与晚二叠纪峨眉山地幔柱的活动有关,而新生代以来印度-亚洲大陆碰撞导致地幔物质向东南方向的侧向流动,诱发软流圈上涌和马关地区的钾质岩浆的活动,也对马关地区岩石圈地幔的改造具有重要的影响,但由于喷发时间较新对Os同位素组成的影响还未显现出来。     

新疆西克尔碧玄岩中的地幔橄榄岩包体

在新疆西克尔地区发现了尖晶石相橄榄岩包体.这些包体的寄主岩石为碧玄岩,其K-Ar同位素年龄为19.76～21.90 Ma.岩相学和矿物化学研究表明西克尔橄榄岩包体具有典型的岩石圈地幔橄榄岩包体的特征.利用矿物温压计对包体的平衡温压进行估算,发现西克尔地幔橄榄岩包体的平衡温压为736～1017℃和1.7～2.2GPa,与西南天山托云地区晚白垩纪火山岩中尖晶石二辉橄榄岩包体(平衡温压为818～1113℃和1.5～2.0GPa)相比,具有温度明显偏低,而压力明显偏高的特点.这说明西克尔地区的地幔橄榄岩包体没有受到地幔热异常事件的影响,因此可以代表塔里木板块岩石圈地幔的原始性质.这对于研究塔里木盆地岩石圈地幔的热结构和地球化学特征以及塔里木盆地内大量幔源岩浆的成因具有重要意义.     

云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中矿物混晶包体特征及其地质意义

在云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中发现了一类特殊包体,呈红色与黑色两种。经X射线粉晶衍射鉴定,红色者为以锰铝榴石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶,黑色者为以绿辉石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶。两种矿物混晶包体在一定程度上类似于熔浆玻璃或熔体囊,它们具有同源演化的相似地球化学特征。文中通过对两种矿物混晶包体的显微特征与地球化学分析研究表明,它们是亏损地幔部分熔融的产物,并作为一种不混溶熔体成分被碱性玄武岩浆携带、运移上升。它们代表了石榴石相(榴辉岩相)地幔源区组分,暗示新生代时期软流圈上涌除释放小体积交代熔体交代上地幔使其富集之外,还造成岩石圈地幔拆沉,尖晶石相地幔组分向石榴石相地幔组分转变。另外,据两种混晶包体与其他类型包体和寄主岩岩浆的不同来源,推测马关地区深部岩石圈地幔经交代作用发生过两次转换。首先是由原始地幔向亏损地幔转化,并发生部分熔融,其后是由亏损地幔转化为富集地幔,形成富碱岩浆和与其互不混溶的进一步富集成矿元素的地幔流体。由此暗示滇西地区与富碱斑岩有关的多金属成矿作用即受制于这一深部地质过程与壳幔混染机制。     

青藏东缘马关地幔岩包体的岩石学与矿物学研究

对青藏东缘新生代马关地区高钾岩系中地幔岩包体的岩石学和矿物化学成分的研究表明:马关地幔岩包体属尖晶石相橄榄岩,岩石类型主要为尖晶石二辉橄榄岩,矿物组合为橄榄石(O l) 斜方辉石(O px) 单斜辉石(Cpx) 尖晶石(Sp l),含极少量金云母和角闪石。橄榄石以贵橄榄石为主,部分为镁橄榄石,其Fo值为89.72~90.47,M g#值为89.75~90.51;斜方辉石的En分子为88.00~89.59,M g#值为90.21~91.16,C r#值为3.31~6.23;单斜辉石主要为透辉石,少量为顽透辉石,成分上表现为高C a(wC aO=18.71%~20.78%)、高A l(wA l2O3=6.00%~7.30%)、高M g#值(89.93~91.57)和低C r#值(5.13~8.74);尖晶石为铬尖晶石,其w(C r2O3)为7.62%~12.88%。矿物化学成分指示:马关尖晶石二辉橄榄岩包体属A型包体,为低度熔融后的大陆地幔橄榄岩。温压估算表明,马关尖晶石相二辉橄榄岩包体的平衡温压分别为900℃~1 150℃和1.29 GPa~2.20 GPa(相当于地下深度45 km~71 km),其上地幔地温曲线与大洋地温曲线一致,显示马关地区岩石圈地幔具有很高的热流值,暗示青藏东缘及邻区于0~16 M a期间有热的软流圈地幔上涌,地幔上涌在构造上的响应即是青藏东缘乃至整个东亚地区区域性岩石圈的东-西向伸展。     

