岛弧环境中不同成因的火成岩组合及其地质意义

岛弧环境的形成是与大洋板块俯冲作用有关,由俯冲流体作用于地幔楔部分熔融形成的钙碱性火成岩组合是岛弧环境中物质组成的主体。此外,目前还识别出与俯冲作用有关的其它的岩石类型:埃达克岩、富铌玄武岩、TTG、赞岐岩、玻安岩等,它们指示着不同的地球动力学背景、壳—幔相互作用过程以及源岩发生部分熔融的物理化学条件。本文主要对形成于岛弧环境中不同成因的火成岩组合的特征、形成机制、成矿作用及动力学意义进行了综述。     

地幔转换带中的水及其地球动力学意义

综述了近20年国际上地幔转换带中水的研究进展。前人研究表明,地球深部的水主要以OH-(hy-droxyl)形式存储在名义上无水矿物(NAMs)中。高温高压实验研究表明,地幔转换带中的主要矿物均具有较高的储水能力,且在转换带的温压条件下,其储水能力随着温度的升高而降低,其中瓦兹利石(β-Ol)和林伍德石(γ-Ol)的储水能力为2%～3%,超硅石榴子石(Mj)的储水能力为0.1%左右,据此估算地幔转换带的储水能力约为1.2%～1.91%,是地表水总量的3.9～6.2倍;而转换带除外的上地幔和下地幔主要矿物的含水量或储水能力均小于0.1%,因此与上、下地幔相比,地幔转换带可能是地幔的主要储水库。尽管地幔转换带具有较强的储水能力,但对地幔转换带的实际含水量还存在干、湿两方面的地质和地球物理证据和争议。地幔转换带中的水会对转换带中一系列的过程产生重要影响,当水含量增加时,橄榄石(Ol)向β-Ol、γ-Ol分解以及超硅石榴石的分解反应分别向低压、高压和低压方向迁移,从而由橄榄石向β-Ol和γ-Ol分解两个相变反应界定的转换带宽度也会增加;水还会使地幔深部的部分熔融温度降低,熔体的密度降低;同时,水的加入可以很好地解释地幔岩"pyrolite"模型在410km不连续面处产生的与地震波测量不相符突变,也可以解决全地幔对流模式所不能解释的地幔成分分层问题。因此,深入研究和探讨转换带中的水对地球深部动力学过程的影响,包括中国东部地区受太平洋板块深俯冲作用的影响,均具有重要的约束和研究意义。     

云南祥云马厂箐富碱斑岩体的地球化学特征及其形成的构造环境

云南祥云马厂箐岩体处于扬子板块西缘与NW向的金沙江—哀牢山深大断裂带东侧交汇部位,属于哀牢山—金沙江富碱侵入岩带的组成部分。马厂箐岩体主要为花岗斑岩、二长斑岩和正长斑岩,岩体化学成分具有富碱、富铝和高钾的特点。岩石富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th和U)和轻稀土元素(LREE)、相对亏损高场强元素(Ta、Nb和Ti),且Ta、Nb和Ti具"TNT"负异常;LREE/HREE值为8.04～23.99,δEu值为0.72～0.88,负Eu异常不明显;n(87Sr)/n(86Sr)值范围为0.7072～0.7086,均值为0.7080,高于原始地幔现代值0.7045;n(143Nd)/n(144Nd)值范围为0.5121～0.5124,均值0.5123,低于原始地幔现代值0.512638;ISr值范围为0.7061～0.7075,均值为0.7070;εNd值范围为(3.1～(10.2,均值为(6.8。马厂箐岩体既不属于传统的含碱性暗色矿物的碱性岩类,也不同于典型的A型花岗岩,应属于富碱侵入岩类;岩体的岩浆起源于壳—幔物质混合的一种所谓EMⅡ型富集地幔源;其壳幔混合特征,主要是俯冲进入上地幔的地壳物质与地幔物质发生了源区混合作用的结果;形成于碰撞后的板内构造环境。     

粤北302铀矿床同位素地球化学研究

位于粤北诸广山岩体东南部的302铀矿床是我国规模较大、埋藏较深的花岗岩型铀矿床之一。该矿床产于印支期油洞岩体和燕山早期长江岩体的断裂蚀变带内,矿区内NWW向基性岩脉十分发育,矿体呈似脉状、扁豆状或透镜状。同位素研究表明,矿石的沥青铀矿Sm-Nd和U-Pb等时线年龄（70 Ma）与油洞岩体（232 Ma）、长江岩体（160 Ma）的年龄相差巨大;主成矿期成矿流体的δDH2O值为-65‰～-82‰（平均为-75‰）,δ18OH2O值为6.8‰～0.6‰（平均为3.9‰）,反映出成矿流体主要由地幔流体组成;方解石的δ13C值为-8.4‰～-5.3‰,表明矿化剂ΣCO2也来自地幔;矿区内辉绿岩的（87Sr/86Sr）i值为0.70861～0.70882,花岗岩的（87Sr/86Sr）i值为0.73519～0.77152,萤石的（87Sr/86Sr）i值为0.71474～0.71697,表明成矿组分Sr可能来源于基性脉岩（幔源）与赋矿花岗岩体（壳源）,并呈不同程度的混合,而主成矿组分铀主要来源于赋矿花岗岩体。     

