南太行山地区中基性侵入岩中角闪石的矿物学及其成因

角闪石作为南太行山地区中基性侵入岩中主要组成矿物,其详细的成因矿物学研究对了解该套岩石的形成机理具有重要意义。电子探针分析表明角闪石的成分变化很大如SiⅣ、AlⅣ和A位置上的Na和K离子,主要为韭闪石、韭闪石质普通角闪石、普通角闪石和阳起石质普通角闪石。且富镁和钙,为钙镁质角闪石。同时,不同岩石类型中的角闪石的组成无显著差异。大颗粒的核心部位形成于深部岩浆房中(18 ~25km),其组成的连续变化主要反映结晶深度的不同。角闪石的成因矿物学研究表明该套岩石不可能来源于华北古老的下地壳,而可能起源于新增生的下地壳和/或壳幔过渡带。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

金伯利岩中“熔离小球”的特征及其成因

在金伯利岩人工重砂中发现的“熔离小球”,直径多数<1 mm,除个别出现微晶外,均为非晶质,属于熔体淬火冷却产物。提供了29个小球的主元素分析和3件微量元素分析结果。“熔离小球”按成分可分为3种类型:(1)高铁钛小球;(2)硫铁镍小球;(3)浅色硅铝质小球。其中高铁小球w(FeO)高达99.39%,高钛小球w(TiO2)达45.90%,它们含MnO也偏高,最高达23.75%。Fe、Mn、Ti都属于高负电性元素,在熔体中与氧结合的键强度大,容易发生熔离。硫铁镍小球的w(SO3)变化于38.27%~51.95%,w(FeO)为0.31%~23.10%,w(NiO)为25.24%~61.05%。浅色小球w(SiO2)变化范围为24.01%~52.64%,Al2O3、CaO含量高但变化范围大,总体成分接近基性—超基性硅酸盐熔浆。主元素、微量元素特征以及硫铁镍小球中发现了高镁(Fo=0.95)橄榄石捕虏晶表明,小球形成于金伯利岩岩浆的介质环境。此外高铁及硅铝质两种成分呈交生结构的两相小球的发现,暗示二者为熔离作用成因。小球的熔离作用可以应用SiO2-FeS-FeO的液态不混溶相图做出解释。认为小球形成于岩浆结晶的晚期阶段,相对富含CO2、SO3、FeO、MnO、TiO,在岩浆快速上升、快速降温、降压、熔体中出现了多种局部有序区的条件下发生的。     

华北克拉通东部含金刚石金伯利岩的侵位年龄和Sr-Nd-Hf同位素地球化学特征

本文首次报道了我国华北克拉通内部金伯利岩中金云母巨晶的Ar-Ar同位素年龄和含金刚石金伯利岩的Hf同位素组成特征,并结合金伯利岩的Sr-Nd同位素组成特征对华北金伯利岩的岩石成因及其构造背景进行了探讨.金伯利岩中金云母巨晶的年代学分析显示华北克拉通内部的蒙阴和复县金伯利岩具有一致的侵位年龄,约465±2 Ma.这与以前发表的金伯利岩中钙钛矿的U-Pb年龄和金云母的Rb-Sr等时线年龄一致.Sr-Nd同位素结果表明蒙阴和复县金伯利岩皆具有很小的Nd同位素变化范围（εNd分别为-0.4～0.2和-3.4～-2.3）.然而,这些金伯利岩却具有极大的Sr同位素组成范围（ISr分布为-0.2～28.1和0～75）.其中复县比蒙阴金伯利岩具有较低的Nd同位素和更宽的Sr同位素组成.Hf同位素分析结果表明蒙阴和复县两岩区内部各金伯利岩岩管具有非常一致的铪同位素组成,类似于Nd同位素组成特征,其中蒙阴金伯利岩的^176Hf/^177Hf初始值为0.282474～0.282416,相应的εHf值为-2.37～-0.30;复县金伯利岩的^176Hf/^177Hf初始值为0.282305～0.282369;相应的εHf值为-6.29～-4.04.这说明蒙阴金伯利岩与复县金伯利岩相比具有较高的Hf同位素组成.结合Sr-Nd同位素组成,暗示蒙阴和复县金伯利岩的Hf同位素组成的不同可能反映金伯利岩岩浆形成时软流圈、岩石圈地幔以及俯冲的洋壳物质参与比例的不同.Sr-Nd-Hf同位素特征说明我国华北古生代金伯利岩的形成同样与华北周边的古大洋岩石圈向华北内部俯冲作用有关.     

东准噶尔西缘晚古生代火山岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及构造意义

白碱沟和帐篷沟剖面位于东准噶尔西缘,出露有大量古生代火山岩,是研究东准噶尔古生代火山岩及构造演化的有利区域.本文利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年法和Hf同位素系统对该区中的玄武岩、玄武质安山岩、流纹岩、角斑岩以及少量的凝灰岩和正长斑岩进行了地质年代学研究,认为它们形成于早泥盆世至晚石炭世之间(400～307...     

