华北晚中生代和新生代玄武岩中单斜辉石巨晶来源及其对寄主岩岩浆过程的制约:以莒南和鹤壁为例

本文对华北克拉通晚中生代和新生代碱性玄武质岩石中的单斜辉石巨晶进行了主、微量元素和Sr-Nd同位素的综合研究,发现晚中生代和新生代单斜辉石巨晶存在明显的主、微量元素和同位素组成上的差异。新生代单斜辉石巨晶有Al-普通辉石和次透辉石两类;而中生代单斜辉石巨晶只有Al-普通辉石。新生代单斜辉石SiO_2含量高、REE配分型式为上凸型、LILE和放射性元素含量高,并具有比寄主碱性玄武岩更亏损的Sr和Nd同位素组成;而中生代单斜辉石SiO_2含量低、REE配分型式为LREE富集型、LILE和部分HFSE以及放射性元素含量低,并具有比寄主碱性玄武岩稍富集的Sr和Nd同位素组成;巨晶的结构、矿物成分和地球化学特征,以及Mg-Fe在熔体与单斜辉石间的分配状况皆说明,新生代碱性玄武岩中单斜辉石巨晶是碱性玄武岩浆在高压下结晶的,因此二者是同源的;而中生代单斜辉石巨晶是被寄主岩浆偶然捕获的捕虏晶,是不同源的。华北新生代单斜辉石巨晶存在于碱性玄武岩和拉斑玄武岩中,它们具有比寄主碱性玄武岩更亏损的Sr和Nd同位素组成,说明即使是碱性玄武岩也不能完全代表软流圈来源的原始岩浆,其在上升过程中或多或少存在同位素组成富集的物质的混入。同时,拉斑玄武岩不是碱性玄武质岩浆直接结晶分异的产物,亦不是完全由部分熔融程度的不同造成的。拉斑玄武岩中存在岩石圈地幔物质的贡献或是岩浆房内碱性玄武质岩浆受地壳混染作用的结果。     

藏南桑单林地区晚白垩世—始新世砂岩物源区分析

阿尔泰山南缘晚古生代火山岩十分发育,其中中泥盆世北塔山组为一套以中基性火山岩为主的火山－沉积岩系,并且其下部发育少见的苦橄岩和富辉橄玄岩。北塔山组富辉橄玄岩和玄武岩中存在着三种类型的单斜辉石：大斑晶辉石、小斑晶辉石和基质辉石。这三种类型的辉石在成分上有明显的差异,从大斑晶辉石—小斑晶辉石核部—小斑晶辉石边部和基质辉石,成分由富镁、钙向富铁方向演化,显示出拉斑玄武系列的特点。根据单斜辉石-熔体平衡原理计算了富辉橄玄岩和玄武岩中斑晶相辉石形成的温度和压力,前者变化范围主要集中在1345～1366℃和1.75～2.05GPa,其深度相当于58－67km,平均的地温梯度大约20～24℃/km,说明该区具有异常的热或地温梯度,这可能是导致本区斑岩铜矿形成的主要原因之一;后者的温度和压力都相对较低,分别为1129～1191℃和1.19～1.60Gpa,而相应的深度为39～53km,暗示着玄武岩是在相对低温低压的环境中形成的演化岩浆。单斜辉石的成分指示了其构造背景为岛弧环境。     

