北祁连玉石沟蛇绿岩印度洋MORB型同位素组成特征及其地质意义

系统研究了北祁连山玉石沟蛇绿岩单元内枕状玄武岩的元素与Sr, Nd, Pb 同位素地球化学特征. 玉石沟蛇绿岩单元内枕状玄武岩属于拉斑玄武岩系列, 球粒陨石标准化稀土元素分配模式为近平坦型, (La/Yb)_N介于0.98~1.27 之间; Nb, Ta, Zr和Hf 无亏损, 显示出MORB 型玄武岩的特征; 经构造环境图解判别, 样品落入了MORB 区域内, 表明其形成于洋中脊环境或者成熟弧后盆地环境. Sr, Nd和Pb同位素组成特征表明其地幔源区主要存在DMM (亏损地幔)和EMII (II型富集地幔)两类地幔组分端元. 枕状玄武岩具有印度洋MORB型同位素组成特征, 与特提斯洋域地幔的同位素组成类似; 微量元素比值也与中国境内特提斯构造域内已知蛇绿岩的N-MORB 型玄武岩的特征微量元素比值相一致. 北祁连山其他蛇绿岩单元内枕状玄武岩也表现出印度洋MORB型同位素组成特征, 从而初步表明北祁连古洋曾是特提斯构造域的一部分. 这对于研究北祁连的大地构造演化和归属有着重要的意义.     

长白山天池火山的岩浆演化

长白山天池火山是由包括造盾阶段的玄武质岩石、造锥阶段和近代的粗面岩和碱流岩组成的 .REE ,不相容元素和Sr,Nd ,Pb同位素研究认为 ,不同阶段的岩石具有共同的岩浆成因与紧密的演化关系 ,其中结晶分异作用起了关键性作用 .玄武质粗安岩浆与碱流岩浆的共喷发表明天池下面存在地壳岩浆房和地幔岩浆房 .     

塔里木早二叠世大火成岩省的成因模式

近20年来,塔里木早二叠世大火成岩省在各类火成岩的空间分布、时间序列、地球化学特征、地幔源区和岩浆演化等方面有了深入的认识,为揭示大火成岩省的成因模式和演化过程奠定了坚实的基础.本文将主要基于塔里木大火成岩省存在的两阶段岩浆产物,结合前期研究基础和前人研究成果,系统论证塔里木早二叠世大火成岩省成因的两阶段熔融模式.模式认为塔里木大火成岩省的形成与地幔柱活动有关,其地幔柱作用形式兼具"巴哈纳型"和"德干型"两种特点,即早期高热的地幔柱引起了岩石圈地幔的低程度部分熔融,后期地幔柱上升绝热减压引起地幔柱自身部分熔融.在早期熔融事件中,地幔柱主要表现为上部岩石圈熔融所需的热供给,后期熔融过程中地幔柱成为熔融发生的主要场所和物质供给源.第一阶段喷发的两类玄武岩具有高~(87)Sr/~(86)Sr、低~(143)Nd/~(144)Nd的同位素特征,富集大离子亲石元素和高场强元素,为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融的产物,具有"巴哈纳型"特征;而第二阶段产出的基性-超基性侵入岩具有相对两类玄武岩较低的~(87)Sr/~(86)Sr,较高的~(143)Nd/~(144)Nd比值,为地幔热柱熔融的产物,具有"德干型"特征.其中第一阶段,可细分为Group1和Group2两类玄武岩,Group2玄武岩相对Group1玄武岩具有较低的~(87)Sr/~(86)Sr,较高的~(143)Nd/~(144)Nd比值.Group2玄武岩显示连接Group1玄武岩和第二阶段岩浆作用的过渡类型特征,表明塔里木早二叠世大火成岩省是地幔柱与岩石圈地幔持续相互作用的结果.关于塔里木大火成岩省成因模式的研究有助于增进对塔里木大火成岩省岩浆作用、深部地质过程和地球动力学过程的全面认识,有利于丰富大火成岩省的成因理论和地幔柱活动理论.     