基性、超基性岩: 二氧化碳地质封存的新途径

CO₂地质封存是控制全球CO₂净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO₂反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO₂反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO₂.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO₂的巨大潜力, 可以作为地质封存CO₂的新途径.      

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

华北东部中生代构造体制转折的关键时限

华北东部中生代构造体制发生了以挤压为主到以伸展为主的转变, 形成北北东向的盆岭格局, 岩石圈快速减薄, 岩浆作用活跃, 引发了爆发式成矿. 确定中生代构造体制转折的时限是理解构造转折机制的核心问题之一. 报道了多方面研究的最新成果. 重点对包括华北陆块南北缘、燕山、胶东等典型地区的构造分析确定了由挤压构造到伸展构造的峰期; 东部沉积盆地热史恢复结果判明华北东部中、新生代岩石圈厚度的变化和热体制的变更转换的时代; 盆地分析揭示了中生代-新生代时期华北东部盆地由挤压挠曲型到伸展断陷型的转变期; 通过火山岩喷发、与伸展构造有关的花岗岩类的形成, 克拉通内部和边缘的金矿爆发成矿期, 以及通过火山岩中的下地壳包体研究等限定了岩石圈减薄和壳幔置换的峰期. 以上研究结论一致, 即华北东部构造体制转折的峰期时限起于约150~140 Ma, 结束于约110~100 Ma, 峰值是120 Ma.     

桐柏造山带榴辉岩早古生代高压变质作用的发现

桐柏造山带是连接秦岭造山带和红安-大别造山带的枢纽,一直被认为是三叠纪变质带。本文通过对其南部高压榴辉岩带内榴辉岩和白云母石英片岩的全岩化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素地球化学研究,首次确定该地区的榴辉岩存在早古生代变质作用。榴辉岩主要由石榴石、绿辉石和角闪石组成,含少量多硅白云母、石英和金红石等。榴辉岩中锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为452±5Ma,这些锆石具有低Th/U比值、低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf比值,并具有平坦的HREE配分型式和无Eu负异常的特征,即为典型榴辉岩相的变质锆石。因此,452Ma代表该榴辉岩的变质时间。此外,白云母石英片岩中的锆石SIMS定年也获得450±93Ma的下交点年龄,证明白云母石英片岩与榴辉岩皆记录了早古生代的变质事件。榴辉岩的主微量元素及锆石Hf同位素特征反映榴辉岩原岩形成于板内环境,并且在侵位过程中遭到古老地壳物质的混染。结合桐柏造山带内不同岩石类型中早古生代的变质年龄,表明早古生代的变质作用在桐柏造山带内是普遍存在的。同时,桐柏造山带早古生代榴辉岩相变质事件的发现,进一步说明其经历了从古生代到中生代多阶段的构造演化。

     

冀北赤城蛇纹石化橄榄岩是否为太古宙蛇绿岩残片？

华北克拉通中部带是一条形成于古元古代之前的构造碰撞拼合带。在中部带的北段赤城地区,出露一套特殊的角闪斜长片麻岩、退变榴辉岩以及蛇纹石化橄榄岩组合,其成因众说纷纭。这套岩石组合归属于红旗营子群,是前寒武纪结晶基底,其中蛇纹石化橄榄岩和退变榴辉岩以构造团块的形式包裹在片麻岩之中。赤城蛇纹石化橄榄岩由纯橄岩、方辉橄榄岩和超镁铁质堆晶岩组成。其中纯橄岩和方辉橄榄岩的全岩主量元素都具有高Mg低Si的特征,大部分方辉橄榄岩中的橄榄石具有很高的Fo值（91.0~92.2）,尖晶石具有高的Cr^#值（53.9~85.9）。这些特征表明方辉橄榄岩和纯橄岩都经历了高程度部分熔融,它们很可能代表残余的大洋岩石圈地幔,并且可与典型的蛇绿岩套橄榄岩剖面相对比。超镁铁质堆晶岩表现出饱满的岩石特征,代表残余地幔之上的岩浆早期堆晶。橄榄岩Re亏损模式年龄表示,赤城橄榄岩的部分熔融作用发生在~2.5Ga之前。赤城红旗营子群角闪斜长片麻岩和退变榴辉岩的锆石U-Pb年代学揭示其原岩形成于~2.5Ga,经历了~1.85Ga的峰期变质作用和300Ma的退变质作用叠加。角闪斜长片麻岩和退变榴辉岩的原岩分别为大陆火山岩和大洋拉斑质岩石。因此,红旗营子群的橄榄岩、退变榴辉岩和角闪斜长片麻岩这一套岩石组合属于典型的蛇绿岩剖面,它很可能代表了华北克拉通东部和西部陆块之间曾经存在的大洋岩石圈。赤城蛇纹石化橄榄岩属于新太古-古元古代蛇绿岩残片,它可能记录了古大洋的消亡和中部造山带的形成,指示早期板块构造在新太古代已经启动。