岩石中的压力影形成的实验观测研究

野外地质观察发现,在大陆地壳变质岩中可以广泛观察到围绕一个大的单晶或者硬质点的两端区域填充低粘度相物质形成的压力影。为了定量研究岩石材料中压力影的形成条件,本文利用高精度Paterson气体介质变形装置,对含有刚性球的圣卡罗橄榄石和洋中脊玄武岩(MORB)的混合物圆柱型样品进行了高温高压扭转变形试验。变形实验前样品的初始熔融均匀分布,比例为φ≈0.05,变形试件尺寸为D8.9mm×L5.5mm,内含8粒直径约1mm的刚性球。扭转变形试验温度为1473K,围压为300MPa,应变率为γ≈1×10~(-4)s~(-1),最大剪切变形为γ≈4。实验结果表明,岩石受到扭转力的作用产生变形之后,当局部剪切应变达到γ≈1时,可以在刚性球周围形成熔融富集带和熔融贫乏带,即压力影构造,围绕刚性球对称分布。由于熔融分布的不均一性,富集带熔融比例上升,最高可以达到φ_(high)=0.1~0.3,熔融贫乏带熔融比例下降,含量为φ_(low)=0.01~0.02。由于刚性球对其周围的压力分布的扰动区域大约为刚性球的尺度范围,因此,在离开刚性球一定距离后,熔融趋于均匀分布。     

皖南晚中生代花岗闪长岩地球化学:成岩成矿制约

皖南地区是铜、钼、金多金属成矿区,成矿与晚中生代花岗闪长岩类关系密切。近十年来,皖南花岗闪长岩的成因仍然存在分歧。本次报道了皖南花岗闪长岩全岩主、微量元素和锆石原位元素数据。皖南花岗闪长岩(Si O2=64.3%~70.8%)为高钾钙碱性、过铝质岩石,具有相似的埃达克岩特征:高Si O2、Sr/Y(17.1)和(La/Yb)N(14.9)比值,低Yb(1.72×10-6)和Y(18.4×10-6)含量。它们也具有较低Al2O3和Cr(3.40×10-6~10.0×10-6)含量、低Mg#(0.34~0.42)和Nb/Ta(9.6~13.3)值,高K2O和Ba(404×10-6)含量,高K2O/Na2O(0.89~1.55)、Th/La(0.27~0.51)和Th/U(2.79~7.49)比值。锆石原位地球化学特征显示其岩浆源区为低温(锆石Ti-in-zircon温度均值674℃)和高氧逸度(lgfO2集中在-21.4~-9.18,均值-16.4;锆石Ce4+/Ce3+平均值276)的陆壳。这些特征说明皖南花岗闪长岩可能起源于较年轻的加厚下地壳的部分熔融,并经历了斜长石、钾长石和铁镁矿物等结晶分异作用。它们可能形成于与古太平洋板块俯冲密切相关的大陆活动边缘弧至弧后拉张构造转换背景。本区大规模Cu、Mo、Au成矿作用与岩浆的高氧逸度密切相关,而锆石Ce4+/Ce3+可作为矿床勘探一个有效的指标。     

早古生代古亚洲洋俯冲记录:来自东天山卡拉塔格高镁安山岩的年代学、地球化学证据

吐哈盆地南缘荒草坡群大柳沟组火山岩出露于大草滩断裂以北的彩霞山、土屋铜矿北和卡拉塔格地区。该组火山岩主要为基性、中酸性熔岩及火山碎屑岩组合。LA-ICP MS锆石U-Pb分析获得安山岩和英安岩的年龄分别为434.8±3.8Ma和438.4±4.9Ma,表明大柳沟组火山岩形成于早志留世。安山岩Si O2含量为54.35%~60.70%;Al2O3含量为11.8%~16.3%,Mg O含量为4.94%~8.27%,Ti O2含量为0.38%~0.52%,Na2O和K2O的含量分别为0.50%~3.83%和0.08%~1.26%,铝饱和指数(A/CNK)为0.77~1.37,低ΣREE(43×10-6~70×10-6),为具有亏损源区特征的高镁安山岩。英安岩较安山岩Si O2含量高(63.74%~75.35%),具有相似的Al2O3(12.3%~16.0%%)和Ti O2(0.32%~0.52%)含量;Na2O和K2O含量分别为2.01%~5.53%和0.16%~2.19%,ΣREE含量较安山岩略高(61×10-6~84×10-6),铝饱和指数(A/CNK)为0.77~5.74。安山岩和英安岩均轻重稀土分异明显,具有中等的Eu负异常;富集大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),具有明显的Nb-Ta-Ti负异常。相似的岩石地球化学特征表明安山岩和英安岩可能为同源岩浆,英安岩是安山质岩浆经过角闪石等矿物结晶分异作用形成的,安山岩的母岩岩浆很可能来自亏损大洋岩石圈地幔。基于该组岩石组合、地球化学特征和区域地质资料,推测研究区高镁安山岩可能形成于洋内弧环境,这表明东天山吐哈盆地南缘卡拉塔格地区在早古生代已经存在古亚洲洋的俯冲。     