早古生代古亚洲洋俯冲作用: 来自内蒙古大石寨玄武岩的年代学与地球化学证据

SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示, 分布于内蒙古大石寨镇周边的玄武岩喷发时间为(439±3) Ma, 而不是前人认为的二叠纪. 该套玄武岩显示出岛弧型微量元素地球化学特征 (Nb-Ta亏损而富集LILE和LREE)以及低放射成因Sr和高放射成因Nd和Hf同位素组成. 在岩石成因类型上包括两组: 第一组玄武岩相对高TiO2, MgO和相容元素而低Sr, Th和类似大洋中脊玄武岩(MORB)和现代俯冲带玄武岩的Sr-Nd-Hf同位素组成 (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(i)= 0.7028~0.7032,ε_Nd(t) =+9.8~+11.2,ε_Hf(t) = +16.1~+18.4); 第二组玄武岩则低TiO₂, MgO和相容元素而高Sr和Th, 略低的放射成因Nd和Hf而高Sr同位素比值 (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(i)= 0.7037~0.7038,ε_Nd(t) =+5.7~+7.3,ε_Hf(t)=+12.6~+13.0). 在岩石成因上, 大石寨玄武岩为古亚洲洋俯冲板片交代地幔楔的熔融产物, 第一组玄武岩很可能来源于俯冲流体改造且同位素组成极为亏损的大洋岩石圈地幔源区, 而第二组玄武岩的熔融源区则明显有俯冲沉积物的贡献. 大石寨玄武岩成因提供了早古生代古亚洲洋俯冲作用的直接证据, 其高放射成因Nd和Hf反映早古生代是区域地壳增生的重要时期, 大石寨玄武岩本身为地壳增生的组分之一. 结合本次研究和前人的年代学和地球化学研究结果, 建议将前人命名的大石寨组进行解体, 并重新厘定不同时代喷发火山岩的时空分布范围.     

Subaqueous volcanism in the Paleo-Pacific Ocean based on Jurassic basaltic tuff and pillow basalt in the Raohe Complex,NE China

On-land records of subaqueous explosive volcanic eruptions are rarely reported.To understand this phenomenon and discuss its global significance,we studied the geochronology and geochemistry of basaltic tuff and pillow basalt in the Raohe Complex,NE China.The basaltic tuff consists of well-sorted vitreous,crystal(mostly clinopyroxene),and minor lithic fragments.It is characterized by a high Mg O(15.7–15.9%)content and zero Eu anomalies(Eu/Eu~*=99–102).The tuff erupted at 172±1 Ma based on SHRIMP zircon U-Pb dating,coeval with the previously reported age of the pillow basalt.The pillow basalt has intermediate Mg O content and weakly negative Eu anomalies(Eu/Eu~*=90–99).Based on immobile trace element discrimination,the basaltic tuff and pillow basalt belong to alkali basalt displaying an OIB-type trace element pattern,and consistent Nd isotope signatures ofε_(Nd)(t)=4.4–6.2,indicating an identical mantle source.The pillow basalt has coupled Sr-Nd isotopic values,whereas the basaltic tuff has significantly higher initial~(87)Sr/~(86)Sr values that are similar to synchronous seawater.This indicates that the elemental exchange between the mantle-derived material and seawater most likely occurred in a subaqueous explosive volcanic eruption,rather than in an effusive eruption.Detailed calculations suggest that the high efficiency of the Sr-isotope exchange between seawater and the mantle-derived material triggered by a subaqueous explosive volcanic eruption is likely one of the main reasons for the rapid decrease of the global seawater~(87)Sr/~(86)Sr value.     