塔里木和中亚造山带西段二叠纪大火成岩省的两类地幔源区

对塔里木和中亚造山带西段二叠纪玄武质岩石地质、年龄、元素地球化学、同位素组成的系统总结表明,二叠纪火成岩在分布面积、岩石类型(以玄武岩占绝对优势)、活动时间(以275Ma左右为峰期)等方面均与世界典型的大火成岩省一致,将其命名为巴楚大火成岩省(Bachu LIP)。元素和同位素地球化学特征表明,塔里木玄武岩来自长期富集的岩石圈地幔,来源深度为60~80km。塔里木基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩的原始岩浆可能来自软流圈地幔(OIB)部分熔融。中亚造山带西段的玄武岩、基性岩墙和超镁铁-镁铁杂岩主要来自被俯冲带熔体交代的强烈亏损的岩石圈地幔,其中部分地区可能有软流圈物质的加入,如东天山和阿勒泰南缘高Ti系列的玄武质岩石。根据元素和同位素地球化学资料,将巴楚大火成岩省分为2个地幔省(mantle domain),即塔里木省和中亚省。这2个不同地幔省的成矿系列也有显著的差异,塔里木省为钒-钛磁铁矿矿床,而中亚则以铜-镍-(铂族金属)硫化物矿床为主,成矿作用的差异和岩浆地幔源区的差异是完全对应的。综合地质、地球化学和成矿作用,认为巴楚大火成岩省的形成和二叠纪地幔柱密切相关。     

藏南亚东地区片麻状黑云花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年青藏高原羌塘南部晚古生代地幔柱?——来自基性—超基性岩的地球化学证据

羌塘南部地区大面积出露基性—超基性火成岩。基性岩墙和玄武岩沿龙木错-双湖板块缝合带的南侧呈近东西向分布,大地构造位置位于冈瓦纳大陆北缘,分布范围西起国境线,东到双湖地区,总长约800km,形成时代集中在晚石炭世—早二叠世(284~318Ma),反映出岩浆的快速侵位-喷溢的过程。基性岩墙和玄武岩主要为碱性系列岩石,少数为亚碱性系列,Ti和Fe的含量均比较高,Mg#比较低,表明它们都是原始岩浆经不同程度分异结晶后的残余熔体。基性岩墙和玄武岩的稀土元素、微量元素、形成环境等均与板内玄武岩或典型的地幔柱成因玄武岩具有相似的特点。另外,苦橄质岩石多与基性岩墙和玄武岩一起产出,主要为单斜辉石橄榄岩和二辉橄榄岩,矿物成分贫挥发性组分,主量、稀土和微量元素的特点反映出其很可能代表了地幔柱原始岩浆结晶的产物而非岩浆捕获体,而且其源区很可能为石榴子石二辉橄榄岩。由此,初步认为羌塘南部基性岩墙和玄武岩为地幔柱的头部减压熔融的产物,而苦橄质岩石为地幔柱尾柱通道熔融的产物。     

青藏高原羌塘南部晚古生代地幔柱?——来自基性-超基性岩的地球化学证据

羌螗南部地区大面积出露基性一超基性火成岩.基性岩墙和玄武岩沿龙木错-双湖板块缝合带的南侧呈近东西向分布,大地构造位置位于冈瓦纳大陆北缘,分布范围西起国境线,东到双湖地区,总长约800km,形成时代集中在晚石炭世-早二叠世(284～318Ma),反映出岩浆的快速侵位-喷溢的过程.基性岩墙和玄武岩主要为碱性系列岩石,少数为亚碱性系列,Ti和Fe的含量均比较高,Mg#比较低,表明它们都是原始岩浆经不同程度分异结晶后的残余熔体.基性岩墙和玄武岩的稀土元素、微量元素、形成环境等均与板内玄武岩或典型的地幔柱成因玄武岩具有相似的特点.另外,苦橄质岩石多与基性岩墙和玄武岩一起产出.主要为单斜辉石橄税岩和二辉橄榄岩,矿物成分贫挥发性组分,主量、稀土和微量元素的特点反映出其很可能代表了地幔柱原始岩浆结晶的产物而非岩浆捕获体,而且其源区很可能为石榴子石二辉橄榄岩.由此,初步认为羌塘南部基性岩墙和玄武岩为地幔柱的头部减压熔融的产物,而苦橄质岩石为地幔柱尾柱通道熔融的产物.     

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正1 AIM AND SCOPE GEOSCIENCE FRONTIERS(GSF) is a bi-monthly international journal that publishes in English high quality original research articles and timely reviews in interdisciplinary fields of Earth and Planetary Sciences.GSF aims to bridge innovative,provocative and challenging concepts and models related to various fields of research including petrology and geochemistry in understanding lithospheric architecture