中国东部新生代玄武岩记录古太平洋俯冲带壳幔相互作用

大陆玄武岩通常具有与洋岛玄武岩相似的地球化学成分,其中含有显著的壳源组分.对于洋岛玄武岩来说,虽然其中的壳源组分归咎于深俯冲大洋板片的再循环,但是对板片俯冲过程中的壳幔相互作用缺乏研究.对于大陆玄武岩来说,由于其形成与特定大洋板片在大陆边缘之下的俯冲有关,可以用来确定古大洋板片俯冲的地壳物质再循环.本文总结了我们对中国东部新生代玄武岩所进行的一系列地球化学研究,结果记录了古太平洋板片俯冲析出流体对地幔楔的化学交代作用.这些大陆玄武岩普遍具有与洋岛玄武岩类似的地球化学成分,在微量元素组成上表现为富集LILE和LREE、亏损HREE,但是不亏损HFSE的分布特点,在放射成因同位素组成上表现为亏损至弱富集的Sr-Nd同位素组成.在排除地壳混染效应之后,这些玄武岩的地球化学特征可以由其地幔源区中壳源组分的性质来解释.俯冲大洋地壳部分熔融产生的熔体提供了地幔源区中的壳源组分,其中包括洋壳镁铁质火成岩、海底沉积物和大陆下地壳三种组分.华北和华南新生代大陆玄武岩在Pb同位素组成上存在显著差异,反映它们地幔源区中的壳源组分有所区别.中国东部新生代玄武岩的地幔源区是古太平洋板片于中生代俯冲至亚欧大陆东部之下时,在>200 km的俯冲带深度发生壳幔相互作用的产物.在新生代期间,随着俯冲太平洋板片的回卷引起的中国东部大陆岩石圈拉张和软流圈地幔上涌,那些交代成因的地幔源区发生部分熔融,形成了现今所见的新生代玄武岩.      

鄂北大洪山晋宁期MORB-like玄武岩的识别与洋内俯冲作用

鄂北随州大洪山地区出露大量镁铁质岩(如:辉长岩、辉绿岩、(枕状)玄武岩),它们主要以岩块的形式构造混杂在一套碎屑岩中,表现为典型造山带基质-岩块混杂的特征。大洪山镁铁质岩为拉斑玄武岩系列岩石组合,地球化学方面,不相容元素Rb、Ba、K、Th、U富集,高场强元素Nb、Ta亏损,表现为岛弧玄武岩的特点,而平坦的稀土配分模式(ΣLREE/ΣHREE=1.41～4.48,LaN/YbN=0.76～4.79),Zr/Y=2.65～5.38,Ti/V=29.19～54.97,又可与洋中脊玄武岩对比。因此,我们推测大洪山镁铁质岩属于MORB-like玄武岩(或前弧玄武岩)类岩石组合,其形成于洋内初始俯冲环境,成岩岩浆由俯冲洋板片脱水交代亏损洋中脊地幔减压熔融产生。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,分别获得南风垭、绿林寨玄武岩(816.6±7.6) Ma (MSWD=0.47)、(813.1±4.8) Ma (MSWD=0.37)的成岩年龄,结合已经取得的杨家棚辉长岩947 Ma、厂河枕状玄武岩824 Ma、绿林辉绿岩820 Ma的年龄结果,说明大洪山地区的这套前弧镁铁质岩组合大致形成于817～947 Ma,它们可能是多阶段洋内俯冲的产物。大洪山地区这套前弧镁铁质岩的厘定说明扬子地块与桐柏-大别地块之间晋宁期发生过一定规模的洋内-洋陆俯冲和造山运动,二者可能曾在青白口纪晚期拼合到一起。     

