俯冲陆壳与上地幔的相互作用——Ⅱ.大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩的Sr,Nd同位素地球化学

北大别具有Nb ,Zr,Ti负异常的同碰撞镁铁 超镁铁侵入岩的Sr ,Nd同位素组成具有EMI特征 ,其初始εNd值为 - 2 .4～ - 1 8.6 .与其片麻岩围岩和南大别含柯石英榴辉岩类似 .用与俯冲洋壳有关的地幔交代作用及陆壳混染均不能解释这一特征 .他们最可能源于俯冲陆壳析出流体交代的楔形地幔     

俯冲陆壳与上地幔的相互作用——Ⅰ.大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩的主要元素及痕量元素地球化学

大别山同碰撞辉石岩和辉长岩侵入体具有LREE及Rb,Ba等高不相容元素富集,高场强元素(Nb,Zr,Ti)含量低的特征,它们原始岩浆的高Ti/Zr,Ti/Y比值说明这些特征与陆壳混染无主要关系,而反映其原始岩浆应源于一个受俯冲板块析出流体交代过的上地幔.     

大别山超高压变质带镁铁-超镁铁岩的岩石学与高压矿物组合

大别山毛屋、碧溪岭、南山岭镁铁-超镁铁岩与榴辉岩的关系代表了3种不同的产出关系,其原岩是基性岩浆结晶分异形成的层状堆晶岩,随扬子板块与华北板块碰撞俯冲进入120～150km以上的地幔条件下发生超高压变质作用,钛斜硅镁石+钛粒硅镁石+菱镁矿+贫铝辉石是镁铁-超镁铁岩典型的高压矿物组合,同时揭示含H_2O和CO_2等挥发份流体参与了超高压变质作用.     

湖北北大别镁铁-超镁铁质侵入体的时代: 锆石U-Pb, Sm-Nd和40Ar/39Ar定年结果

湖北北大别变质镁铁-超镁铁侵入体的原岩为辉石岩和辉长岩. 锆石U-Pb定年结果表明, 基性岩浆侵位发生在122.9 ± 0.6 Ma的碰撞后构造环境. 因Sm-Nd同位素体系的不平衡, 难以获得可靠的Sm-Nd等时年龄. 116.1 ± 1.1～106.6 ±0.8 Ma的角闪石40Ar/39Ar年龄记录了湖北镁铁-超镁铁侵入体发生变质后冷却到500℃以下的时间, 该年龄明显比安徽同类岩石的角闪石40Ar/39Ar年龄年轻15～25 Ma, 指示湖北与安徽镁铁-超镁铁岩的冷却速率存在明显差异. 冷却速率的差异性可能受控于大别北部的北倾正断层. 湖北北大别镁铁-超镁铁岩的强烈变质可能与燕山期的岩浆加热和混合岩化诱导的热流体作用有关. 地球化学特征的相似性表明北大别镁铁-超镁铁岩形成的构造背景和成因机制相同.     

贺根山镁铁-超镁铁岩与缝合带的关系——来自地球物理的证据

长期以来,对内蒙古贺根山缝合带中的镁铁-超镁铁岩,有着"蛇绿岩"、"岩浆岩"、"幔源熔-流体"等不同认识.近年来在铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,如何认识携带这些物质的幔源熔-流体的上涌?缝合带在镁铁-超镁铁岩的形成过程中起到什么作用?解决问题的关键之一是弄清镁铁-超镁铁岩的深部产状,这需要来自地球物理观测数据的依据.本文基于航磁和重力数据的研究表明,贺根山地区的蛇绿岩块均呈现高磁异常特征,其中贺根山岩块埋深明显大于其他岩块,表现为高磁异常与低重力异常,与地表出露的蛇纹石化的镁铁-超镁铁岩带对应.对航磁化极异常与布格重力异常数据做了向上延拓处理,进行了磁源形态及底界深度的估算,并利用基于相异度算子的边缘增强方法辅助识别断裂.结果表明,贺根山岩块贯穿地壳,且附近存在超壳断裂.地表至中地壳主要由蛇纹石化的镁铁-超镁铁岩组成,下地壳主要为超镁铁质岩组成,它们充填在一组宽约30km的NEE向断裂带中,大地电磁测深剖面揭示的壳-幔电性结构进一步证实控制缝合带的是岩石圈断裂,贺根山缝合带具有明显的根部.由此推测,在地幔底辟上涌的背景下,幔源熔-流体沿着岩石圈断裂持续上升到达浅表,暗示该区板块的...     

