中国东部新生代玄武岩及上地幔研究

中国东部新生代玄武岩及上地幔研究邓晋福（中国地质大学，北京，１０００８３）“中国东部新生代玄武岩及上地幔研究（附金伯利岩）”属地矿部基础研究项目，由原武汉地质学院副院长、学部委员池际尚教授任总学术带头人，有路凤香、王人镜、王方正、莫宣学、赵海玲、李昌...     

中国东部新生代玄武岩类岩石化学的研究

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中国东部新生代玄武岩及超镁铁岩包体研究

几年来作者以岩石学和矿物学为主体,结合中国东部地质构造、地层、同位素地质学、同位素年代学、稀土元素和地球化学等方面,对新生代火山岩及其中的超镁铁岩包体和高压巨晶,进行了比较全面、系统的多学科研究,取得了极丰富的实际资料和大量数据,进而对该区新生代玄武岩的岩浆性质、成因、时空分布、演化规律、构造控制因素和超镁铁岩包体及高压巨晶的类型、成因等一系列问题,提出了一些较成熟的见解和具有理论意义的讨论。     

中国东部新生代玄武岩及其他幔包体的氧逸度

地幔环境的氧逸度与温度和压力一样,是控制许多地幔过程的一个重要参数。本文计算了中国东部几个具有代表性地区的玄武岩和尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度,尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度变化不大,均位于１ｏｇ（ｆｏ２）＝ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋０．０左右,而各地区玄武岩的氧逸度却变化很大,其平均值从尚志地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ＋０．６到长白山地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋３．３左右（其中东北地区钾质玄武岩的氧逸度比除尚志以外其它地区的低）,并且总体具有比地幔橄榄岩高得多的氧逸度。推测钾质玄武岩和尚志地区破性玄武岩的氧逸度比中国东部其它地区玄武岩的氧逸度低的可能原因是,前二个地区的玄武岩来源于更深部的（金云母）石榴石二辉橄榄岩,而其它地区的玄武岩来源于略浅部的尖晶石二辉橄榄岩。     

中国东部新生代玄武岩的地幔源区特征

作为华北克拉通破坏的响应,华北地区广泛发育新生代玄武岩。尽管前人对这些玄武岩做了大量的研究,但是对其地幔源区性质及成因机制仍存在激烈争论。本文首次报道山东山旺新生代玄武岩中橄榄石斑晶捕获的熔体包裹体的研究结果。相对于全岩成分,熔体包裹体的成分更加复杂,碱性玄武岩中熔体包裹体不仅有碱性玄武质,碱性粗面玄武质成分,同时还有拉斑玄武质成分。这指示新生代玄武岩的形成主要是受控于贫硅与富硅熔体的混合。碱性玄武岩中的熔体包裹体中存在拉斑玄武质熔体意味着在山东地区新生代玄武岩中首次发现拉斑玄武质组分,暗示新生代玄武岩地幔源区比之前认识的更加复杂和不均一,碱性玄武岩地幔源区同样存在富硅组分。综合华北、东北新生代玄武岩数据,可以把这些玄武岩划分为三类:低硅,高硅以及中间类型。低硅玄武岩具有高的~(176)Hf/~(177)Hf,~(143)Nd/~(144)Nd,~(206)Pb/~(204)Pb,FeO,Na_2O+K_2O和Sm/Yb,低的SiO2_和Ba/Th比值;高硅玄武岩具有低的~(176)Hf/~(177)Hf,~(143)Nd/~(144)Nd,~(206)Pb/~(204)Pb,FeO,Na_2O+K_2O和Sm/Yb,高SiO_2和Ba/Th比值,(Th/La)_N1和(Th/Ba)_N1。结合实验岩石学数据推断低硅玄武岩形成于贫硅辉石岩和富含角闪石的岩石的部分熔融,这些辉石岩和富含角闪石的岩石形成于近期的岩石圈地幔交代事件;高硅玄武岩的地幔源区含有富硅的古老大洋下地壳组分,结合实验岩石学数据推断高硅玄武岩形成于富硅辉石岩和橄榄岩的部分熔融。     

中国东部新生代玄武岩中橄榄石的矿物化学

作者搜集了中国东部新生代玄武岩及其包体中橄榄石化学成分278个,通过计算、投影,研究了它们的矿物化学特征,并与国内外金伯利岩及其包体中橄榄石化学成分20个进行了对比,分析了它们的地质、找矿意义及固-液平衡问题.     

