埃达克岩的特征、成因及构造意义

与多数弧岩浆岩具有玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩的岩石组合不同,有一种弧岩浆岩以英安岩及与其成分相当的深成岩为主,由于其独特的地球化学特征被定义为埃达克岩。埃达克岩的显著特征是高Al2O3、Sr、Sr/Y、La/Yb、Zr/Sm而低Y、Yb、Sc。根据熔浆-矿物平衡热力学,岩浆被认为起源于榴辉岩相条件下俯冲板片的部分熔融。这样的熔融条件一般认为要求年轻(<25Ma)而热(≈10℃/km)的水化玄武质洋壳岩石发生俯冲作用,并在大约75～90km深处发生脱水部分熔融形成埃达克岩岩浆。在岩浆弧岩石成因体系中,这样的熔融条件最可能出现在板块俯冲的初始阶段。因此,埃达克岩概念的提出与研究可能具有重要的构造意义。     

岩石学研究的五种联系——以北京房山岩体为例

火成岩是地球内部物质、能量调整的产物,其属性强烈依赖于地球动力学环境,也是内生成矿作用的良好指示器.然而,相邻学科卷入火成岩成因研究极大地推动了岩石学向前发展,但也常常导出某些错误的结论,主要原因在于对岩石学的知识体系掌握不足;学者们往往过分强调自己熟悉领域的证据,所得出的结论难免有失偏颇.以房山岩体为例,由于提供的证据不尽相同,从岩浆的起源与演化、不同侵入单元之间的关系、侵入体形成构造背景等各方面都有争议.     

攀西地区镁铁质岩浆成矿系统的流体动力学模型

尽管镁铁质侵入体及其与成矿作用的关系得到了特别关注,但有许多科学问题迄今仍模糊不清。基于新的野外观察和理论分析,文中提出一个复杂性流体动力学模型,试图整合解释矿床地质学、矿相学和矿物学特征。假定岩浆成矿系统的行为取决于熔体和流体两个子系统的强相互作用,系统演化过程中子系统物理性质的连续改变可以导致多种非线性变化:(1)熔体子系统未发生明显结晶作用之前,含矿流体弥漫式透过熔体向上迁移,产生具有隐性火成层理的致矿侵入体和浸染状整合矿体。在这种条件下,高速运动的含矿流体可以导致岩浆侵入体全岩矿化;较低速上升的含矿流体也可以导致强烈的岩浆分异作用,但岩浆侵入体的边缘部分将没有成矿金属的富集。(2)岩浆侵入体部分固结(如半固结)时,含矿流体只能大规模输入到岩体中心尚未固结的部分,并导致强烈的双扩散对流,产生明显的韵律性层理和整合型块状矿体。(3)岩浆侵入体接近完全固结时,巨大的流体超压或远场应力场可导致板状侵入体沿补给通道方向破裂,含矿流体上升导致了不整合矿体的产生。(4)岩浆侵入体完全固结之后,后续含矿流体只能沿着层状侵入体与底板围岩的接触带迁移,形成新型板状矿体或巢状矿体,甚至夕卡岩型矿体。(5)富氧化物流体之后还可以有富硫化物流体上升,有利于产生硫化物矿体。这种分析大致符合攀西地区的客观实际,因而可以得出结论：(1)岩浆侵入体是否成为致矿侵入体取决于含矿流体的输入,而不是岩浆分异作用;(2)致矿侵入体的分异特征是含矿流体输入的结果,而不是相反;(3)镁铁质岩浆成矿系统是一种复杂性动力系统,含矿流体的输入是其行为发生非线性变化的根本原因;(4)攀西地区的镁铁质岩浆成矿系统包括整合型(包括块状和浸染状两种亚型)、不整合型和夕卡岩型铁矿子系统以及浸染状和块状硫化物型成矿子系统;(5)攀西地区的铁矿体不仅仅位于层状岩体之内,下伏围岩中也有找矿潜力,甚至发现块状硫化物的潜力。     

流体地球科学与地球系统科学

近年来,地球系统科学逐渐成为地球科学的新趋势,但固体地球科学尚难于融入其中。其根本原因在于地球系统科学属于系统科学或复杂科学的组成部分,而固体地球科学其本质上属于理想科学的范畴,以研究线性地球过程为主,或者以理想科学的手法研究非线性地球过程。流体地球科学不仅研究地球的流体系统,也研究流体系统与固体系统的强和弱相互作用,是固体地球科学融入地球系统科学的唯一途径。     

