滇西富碱斑岩及其中包体岩石的地幔流体交代作用特征

滇西富碱斑岩体中,有多处产出深浅来源不同的包体岩石。针对寄主岩石和包体岩石的岩相学和岩石化学成分的对比研究发现:寄主岩石较包体岩石更富S iO2,A l2O3,N a2O和K2O,而包体岩石较寄主岩石更富C aO,M gO,F e2O3和F eO,岩石蚀变以角闪石化、钠黝帘石化和硅化为主,结合具超基性岩性的包体岩石发育碎裂结构,碎裂粒间出现与交代成因角闪石共生的微晶硅质、碳质、碳酸盐和金云母等表现地幔流体显交代作用的特征矿物组合,由此判定交代主岩和包体岩石的流体富含碱质和硅质,是与富碱岩浆同源的来自富集地幔源区的地幔流体,其交代作用的功能和能量明显优于一般意义上的地壳流体作用,而此交代作用促进了成矿元素和挥发份的聚集,且富碱斑岩与地幔流体的交代作用之间存在有利的时差关系。     

滇西地区富碱斑岩中地幔流体作用踪迹及其成矿作用意义

滇西地区大量产出的富碱斑岩及其包体岩石的形成和演化与该区新生代陆内变形、构造作用、幔源岩浆和深源流体活动,及其与此有关而广泛发育的内生多金属矿产存在必然的联系。本文通过岩相学、岩石化学、电子探针、扫描电镜和能谱分析,较为系统地分析论证了这一关联的内在统一制约和联系的纽带即深部地质过程和由此相伴的含矿地幔流体作用,初步揭示了这种深部过程和地幔流体作用的微观踪迹和方式可以直接表现为:(1)呈脉状和浸染状穿插于深源包体岩石中的富钠玻璃,透光镜下呈微晶和雏晶,颜色随成分差异而不均匀,化学成分以高硅、铝、钠、铁,低钾、钙、镁为特征,矿物成分以钠长石、角闪石、磁铁矿(镜铁矿)、钛铁矿组合为特征,是富碱岩浆携带包体岩石之前即已存在的上地幔流体;(2)呈脉状、团块状和浸染状穿插于主岩和各类包体岩石的富铁玻璃;(3)呈独立包体产出于霓辉正长斑岩中的富铁熔浆包体。后两者物质在透光镜下无光性,呈黑色不透明,反光镜下不反光,但在电子显微镜下呈显微晶质结构,化学成分以高硅、铝、铁,低钙、镁、钠、钾为特征,矿物组成上以硅酸盐和石英为主,含有碳硅石、含铬自然铁、钛铁矿、磷灰石等地幔标志矿物,其中微晶金属和非金属矿物之间呈熔离结构交生,反映了地幔流体的熔浆性质及其与富碱岩浆不混溶的特征;由地幔流体对岩石的交代浸染作用,引起主岩和包体岩石中普遍发育各种蚀变作用,如角闪石化、硅化和绿泥石化等,并导致矿物组合总体上表现为暗色矿物由辉石→角闪石→黑云母→绿泥石的退变序列。该地幔流体微观踪迹的三种表现形式与富碱岩浆共存,并共同运移,但两者由于组成和性质的差异而互不混溶;结合透岩浆流体成矿作用理论和本文论证的综合分析认为,当富碱岩浆和地幔流体系统封闭较好,地幔流体则伴随富碱岩浆的结晶过程对富碱斑岩进行同步自交代蚀变,在斑岩体或其深部形成矿床,构成正岩浆成矿体系,典型成矿实例如马厂箐斑岩钼矿床;若在此成岩成矿过程中发生构造作用扰动,则地幔流体进入岩体与围岩的接触带,或紧邻接触带的地层围岩中进行交代蚀变成矿,构成接触带成矿体系,典型成矿实例如马厂箐矿区中赋存于夕卡岩—大理岩带中的斑岩型铜矿和主要赋存于地层围岩中的斑岩型金矿,若金矿出现在斑岩体内,则一般受控于穿切斑岩体的成岩后断裂;若岩浆和流体运移通道的深大断裂体系发育,环境相对开放,则地幔流体伴随富碱岩浆的成岩过程而脱离岩浆沿分支断裂通道进入远离岩体的不同地层岩石中进行交代蚀变成矿,构成远程热液成矿系统,典型成矿实例如兰坪金顶超大型铅锌矿床;在这一成矿过程中,地幔流体可以随深度和环境变化引起的物理化学条件变化,其性质由熔浆→超临界流体→液相流体转化,并运载和沿途活化成矿物质至适宜容矿部位集中,促使幔壳物质叠加成矿;进而有利于深部成矿并形成大型和超大型矿床。     