云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中矿物混晶包体特征及其地质意义

在云南马关碧(钾)玄质火山角砾岩中发现了一类特殊包体,呈红色与黑色两种。经X射线粉晶衍射鉴定,红色者为以锰铝榴石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶,黑色者为以绿辉石为主要结晶相的隐晶—非晶质混晶。两种矿物混晶包体在一定程度上类似于熔浆玻璃或熔体囊,它们具有同源演化的相似地球化学特征。文中通过对两种矿物混晶包体的显微特征与地球化学分析研究表明,它们是亏损地幔部分熔融的产物,并作为一种不混溶熔体成分被碱性玄武岩浆携带、运移上升。它们代表了石榴石相(榴辉岩相)地幔源区组分,暗示新生代时期软流圈上涌除释放小体积交代熔体交代上地幔使其富集之外,还造成岩石圈地幔拆沉,尖晶石相地幔组分向石榴石相地幔组分转变。另外,据两种混晶包体与其他类型包体和寄主岩岩浆的不同来源,推测马关地区深部岩石圈地幔经交代作用发生过两次转换。首先是由原始地幔向亏损地幔转化,并发生部分熔融,其后是由亏损地幔转化为富集地幔,形成富碱岩浆和与其互不混溶的进一步富集成矿元素的地幔流体。由此暗示滇西地区与富碱斑岩有关的多金属成矿作用即受制于这一深部地质过程与壳幔混染机制。     

云南马关火山角砾岩及其包体岩石岩相学和元素地球化学特征及其地质意义

对云南马关地区的爆破火山角砾岩及其中各类包体岩石开展了系统的岩相学和元素地球化学研究.结果表明,与爆破火山角砾岩有成因联系的岩石有3类:①以爆破火山角砾岩胶结物形式产出的碧玄岩和钾玄岩.②作为寄主岩的碧玄岩和钾玄岩中包含(携带)的尖晶石相地幔橄榄岩包体,进一步划分为两类:一类是具原始地幔性质的岩石,成分较单一,地幔交代...     

辽宁宽甸新生代火山岩和地幔包体He-Ar同位素组成

宽甸新生代碱性玄武岩、地幔包体及辉石巨晶的稀有气体同位素组成和流体含量分析表明，不同岩性稀有气体含量的差异反映了岩浆作用过程中轻、重稀有气体的分馏特性，较轻的稀有气体(He、Ne)比较重的稀有气体(Kr、Xe)具有更高的活动性和不相容性；该地区上地幔源区具有典型的MORB型源区特征，以辉石巨晶为代表；地幔包体的3^He／^4He值较低，可能与地幔上隆过程中富集地幔流体的交代作用或地幔塑性变形作用丢失了部分原始He有关；大陆碱性玄武岩具有与大洋玄武岩截然不同的He同位素组成，反映了大陆区地幔岩浆上升过程中受到了陆壳物质混染。地幔源区^40Ar／^36Ar值为350左右，二辉橄榄岩和碱性火山岩的^40Ar／^36Ar值比大气略高，可能有大气组分的混入。部分样品中有^21Ne、^22Ne、^129Xe、^134Xe和^136Xe相对于大气的过剩现象。     

西昆化地区新生代火岩中的深源包体

青藏高原的形成与演化是举世瞩目的现代地学前缘,岩石圈结构及其演变对于探讨高原隆升及其资料环境效应具有重要意义。多年来,对于青藏高原岩石圈结构的认识主要基于地球物理探测结果和地质研究,尚未发现深达地幔的物质。我们在西昆化地区康西瓦新生代火山岩中首次发现了以含金云母方辉橄榄岩为主的深源包体,其主要组成矿物为橄榄石和斜方辉石,含有少量单斜辉石、尖晶石和金云母。橄榄岩为主的深源包体,其主要组成矿物为橄榄     