克拉玛依乌尔禾沥青脉Pb-Sr-Nd同位素地球化学

新疆克拉玛依乌尔禾沥青脉产出于达尔布特断裂东南侧.沥青的Ph.Sr,Nd同位素组成表明:(1)~(206)Pb/~(204)Pb=18.110～18.675,~(207)Pb/~(204)Pb=15.391～15.768,具有明显壳幔混合特征,Pb平均模式年龄为116Ma;(2)~(87)Sr/~(86)Sr=0.706 426～0.714 761,Rb-Sr等时线年龄为293 Ma,Sr同位素初始值为0.705 70±9;(3)~(143)Nd/~(144)Nd=0.512 587～0.513 389,Nd含量从0.02到6.7×10~(-6),低Nd含量的样品(<0.3×10~(-6))具有近MORB的亏损地幔值( 6～ 16),而较高Nd含量的样品近于原始地幔值(-0.8～ 0.8);Rb-Sr等时线记录了石油形成的时间,可能表明了与深部壳幔相互作用的成因关系;(4)_(ε_(Nd))(t)～ε_(Sr)(t)关系、~(143)Nd/~(144)Nd-~(206)Pb/~(204)Pb关系均反映了三元混合趋势.     

长白山天池火山玄武岩边界的圈定

天池火山岩浆组分由玄武质和粗面质向钠闪碱流质粗面质演化,可据此划分火山喷发阶段( Pan et al,2020).天池火山造盾喷出物以玄武岩为主.天池火山东北侧造盾玄武岩熔岩流的长度多集中在30—50 km,意味着天池火山未来发生溢流性火山喷发时,溢流相玄武岩流动的最大距离可达50 km.因此,在火山口50 km范围内...     

长白山天池火山气象站期喷发类型研究

全面系统地了解一座活火山的喷发特征与历史,对于预测其未来喷发形式及灾害性具有重要意义.长白山天池火山晚更新世或全新世以来存在3期大规模的喷发活动,天文峰期喷发与千年大喷发皆为典型的大规模的布里尼式爆炸喷发,而气象站期喷发方式却在爆炸式或溢流式的喷发类型上存在着激烈的争论.气象站期喷发物在遥感影像上表现为以气象站为寄生火口,向北流动长约5.4km,形貌上似一条熔岩流,但文中研究认为是小规模的脉冲式爆炸喷发而形成的岩层形态.主要依据为:1)岩石成分为高黏度的酸性岩浆;2)野外露头与剖面的薄层状堆积特征;3)晶屑的棱角状破碎形态;4)岩石的颗粒支撑结构.研究结果表明,气象站期的堆积物是爆炸喷发产生的碎屑物沿山坡以火山灰流的形式快速流动,在高温与高流速的剪切力作用下,火山灰流形成1套薄层状的熔结凝灰岩.因此,长白山天池火山晚更新世或全新世以来3期喷发活动均为爆炸式喷发,而非以前认为的爆炸-溢流-爆炸式喷发.     

太平洋大塔穆火山研究进展及对巨型洋底火山成因的启示

坐落在西北太平洋的沙茨基海隆为地球上第三大洋底高原,而其中的大塔穆火山被称为"地球上最大的单体火山".本文综述了国际科学团队近期对大塔穆火山进行的多次海洋地质与地球物理调查,阐述"地幔柱"与"洋中脊"两种端元成因假说各自的重要证据以及争论的焦点问题.沙茨基海隆自南西向北东年龄逐渐变年轻、火山规模变小,是支持"地幔柱"假说的直接证据.大塔穆火山上巨厚块状熔岩、低坡度盾状单体火山构造代表地幔柱头岩浆大规模快速喷发,而奥里火山和希尔绍夫火山枕状熔岩则反映从地幔柱头过渡到地幔柱尾的过程中岩浆作用减弱.另一方面,大塔穆火山水下喷发,岩石样品显示洋中脊玄武岩的特征,以及地壳厚度与平均速度负相关性(反映化学异常来源),这些证据与"地幔柱"假说的预测不符,因而更支持"洋中脊"假说.然而"洋中脊"假说不能解释大塔穆火山单个来源如何输出如此大量的岩浆.再一方面,由人工地震长剖面观测到的莫霍面与艾里重力均衡模型所预测的莫霍面基本吻合,但此观测本身并不能区别更符合哪一种端元模型.总之,大塔穆火山既有"地幔柱"的特征,又有"洋中脊"的特征,单靠一种端元模式无法解释所有的重要观测.因此,"地幔柱-洋中脊相互作用"可能是一种更合理的替代模型,但地幔柱与洋中脊相互作用的具体过程及机制等重要问题目前尚未解决,仍需进一步研究.获取高精度地磁异常等观测资料以及开展三维地球动力学模拟将实质性地推动对沙茨基海隆等洋底高原形成机制的研究.     