高温高压及干燥条件下斜长石和辉石断层泥的摩擦滑动研究

岩石摩擦滑动的力学行为能够很好地用速率和状态依赖性摩擦本构关系来描述。在速率和状态依赖性本构关系中,速度依赖性参数a-b是控制摩擦滑动稳定性的重要参数。且a-b<0是断层上不稳定滑动成核的必要条件。为了进一步研究控制摩擦滑动的矿物成分因素,在已有辉长岩摩擦滑动实验结果的基础上,对辉长岩中主要矿物(斜长石和辉石)在不同加载条件下进行了3个系列的摩擦滑动实验研究。通过对实验结果的分析得到如下结论:(1)斜长石断层泥在实验温度范围内(<617℃)显示速度强化,且在大于450℃的高温区其速度依赖性参数a-b随温度的增大而增加。辉石断层泥的实验显示其有利于速度弱化滑动行为的出现,是造成辉长岩在615℃出现速度弱化的原因。(2)斜长石与辉石断层泥的摩擦强度都没有随温度的增加而显著变化。辉长岩断层泥的摩擦强度(1.83mm滑动位移处的值)为斜长石与辉石断层泥摩擦强度按体积百分比加权的平均值(摩擦系数精确到2位有效数字一致)。这一结果表明,辉长岩断层泥的应力支承结构可以抽象为一种双组分并列单元模型。(3)尽管前人研究结果表明石英控制了花岗岩的摩擦特性,但是某种主要矿物对岩石整体摩擦滑动性质的控制作用并不具有普适性。对于中性岩、基性岩而言,不能以一种主要矿物(如斜长石等)来判断岩石整体的摩擦滑动稳定性,否则会导致错误结论。     

高压密闭酸溶-电感耦合等离子体质谱法测定花岗闪长岩中的微量锆

采用高压密闭酸溶处理样品,电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定岩石中的多种微量、痕量元素是地质分析中普遍采用的一种分析方法,但在分析花岗闪长岩样品时,由于锆赋存在难溶的副矿物(锆石、金红石)中,会出现锆溶出率偏低的现象。针对这一现象,本研究增加了赶硅的预处理过程,加大氢氟酸用量,在溶液介质中引入氟离子使锆形成氟络离子改善了锆的稳定性,将锆的溶出率提高到95%左右,实现了花岗闪长岩中微量锆的准确测定。本方法的精密度(RSD,n=11)小于5%,检出限为0.052μg/g。应用于分析克拉玛依地区花岗闪长岩中的锆,测定值与过氧化钠、偏硼酸锂碱熔以及X射线荧光光谱法的测定值有良好的一致性,且基体效应小、检出限低,还可以满足锂、铍、钪等其他多种微量元素的同时测定。     

阿尔金北缘脆-韧性剪切带内变形闪长岩的年代学、地球化学特征及其对北阿尔金早古生代构造演化的指示

阿尔金北缘脆-韧性剪切带是北阿尔金地区一条重要的构造边界,对其形成时代及剪切特征进行深入的研究有利于加深对北阿尔金地区早古生代构造格局与构造演化的认识。本文在喀腊大湾地区发现了一套卷入该脆-韧性剪切带内的变形闪长岩,对其开展了详细的野外地质调查、显微构造观察、地球化学及其年代学研究。野外观察该变形闪长岩发育片麻状面理及拉伸线理,线理的倾向为114°~137°,倾角为25°~43°;面理产状为走向98°~120°,倾向SW,倾角60°~75°,与脆-韧性剪切带延伸方向一致。显微构造观察显示变形闪长岩发育有云母鱼和S-C组构,并可见角闪石残斑被错断,显示出右行剪切的指向。地球化学特征研究表明变形闪长岩的Si O2为57.59%~62.39%,全碱(Na2O+K2O)为4.79%~5.29%,具有较高的Mg O(3.10%~4.04%)、Mg#值(49.9~51.2),铝饱和指数(A/CNK)为0.81~0.89,属准铝质钙碱性岩石,具有I型花岗岩特征。样品富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、K)、轻稀土(LREE)和活泼不相容元素(Th、U),而相对亏损重稀土(HREE)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有弱的Eu负异常(δEu=0.75~0.84),与岛弧岩浆岩类似。岩石成因研究表明岩体应形成于与洋壳俯冲有关的活动大陆边缘岛弧环境,其岩浆应来源于俯冲板片流体交代地幔楔诱发的部分熔融,并在岩浆上升过程中混染了上地壳物质或/和在俯冲过程混入了俯冲沉积物。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析,获得206Pb/238U加权平均年龄为478.1±2.1Ma(MSWD=0.27),代表了变形闪长岩的结晶年龄,这不仅表明北阿尔金洋在早奥陶世已处于俯冲消减阶段,而且限定了阿尔金北缘脆-韧性剪切带形成时代的下限。结合区域地质资料和本项目组以往对变形闪长岩体东北侧出露的未变形似斑状二长花岗岩和黑云母二长花岗岩(即阿北岩体,锆石SHRIMP U-Pb年龄为413±5Ma~427.3±5.7Ma)的研究,推测阿尔金北缘脆-韧性剪切带的形成时代应介于早奥陶世至晚志留世早期之间,这一年龄范围与北阿尔金洋闭合的时代具有良好的一致性。因此,笔者认为阿尔金北缘脆-韧性剪切带可能是塔里木板块和阿中地块斜向碰撞汇聚事件的构造响应。     