辽宁宽甸新生代火山岩和地幔包体的稀有气体同位素组成及其演化意义

通过对宽甸新生代碱性玄武岩、地幔包体及辉石巨晶的稀有气体同位素组成的分析，认为不同岩性稀有气体含量的差异反映了岩浆作用过程中轻、重稀有气体的分馏特性，较轻的稀有气体(He、Ne)比较重的稀有气体(Kr、xe)具有更高的活动性和不相容性；该地区上地幔源区具有典型的MORB型源区特征，以辉石巨晶为代表；地幔包体的^3He／^4He值较低，可能是地幔流体交代作用造成的；大陆碱性玄武岩具有与大洋玄武岩截然不同的He同位素组成，反映了大陆区地幔岩浆上升过程中受到了陆壳物质混染。地幔源区^40Ar／^36Ar值为350左右，二辉橄榄岩和碱性火山岩的^40Ar／^36Ar值比大气略高，可能有大气组分的混合。部分样品中有^21Ne、^22Ne、^129Xe、^134Xe和^136Xe相对于大气的过剩现象，是核成因造成的。     

雷琼新生代玄武岩中地幔岩包体矿物中的流体—熔体包裹体的REE组成特征

雷琼地区新生代玄武岩中地幔岩包体的１２件单矿物稀土元素中子活化分析表明,雷州和琼北地幔岩包体中不含流体－熔体包裹体的同类矿物的ＲＥＥ组成有明显差异,反映了雷州与琼北玄武岩地幔源区ＲＥＥ组成的不均一性。通过对比同一地幔岩包体中含包裹体与不含包裹体相同矿物的微量元素组成,发现雷琼地幔岩包体矿物中的流体－熔体包裹体富含ＲＥＥ,尤其是ＬＲＥＥ;并且不同产地地幔包体同类矿物中和同一包体不同矿物中包裹体的丰度     

Geochemical Characteristics of Cenozoic Basaltic High-K Volcanic Rocks from Maguan Area, Eastern Tibet

The major element, trace element and Nd-Sr isotopic composition of Cenozoic basaltic volcanic rocks from the Maguan area, eastern Tibet, indicates that the volcanic rocks are enriched in alkalis, especially K (K2O up to 3.81%) and depleted in Ti (TiO2 = 1.27%-2.00%). These rocks may be classified as two groups, based on their Mg# numbers: one may represent primary magma (Mg# numbers from 68 to 69), and the other, the evolved magma(Mg# numbers from 49 to 57). Their REE contents are very high (∑REE = 155.06-239.04μg/g). Their REE distribution patterns are of the right-inclined type, characterized by LREE enrichment [(La/Yb)N =12.0-19.2], no Ce anomaly (Ce/Ce*=1.0), and weak negative Eu anomaly (Eu/Eu*=0.9). The rocks are highly enriched in Rb, Sr and Ba (59.5-93.8μg/g, 732-999 μg/g, and 450-632 g/g, respectively), high in U and Th (1.59-2.31μg/g and 4.73-8.16 μg/g, respectively), and high in Nb, Ta, Zr and Hf (70-118 μg/g,3.72-5.93 μg/g, 215-381 μg/g, and 5.47-9.03 μg/g, respectively). In the primitive mantle-normalized incompatible element spidergram, Nb, Ta, Zr, Hf and P show positive anomalies, whereas Ba, Ti and Y show negative anomalies. The 87Sr/86Sr ratios range from 0. 704029 to 0.704761; 143Nd/144Nd from 0. 512769 to 0. 512949; and εNd from 2.6 to 6.1. These geochemical features might suggest that the potential source of the basaltic high-K volcanic rocks in the Maguan area is similar to the OIB-source mantle of Hawaii and Kergeulen volcanic rocks.     