湖北北大别镁铁-超镁铁质侵入体的时代: 锆石U-Pb, Sm-Nd和40Ar/39Ar定年结果

湖北北大别变质镁铁-超镁铁侵入体的原岩为辉石岩和辉长岩. 锆石U-Pb定年结果表明, 基性岩浆侵位发生在122.9 ± 0.6 Ma的碰撞后构造环境. 因Sm-Nd同位素体系的不平衡, 难以获得可靠的Sm-Nd等时年龄. 116.1 ± 1.1~106.6 ±0.8 Ma的角闪石⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄记录了湖北镁铁-超镁铁侵入体发生变质后冷却到500℃以下的时间, 该年龄明显比安徽同类岩石的角闪石⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄年轻15~25 Ma, 指示湖北与安徽镁铁-超镁铁岩的冷却速率存在明显差异. 冷却速率的差异性可能受控于大别北部的北倾正断层. 湖北北大别镁铁-超镁铁岩的强烈变质可能与燕山期的岩浆加热和混合岩化诱导的热流体作用有关. 地球化学特征的相似性表明北大别镁铁-超镁铁岩形成的构造背景和成因机制相同.     

华北克拉通北缘姚家庄过钾质超镁铁岩-正长岩杂岩体的锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学特征

姚家庄超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘晚三叠世碱性岩带的代表性岩体之一.本文通过对该岩体细致的年代学、岩石学、矿物学和地球化学研究,对岩浆体系性质、岩石成因和地幔源区性质等进行了探讨,这对该碱性岩浆岩带的起源和构造背景提供了新的限制.岩体由堆晶超镁铁岩、辉石正长岩和伟晶正长岩三大类岩石组成.其中正长岩的锆石U-Pb年龄为209Ma.透辉石-普通辉石、黑云母和透长石-正长石是主要组成矿物,其次为磷灰石和磁铁矿.岩体富集LILE和LREE,亏损HFSE和HREE,初始87Sr/86Sr=0.7057～0.7061,εNd(t)=?9.4～?11.4.矿物学和地球化学数据表明姚家庄杂岩体的母岩浆为SiO2不饱和的过钾质碱性岩,富CaO,富P2O5,H2O和CO2等流体,高氧逸度,高温;源区为富含金云母-单斜辉石的富集岩石圈地幔,位于石榴石稳定区(>80km);此性质的地幔曾经历来自蚀变俯冲板片熔/流体的交代作用.岩浆在侵位过程中受到了少量古老TTG片麻岩的混染.姚家庄杂岩体的发育,指示晚三叠世时,华北克拉通北缘已进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

吉林红旗岭地区造山后镁铁-超镁铁岩体的年代测定及其意义

吉林省中部红旗岭地区镁铁-超镁铁杂岩广泛发育,年代学资料表明,红旗岭-漂河川岩体形成于晚三叠纪(距今约216Ma),与该区A型花岗岩的年龄相当,但略微年轻一些。岩石学和地球化学特征表明,镁铁-超镁铁岩普遍可见包橄结构,橄榄石晶体平衡岩浆属于高MgO玄武质岩浆,微量元素和同位素模拟结果均显示岩浆源区主要为亏损地幔或新生岩石圈地幔。根据这些结果,同时结合相关研究,提出这些镁铁-超镁铁杂岩体的形成与该区大量造山后A型花岗岩带的形成相吻合,其形成主要是由于造山后期岩石圈板块的拆沉减薄效应,软流圈地幔上隆及大量幔源岩浆上侵,底垫于地壳底部,并经历了强烈的结晶分异作用     