深部过程中地幔流体现实微观踪迹的实验证据

伴随深部地质过程的地幔流体作用是引发地壳中成矿作用的重要物质源和动力源。由于地幔流体的超深源性及由此决定其性质和演化的复杂性,使人们很难具体捕捉其实际存在,或者多数情况下很难准确界定。通过岩相学、岩石化学、电子探针和扫描电镜及能谱分析的综合研究发现,地幔流体活动的现实微观踪迹和存在方式可以表现为富铁熔浆包体和富铁微晶玻璃,二者在透射偏光显微镜下无光性,呈黑色不透明状;反射偏光显微镜下不反光,但在电子显微镜下呈显微晶质结构,显示微晶金属和非金属矿物之间呈熔离交生,超微晶矿物组成以硅酸盐和石英为主,尤其是经过成分配比换算,得到碳硅石,含铬自然铁、钛铁矿、磷灰石和含钛镜铁矿等地幔标型矿物,反映了地幔流体的熔浆性质。捕捉和揭示深部地质过程中地幔流体作用的现实微观踪迹,对于深入分析和认识地壳地质作用的机制和成矿效应具有重要理论和现实意义。     

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...     

云南六合富碱斑岩中花岗岩包体锆石U-Pb定年及其地质意义

滇西地区沿金沙江-哀牢山断裂带广泛发育新生代富碱斑岩,其中六合富碱斑岩中发现了与镁铁-超镁铁质深源包体紧密共生的花岗岩包体.本文对花岗岩包体中锆石进行了阴极发光图像、LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年研究.研究表明,该花岗岩包体中锆石可分为岩浆锆石、老核新壳的复合岩浆锆石和变质交代成因锆石;复合岩浆锆石的新壳...     

滇西富碱斑岩中特殊包体岩石的流体包裹体幔源不混溶特征

滇西地区沿金沙江-哀牢山断裂带产出了一套新生代富碱斑岩,其中发现了与镁铁-超镁铁质深源包体岩石共生的含石英的方解石包晶(体)、石英钠长石伟晶岩包体和含玻璃包裹体的纯石英包晶(体)以及富铁熔浆包体.流体包裹体地球化学研究表明,该四类特殊包体的形成与富含CO2流体持续减压而造成的不混溶作用有关;而玻璃包裹体与水溶液包裹体以...     

地幔流体的交代作用——来自碱性正长岩及其深源岩石包体的证据

滇西玉龙县小桥头硅化霓辉正长斑岩中,含有较多镁铁-超镁铁质深源包体岩石。经岩相学和电子探针及扫描电镜分析发现,伴随交代蚀变,寄主岩和各类镁铁-超镁铁质包体岩石中,普遍发育沿粒间和矿物晶体裂隙或解理纹贯入或穿插的黑色不透明物质,主要由微晶硅酸盐矿物和磁铁矿组成。本文研究认为,硅酸盐矿物与磁铁矿在背散射电子图像中表现为熔离特征,这种在透光显微镜下呈黑色不透明的微晶固体,是引发交代蚀变、具熔浆流体特点和超临界流体性质的地幔流体交代作用的一种微观表现。     

深熔作用岩相学标志的实验研究

深熔岩石的岩相学特征是鉴别岩石是否经历了深熔作用改造的直接证据,作者以闪长岩作为实验样品,进行了初级、中级、高级三种级别的熔融实验,获得了不同熔融程度条件下的岩相学特征。具体表现为:初级熔融阶段,岩石中的含水矿物发育熔融港湾结构;中级熔融阶段,矿物中发育熔蚀乳滴结构和熔蚀穿切(细脉)结构;高级熔融阶段,主要发育熔蚀残余结构。这些结构对于岩石是否遭受了深熔作用的改造以及改造程度的界定具有一定的参考意义。     

云南六合富碱斑岩中花岗岩包体锆石U-Pb定年

六合富碱斑岩群是滇西金沙江-哀牢山富碱侵入岩带的重要组成部分,前人研究认为富碱侵入岩的成岩物质来源与地幔源区有关,成岩过程和成岩后遭受地幔流体交代作用。本文通过对富碱斑岩中花岗岩包体的岩相学和锆石U-Pb同位素定年研究,初步揭示了地幔流体作用与花岗岩包体的关系,为该区带化学成分上更偏酸性的富碱侵入岩提供成因依据。     