《中国东部新生代玄武岩及深源岩石包体》

这本书是中国科学院地质研究所的最新重大科研成果之一。它是一本全面系统地阐述中国东部新生代火山岩及其超镁铁岩包体的专著,由鄂莫岚研究员和赵大升副研究员主编,九位作者(包括中国地质大学两位教授)共同完成,1987年12月科学出版社出版。     

中国东部新生代玄武岩及其地幔包体的氧逸度

地幔环境的氧逸度与温度和压力一样,是控制许多地幔过程的一个重要参数。本文计算了中国东部几个具有代表性地区的玄武岩和尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度,尖晶石二辉橄榄岩的氧逸度变化不大,均位于１ｏｇ（ｆｏ２）＝ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋０．０左右,而各地区玄武岩的氧逸度却变化很大,其平均值从尚志地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ＋０．６到长白山地区的ｌｏｇ（ｆｏ２ＦＭＱ）＋３．３左右（其中东北地区钾质玄武岩的氧逸度比除尚志以外其它地区的低）,并且总体具有比地幔橄榄岩高得多的氧逸度。推测钾质玄武岩和尚志地区破性玄武岩的氧逸度比中国东部其它地区玄武岩的氧逸度低的可能原因是,前二个地区的玄武岩来源于更深部的（金云母）石榴石二辉橄榄岩,而其它地区的玄武岩来源于略浅部的尖晶石二辉橄榄岩。     

中国东部新生代玄武岩中巨晶矿物的地球化学

本文对安徽女山、河北汉诺坝和广东普宁碱性玄武岩中的单斜辉石和角闪石巨晶进行了主要元素、稀土元素、微量元天和Ｓｒ＿Ｎｄ同位素的综合分析。数据显示产出于３个研究区的单斜辉石巨晶有３类：Ａｌ普通辉石、透辉石和Ｆｅ＿Ｎａ透辉石。普宁地区的角闪石巨晶乃世界上罕见的绿钙闪石巨晶。女山和普宁的单斜辉石和角闪石巨晶是碱性玄武岩浆在幔源高压下的结晶产物；汉诺坝的单斜辉石巨晶既可以是碱性玄武岩浆又可以是拉斑玄武岩浆的高压结晶体。所有巨晶相对于寄主岩者属于偶然捕掳晶。巨晶的形成符合“流动结晶模式”。它们与共存的橄榄岩色体无成因     

中国东部新生代碱性玄武岩及幔源捕虏体中的流体组成

中国东部新生代碱性玄武岩及其幔源二辉橄榄岩捕虏体中的流体组分存在差异,幔源二辉橄榄岩形成于以Ｈ２,ＣＯ等还原性气体为主的流体环境中,其流体组分以含Ｈ２高,挥发性气体总量低为特征;碱性玄武岩中流体组分以ＣＯ２,ＳＯ２和挥发性气体总量高为特征,在其形成演化过程中有ＳＯ２等氧化性气体的流体加入。     

湘南中新生代玄武岩成因研究及构造环境分析

定量计算了湘南中新生代多种类型玄武岩的矿物－熔浆平衡条件和岩浆粘度、密度、上升速度等岩浆物理参数，识别出了三类原生玄武岩浆，橄榄拉斑武岩浆、白榴碧玄岩浆、碧玄岩浆、根据玄武岩的地质岩石学的地球化学特征，及岩浆起源条件，深部地质和地球物理等方面资料的综合分析，认为本区玄武岩是大陆岩石圈深部热扰动的产物。     

中国东部中新生代玄武岩及其与大地构造演化的关系

中国东部中新生代火山岩带,记录了自中生代以来陆缘内侧地壳构造发展的演化过程和特征。也反映了构造岩浆的形成机制。其中特别是玄武岩类,在整个演化过程中,在空间分布和成分变化上反映出了很明显的规律性。本文就作者所获得和已知的地质、岩石化学等方面的资料,着重探讨玄武岩类的形成特点及其与大地构造演化的相关性。     

中国东部新生代火山作用时代与构造环境变迁

中国东部新生代火山岩K-Ar年龄与岩石化学研究表明,早第三纪(40—55Ma)均为拉斑与钙-碱性岩浆喷发,代表了弧后引张环境。渐新世期间火山作用处于相对平静阶段。中新世以后表现出拉斑与碱性玄武岩的交替喷发,在不同的构造带上表现出19—21Ma、14—15 Ma、5—8Ma与<1Ma期间的强碱性玄武岩喷发,大约7Ma为一周期。这种火山作用的时空与岩性变化特征与全球板块构造环境的重大变迁密切相联。     