大别山双河超高压变质岩及北部片麻岩的U-Pb同位素组成——对超高压岩石折返机制的制约

大别山超高压变质岩及各种片麻岩的U-Pb同位素地球化学研究表明,出露于大别山南部的超高压变质岩具有较低的Pb含量（多数<4μg/g）和较高的 U/Pb比（多数>0.1）,以及较大的Pb同位素变化范围和较高的放射成因Pb（206Pb/204Pb=16.535～20.405）.它们表现出在俯冲过程中经历了脱水、析出流体和Pb丢失过程及地幔Pb与上地壳岩石Pb混合的Pb同位素特征.然而出露于大别山北部的片麻岩具有较高的Pb含量（多数>4μg/g）和较低的U/Pb（<0.07）以及较低的Pb同位素比值（206Pb/204Pb=15.781～16.647）,并与侵入南、北大别山的中生代花岗岩的Pb同位素特征相同.它们表现出在俯冲过程中仅有少量流体析出和Pb丢失以及地幔Pb与下地壳Pb混合的同位素特征.这些样品在230Ma前的初始Pb同位素组成还表明南大别带超高压岩石的U/Pb比在大陆俯冲前很长一段时期内比北大别带片麻岩高。这些观测表明南大别带出露的超高压岩石主要是深俯冲的上地壳岩石,而北大别带具有中、下地壳的性质.据此,本文提出了在大陆深俯冲过程中,俯冲陆壳拆离成若干岩片,深俯冲的超高压上地壳岩片有可能沿断层逆冲到较浅部位的超高压岩石折返机制模型.     

金川超镁铁岩侵入体及超大型硫化物矿床的成岩成矿机制

金川超镁铁岩侵入体赋存有超大型硫化物矿床 .岩体中、西段为岩浆通道 ,岩相对称分带 ,矿体产于中部的纯橄榄岩和二辉橄榄岩中 ;东段产状较缓 ,岩相为垂直分带 ,矿体位于岩体底部 .各类岩石均具堆积结构 .岩石学和地球化学研究表明 :中西段以流动分异为主 ,东段为重力分异 ;原始岩浆属拉斑玄武质 ;块状矿石系压滤作用产物 ;后续岩浆的补给和混合补充了成矿物质 ;硫化物不混溶程度受挥发分制约 .对超大型岩浆硫化物矿床形成的必要条件作了阐述     

大别山超高压变质作用期前和期后水-岩相互作用的氢氧同位素证据

对大别山东部超高压变质岩单矿物进行了氢氧同位素分析 ,得到榴辉岩的全岩δ18O值变化较大 ( -5‰～ 9‰ ) ,而其中云母的δD值变化较小 ( -85‰～-70‰ ) .在石英与其它矿物之间存在氧同位素平衡和不平衡两种现象 ,并且部分榴辉岩中出现绿辉石与石榴石之间的氧同位素分馏“倒转” .然而 ,较低的榴辉岩δ18O值 ( -5‰～ 1‰ )反映了其原岩的氧同位素特征 ,是由于超高压变质作用之前与大气降水发生相互作用的结果 .大别 苏鲁造山带榴辉岩氧同位素不均一性的保存指示 ,引发前进变质作用的古板块俯冲是快速的 ,因而所伴随的变质流体流动为隧道式而不是弥散式 .退变质作用导致部分矿物之间出现氢氧同位素不平衡 ,但引起退变质反应的流体在稳定同位素组成上是内部缓冲的 ,其氢氧同位素组成取决于寄主岩石的化学性质 .     