哀牢山-金沙江富碱侵入岩年代学和Nd,Sr同位素特征

对富碱侵入岩和共生的碱性火山岩、煌斑岩和酸性斑岩测定了29个同位素地质年龄,范围为41～27Ma,属于第三纪.其中富碱侵入岩~(143)Nd/~(144)Nd值为0.512415～0.512544~(87)Sr/~(86)Sr值为0.7054～0,7068,表明物质来源于富集地幔源区.     

长白山天池火山喷发序列研究

长白山天池火山周边的11个钻孔资料揭示了长白山天池火山的喷发序列和岩浆演化过程.天池火山的喷发序列分为3个旋回:早期旋回喷发于上新世至早更新世,对应着周边地区的造高原喷发,天池火山熔岩盾主体开始形成,岩浆演化顺序是粗面玄武岩到粗面岩;中期旋回是早更新世的玄武岩浆演化到粗面岩和粗安岩(相当于小白山组);晚期旋回是从更新世到全新世,老房子小山组的玄武岩演化到白头山组粗面岩及碱流岩.在粗面质岩浆喷发过程中,有寄生火山的玄武质岩浆伴随喷发.全新世内天池火山千年大喷发主体由碱流质火山碎屑堆积物构成,松散堆积物的钻孔堆积层序表明,天池火山在全新世至少发生过两期巨型造伊格尼姆岩喷发.     

腾冲火山活动的时代和岩浆来源问题

47个腾冲火山岩样品的K-Ar年龄值域在0.09和17.84Ma之间。4条火山岩的⁴⁰Ar/³⁶Ar-⁴⁰K/³⁶Ar等时线年龄分别为2.93、0.81、0.31和0.13Ma。火山喷发的时代从中新世到更新世,喷发的高潮在晚更新世。腾冲火山目前还不是死火山,而腾冲及其邻区的热事件（侵入-热变质-喷发）又是连续发生的。20个样品的Rb和Sr含量、稳定Sr同位素初始比（0.70578-0.71437）以及其它地球化学资料还表明,这些火山岩是属于板块碰撞带生成的高钾钙碱性岩浆系列。火山岩的母岩浆来源于地幔的玄武岩浆,但在上升过程中受到过富含放射性成因Sr的地壳物质的强烈渐进混染。     

湘东北钠质煌斑岩地幔源区特征及成岩构造环境

在湘东北中生代陆内拉张带中发现了一组特殊的钠质煌斑岩. 在常量元素、微量元素和Sr, Nd同位素等与常见钾质煌斑岩具有明显差异. 岩石以富Na₂O高TiO₂和Nb, Ta, Nd, LREE弱富集及不出现负铕异常为特征. 微量元素和Sr, Nd同位素组成具有洋岛玄武岩(OIB) 地幔源区性质, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值平均为0.705332, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值平均为0.512650, ε _Nd(t)为+3.5~+3.9, 构成特殊的钠质煌斑岩地幔源区, 其形成主要是来自软流圈含挥发分的流体/熔体交代岩石圈底部原始地幔. 测得钠质煌斑岩Rb-Sr等时线年龄为136.61 Ma, 代表湘东北燕山晚期由挤压到拉张的构造转换时期. 钠质煌斑岩形成于大陆内部软流圈地幔上涌的地幔热点式构造环境. 软流圈地幔上涌是导致钠质煌斑岩形成和制约湘东北燕山晚期陆内拉张的主要地球动力学因素.     

