苏鲁造山带五莲地区岩浆岩元素和同位素地球化学研究

对苏鲁造山带五莲地区新元古代和中生代岩浆岩分别进行了主量元素、微量元素、Sr-Nd同位素和氧同位素研究。结果表明,新元古代花岗岩具有显著的LREE富集,高场强元素Nb、Ta、P和Ti负异常。εNd(t)为-12．6--6．9,可能与古元古代老地壳物质再循环有关。锆石δ18O值为-1．02-7．60‰,变化范围较大,近半数样品明显低于典型地幔锆石δ18O 值。新元古代辉长岩具有板内裂谷环境的特征,其εNd(t)在1．6-5．3之间,说明其岩浆起源于亏损地幔,但是经受了一定程度的地壳混染作用。唯一一个辉长岩样品的锆石δ18O值与部分花岗岩锆石δ18O值一样,明显高于典型地幔值,可能是基性岩浆在沿裂谷喷发过程中经历了低温热液蚀变,随后又发生破火山口垮塌,导致蚀变玄武岩在岩浆房重熔而形成高δ18O岩浆。中生代花岗岩和闪长岩表现出明显的高场强元素(Nb、Ta、P和Ti)负异常以及显著的LREE富集。εNd(t)值很低(-19．2 --15．3),同样是由古老地壳物质部分熔融形成。其锆石δ18O变化范围为3．19-6．43‰,大多数样品与典型地幔锆石一样。石英与锆石之间大都达到并保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如长石、黑云母和角闪石等)与锆石之间由于受到岩浆期后亚固相热液蚀变而大都表现出明显的氧同位素不平衡分馏。元素和氧同位素特征表明,中生代闪长岩可能是基性下地壳脱水部分熔融并经过结晶分异形成的;花岗岩则可能是由中性下地壳的脱水部分熔融形成的。新元古代花岗岩与中生代花岗岩在微量元素配分模型和Sr-Nd同位素组成上具有十分相似的特征,因此未经历强烈热液蚀变的新元古代花岗质侵入岩可能是中生代花岗岩的原岩。但这些新元古代岩浆岩的锆石δ18O变化范围较大,与中生代岩浆岩相比在流体活动性元素含量上也存在差别,这可能是由于新元古代岩浆岩侵位深度比中生代岩浆岩源区所处深度相对较浅所致。现有的研究结果表明,新元古代岩浆岩的形成与约740-760Ma的Rodinia超大陆裂解有关的裂谷岩浆活动有关,新生地壳物质作为热源启动了热液蚀变,并局部形成了低δ18O岩浆。而中生代岩浆岩则是俯冲陆壳在加厚造山带背景下的部分熔融产物,岩浆源区物质由于所处深度较大没有受到明显的高温大气降水热液蚀变。     

皖东新生代玄武岩成因:洋壳-大陆岩石圈地幔相互作用的地球化学证据

尽管前人对中国东部新生代大陆玄武岩已经开展了大量的地质地球化学研究,提出了不同地幔源区组分的存在,但就其成因机制来说仍然存在严重分歧.     

俯冲大陆熔融:大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩锆石U-Pb年龄和地球化学证据

板块俯冲物质再循环的岩浆岩表现形式,是化学地球动力学研究的核心问题.在海底扩张和板块构造学说发展过程中诞生的化学地球动力学,在研究大洋地质的许多基本问题中已经取得了巨大成功.     

扬子板块西缘北段新元古代花岗岩类的地球化学特征和成因

扬子板块西缘北段新元古代花岗岩类分布较广。它们具有准铝质化学成分（Ａ／ＭＫＣ〈１．０３）;贫Ｂｂ、Ｕ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｈｆ,相对富Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ;稀土总量较低,（〈０．７０５０）,δ＾１８Ｏ（〈７．６‰）。这些特征与华南同熔型花岗岩类的值十分相似,反映其源区具有壳－幔混合特点。新元古代花岗岩类的Ｎｄ模式年龄（１．８１～１．１４Ｇａ）介于我初生地壳（１．０Ｇａ）之间,推测这些花岗岩类主要是由上述两端元     

大别山双河超高压变质矿物Ｏ同位素平衡及其对Sm-Nd和Rb-Sr等时线年龄有效性的制约

对大别造山带双河超高压榴辉岩和片麻岩Sm-Nd和Rb-Sr等时线矿物进行了O同位素地质测温。尽管Sm-Nd等时线给出一致的三叠纪年龄(213~238 Ma)，同一样品Rb-Sr等时线却给出侏罗纪年龄(171~174 Ma)。片麻岩、榴辉岩和榴闪岩矿物对O同位素测温得到600~720℃和420~550℃两组温度，分别对应于约225±5 Ma榴辉岩相变质和约175±5 Ma角闪岩相退变质条件下停止同位素扩散交换的温度。同一样品三叠纪Sm-Nd等时线年龄的保存、侏罗纪Rb-Sr等时线年龄的出现以及有规律的O同位素温度，表明在角闪岩相退变质过程中，Sr和O在含水矿物（如黑云母和角闪石）中的扩散速率在手标本尺度上比石榴石Nd和多硅白云母Sr的扩散速率快。     

硅酸盐和金属氧化物矿物氧同位素组成的CO2激光氟化分析

我室采用MIR-10型CO2激光器,在一种富BrF5的氛围中使激光对硅酸盐和氧化物矿物样品加热形成O2,经多次纯化后用5A的分子筛吸收,再直接送至气体质谱仪进行氧同位素比值测定.这个实验流程与传统方法相比的改进不仅在使用激光加热技术及样品的放置上,而且在直接采用O2而不是CO2进行质谱测定.采用O2进行直接分析的优点不仅避免了向CO2转化过程中的潜在同位素分馏,而且能够得到样品的δ17O值,因此为宇宙样品分析提供了可能.CO2激光氟化技术的优点是所需样品量小(可低达1～2 mg),因此能够分析微小岩石区域或单矿物晶体内的氧同位素分布.同时,激光可以达到非常高的温度(＞4000K),因此能够对某些难熔矿物(如锆石、蓝晶石、橄榄石等)进行氧同位素分析.     

