火成岩的10年研究进展和未来的挑战

文中简要列举了近年在火成岩领域的研究进展及今后发展方向,主要涉及7个方面内容：①新元古代末期大陆裂谷火山作用与Rodinia超级联合大陆裂解;②中亚石炭纪—早二叠世大规模裂谷火山事件的深部地球动力学背景及其与古特提斯裂解和晚古生代中亚大规模成矿事件的关系;③中—新生代东亚火山作用与岩石圈巨量减薄;④新生代印度—亚洲大陆碰撞与高原隆升的火山作用响应;⑤大火成岩省和地幔柱;⑥花岗岩与地球动力学环境;⑦铁镁—超铁镁岩与蛇绿岩。提出在下一个10年里,需要继续开展岩浆成因和演变、岩浆作用和构造环境的关系,变质岩石的P—T—t轨迹,以及变质作用、岩浆作用和大地构造的关系等方面的研究;需要研究更深层次的地壳和上地幔,以了解岩浆形成和运移的过程;海洋钻探有可能取得深部地壳或上地幔的样品,大陆钻探将钻到10 km及更深;将使用地震层析来描述地壳和上地幔的结构,确定俯冲带或地幔柱的位置,以及部分熔融的分布面积,等等。此外,分析和测试等方面的高新技术的开发和运用,以及实验岩石学的发展都对岩石学领域的发展起到至关重要的作用。     

西藏蛇绿岩地幔中的主要自然金属矿物

在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎蛇绿岩块的豆荚状铬铁矿床中 ,揭示出一个由 70～ 80种矿物组成的地幔矿物群 ,包括自然金属、合金、硫 (砷 )化物、氧化物和硅酸盐等。这些矿物呈包裹体或脉石产于铬铁矿石中 ,经人工重砂分析 ,自然元素矿物有自然硅、自然铁、自然锌、自然铅、自然铝、自然铬、自然锡、自然镍、自然钨、自然钛、自然锇、自然铱、自然钌、自然钯、石墨、金刚石、自然金和自然银等。文中选择一些自然元素矿物 ,探索这些地幔矿物特点以及蛇绿岩和铬铁矿的形成机制。根据共生矿物群以及罗布莎地幔橄榄岩为新鲜的未蛇纹石化的岩石 ,认为罗布莎自然元素矿物与蛇纹石化作用无关。它们可能是在地核形成时期滞留于地幔中的成核物质 ,抑或是核幔之间化学反应的产物 ,后来被铬铁矿矿浆捕获 ,并同铬铁矿一起由地幔柱作用和板块作用侵位于浅部并仰冲出露于地表。     

甘肃北山地区榴辉岩的变质年龄：来自锆石的U-Pb同位素定年证据

北山造山带地处塔里木-中朝板块与哈萨克斯坦板块的交汇部分,主造山时期被认为是早古生代。榴辉岩产在北山造山带的南带,带中榴辉岩与大量基性超基性洋壳岩石和俯冲碰撞有关的花岗岩等伴生,反映该带有可能代表板块的边界。北山榴辉岩的锆石SHRIMP U-Pb同位素定年表明,榴辉岩相的变质年龄为(819±21)Ma,原岩年龄为(1007±20)Ma,表明北山地区存在新元古代一次重要的板块裂解和俯冲碰撞事件。与北山相邻的祁连山南部柴北缘地区近年也报道存在新元古代板块裂解和蛇绿岩洋壳形成事件,表明中国西部存在区域上的新元古代洋盆裂解事件,或称之为罗德尼亚大陆裂解事件。需强调的是,北山榴辉岩相变质事件发生在新元古代,柴北缘榴辉岩的原岩虽为新元古代洋壳岩石,但榴辉岩相变质作用则发生在早古生代,反映北山新元古代俯冲碰撞事件之后的又一次俯冲碰撞事件。     

对“也谈铙钹寨超镁铁岩体的成因和构造类型的归属问题”一文评论的答疑

张旗先生的《评论》和他之前的工作没有提供饶钹寨岩体的“地幔交代作用”的证据；地幔交代作用不能作为判别地幔岩为大陆地幔和大洋地幔属性的标志，因为两者均可能发生地幔交代作用。根据铙钹寨岩体原岩为强烈亏损的方辉橄榄岩（和二辉橄榄岩）；伴有豆荚状铬铁矿及瘤状矿石和铬尖晶石成分具有蛇绿岩地幔岩属性（双峰分布）而非大陆地幔橄榄岩特征，认为该岩体带有蛇绿岩成员的某些特征，并认为该岩体经历了角闪岩相-麻粒岩相的变质作用。我们对《评论》中列举的所谓大陆地幔橄榄岩中也产有豆荚状铬铁矿的诸多例子给予了剖析，指出《评论》犯有基本概念的错误。     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔石榴石橄榄岩中发现Fe2P合金矿物

在东海大陆超深钻(CCSD)的钻孔橄榄岩岩屑(孔深603-683米深部)中,分离出的矿物有硅酸盐、氧化物、硫化物、碳化物、自然元素、金属互化物和合金,计50-60种矿物。多种特征表明其中有一些不寻常矿物,并且有些矿物具有球状外形,如自然铁、镍纹石、铁镍合金、磁铁矿等。本文报道通过成分和结构分析鉴定出的铁磷合金矿物(Fe,P),成分中含少量Cr,Ni和Co,成分均一,分子式为(Fe1.80Ni0.05Cr0.02)P。EDXD数据表明该矿物的晶系属六方晶系;格子类型为P;空间群为P62m;晶胞参数a=b=5.877Ac=3.437A,a:c=1:0.5848。通过ICDDPDF-2x射线粉晶衍射数据库2004年公布的最新版本搜索查询,发现与人工合成的同种矿物Fe2P(ICDD83-2337,Barringerite.syn)十分接近,类似的矿物已在陨石中发现(FeNi)P,故确定本文报道的铁磷合金(Fe2P)为地球上首次发现的天然合金矿物。其成因和形成条件的研究正在进行中。     