滇西芦子园Pb-Zn-Fe多金属矿床蔷薇辉石地球化学特征及其成因意义

芦子园超大型Pb-Zn-Fe多金属矿床是保山地块上系列同类矿床的典型代表,矿体呈似层状顺层产出,含矿围岩以矽卡岩为主;地质、物探、化探、遥感等综合推断深部存在隐伏岩体,但已知矿床内未见到隐伏岩体且未获得直接的成矿年龄等,矿床成因一直存在较大分歧。矿床深部发现蔷薇辉石与Fe、Pb、Zn、Cu矿化具密切的共伴生关系以及往深部蔷薇辉石含量增加、颗粒增大等特征,具有重要的矿床成因指示意义。本文对蔷薇辉石的主量元素、微量元素、稀土元素以及H、O同位素进行了研究,结果表明:蔷薇辉石主要化学组成SiO 247.01%~48.66%,MnO 34.42%~40.19%,CaO 7.52%~8.51%,FeO_2.85%~8.76%,MgO 0.22%~0.28%,TiO_2和Al_2O_3含量均较低;微量元素Li、Be、Sc、Zr、Rb、Sr等不相容元素不亏损或弱亏损,相容元素Cr、Co、Ni明显亏损;稀土元素总量较低;包裹体δDV-SMOW为-81.7‰~-73.3‰,δ~(18)OH~6.1‰,2O为5.4‰在δD-δ~(18)OH_2O图解中投点均落入岩浆水区域;矿石矿物Y/Ho值与周边燕山期志本山、漕涧花岗岩较为一致。上述均表明芦子园矿床成矿物质主要来源于深部岩浆岩,综合分析认为,芦子园Pb-Zn-Fe多金属矿床为与燕山期隐伏中酸性岩浆岩有关的远程矽卡岩型矿床。     

孟底沟水电站蚀变岩密集带综合变形模量研究

拟建雅砻江孟底沟水电站坝基花岗闪长岩体中,密集发育有单条宽度为0.5~3m的黏土化热液蚀变岩带。变形试验表明,微新花岗闪长岩的变形模量平均值高达31.50GPa,而强黏土化蚀变岩及弱黏土化蚀变岩变形模量仅分别为6.79GPa、11.10GPa,故蚀变岩密集带的存在必将对坝基岩体的变形特性产生重大影响。目前对于这种变形特性差异显著的复杂组合岩体综合变形模量尚无成熟的评价方法。因此,本文在刚性承压板变形试验及声波测试基础上,采用非线性回归法分析了岩体声波与变形模量的相关性,建立了岩体Vp-E0的相关性公式,进而采用算术平均法计算了典型蚀变岩密集带的综合变形模量,其值为18.03GPa,较微新花岗闪长岩变形模量降低了42.76%;同时,根据带内各种蚀变岩所占比例,采用加权平均法求得蚀变岩密集带综合变形模量值为19.40GPa,较微新花岗闪长岩变形模量降低了38.41%。两种方法所得的综合变形模量值相差仅为7.60%,且对比刚性承压板法所得变形模量值,前者更加安全可靠。故建议采用非线性回归法对孟底沟水电站蚀变岩密集带综合变形模量进行计算。     