湘西地区脉状钨锑金矿床的矿体侧伏与板柱状赋存规律

湘西地区脉状钨锑金矿床矿体严格受构造控制,并普遍具有沿倾向发育较深、侧伏和板柱状赋存的规律。文章阐述了矿体侧伏的控制因素,并以沃溪金矿和泥潭冲金矿为例,分析了褶皱和断裂控制的板柱状矿床(体)的构造特点,总结了矿体板柱状赋存的成因以及矿体侧伏和板柱状赋存的规律,认为应该利用矿体的侧伏和板柱状赋存的规律指导勘查工作。     

从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础,从构造演化角度探讨藏南陆-陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同,如何协调起来以深化对藏南陆-陆碰撞条件下成矿作用的认识,这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上,再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是:(1)新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120 Ma,形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带,这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质(如南美安第斯成矿带那样);(2)在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时,在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉,并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内;(3)两大陆岩石圈碰撞对接后,印度岩石圈地幔加深达70~80 km并沿地壳底部向北推进,并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆,洋壳及新生的下地壳,以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来,成为后期再成矿的物质基础;(4)查明了碰撞带深部壳/幔间产生了一层中间速度层(相当于MASH层),在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层;(5)在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造,大型逆冲断裂系与背冲断裂,并引发了含矿岩浆的再活动,并在浮力(下地壳内)和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床;(6)成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用,使矿床出露地表。     

贵州册亨板其风化型磷矿成矿条件与成矿模式

板其磷矿为近年地质找矿工作中新发现的次生磷矿床,矿体产于二叠纪台地边缘吴家坪组礁灰岩分布区的古溶洞和第四系残坡积物中,可再分为溶洞堆积型和风化—淋滤残积型2个矿床成因亚类。本文根据普查地质报告第一手资料,在阐述地质背景和矿床地质特征的基础上,分析了矿床形成条件,并与美国田纳西州中部的风化淋积磷矿床进行对比,建立了该矿床的描述性成矿模式。通过本次研究,增加了贵州磷矿的新类型,指出了我国南方溶洞堆积型磷矿床分布的新区域,为深入研究我国次生风化型磷矿床的形成条件和形成机制提供了新资料。     

涉及埃达克岩实验的若干基本概念与问题辨析

根据热力学原理,部分熔融是相变的一种表现形式。当岩石沿p-T轨迹穿过固相线时即可发生熔融。自然界岩石常见的不一致熔融行为可以导致残留相具有不同于源岩的整体成分与矿物组合。残留相与源岩可以属于不同的变质相,岩性也可以不同。"C型埃达克岩"含有含水矿物,它们不是干体系熔融的产物。实验岩石学研究表明,基性成分(SiO_250%)体系较中性、酸性体系在1.0~2.0 GPa压力条件下失水熔融时更易于形成"榴辉岩质"的残留相。源岩除SiO_2以外的其它主要氧化物会影响残留相中各矿物的比例,进而影响熔体的Sr、Y及HREE含量。因此,"C型埃达克岩"高Sr低HREE特征的形成取决于熔融温压条件以及源岩的主量元素、微量元素组成等多重因素。高钾含量(K_2O≈1.0%)的基性、中基性源岩形成的熔体成分与"C型埃达克岩"相比过于富Al或富Na。中等富钾的基性源岩的低程度熔融可以形成高硅的"C型埃达克岩",但无法形成中性的"C型埃达克岩"。     