川西拉拉Fe-Cu矿区含矿镁铁质层状岩席的首次发现及其成岩成矿意义

尽管镁铁质层状侵入体得到了广泛关注,与其相关的成岩和成矿过程仍然存在很多疑问。文中首次报道了在川西拉拉Fe-Cu矿区发现的一种含矿镁铁质岩席,它的深入研究可能有助于理解拉拉Fe-Cu矿床的成因,以及层状侵入体的组装过程与成矿作用。野外观察表明,该岩席共由9个岩相带组成,相邻岩相带为侵入接触关系,上半部分和下半部分的岩性呈镜像对应。对该岩席上半部分的5个岩相带分别进行了显微镜观察、粉晶X-射线衍射分析和CSD分析,表明相邻岩相带的矿物组成和结构参数具有明显区别,揭示该岩席由4、5次岩浆脉动组装而成。各岩相带均具有显微斑状结构,其中1～4岩相带的斑晶矿物主要为角闪石、云母和Ti-Fe氧化物,第5岩相带的斑晶为白云母、钾长石和石英。此外,第3岩相带还含有大颗粒单斜辉石斑晶,第4岩相带含有方解石大斑晶。含水矿物呈斑晶产出表明所有岩相带都是挥发分(H2O+CO2)饱和或过饱和岩浆固结的产物,但各岩相带的岩浆具有不同的来源。根据斑晶(循环晶)矿物组合、定量化结构参数和参数变异趋势,推测拉拉岩席之下曾经存在3～5个位于不同深部水平上的岩浆房。这些岩浆房有不同成分的进化岩浆充填,可能富集了相应的成矿金属。当深部含矿流体输入该岩浆系统时,有可能引起骨牌效应,导致各种含矿流体大规模释放。拉拉矿区的这类岩席可能对成矿物质起到了屏蔽作用,使其大规模聚集形成超大型矿床。需要注意的是,拉拉岩席的富矿岩相带侵位时间最晚,类似于攀枝花铁矿。因此,拉拉岩席的成岩成矿模式有可能也适应于攀枝花式铁矿。     

东天山铜鱼梁铜矿区闪长玢岩SHRIMP锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及其地质意义

位于新疆东天山阿齐山-雅满苏成矿带东段的铜鱼梁矿床是近年来新发现的铜矿点,但带内热液型铜矿的研究和找矿勘查程度不高,通过SHRIMP锆石U-Pb定年获得矿区与成矿密切相关的闪长玢岩年龄为317.7±2.4 Ma,表明矿区在晚石炭世可能存在重要的岩浆-成矿事件.通过岩石地球化学特征研究可得铜鱼梁闪长玢岩SiO₂含量为56.71%~66.03%,Mg#=49.75~55.29,Na₂O+K₂O=5.15%~6.40%,Na₂O/K₂O=4.49~53.62,铝指数A/CNK=0.9~1.1,为富钠、准铝质-过铝质、低钾（拉斑）系列岩石.稀土总量较低（39.56×10-6~60.60×10-6）,具有轻稀土富集、重稀土亏损的右倾配分模式,富集Ba、U、K、Sr等大离子亲石元素（LILE）,亏损Nb、Ta、Ti高场强元素（HFSE）,显示弧岩浆的特征.闪长玢岩（87Sr/86Sr）_i变化于0.704 030~0.704 413之间,ε_Nd（t）=1.02~6.42,具有低的锶同位素初始值和正的ε_Nd（t）值,表明其岩浆源区主要来源于亏损地幔源区.综合已有资料,认为研究区闪长玢岩形成于岛弧的构造背景,为石炭世古康古尔洋壳向南俯冲的流体交代地幔后的产物.至晚石炭世早期,古康古尔洋俯冲交代,在上升中富含铜金属元素的岩浆流体当运移到浅部时,次火山岩通过交代岩体本身或火山地层形成了铜鱼梁铜矿床.      