云南六合霓辉正长斑岩中特殊包体岩石的发现及其意义

在六合霓辉正长斑岩中广泛发育的各类包体岩石中,新近发现了三类特殊包体。通过岩相学、岩石化学、电子探针和扫描电镜分析研究表明,纯方解石包晶（体）和含石英的黄玉伟晶岩包体是地幔流体在运移过程中发生去气作用的产物;黑色微晶富铁硅酸盐熔融包体是地幔流体伴随去气作用的分离产物,其主要矿物组成为石英、绿泥石和富铁的柱状和片状硅酸盐矿物,特征矿物有自然铁、磷灰石和锆石;据全岩化学成分和矿物组成特征及结晶状态分析,表明该包体岩石不是常规岩浆作用产物,尤其自然铁的存在进一步证明该微晶熔融包体是还原条件或缺氧环境下的地幔流体物质。通过对特殊包体岩石的研究,为该区不同岩性和地层中的多金属成矿提供了重要的深部过程地球化学背景。     

滇西六合正长斑岩和花岗岩包体中锆石U-Pb年代和微量元素地球化学研究

六合正长斑岩是滇西新生代富碱斑岩的典型代表,以发育各类深浅不一的岩石包体而闻名,其中包括了同期的花岗岩包体;主岩和包体所蕴含的深部地质过程对于富碱岩浆的形成和演化具有重要约束作用。本文以六合正长斑岩和其中花岗岩包体的锆石微量元素地球化学为研究重点,结合主岩主量元素、锆石U-Pb年龄、Ti温度、锆石氧逸度的对比研究,分析和探讨富碱岩浆的形成和演化过程。研究表明:锆石U-Pb年龄所限定的六合富碱岩浆活动时限为(37.89±0.96)~(35.87±0.58) Ma;而花岗岩包体代表的同期富硅酸性岩浆活动时限为(38.21±0.44)~(36.21±0.36) Ma;两者几乎同步活动。锆石微量元素成因判别图显示主岩锆石主要位于钾镁煌斑岩范围,暗示富碱岩浆源区具地幔属性;花岗岩包体锆石大多位于花岗岩范围,两者在花岗岩范围有部分重叠,证实了主岩锆石和花岗岩包体锆石结晶时存在共同的生长环境。Ce^(Ⅳ)/Ce^(Ⅲ)比值估算和Ti温度计算显示,在36.42~36.41 Ma范围内富碱岩浆氧逸度和锆石结晶温度发生突变,指示在该时限内富碱岩浆及所裹挟的花岗质岩浆发生了混合作用;氧逸度的振荡降低反映了后期幔源岩浆的补充。综合研究认为,六合地区来自富集地幔的喜山期富碱岩浆底侵熔化上覆深部地壳长英质岩石形成花岗质岩浆,随即以富碱岩浆为主与少量花岗质岩浆不均一混合并同步结晶成岩形成含有花岗岩包体的正长斑岩。     

江苏六合新生代玄武岩中地幔捕虏体的硫化物相研究

江苏六合一带碱性玄武岩中的出露有以尖晶石二辉橄榄岩为主的地幔捕虏体,这些地幔矿物中普遍有硫化物相出现：（１）被寄主矿物捕获的早期硫化物颗粒。（２）产于矿物晶粒边界或次生裂隙充填物,（３）硫化物包裹体,包括单相硫的包裹体、硫化物－玻璃两相熔体包裹体和ＣＯ／２－硫化物－玻璃（含硅酸盐子矿物）的多相包裹体,电子探针分析表明,硫化物包裹体比例隙中硫化物具有更高的相对Ｆｅ和Ｓ含量,较低的Ｎｉ含量。硫化物包裹     

The trapped fluid phase in upper mantle xenoliths from Victoria,Australia: implications for mantle metasomatism