板缘向板内环境的过渡—辽河盆地古近纪玄武岩地球化学

产于辽河盆地东部凹陷的古近纪火山岩以碱性橄榄玄武岩和橄榄玄武岩为主. 岩石地球化学分析表明, 玄武岩总体富集高场强元素(HFSE), 相对亏损大离子亲石元素(LILE), 具有较明显的洋岛玄武岩(OIB)特征. 玄武岩具明显的Ba, Sr和Zr正异常, 较高的Ce/Pb, U/Pb和Zr/Hf值显示有洋壳物质的加入. 玄武岩同时具亏损的Sr, Nd, Pb同位素组成, 显示有EMI型富集地幔和亏损地幔(DMM)的加入. 结合华北东部中、新生代以来的构造环境及岩石圈演化特征, 作者认为, 本区玄武岩来源于板内软流圈地幔的上涌, 同时有来自俯冲的大洋岩石圈成分的加入, 并进一步推测华北板块东部从晚中生代板缘环境到晚新生代板内环境的转折发生于古近纪, 与太平洋板块俯冲角度的变陡有关.     

湘南中生代玄武岩类地球化学特征

湘南是有色、稀有及放射性矿产分布的密集区 ,区内玄武岩类在时间、空间和成矿元素含量上与矿床有密切关系 .该地区玄武岩类同位素年龄在 1 98～ 81Ma之间 ,属侏罗纪 白垩纪 ,主要岩石类型包括碱性玄武岩和拉斑玄武岩 ,它们形成于大陆板内构造环境 .微量元素和Sr,Nd ,Pb同位素组成研究表明其地幔源区经历了富集过程 ,这种富集地幔源区 3%～ 5 %的部分融熔形成本区的碱性玄武岩 ,1 0 %～1 5 %的部分融熔形成本区的拉斑玄武岩 .区域地幔的富集作用对湘南大 超大型矿床密集区的形成有重要的意义 .     

佛冈花岗岩基及乌石闪长岩-角闪辉长岩体的形成年龄和起源

佛冈花岗岩基约6000 km², 是南岭地区最大的晚中生代岩基. 乌石闪长岩-角闪辉长岩岩体位于佛冈花岗岩基的东北部, 它和佛冈花岗岩主体一并属于高钾钙碱性系列岩石. 但乌石岩体以低Si (49%~55%), 高Fe, Mg, Ca, 稀土总量低, Eu, Ba, P, Ti亏损不明显, 而Zr和Hf亏损明显的特征不同于佛冈花岗岩主体. 锆石LA-ICP-MS定年及矿物-全岩Rb-Sr等时线年龄测定结果表明, 乌石岩体的结晶年龄为160 Ma左右, 与佛冈花岗岩主体是同时代形成的. 佛冈花岗岩主体具有较高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.70871~0.71570), ε_Nd(t)变化于-5.11~-8.93之间, 显示出壳源花岗岩的Sr-Nd同位素特点, 它们的两阶段Nd模式年龄介于1.37~1.68 Ga. (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值、ε_Nd (t)值和Nd模式年龄值的不均匀性, 可能反映巨大的佛冈花岗岩主体的源区组成是不均匀的, 同时在其形成过程中有地幔物质的不均匀混合. 乌石闪长岩-角闪辉长岩是一种少见的高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_I值(0.71256~0.71318)、低ε_Nd (t值(-7.32 ~ -7.92)中基性岩浆岩, 它可能由地幔部分熔融产生的新生幔源玄武质岩浆与下地壳玄武质岩石脱水部分熔融产生的岩浆混合形成.     

青藏高原东部钾玄岩系岩浆岩同位素特征:岩石成因及其构造意义

青藏高原东部及邻区新生代钾玄岩系的岩浆岩,沿哀牢山-金沙江断裂带及其两侧分布.进行同位素研究的岩石,包括钾质碱性深成岩、火山岩、煌斑岩和酸性斑岩.分析结果表明,它们的Sr,Nd和Pb同位素组成极其相似、变化范围小(87Sr/86Sr=0.705187～0.707254,143Nd/144Nd=0.512305～0.512630,206Pb/204Pb=18.53～18.97,207Pb/204Pb=15.51～15.72,208Pb/204Pb=38.38～39.24)和接近EMⅡ地幔端元,暗示其源区与交代地幔有关.其形成与青藏高原北、东部在40Ma左右出现的大型走滑拉分断裂带导致地壳变薄和地幔上拱的构造背景有关.     