四川省沐川地区峨眉山玄武岩元素地球化学特征与成因探讨

本次研究对分布于峨眉山大火成岩省(ELIP)中带,四川省沐川地区的玄武岩进行元素地球化学研究,初步探讨了其成因。研究表明,该玄武岩具有高钛(TiO_2=3.81%～5.15%,Ti/Y=605.95～939.83)、高铁(TFe_2O_3变化于13.78%～17.61%)和相对低镁(MgO=3.50～5.16)的特点,属高钛碱性玄武岩系列。玄武岩Lu/Yb比值较低(0.11～0.15),在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上,Ti显示正异常,Ta,Nb显示正常-弱负异常,指示母岩浆仅受到少量下地壳物质的混染。在Harker图解中,MgO与SiO_2呈负相关,与Al_2O_3/CaO,TFe_2O_3,TiO_2,P_2O_5,Cr呈正相关,暗示岩浆上升过程中很可能发生了橄榄石、单斜辉石、Ti-Fe氧化物(磁铁矿、钛铁矿)、磷灰石等矿物的分离结晶作用。玄武岩的元素地球化学组成显示岩浆源自OIB型地幔源区,进一步Sm/Yb,La/Yb比值分析显示,源区以石榴石二辉橄榄岩为主。由于峨眉山大火成岩省(ELIP)中、外带包括沐川、昭通、贵州和广西等地的高钛玄武岩具有相似的元素地球化学组成,且在Ti/Yb-Nb/Th图解上未显示大陆岩石圈地幔物质加入的趋势,推测这些玄武岩很可能是地幔柱头部物质在石榴石稳定区发生低程度部分熔融所形成。     

真菌-玄武岩相互作用过程中真菌属种差异对元素释放行为的影响

真菌在矿物、岩石风化和元素溶解过程中发挥着重要作用。土壤中分布和生长着多种真菌,这些不同真菌在矿物和岩石风化,以及元素溶解过程中发挥的作用可能存在显著差异。为限定此差异,本研究从玄武岩风化土壤中分离获取了4种真菌(Aspergillus pesudofelis、Aspergillus viridinutans、Aspergillus undagawae和Aspergillus clavatus),设计批式溶解实验,探究了实验室条件下(28℃、30天内)4种真菌对玄武岩的风化作用,主要通过分析元素(包括Mg、Al、Si、Ca、Ti、Mn、Fe、Ni和Sr)的溶解速率和机制揭示不同属种真菌造成的玄武岩风化差异,并选取其中两种典型真菌所在的体系进行分析。实验结果显示不同属种真菌对玄武岩的风化和元素溶解的作用确实存在显著差异:1)与无机对照组相比,真菌A.pseudofelis的生长使得溶液pH值发生显著变化,元素的线性释放速率(Ril)显著升高;2)不同种真菌对体系pH值和Ril的影响差别巨大,且并非所有真菌均能加快玄武岩风化,如经过30天反应,含真菌A.pseudofelis体系溶液pH值上升了2.1,元素Mg的线性释放速率是无机对照组的22.5倍;而含真菌A.viridinutans体系溶液pH值仅上升了0.1,Mg的线性释放速率与无机对照组近似相等;3)Mg、Al、Ca、Ti元素的线性释放速率Ril最大值均出现在溶液最低pH值条件下,表明这4种元素的释放行为很大程度上受控于质子交换作用,而Fe和Ni的释放则由真菌代谢的草酸主导。由此可知,不同种真菌对有机酸代谢水平的差异影响了玄武岩中元素的释放行为。这也可能表明,在岩石早期风化过程中,具有较强有机酸(如草酸)代谢能力的真菌在Fe和Mg等生命必需元素的释放过程中起着重要作用。     

河北汉诺坝碱性玄武岩的源区和成因

我国华北北部新近纪喷发的汉诺坝玄武岩,岩层出露比较完整,普遍含有超镁铁岩包体和各种高压巨晶。大麻坪代黄沟剖面出露较好,主要岩性为玄武岩,从上到下可分为上三、二、一层和底层。岩相学观察显示这些玄武岩含有1%~5%的捕虏晶且斑晶数量很少。橄榄岩包体为尖晶石二辉橄榄岩,轻稀土略微亏损,轻重稀土无分馏,显示这是只经过少量部分熔融后的原始地幔包体。通过对代黄沟碱性玄武岩中橄榄石、辉石和斜长石等斑晶或捕虏晶的矿物学分析,得出它们的成分变化是玄武岩混合了分解的地幔橄榄岩快速上升造成的。玄武岩的主量元素与二辉橄榄岩相平衡的原生熔体相比,Mg#(52.0~62.7)以及CaO(7.3%~8.5%)、Ni((82~192)×10-6)和Cr((65~192)×10-6)含量都较低。玄武岩的稀土分配模式为轻稀土富集的右倾型,δEu=1.01~1.05,δCe=0.95~1.02,富集高场强元素Nb、Ta、Zr及大离子亲石元素Ba、Sr。玄武岩痕量元素Ba/Rb和Rb/Sr的比值显示源区可能遭受过流体的交代作用。同时,痕量元素显示这一系列玄武岩主要受到部分熔融的控制,大量的结晶分异并未发生,且源区残留石榴子石。分析认为玄武岩岩浆应该是原生岩浆,而不是演化岩浆,影响整个岩浆的形成的过程可能是部分熔融而不是分离结晶。基于目前已发表的实验岩石学结果和理论分析认为汉诺坝玄武岩与辉石岩类相平衡,源区主要矿物相为单斜辉石和石榴子石,可能存在少量的橄榄石。     