中国东部新生代玄武岩中单斜辉石巨晶的主要特征及成因信息

作者通过对我国东部新生代玄武岩中巨晶Cpx的109个样品的化学成分的统计、计算及投影,研究了Cpx巨晶的产状、物性及矿物化学的主要特征,并对其成因信息提出了自己的看法。Cpx巨晶的成分以A1_2O_3、A1~(v1)较高而Ti、Mg'中等为特征。但在“反应边”中,A1_2O_3、Na_2O、A1、A1~(v1)则明显降低。我国巨晶以普通辉石为主,而透辉石、次透辉石及顽透辉石少见。国内不同地区的Cpx巨晶成分也略有不同:华南区巨晶的Wo较高而A1_2O_3较低;华北区Fs、A1_2O_3较高;而东北区En较高而A1_2O_3中等。有关Cpx巨晶的成因信息,作者的观点是:(1)巨晶Cpx是寄主玄武岩浆在上地幔中结晶的产物,而不是地幔解体的捕虏晶。(2)我国巨晶Cpx的结晶温度是1021—1209℃,压力为1.4—3.2GPa,所以,Cpx巨晶的结晶深度为48—104Km。(3)我国东部新生代玄武岩均产于大陆板块内部,以碱性玄武岩成分为主,而拉斑玄武岩较少。     

中国东部新生代玄武岩中低压单斜辉石的矿物化学及岩石学意义

本文搜集了中国东部11个省区新生代玄武岩中低压单斜辉石(Cpx)—斑晶、微晶Cpx的电子探针分析结果96个,通过大量的计算与投影,研究了Cpx的矿物化学特征,包括Cpx的种属划分及其成分特点,不同种属的Cpx成分变化及Cpx中SiO_2与其它氧化物的相关方程;也分析了Cpx矿物化学的岩石学意义,包括玄武岩的碱度顺序及系列划分,斑晶与微晶Cpx的成分差异及演化方向,Cpx结晶的温、压方程及斑晶形成的条件,玄武岩产出的板块构造环境等等。     

中国东部新生代玄武岩熔体结构与地球物理场的关系

中国东部新生代玄武岩被划分为拉斑玄武岩套、白榴玄武岩套和碱性玄武岩套,其中后者又分为内、中、外3个带。本文通过计算各岩套及岩带的NBO/T等熔体结构特征值,并结合地球物理场特征综合研究,认为各岩套及岩带熔体结构特征不仅有着明显差异,而且与地球物理场特征密切关联,其中NBO/T值与重力异常值呈负相关,与重力异常梯度和地壳厚度呈正相关。并且,产于深断裂带的玄武岩,其NBO/T值较大,而产于地台、地块的玄武岩,其NBO/T值较小。     

华北东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的流体及稀有气体组成研究

应用热爆裂质谱测量和高温熔融样品释气技术分别测定了山旺、栖霞和鹤壁新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体中的橄榄石颗粒的流体和稀有气体组成.结果表明,鹤壁方辉橄榄岩具低于大气的3He/4He比值0.778Ra和大气成因的Ne、Ar、Kr、Xe组成.三个地区饱满地幔样品均以还原性流体为主,CO2/He、N2/3He、N2/Ar比值分别为（0.62～4144）×109、（2631～64482）×109、269～73467.这些还原型流体偏离典型的幔源流体组成而表现出明显的碳和氮元素过剩,具有大气-地幔-壳源组份混合的特点,反映了大气和富含有机质的壳源组份在新生岩石圈上地幔中的影响.同时,这些饱满地幔样品的Ne、Ar、Kr、Xe具有大气属性,反映了大气型稀有气体在上地幔源区的广泛混染.其中,山旺和栖霞的3He/4He比值分别为（2.91～3.07）Ra、（1.79～4.01）Ra,均高于大气低于MORB,具有交代富集地幔的特点,而鹤壁则具有类似MORB的3He/4He比值（7.03～7.05）Ra.这样的流体和稀有气体组成差别显示华北东部新生岩石圈地幔具亏损MORB型的特点并含壳源组份,且其东缘所含壳源组份比例高于中部,说明华北东部新生岩石圈地幔中有俯冲洋壳组份的记录.     

我国东部新生代玄武岩岩石化学的一些探讨

新生代是地球上玄武质岩浆的主要活动期。在我国东部,新生代玄武岩分布也极广泛,由北往南自大兴安岭、松辽盆地经华北、苏闽浙至台湾、海南岛以及近海大陆架均有不同程度的出露。时间上从老第三纪至史期均有玄武岩喷发活动。     

中国东部新生代火山岩

中国东部新生代火山岩分布甚广,大部隐伏于地下(图1),在环太平洋火山岩带中占有重要位置;对研究岩石圈的组成、结构、发展、演化和板块构造均起着重要作用。虽早在50年代就有专文对其进行探讨,但长期以来在这方面的工作进展不大;只近些年来,对中国东部新生代火山岩及有关超镁岩包体的研究有了较大的发展,已积累了较多资料,现以作者     

中国东部晚古生代、中生代和新生代玄武岩及其地质意义

本文主要探索贺兰山、龙门山和哀牢山以东地区分布的晚古生代、中生代和新生代玄武岩类在化学成分上的差异原因及其地质意义。