Mantle-derived xenoliths of spinel lherzolite, spinel pyroxenite, garnet pyroxenite and wehrlite from Bullenmerri and Gnotuk maars, southwestern Victoria, Australia contain up to 3 vol.% of fluids trapped at high pressures. The fluid-filled cavities range in size from fluid inclusions (1–100 m) up to vugs 11/2 cm across, lined with euhedral high-pressure phases. The larger cavities form an integral part of the mosaic microstructure. Microthermometry and Raman laser microprobe analysis show that the fluids are dominantly CO₂. Small isolated inclusions may have densities 1.19 g/cm³, but most inclusions show microstructural evidence of partial decrepitation during eruption, and these have lower fluid densities. Mass-spectrometric analysis of gases released by crushing or heating shows the presence of He, N₂, Ar, H₂S, CO_s and SO₂ in small quantities; these may explain the small freezing-point depressions observed in some inclusions. Petrographic, SEM and microprobe studies show that the trapped fluids have reacted with the cavity walls (in clinopyroxene grains) to produce secondary amphiboles and carbonates. The trapped CO₂ thus represents only a small residual proportion of an original volatile phase, which has undergone at least two stages of modification — first by equilibration with spinel lherzolite to form amphibole (±mica±apatite), then by limited reaction with the walls of the fluid inclusions. The inferred original fluid was a CO₂-H₂O mixture, with significant contents of (at least) Cl and sulfur species. Generation of this fluid phase in the garnet-peridotite stability field, followed by its migration to the spinel peridotite stability field, would provide an efficient mechanism for metasomatic enrichment of the upper mantle in LIL elements. This migration could involve either a volatile flux or transport in small volumes of silicate melt that crystallize in the spinel peridotite field. These observations suggest that some portions of the subcontinental upper mantle contain large reservoirs of free fluid CO₂, which may be liberated during episodes of rifting or magmatism, to induce granulite-facies metamorphism of the lower crust.     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

云南马关地区新生代碧玄岩中地幔包体研究

自晚新生代以来,由于受印度-亚洲板块碰撞和青藏高原整体快速抬升的影响,在云南省东南的马关地区发育了大量新生代碱性火山岩.其中有的火山岩中含有丰富的地幔包体.本文提供了马关八寨碧玄岩和钾玄岩的2个全岩化学分析资料,以及石榴二辉橄榄岩、尖晶二辉橄榄岩、石榴辉石岩和石榴二辉岩包体的全岩化学和电子探针分析结果,采用矿物温压计获得各种地幔包体的平衡温压条件,建立了本区地幔地温线,并与世界典型大地构造单元的地温线进行了对比.研究表明,石榴石二辉橄榄岩的平衡温压为1209℃～1230℃和2.13～2.93CPa,石榴石二辉岩为1034℃～1095℃和1.69～2.35CPa,尖晶石二辉橄榄岩的平衡温压为944℃～1072℃和1.46～2.74GPa,其对应的深度分别为69～93km、55～75km和48～87km.因此尖晶石二辉橄榄岩与石榴二辉橄榄岩和石榴二辉岩共存,其间没有截然的界限,而是一种过渡关系.由包体平衡温压建立的上地幔地温线与华北地区地温线一样,位于澳大利亚克拉通东缘地温线与碱性玄武岩省地温线之间,但本区地温线显著高于华北地温线,与本区具有高于华北地区的大地热流值相吻合.这证明各种辉石岩和橄榄岩包体来自地幔.根据平衡压力反演的包体起源深度推测,含石榴石的二辉橄榄岩可能来源于岩石圈底部或软流圈.基于上述研究,结合高原及滇西地区新生代钾质岩浆活动时空结构的研究成果,提出马关地区新生代碱性岩浆活动和地幔包体的成因,与印度-欧亚大陆俯冲碰撞诱发的软流圈横向地幔流的活动有关.     

吉林省伊通地区橄榄岩包体的同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省伊通新生代火山群中大孤山所伴生的东小山火山含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学和矿物学工作显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩,含有少量的方辉橄榄岩和异剥橄榄岩。包体的结构类型多样,包括粒状变晶结构、碎斑状结构、糜棱结构和筛状变晶结构。主量元素及矿物化学资料表明,这些地幔橄榄岩包体大都比较饱满,说明其所经历的部分熔融程度较低。微量元素显示,包体在形成以后经受过不同程度地幔交代作用的影响。矿物平衡温度计算结果表明包体的平衡温度为989～1142℃,来源深度约为40～70km。Sr-Nd-Hf同位素资料反映二辉橄榄岩包体具有亏损地幔的特征。Re-Os同位素资料显示上述岩石圈地幔的主体形成于显生宙期间,少量具有中元古代Re亏损年龄的样品所代表的古老地幔与本区上覆地壳成因无关,可能是软流圈中固有的较古老的大陆岩石圈地幔。