洋岛玄武岩中的熔体包裹体揭示地球深部氯循环

正地球深部与表层间挥发性元素的交换一直是重要的地球科学问题。来自海水的挥发分通过热液蚀变作用进入大洋地壳,之后通过洋壳的俯冲作用进入上地幔。但是这些挥发分是否能够被带入更深的下地幔目前依然不清楚。Cl元素非常适合示踪俯冲物质中海水来源的挥发分。含有海水来源挥发分所形成的地幔源区具有很高的Cl含量,上地幔中Cl的不均一性被认为     

雅满苏铁矿稀土元素地球化学特征

本文介绍了雅满苏铁矿区玄武岩、矽卡岩和铁矿石的稀土元素地球化学特征，并就其相似性和变异特征，探讨了成岩成矿物质来源和成矿作用过程，结合Ｓｒ、Ｓ、Ｃ等同位素资料，提出了成岩成矿物质来自下地壳或上地幔．成矿作用过程中，火山气液交代充填－矿浆贯入占重要地位．     

玄武岩和金伯利岩中斜方辉石的矿物化学特征及其意义

作者收集了国内外玄武岩和金伯利岩中不同产状的斜方辉石300余个样品的矿物化学资料。通过对这些资料的分析,确定了斜方辉石的成分范围区。研究表明,斜方辉石的Al_2O_3含量随压力增高而增加,但是,当压力超过21.4×10~8-24.9×10~8Pa时,Al_2O_3含量随压力的继续增高而呈减少趋势。产于金伯利岩中的斜方辉石以富Mg,100Mg/(Mg+Fe~(3+)+Fr~(2+)+Mn)值高和极贫Al、Ca为特征;产于玄武岩中的斜方辉石以贫Mg,富Ca、Fe为特点;Ⅱ型包体可能是在高压条件下从寄主岩——玄武岩中结晶出来的,与巨晶具有相似的成因。     

女山火山岩及其中高压巨晶形成的温压条件

安徽女山玄武岩属于钢质系列的强碱性玄武岩，它包括碧玄岩、碱性橄榄玄武岩和霞石岩、根据玄武岩的Ｍｇ值（１００Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ２＋））和高Ｎｉ含量，以及其中含丰富的幔源包体．说明女山玄武岩岩浆是分异程度很低的接近原生的岩浆。本区玄武岩还含有丰富的普通辉石巨晶和歪长石巨晶，而石榴石巨晶罕见。本文从矿物学、岩石学、物理化学（特别是热力学）观点出发，对本区玄武岩和高压巨晶的特征和形成的温压条件进行了研究。     

Mantle plume,large igneous province and continental breakup——Additionally discussing the Cenozoic and Mesozoic mantle plume problems in East China

Based on the former workers study results such as numerical simulation of fluid mechanics,seismic tomography of the whole earth and igneous rocks,the basic characteristics of mantle plumes are summarized in detail,namely the mantle plume,from the D″layer near the core-mantle bouundary(CMB)of 2900 km deep,is characterized by the spape of large head and thin narrow conduit,by the physical property of high temperature and low viscosity.The LIP(large igneous province)is the best exhibition when the mantle plume ascends to the surface.According to the basic characteristics of the mantle plumes and the LIP,as well as the temporal-spatial relationships between the mantle plume and continental breakup,the detailed research on petrology,geochemistry,temporal-spatial distribution,tectonic background of the Cenozoic-Mesozoic igneous rocks and gravity anomaly distribution in East China has been done.As a result,the Mesozoic igneous rocks in Southeast China should not be regarded as an example of typical LIP related to mantle plumes.for their related characteristics are not consitent with those of the typical LIPs related to mantle plumes.The Cenozoic igneous rocks in Northeast China have no the typical characteristics of mantle plumes and hotspots,so the Cenozoic volcanism in Northeast China might have no the direct relationships with the activity of mantle plumes.