藏南冈底斯南缘程巴岩体高Sr/Y花岗闪长岩和包体形成机制及Sr-Nd-Hf同位素制约

程巴岩体位于藏南冈底斯岩基东段南缘,由花岗闪长岩、细粒闪长质包体等组成。测得的锆石U-Pb年龄可以代表岩石的形成年龄,即花岗闪长岩形成年龄为29.40±0.18Ma与29.42±0.25Ma,细粒闪长质捕虏体形成年龄为30.02±0.15Ma。花岗闪长岩具有较高的Si O2(65.2%~66.2%)、K2O(3.2%~4.0%),较低的铁(TFe O=3.2%~4.0%)和Mg O(约2%),同时具有高Sr(774×10-6~813×10-6)、低Y(9.9×10-6~11.2×10-6)、高Sr/Y值(63.4~82.2)等特征;闪长质包体表现出较低的Si O2(53%~56.1%)和K2O(1.5%~3.2%),较高的铁(TFe O=6.1%~8.1%)、Mg O(4.0%~6.2%)和Na2O/K2O≥2,同时具有负Eu异常(Eu/Eu*=0.432~0.804)。2种岩性都富集LREE及LILE,亏损HREE及HFSE,具有较高且一致的εHf(t)值(+1.1~+6.2)和全岩εNd(t)值(-2.9~-5.9)。以上数据表明,花岗闪长岩与细粒闪长质包体由同一岩浆分离结晶形成,花岗闪长岩经历磷灰石和角闪石的分离结晶,其高Sr/Y值为岩浆分离结晶的结果,并不代表原始岩浆组分。     

华北中南部蚕坊和孤峰山花岗闪长岩体的地球化学特征和Sr-Nd-Pb同位素组成

花岗质岩石地球化学组成可以为研究下地壳物质组成提供有效的信息。本文报道出露于华北克拉通中部带南部地区的蚕坊花岗闪长岩体和孤峰山花岗闪长岩体同位素年代学和地球化学组成,限定研究地区下地壳地球化学特征。锆石U-Pb分析结果表明,蚕坊岩体形成于130Ma左右,与孤峰山岩体的形成时间相当。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有高硅、低镁、富钠的主量元素特征,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr等,Sr/Y值高,亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,显示明显Pb正异常。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有相似的Sr-Nd-Pb同位素组成特征,前者初始87Sr/86Sr比值0.7071~0.7075,初始εNd值-18.2~-15.7;后者为0.7069~0.7074和-16.5~-15.6;Pb同位素组成特征显示岩浆源区与下地壳存在亲缘性。结合地质背景和同位素混合模拟计算表明,太古代下地壳和古元古代新生的玄武质下地壳可能是岩浆源区的主要物质组成,并推断早白垩世华北克拉通太行山以西地区壳-幔相互作用主要表现为软流圈地幔上涌,导致区域热异常,引发下地壳部分熔融和成岩浆作用。     

内蒙古乌拉特中旗索伦山地区中元古代石英闪长岩的发现及其构造意义

在内蒙古乌拉特中旗索伦山地区首次发现了中元古代的石英闪长岩岩体。岩石富镁、碱(尤其富钠)和钙,贫硅、钛,属碱性系列岩石。轻稀土富集,重稀土相对亏损,Eu异常不明显。微量元素富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素,显示出与板块俯冲作用有关的弧岩浆特点。岩体形成于与俯冲消减作用有关的火山弧构造环境,其岩浆来源于受俯冲的板片流体/沉积物交代的岩石圈地幔部分熔融,源岩可能为变质玄武岩或变质英云闪长岩。采用LA- ICP- MS锆石U- Pb法获得的207Pb/206Pb加权平均年龄为1410±11Ma,代表了该石英闪长岩体的结晶年龄。结合区域地质背景,认为至少在1410Ma时华北北缘发生了板块俯冲汇聚作用,石英闪长岩可能是板块俯冲汇聚作用的直接产物。该成果为华北板块北缘俯冲汇聚作用开始的时限提供了新证据,同时为华北板块北缘在中元古代构造演化提供了重要依据。