中国大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)石榴石橄榄岩:一个经历了深俯冲作用的古生代超镁铁质侵入体

中国大陆科学钻探主孔中的超镁铁岩主要产在603.20～683.53m深度之间。超镁铁岩的上部直接围岩为高Ti-Fe型榴辉岩;内部夹有薄层状含柯石英高镁榴辉岩和厚层状多硅白云母榴辉岩;下部直接围岩为石英榴辉岩和普通榴辉岩。超镁铁岩的主体岩性为石榴石单辉橄榄岩,主要由橄榄石(60%～70%),石榴石(10%～25%),单斜辉石(5%～15%),斜方辉石(1%～5%)和少量金云母和钛铁矿或钛斜硅镁石组成。橄榄石Fo 79～89,其中一些以包裹体形式出现的高MgO橄榄石可能形成较早,主体橄榄石属变质重结晶阶段形成;石榴石以低CaO、高MgO和Cr_2O_3含量高(达3%)为特征,保留较好的进变质成分环带;单斜辉石Na_2O含量达到4%～5%,分为绿辉石和普通辉石类,属变质成因,结合矿物对的温压估算,岩石已经经历超高压变质作用。岩石成分研究表明,石榴石单辉橄榄岩与其顶、底板榴辉岩及其中的榴辉岩夹层有一较大的成分间断,其中MgO含量约相差10%左右,认为超镁铁岩与榴辉岩的原岩不属同一岩浆演化产物。锆石SHRIMP定年表明石榴石单辉橄榄岩原岩时代为古生代346～461Ma,超高压变质作用时代为早中生代220～240Ma。认为CCSD主孔石榴石橄榄岩为古生代的超镁铁质侵入体,在印支期的中国南北板块俯冲折返过程中经历了超高压变质作用。     

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)退变榴辉岩中碳硅石的发现及其地质意义

镜下鉴定和拉幔光谱测试结果表明中国大陆科学钻探工程预先导孔(CCSD-PP2)退变榴辉岩中石榴石内存在除绿辉石、磷灰石、锆石、金红石、磷灰石、石英、菱镁矿和磁铁矿等矿物包裹体外,还存在一种具有重要温压指示意义的碳硅石矿物包裹体.碳硅石包裹体拉幔光谱峰值稳定,主峰变化于786～789cm-1之间,次峰为966～977cm-1,两组弱峰峰值分别为769～781cm-1和915～918cm-1.寄主矿物-石榴石成分的反环带特征及矿物包裹体组合表明CCSD-PP2中退变榴辉岩是在高温高压条件下形成的榴辉岩,经降温降压退变质作用形成的,碳硅石等超高压矿物是在榴辉岩峰期变质作用期间形成的.根据碳硅石形成于极度还原环境、压力大于6.0GPa,温度在1000℃以上的特点并结合前人的矿物温压计算结果分析认为苏鲁超高压变质带中的部分榴辉岩是扬子板块俯冲至200km以下的上地幔下部,经超高压变质作用、形成碳硅石等矿物后快速折返的产物.     

大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)橄榄岩地幔属性及动力学意义

早中生代的扬子大陆向华北大陆的深俯冲碰撞作用以及中、新生代的华北东部岩石圈减薄作用是国际大陆动力学问题研究的两个热点。然而,把它们有机联系起来,探讨深部岩石圈演化动力学过程的研究还很少。报道了中国大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)橄榄岩的矿物岩石化学分析结果。这些橄榄岩亏损玄武质组分(如低w(CaO+Al2O3)、高Mg#等),并经历了中元古代来自软流圈的碳酸岩熔体的交代作用和早中生代的超高压再平衡过程。结合已发表的华北捕虏体橄榄岩资料,对这一橄榄岩的原始地幔属性进行了分析。发现CCSD-PP1橄榄岩与华北古老岩石圈地幔组成相似,是早中生代来自华北岩石圈的构造侵入体。早中生代华北岩石圈的伸展减薄与苏鲁超高压变质岩石的折返提供了早期软流圈物质上涌的构造体制。     

极地乌拉尔豆荚状铬铁矿中发现金刚石和一个异常矿物群

1前言自1980报道在西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿的人工重砂样品发现金刚石[1]和八面体假象蛇纹石[2]以来,已经发现了一个由70～80种矿物组成的地幔矿物群[3]。近些年的重要新进展有:(1)铬铁矿中发现超高压矿物柯石英和蓝晶石,EBSD研究     

地幔内超高压矿物的爆炸

在西藏雅鲁藏布江缝合带的蛇绿岩的豆荚状铬铁矿中,首次发现硅酸盐包裹体具有爆炸结构。在矿石薄片中普遍见到这种高能硅酸盐包体的爆炸结构。在爆炸结构中,铬尖晶石被炸落成不规律的显微碎块,具有尖锐棱角,碎块大小不一,堆积在硅酸盐包体内。此外,许多张性显微裂隙围绕爆炸的硅酸盐包体呈蛛网状分布。推断爆炸前的原生矿物是含水的镁硅酸盐和镁铝硅酸盐矿物。当这种高能级的超高压含水矿物受地幔柱带动超过“水线”时发生爆炸和放水作用,同时产生地震。