白云鄂博REE-Nb-Fe矿床成因的氧、碳和锶同位素及微量元素地球化学证据

根据白云鄂博赋矿白云石大理岩的岩石学特征及地质产状将其分为两类：粗粒和细粒白云石大理岩．它们的氧、碳和锶同位素及微量元素地球化学特征显然有别于分布在宽沟背斜以北典型的沉积石灰岩和白云岩,而和幢源火成碳酸岩十分相似．与矿床进行对比研究说明,成矿流体和矿质主要起源于碳酸岩浆的分异作用,其放射性成因同位素和微量元素保持了地但指纹,而氧和碳同位素组成却向壳源方向漂移,证实碳酸岩浆侵位过程中受大陆地壳的混染作用非常微弱,但是由碳酸岩浆活动所引起的成矿热液体系中却有一定的地表水混人认为白云鄂博REE-Nb-Fe超大型矿床的成因应归属于火成碳酸岩型矿床．     

南秦岭早古生代地幔性质: 来自超镁铁质、镁铁质岩脉及火山岩的Sr-Nd-Pb同位素证据

南秦岭紫阳-岚皋地区早古生代晚期镁铁质岩脉及玄武岩的ε_Nd (t) = +3.28 ~ +5.02, (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i = 0.70341~0.70555, (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb) _i = 17.256~18.993, (²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb) _i = 15.505~15.642, (²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb) _i = 37.125~38.968, Δ8/4 = 21.18~77.43, Δ7/4 = 8.11~18.82, 基本与南秦岭区新元古代中期以来的幔源岩石特征一致, 显示了HIMU, EMII和少量EMI富集地幔端元组分混合而成的Sr-Nd-Pb同位素组成特征, 表明与大洋地壳俯冲消减和陆缘物质再循环密切相关, 是新元古代早期扬子北缘大洋地壳俯冲消减及其携带的陆源沉积物再循环进入亏损软流圈地幔的结果.     

大别山东缘片麻状变质花岗岩的锆石U-Pb 年代学与地球化学: 对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示

在大别山超高压变质带的东缘, 广泛出露原岩为新元古代岩浆活动产物的片麻状变质花岗岩. 对区内5个典型岩体(黄镇、大坝、石马、双河和三祖寺)进行了详细的年代学和地球化学研究, 旨在确定这些岩石的原岩属性, 并探讨它们对扬子板块北东缘新元古构造-岩浆作用的启示. 这些岩石的组成矿物主要为石英、钠长石(更长石)、钾长石和少量角闪石、黑云母等, 部分岩体还发育霓石或霓辉石等碱性铁镁矿物, 由于经历超高压变质作用, 岩石中还常见多硅白云母、绿帘石及少量蓝晶石、石榴石等变质成因矿物. 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明, 区内片麻状变质花岗岩的原岩形成于新元古中期(770~780 Ma), 于早中生代时经历超高压变质作用, 并在215 Ma左右遭受高压榴辉岩相重结晶的改造. 地球化学上, 它们均具有高硅(SiO₂%=70.23%~77.23%)、准铝-弱过铝(ASI=0.90~1.05)的特征, 但不同岩体的地球化学组成仍存在差别, 与三祖寺岩体相比, 黄镇、大坝、石马和双河地区的片麻状变质花岗岩全碱含量(ALK=7.76%~9.45%)、铁镁比值[FeO^*/(FeO^*+MgO)=0.82~0.96]、高场强元素和Ga的含量均偏高, 10⁴×Ga/Al平均值高达3.07, 结合岩石中常含霓辉石, 以及锆石饱和温度较高(=816~918℃)等特点, 表明它们的原岩应为过碱性A型花岗岩. 三祖寺片麻状变质花岗岩的铁镁矿物主要为黑云母和由角闪石变质形成的绿帘石, 化学成分上富钙贫钾, K₂O/Na₂O=0.42~0.54, 其原岩应归属钙碱性花岗岩类(I型). 这些片麻状变质花岗岩同时具有“弧”和“裂谷”双重岩浆活动的地球化学印记, 其原岩为先前俯冲形成的弧来源地壳物质于伸展引张环境再造的产物, 指示扬子北东缘在新元古中期应处于被动裂谷的初始阶段, 而不应为地幔柱上涌引发的主动裂谷环境.