滇东南马关和屏边地区新生代玄武岩地球化学特征及深部动力学意义

滇东南马关和屏边地区新生代玄武岩是青藏高原后碰撞岩浆作用的重要组成部分.玄武岩全岩的39Ar/40Ar定年结果显示,马关地区存在两期玄武岩浆作用,其时代分别为12.9±0.2Ma和21.2±1.2Ma;屏边玄武岩的时代非常年轻,＜ 1.7Ma,与越南、南海地区以及滇西腾冲新生代玄武岩浆作用的时代一致.根据全岩化学与标准矿物分类命名方法,确定马关玄武岩包括橄榄拉斑玄武岩、碱性橄榄玄武岩和碧玄岩三种岩石类型;而屏边玄武岩均属碧玄岩.采用有关熔体分离压力估算的方法,分别估算了两地玄武岩岩浆的起源深度,结果为:马关从橄榄拉斑玄武岩-碱性橄榄玄武岩-碧玄岩,其起源深度分别为57～73km、82km和67.5～ 87km.屏边碧玄岩的起源深度为79～88km,略高于马关地区的碧玄岩.全岩稀土微量与Sr-Nd同位素结果表明,两地新生代玄武岩具较低的初始87Sr/86 Sr同位素比值和较高的143Nd/144Nd比值,所有玄武岩均具有正的εNd值,以及富集LREE、LILE和Nb、Ta等高场强元素,无Eu异常,且具较高的Nb/U比值等地球化学特征,证明这两地的玄武岩具有相似于OIB的亏损地幔源区,显示出MORB(或OIB)型与EM Ⅰ(和EMⅡ)富集端元的混合特征.结合稀土元素模拟与地幔包体研究成果,提出该区新生代玄武岩源区应该处于石榴子石相-尖晶石相的过渡区域,可以通过石榴石二辉橄榄岩经1％部分熔融所产生的熔体与尖晶石相二辉橄榄岩经2％～5％部分熔融形成的熔体的混合形成.作为对始于65Ma左右的印度-欧亚大陆巨型碰撞的一种响应,沿金沙江-哀牢山-红河断裂带发生了显著的块体旋转、挤出或逃逸以及构造应力场的巨大反转与调整,诱发青藏高原下部深部物质向周边发生迁移.在西太平洋俯冲带“吸力”的影响下,加速了软流圈物质向东南方向的流动和上涌,最终形成马关、屏边地区新生代岩浆岩.因此,该区新生代火山作用是对印度-欧亚大陆巨型碰撞的响应,也是青藏高原下深部软流圈物质侧向流动的记录.     

青藏高原南部与北部新生代高镁钾质岩地球化学对比:南北地幔源区差异

青藏高原广泛分布有一些新生代高镁钾质岩(Mgo≥6%,K2O/Na2O>1),通常认为它们应起源于地幔源区,虽然它们均有着富钾、富集大离子亲石元素和亏损高场强元素的共同特征,但青藏高原南部和北部的这些新生代火山岩在形成时代和地球化学特征方面均有明显的不同.青藏高原南部和北部新生代火山岩在形成时间和空间上是不连续的.青藏高原南部和北部的高镁钾质岩可能均源于与古俯冲环境相联系的富集地幔源区,但它们的地幔源区矿物组成和形成深度却是不同的;高原南北高镁钾质岩明显不同的组成可能是因它们源区的壳源物质的来源或含量不同所致,而高原南部比北部高镁钾质岩明显低的143Nd/144Nd但高的87St/86Sr同位素比值特征,暗示后者起源于一个相对亏损的(含较少沉积物组分的)富集地幔源区.虽然对流减薄和陆内俯冲模式分别可以解释青藏高原抬升和与其共生的新生代火山岩的部分现象,但从总体上看北向俯冲的印度岩石圈的多次断离和南向俯冲的亚欧板块相结合的模式可能是解释新生代以来青藏高原的抬升和与其共生的火山岩最有效的形成机制.     

青藏高原北羌塘新生代火山岩中的麻粒岩捕虏体

北羌塘枕头崖地区新生代火山岩主要岩石类型为安山岩和英安岩类。其中,安山岩在一定程度上显示了埃达克质火山岩的特征,如高Sr(>1000×10-6)、Sr/Y>50以及低Yb(<2×10-6),表明其应源于榴辉岩相的青藏高原加厚陆壳中下部(>45km深度)。而英安岩类富集LILE,如Rb、Ba、Th、U和K等,亏损HFSE,如Ti、Nb、Ta和Sr等,尤其是Sr显著亏损,表明其应源于斜长石稳定的麻粒岩相源区。该区新生代安山岩和英安岩中麻粒岩捕虏体可分为两种类型,即二辉石麻粒岩和单斜辉石麻粒岩。二辉石麻粒岩平衡温度为783~818℃,单斜辉石麻粒岩形成压力在0·845~0·858GPa之间,来源深度约为27·9~28·3km,表明它们是来自青藏高原加厚陆壳中部的岩石样品,代表了本区英安岩类火山岩的源区物质组成。     

