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.     

Guidelines for Authors

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     

超级喷发(超级侵入)后成矿作用

本文仿照超级喷发的概念定义了超级侵入,并将超级火山对应于大型岩基.文章聚焦于这样一个科学问题:为什么大规模成矿作用发生在紧接着超级喷发和超级侵入之后？为此,首先探讨了峨嵋山地幔柱系统的活动规律.尽管少数学者对玄武质岩浆大规模喷出之前的千米级地壳隆升提出了质疑,峨嵋山火山岩系第一旋回底部玄武岩直接覆盖在喀斯特之上的新观察支持千米级隆升的认识.这表明,峨嵋山地幔柱快速上涌之初期,岩石圈子系统在相当长一段时间没有作出伸展响应,尽管局部已经发生了地壳岩石的部分熔融.因此,岩浆通道形成之后,首先喷出了巨厚层玄武岩,并且后者裹挟了部分长英质岩浆.此后,岩浆喷发的规模振荡性减小,直至消失和地表沉降.斜长石巨斑玄武岩和苦橄岩中橄榄石斑晶与基质间的不平衡表明这些晶体属于循环晶,暗示岩浆曾经在深部岩浆房滞留了相当长的时间,这将导致岩石圈受热膨胀和再次隆升以及岩浆的冻结.因此,下一阶段岩浆活动的开始要求有一个冻结岩浆房的活化机制.依据野外地质学和岩相学观察,文章详细描述了流体活化机制,并强调了提出这种机制的必要性.虽然多数作者偏好升温活化机制,流体活化机制对长英质和镁铁质岩浆成矿系统都是必需的.进而,结合地幔名义无水矿物的H₂O丰度及其对岩浆产生过程的贡献,提出岩浆产量与减压速率正相关而与流体产量反相关的观点.尽管水流体可以有效降低地幔橄榄岩的固相线温度从而有可能提高岩浆产量,新生代玄武岩中橄榄岩包体依然含有未分解的角闪石和云母且名义无水矿物依然含有较多的H₂O,表明快速减压条件下含水暗色矿物的分解反应和名义无水矿物的脱水作用都是低效的.将这种认识与峨嵋山地幔柱系统的振荡性运动结合在一起,结合成矿作用的基本解是成矿金属从流体中析出的认识,可以得出超大型矿床必然形成于超级喷发和超级侵入之后.攀枝花式铁矿的观察表明,两类代表性矿床都具有铁矿浆侵位发生在成矿系统演化最后阶段的特点.因此得出结论:超大型矿床的形成取决于岩浆通道向流体通道的转换.如果岩浆通道在尚未完全封闭之前被含矿流体所利用,大规模流体快速上升将产生超大型矿床.含矿流体透过残留于通道中的熔体上升,不仅冲刷通道中的残留熔体并使其聚集在火山岩系之下或侵位于其下部形成含矿小岩体,而且持续注入于小岩浆体中的含矿流体可以导致岩浆强烈分异形成层状岩体.当通道中残留熔体被消耗殆尽,沿着通道上升的只有含矿流体.这些含矿流体充填在自生长裂隙中并强烈排气,最终可形成矿浆型富矿体.考虑到通道的规模与关闭速率的关系,推测超级喷发/侵入发生时的岩浆主通道更容易转换为含矿流体通道,因而是圈定找矿靶区的首选目标.该模型似乎与观察结果相吻合,并可与岩浆成矿系统的复杂性、小岩体成大矿理论、透岩浆流体成矿理论和通道成矿假说有机地结合在一起,较合理解释了超级喷发/侵入后成矿作用的地球动力学背景和成矿过程.由于长英质和镁铁质岩浆系统中均可见岩基,我们建议将这类成矿作用统称为岩基后成矿作用.     

蛇绿岩型金刚石的特征

蛇绿岩型金刚石产在蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中,不同于产在大陆克拉通的金伯利岩型金刚石,也不同于产在板块俯冲带中的超高压变质型金刚石和陨石撞击成因的金刚石。蛇绿岩型金刚石的主要特征是粒度普遍较小,多数在200~500μm之间,C同位素显示极低的δ13CVPDB值(-28‰~-18‰),金刚石中包裹体以含富Mn的矿物为特征,金刚石产在蛇绿岩大洋地幔橄榄岩中,其构造背景为板块缝合带。金伯利岩型金刚石粒度可达厘米级,是大颗粒宝石级金刚石的主要来源,其C同位素显示轻微低的δ13CVPDB值(-10‰~-5‰),包裹体矿物多为富Mg的矿物组合,金刚石产在克拉通和大陆岩石圈构造背景。超高压变质带中的金刚石颗粒十分细小,由数微米至100μm,C同位素为中等低的δ13CVPDB值(-15‰~-7‰),金刚石通常与碳酸岩和地壳成因矿物伴生,含有金刚石的超高压变质岩石形成的构造背景为板块深俯冲边界。形成于陨石撞击的金刚石产出和研究均较少,金刚石通常也是微米级,产出在陨石撞击形成的变质岩中,伴生矿物的成分与与撞击变质的原岩有关。以上四类金刚石无论野外和室内区分显著,由此,可以将蛇绿岩型金刚石归为地球上一种新的金刚石产出类型。     

新元古代地幔柱事件在Rodinia超大陆西缘的响应:来自马达加斯加的初步证据

对于Rodinia超大陆西缘在裂解过程中是否发育巨长安第斯型陆弧存在较大争议.马达加斯加即位于古地理再造Rodinia的西缘位置,其太古宙结晶基底中出露有大量新元古代侵入体,是澄清这一争议的理想研究区.由于基性岩浆岩组分识别不足等原因,前人曾认为这些侵入岩形成于俯冲带陆弧环境.但笔者在中北部Alaotra湖地区野外考察期间发现了大量辉长质岩石,对其中典型岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明其结晶于798~778Ma之间(最大误差估计).因此,这些辉长岩体事实上与岛内其他新元古代侵入体构成了双峰式侵入岩套,暗示了可能的陆内伸展环境.在此基础上,笔者重新审视了前人已发表的地球化学数据,发现该双峰式侵入岩套的基性组分显示富钾特征和拉斑演化趋势,局部甚至发育了强烈地钒钛磁铁矿化;酸性组分则显示富铁、偏铝-过铝质和碱钙-钙碱性特征,并具有相对较高的K₂O/Na₂O和Ga/Al比值以及高场强元素含量,属于A型花岗岩(铁质花岗岩).这些特征进一步表明该双峰式侵入岩套形成于陆内伸展环境而非陆弧环境.结合本文的初步研究结果和区域地质演化历史,笔者认为马达加斯加这一双峰式侵入岩套很可能是新元古代地幔柱事件在Rodinia超大陆西缘的响应.