东天山寨北山铜矿区钠质火山岩年代学、地球化学特征及其成因

寨北山矿区海相火山岩为一套富钠的玄武安山玢岩、安山岩、英安岩、流纹岩组合,属于钙碱性系列岩石,具有低MgO（0.51%~5.93%,平均2.54%）、FeO（0.54%~6.39%,平均2.84%）和钛（TiO₂=0.09%~1.10%,平均0.58%）,富铝（Al₂O₃=12.23%~17.75%,平均15.20%,A/CNK=0.79~1.42,平均1.11）以及富钠（Na₂O/K₂O平均为7.30）、富水的特征。火山岩中斜长石主要为钠长石,少量更长石。轻、重稀土分馏较明显（（LREE/HREE）_N=3.68~9.00）,微量元素显示大离子亲石元素（如Th、U、Rb）、轻稀土的富集和高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P）相对亏损的特征。获得矿区雅满苏组钠质玄武安山玢岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄为（337.6±3.3）Ma,为早石炭世火山活动的产物。火山岩岩石学及地球化学特征表明研究区钠质火山岩可能形成于俯冲带近大陆方向的岛弧构造环境,是早石炭世洋壳俯冲熔融产生的岩浆在海底喷发过程中与海水相互反应后,经低变质相作用产生的。成矿元素在钠长石化过程中可能被淋滤出来进入含矿热液,后期在适当的温压等条件下沉淀形成本区的矿床。     

东昆仑造山带家琪式斑岩型Cu-Mo矿床中花岗闪长岩的斜长石晶体群及其成矿意义

近年来,越来越多的作者接受火成岩由多种晶体群组成的新概念。本文以东昆仑造山带家琪式斑岩型Cu-Mo矿床中花岗闪长岩为例,试图阐明火成岩晶体群的涵义及其研究方法和意义。显微镜观察表明,花岗闪长岩的斜长石按其结晶习性可划分为5种不同类型,阴极发光图像分析证实了这一观察,并揭示了它们的生长过程。电子探针剖面分析揭示了横跨晶体切面的化学变化,进一步表明这些晶体具有不同的生长环境和生长过程,属于不同的晶体群。基于平衡热力学原理,推测晶体群来自5个不同的岩浆子系统,暗示形成花岗闪长岩的岩浆为多重岩浆房系统岩浆混合作用的产物,且混合岩浆经历了快速固结过程。这些认识对于探讨斑岩型矿床成因具有重要意义。     

岩浆成矿系统的尺度效应

小岩体成大矿理论强调了岩浆侵入体的几何尺度与内生金属成矿作用的有机联系,但这种联系的实质尚理解甚少。简要分析了岩浆成矿系统的基本问题,聚焦于侵入体几何尺度与几种关键控矿因素的内在联系。利用前人提出的固相线前锋迁移距离与冷却时间之间的函数关系估算了岩浆侵入体固结的时间尺度,发现小岩体的存活时间尺度与超大型矿床的形成时间尺度一致。基于斯托克定律的估算,含有暗色微粒包体的小岩体以岩浆快速上升为特征,符合流体中成矿金属溶解度与压力(P)、温度(T)正相关的实验结果。分析了岩浆产量与源区减压速率和所产生岩浆中挥发分含量之间的关系,提出大规模岩浆活动之后岩浆产量必然逐渐减少,因而流体-熔体比值逐渐增加。据此认为,超大型矿床可形成于紧接着大规模岩浆活动之后,并以长英质岩浆成矿系统为例将其称为岩基后成矿作用。因此,岩浆成矿系统的尺度效应是一种重要的地质效应,尺度效应分析支持小岩体成大矿理论。     

青藏高原祁漫塔格地区早古生代火山岩岩石构造组合和LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

祁漫塔格地区早古生代海相火山岩发育,初步确定该地区早古生代海相火山岩的形成时代为中晚奥陶世,可划分出4个火山岩带,分别为公路沟-乱石沟带、宽沟-小狼牙山带、巴音郭勒-苏海图带和那陵格勒河带。公路沟-乱石沟带火山岩为富铌玄武岩组合,具有相对高的Nb（7.4×10-6～10.1×10-6）、TiO2（1.56%～2.24%）和P2O5（0.24%～0.34%）含量。宽沟-小狼牙山带火山岩岩石类型复杂,SiO2质量分数集中分布于2个端元,可进一步分为玄武岩＋玄武安山岩组合和英安岩＋流纹岩组合,玄武岩中获得了440.2Ma±2.4Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄值,流纹岩中获得了450.3Ma±1.2Ma的年龄值。巴音郭勒-苏海图带为拉斑玄武岩组合,具低钛（1.1%）、富钠（2.17%,）、低钾（0.14%）的特点。那陵格勒河带火山岩也为拉斑玄武岩组合,特征与巴音郭勒-苏海图带相似,但具有更高的Ti含量（1.64%）。这3类岩石组合均代表了弧后裂陷环境中形成的火成岩岩石构造组合。