南海新生代碱性玄武岩主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究

南海海盆玄武质岩石的全岩K-Ar年龄为7.9~3.8 Ma, 为南海扩张停止(15.5 Ma)后、晚中新世以来的板内火山作用的产物, 可与其周边地区(如雷琼半岛、南海北缘及中南半岛等)同期火山作用的岩石成因和源区性质进行对比研究. 在详细的岩相学研究基础上, 从中挑选出了新鲜的玄武质岩石, 并进行了主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析研究. 结果表明, 该区玄武岩属于碱性玄武岩浆系列, 具有OIB型的稀土及微量元素特点, 形成岩浆的部分熔融作用程度较低, 岩浆在上升期间或在高位岩浆房中经历了结晶分异作用和堆晶作用. Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究表明, 南海地幔存在不均一性, 岩浆源区性质为EM2与DMM的二端员混合模式, 其中EM2为来自地幔柱物质的富集端员, DMM端员为大洋软流圈或岩石圈亏损地幔; Pb同位素特征显示本区存在Dupal异常, 结合北冰洋Gakkel脊新发现的Dupal异常, 表明此异常并非只限于南半球. 从Sr-Nd-Pb同位素变异图解中可见, 南海与雷琼半岛、南海北缘以及中南半岛地区可能具有相似的地幔源区特征, 与中国华北及东北地区存在一定差异. 南海海盆晚中新世以来的玄武岩为海南地幔柱提供了地球化学制约.     

西天山古俯冲带深部流体来源——来自高压变质带內高压脉和主岩的Pb,Sr同位素证据

对西天山高压变质带内高压脉的研究表明, 高压脉与寄主岩石具总体一致的Pb和Sr同位素组成, 高压脉206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb及87Sr/86Sr (t = 340 Ma)分别为17.122~17.431, 15.477~15.611, 37.432~38.689和0.70529~0.70705; 主岩上述比值为17.605~17.834, 15.508~15.564, 37.080~38.145和0.70522~0.70685. 与主岩相比, 高压脉具大得多的Pb同位素组成变化. 高压脉和主岩Rb/Ba, Ce/Pb, Nb/U和Ta/U比值均介于洋岛玄武岩(OIB)或洋中脊玄武岩(MORB)与陆壳间, 显示有陆壳物质混入. 西天山古俯冲带深部成脉流体为来自具I类富集地幔特征的大洋玄武岩(主岩原岩)进变质脱水与来自俯冲沉积物(包括陆源沉积物)进变质脱水形成的两种流体的混合.     

中太平洋山脉白垩纪响岩质碱玄岩的地球化学特征及地质意义

在详细的岩相学研究基础上,对中太平洋山脉白垩纪火山岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd同位素以及矿物成分分析.中太平洋山脉火山岩主要属于响岩质碱玄岩,呈斑状结构,斑晶主要由富Ca斜长石、单斜辉石和霞石组成.这些火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.03),具有相对较富集的~(87)Sr/~(86)Sr(0.703829~0.704313)和~(143)Nd/~(144)Nd(0.512857~0.512871)同位素比值,暗示其具有与OIB型岩浆源区较为相似但更为富集的特征.这些火山岩可能来源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩稳定存在的、相对较深的岩浆源区,且经历了1~3%较低程度部分熔融过程.此外,地幔源区内可能残留着富含Nb、Ta的矿物(如榍石、金红石、钙钛矿),且岩浆源区可能受到了碳酸盐岩熔/流体或富碱流体的交代变质作用,促使这些火山岩具有很高的不相容元素含量和明显Nb、Ta、Ti的亏损.根据构造环境和地球化学特征,中太平洋山脉响岩质碱玄岩与线岛火山岩有很多相似之处,因此我们推测中太平洋山脉Site313区域很有可能是线岛的一个延续.