滇东南马关地区新生代钾质玄武岩中幔源包体研究 : 深部物质组成与动力学过程探讨

滇东南马关地区新生代钾质玄武岩携带的幔源包体为研究该地区上地幔性质提供了物质基础。分析表明,全岩及单矿物中的玄武质组分与M gO含量之间均有很好的负相关性,与世界尖晶石二辉橄榄岩的变化趋势一致,表明橄榄岩包体代表了成分均一的上地幔经不同程度部分熔融后的残余;绝大多数包体亏损LREE及除U、Th以外的其他不相容元素,SrN-d同位素组成单一(87Sr8/6Sr=0.7022～0.7029,Nεd=9.5～12.3),显示了M ORB型地幔的成分特点。相对亏损橄榄岩(Fo>90)的平衡温度(928～959℃)低于饱满型橄榄岩F(o<90,956～1110℃)。这些特征表明,马关橄榄岩包体很可能代表了MORB型软流圈地幔底辟上涌、减压熔融后新增生的岩石圈地幔。     

羌塘赤布张错地区新生代火山岩研究

根据K-Ar同位素年代学研究成果,将赤布张错新生代火山活动划分为3期:第Ⅰ期(40.1~35.1Ma)火山喷发较弱,形成小范围分布的细粒安粗岩和斑状粗面岩;第Ⅱ期(26.5~17.6Ma)火山喷溢最为强烈,形成大面积厚层黑色气孔状安粗岩;第Ⅲ期(5.5~4.61Ma)由潜火山作用形成球粒状、斑状粗面岩岩丘。新生代火山岩系包括高钾钙碱性系列和钾玄岩系列,高钾钙碱性火山岩形成于始新世,属于壳源岩浆系列;钾玄岩系火山岩形成于中新世-上新世,属于幔源岩浆系列。由老到新,岩石系列由高钾钙碱性系列→钾玄岩系列演化,岩性由安粗岩→粗面岩演化。     

陆相火山岩区填图方法的实践——以浙江嵊州新生代玄武岩为例

从20世纪90年代以来,中国陆相火山岩区调查工作普遍采用"火山构造-火山岩相-火山岩性"三位一体的思路与工作方法。以浙江嵊州地区1∶5万区域地质调查工作为例,探讨了该方法在大面积新生代玄武岩区中的应用。系统的野外调查及研究显示,在新生代玄武岩区,遥感技术及新的影像图是火山岩区填图的关键,图像解译-野外验证的反复实践,是提高填图效果和质量的有效方法。在野外,特殊的地貌、爆发相的集块角砾岩及火山颈相的玄武玢岩往往指示了火山机构的中心;火山岩相、喷发间断是划分火山旋回的关键。火山机构、火山岩相、火山岩性的时间-空间变化是恢复古火山喷发历史的关键手段。     

长白山区图们江流域新生代火山岩的岩石化学研究

图们江流域新生代火山岩以溢流式喷发为特征，其主要岩石类型以拉斑玄武岩为主，含少量玄武质粗安岩、碱性玄武岩、玄武质安山岩和粗面玄武岩。根据图们江流域火山岩的Mg#（Mg#=100Mg^2＋／（Mg^2＋＋Fe^2＋））值多数≤60，Ni含量〈100μg／g和主、微量元素地球化学特征综合表明，形成火山岩的岩浆不是原始岩浆，它们是原始岩浆在上地幔经历了橄榄石、辉石分离结晶作用后形成的以拉斑玄武岩为主，包括碱性玄武岩和粗面玄武岩等演化岩浆，结晶分异作用是岩浆演化过程的主要控制因素。拉斑玄武质岩浆在上升过程中发生了不同程度的壳源物质同化混染作用，发生在上地壳遭受较大程度混染的岩浆K2O含量明显偏高（〉2．6％），形成玄武质粗安岩。     

青藏高原北部黑石北湖新生代钾质火山岩的成因

昆仑岩带新生代钾质火山活动是青藏高原北缘深部动力学过程的重要记录。有关岩浆源区的性质和岩浆产生的机制一直存在较大的认识分歧。阐述了昆仑岩带黑石北湖钾质火山岩的岩石学和地球化学特征,并与西昆仑康西瓦和泉水沟新生代火山岩进行了成因对比分析。研究表明,昆仑火山岩带玄武质岩石的K2O和Na2O含量变化较大,从钠质过渡到钾质,硅碱图显示玄武质初始岩浆向钾质安粗岩方向演化。黑石北湖火山岩的高场强元素和Sr、Nd同位素组成显示岩浆源区具有EMⅡ的性质。岩石LREE的强烈富集和HREE的强烈分馏指示岩浆来自富集型含石榴子石地幔源区。不相容元素K/Nb、Ba/La等比值具有岛弧火山岩与OIB型玄武岩的过渡特征,指示源区为曾遭受软流圈流（熔）体交代的古俯冲地幔楔。