辽中凹陷反转构造及其对郯庐断裂带走滑活动的响应

辽中凹陷发育多种样式的反转构造,其形成演化与郯庐断裂带辽东湾段新生代的脉动式活动有直接关系。通过最新的地震剖面、相干体切片等资料以及平衡剖面恢复等方法,对辽中凹陷反转构造的几何学形态、演化过程和反转期次进行研究,并结合区域板块活动背景,分析反转构造演化过程及其对郯庐断裂带新生代活动的响应。结果表明:辽中凹陷发育反转断裂、反转背斜、泥底辟、隐伏凸起等多种类型的反转构造,且沿郯庐断裂带呈带状展布。辽中凹陷在新生代主要曾经历了三期构造反转,分别发生在沙三段沉积末期、东营组沉积末期和明化镇组沉积末期。三期构造反转均与郯庐断裂带的走滑压扭活动有关,从根本上受控于周边板块活动背景的变化:第一期反转是由于太平洋板块俯冲方向和速率发生变化,导致郯庐断裂带由左旋走滑转为右旋走滑,由走滑张扭转为走滑压扭,形成反转构造的雏形;第二期反转的动力主要来源于太平洋板块对中国大陆向西的推挤作用,导致渤海湾地区受到整体挤压以及郯庐断裂带发生走滑压扭,使反转构造定型;第三期反转是由于太平洋板块的加速俯冲促使郯庐断裂带晚期再次发生走滑压扭活动,对早期反转构造进行改造。其中沙三段和明化镇组沉积末期的反转为局部反转,强度较弱,东营组沉积末期的反转为区域反转,强度最高。     

昌宁-孟连结合带牛井山早古生代埃达克岩锆石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义

昌宁-孟连结合带是西南三江地区重要的古特提斯结合带,本文报道该带牛井山蛇绿混杂岩带内的早古生代英云闪长岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素、全岩地球化学特征,探讨其岩石成因,揭示早古生代(原)特提斯演化过程和恢复古地理格局。利用LA-ICP-MS对英云闪长岩进行锆石U-Pb定年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为468±2Ma(MSWD=1.4,n=22),代表岩浆岩结晶时代。对锆石进行原位微区Hf同位素分析获得锆石ε_(Hf)(t)=+1.6~+2.8。牛井山英云闪长岩具有高的SiO_2(61.6%~67.16%),Al_2O_3(15.4%~17.64%),Na_2O(2.93%~3.25%)含量,高的Na_2O/K_2O(3.9~5.4)比值。微量元素具有高Sr(469×10~(-6)~533×10~(-6)),低Yb(0.66×10~(-6)~1.22×10~(-6))和Y(8.5×10~(-6)~16.3×10~(-6)),Eu正异常(1.01~1.37)的特征。此外,在同等SiO 2条件下,还具有相对高的Mg~#和MgO(Mg~#=50~51,MgO=2.84%~3.58%)。这些特征表明英云闪长岩具有高镁埃达克岩的性质。岩石成因研究表明牛井山高镁埃达克岩很可能是俯冲洋壳加上部分大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应的产物。早古生代洋壳俯冲成因的埃达克岩的发现证明昌宁-孟连特提斯洋演化历史可追溯至约468Ma。昌宁-孟连结合带早古生代岩浆作用与龙木错-双湖结合带早古生代洋壳残片的时代一致、构造属性相似,我们认为昌宁-孟连结合带与木错-双湖结合带可对比,它们代表了一个统一的古生代特提斯大洋残余。     

叶蛇纹岩脆性-半脆性破裂研究

利用Paterson气体介质高温高压流变仪对纯叶蛇纹岩在100~400MPa围压、25~700℃温度和10-5~1.5×10-6s-1应变速率下进行了三轴压缩变形实验。实验结果表明叶蛇纹石在低压条件下表现为脆性破裂,高压或脱水条件下表现为半脆性破裂。随着温度的增加,叶蛇纹石的强度显示逐渐降低的趋势;尤其在脱水条件下,温度的增加可导致叶蛇纹石强度大幅度地降低,而且此时预热时间对强度的影响比未发生脱水时更加显著。结合前人的研究并对比发现,围压在室温下的增加导致叶蛇纹岩强度增加;但在高温下围压的增加导致试样强度整体上降低,这很可能是试样内聚力的局部损失与韧性增强引起的。围压和温度的升高,以及断层面上流体的增加很可能会增加破裂面的韧性,从而减小摩擦系数。此外,叶蛇纹石并非以往人们所认为的那样具有极低的强度,其强度要比低温蛇纹石(如利蛇纹石和纤蛇纹石)的大得多,即便在高温(大约600℃)下差应力大于约600MPa和中-低温(≤400℃)下差应力大于约1000MPa时仍没有表现出明显屈服的迹象。在脱水条件下,蛇纹岩并没有发生脱水致脆,相反脱水使得试样的断裂行为变得更加温和些。因此,俯冲带蛇纹岩脱水更可能诱发其周围更加脆性的岩石发生地震而不是脱水的蛇纹岩本身发生地震。