中酸性硅酸盐熔体-水体系氢同位素分馏的压力效应

对0．2－2000MPa条件下钠长石熔体，钾长石熔体以及0．2－150MPa条件下流纹岩熔体－－水体系的氢同位素分馏实验数据进行了筹压拟合，发现硅酸盐熔体与水之间的氢同位素分馏存在显著的压力效应，在800，1000和1200度条件下对钠长石熔体，水体系和流夺熔体－－水体系氢同位素分馏压力方程进行的等温拟合表明，只有在特定的压力条件下才可以用钠长石熔体－水体系来近似流纹岩熔体－－水体系的氢同位素分馏行为，当压力超过临界值时，硅酸盐熔体－水体系氢同位素分馏会发生变化，本文拟合的硅酸盐熔体－水体系氢同位素分馏等值线在P－T空间的形态变化特征与矿物－水体系存在较大差异，依据流纹岩熔体与水之间氢同位素分馏的压力效应，成功地模拟了美国西部Glass Creek流纹岩δD值和水含量变化规律与岩浆去气之间的关系。     

大别山超高压榴辉岩和片麻岩锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素研究

超高压变质作用是显生宙陆-陆碰撞带的一个重要特征,而前寒武纪超高压变质岩相对较为缺乏.板块汇聚过程中不同类型的碰撞与不同深度的俯冲有关,其中有限产出的前寒武纪超高压变质岩是通过弧-陆碰撞或延长的洋壳俯冲形成的.这表明前寒武纪与显生宙岩石圈在热力学、结构、组成、岩石学及流变学特征等方面存在显著差别.     

北淮阳庐镇关岩浆岩锆石U-Pb年龄和氧同位素组成

对大别造山带北麓的北淮阳庐镇关浅变质岩浆杂岩进行了锆石阴极发光显微结构观察、激光剥蚀等离子质谱锆石U-Pb定年以及单矿物激光氟化氧同位素分析。锆石阴极发光图像显示,这些样品中的锆石具有明显的振荡环带或片状分带,为典型的岩浆锆石。少数样品的锆石具有窄的蚀变边。锆石U-Pb定年结果表明,这些岩浆岩有较一致的形成年龄,变化范围为739±8Ma～754±5Ma。岩浆岩单矿物的氧同位素组成具有较大的变化范围,其中锆石δ~(18)O为1.39‰～6.81‰,石英为3.12‰～12.47‰,斜长石为0.71‰～8.38‰。锆石的δ~(18)O值在不同岩体和/或同一岩体的不同样品之间具有明显差别,反应了其初始岩浆在氧同位素组成上的不均一性。锆石与其它矿物之间表现出显著的氧同位素不平衡,说明它们经历了岩浆期后的扰动,其中部分样品受到了亚固相条件下高温热液蚀变作用的影响,还有部分样品在岩浆后期演化过程中可能同化混染了高δ~(18)O值的围岩。大多数锆石具有低于典型地慢锆石的δ~(18)O值,表现出~(18)O亏损特征。低δ~(18)O锆石的内部结构和化学组成表现出典型岩浆锆石的特征,表明这些低δ~(18)O锆石是从亏损~(18)O的岩浆中结晶出来的,而非热液蚀变成因。这一结果证明,扬子板块北缘新元古代低δ~(18)O锆石形成于热液蚀变岩石经部分熔融所形成的低δ~(18)O岩浆。结合这些样品的形成年龄,我们认为这些低δ~(18)O岩浆的形成与Rodinia超大陆裂解有关的地幔柱裂谷岩浆活动有关,并对应于全球性的雪球地球事件。此外,这些岩石中锆石U-Pb年龄与矿物δ~(18)O分布与大别造山带高压-超高压变火成岩原岩相似,指示北淮阳单元属于俯冲的扬子板块北缘     

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内部不同类型壳幔相互作用、碰撞后岩浆岩的成因、大陆碰撞造山带成矿作用等方面取得了许多重要成果。本文重点对大陆俯冲带超高压岩石部分熔融和不同类型壳幔相互作用近十年来的研究进展进行回顾和总结,并对存在的相关科学问题和未来的研究方向进行了展望。深俯冲大陆地壳的部分熔融主要出现在两个阶段:折返的初期阶段和碰撞后阶段,前者产生了碱性熔体,后者产生了钙碱性熔体。大陆俯冲带壳幔相互作用有两种类型,涉及地幔楔与两种俯冲带流体的交代反应:一是来自深俯冲陆壳的变质脱水/熔融,二是来自先前俯冲古洋壳的变质脱水/熔融。