Fluid inclusions in apatite from Jacupiranga calcite carbonatites: Evidence for a fluid-stratified carbonatite magma chamber

Carbonatites of the Jacupiranga alkaline–carbonatite complex in São Paulo State, Brazil, were used to investigate mineral–fluid interaction in a carbonatite magma chamber because apatite showed a marked discontinuity between primary fluid inclusion-rich cores and fluid inclusion-poor rims. Sylvite and burbankite, apatite, pyrite, chalcopyrite and ilmenite are the common phases occurring as trapped solids within primary fluid inclusions and reflect the general assemblage of the carbonatite. The apatite cores had higher Sr and REE concentrations than apatite rims, due to the presence of fluid inclusions into which these elements partitioned. A positive cerium anomaly was observed in both the core and rim of apatite crystals because oxidised Ce⁴⁺ partitioned into the magma. The combined evidence from apatite chemistry, fluid inclusion distribution and fluid composition was used to test the hypotheses that the limit of fluid inclusion occurrence within apatite crystals arises from: (1) generation of a separate fluid phase; (2) utilization of all available fluid during the first stage of crystallization; (3) removal of crystals from fluid-rich magma to fluid-poor magma; (4) an increase in the growth rate of apatite; or (5) escape of the fluids from the rim of the apatite after crystallization. The findings are consistent with fractionation and crystal settling of a carbonatite assemblage in a fluid-stratified magma chamber. Secondary fluid inclusions were trapped during a hydrothermal event that precipitated an assemblage of anhedral crystals: strontianite, carbocernaite, barytocalcite, barite and norsethite, pyrophanite, magnesian siderite and baddeleyite, ancylite-(Ce), monazite-(Ce) and allanite. The Sr- and REE-rich nature of the secondary assemblage, and lack of a positive cerium anomaly indicate that hydrothermal fluids have a similar source to the primary magma and are related to a later carbonatite intrusion.     

云南绿春牛波金矿构造-岩浆控矿作用

构造-岩浆活动与牛渡金矿有明显的成矿时空配置关系，是控制该区金矿形成和分布的重要地质因素。     

Mineral chemical constraints on the petrogenesis of mafic and intermediate volcanic rocks from the Erciyes and Hasandağ volcanoes,Central Turkey

Hasandağ and Erciyes stratovolcanoes, which produced both calc-alkaline and alkaline eruptive products, are the two important volcanic complexes in Central Anatolia. There are three geochemical evolution stages in the history of the Hasandağ strato volcanic complex: (1) Keçikalesi tholeiitic, (2) Hasandağ calc-alkaline and (3) Hasandağ alkaline. Volcanologic and petrologic characteristics of the Hasandağ and Erciyes calc-alkaline series show that water played an important role on the genesis of these rocks. These rocks are phenocryst-rich with vesicular texture, and contain hydrous mineral phases. The approximate pressure and temperature estimates obtained from the mineral chemistry studies of the Hasandağ strato volcanic complex indicate crystallization temperature of 1100 °C with 2.5–3.4 kbar pressure interval for the first stage of Keçikalesi tholeiitic volcanism, and about 850 °C temperatures with 4.3–9.6 kbar pressure intervals for the second stage of Hasandağ calc-alkaline volcanism.The geochemical evolution of Erciyes volcanic complex also exhibits three distinct evolutionary stages: (1) Koçdağ alkaline, (2) Koçdağ calc-alkaline and (3) Erciyes calc-alkaline. The temperature of Koçdağ alkaline volcanism is 1097–1181 °C and in a range of 5.1–6.7 kbar pressure, for Koçdağ calc-alkaline volcanism 850–1050 °C temperature to 2.0–6.6 kbar pressure interval, and for Erciyes calc-alkaline volcanism about 950 °C temperature, to 3.2–7.9 kbar pressure intervals were calculated. Polybaric origin of magma chambers for calc-alkaline and alkaline rocks and disequilibrium parameters observed in phenocrysts indicate that the rocks were affected by magma mixing processes in crustal magma chambers. The disequilibrium features of amphibole and plagioclase phenocrysts in these rocks point the latent heat in magma chambers and periodic recharging with mafic magma chambers and also show that magmas reequilibrate before the eruption.     

花岗岩体的累积生长与高结晶度岩浆的分异

花岗岩成因研究是认识大陆地壳形成和分异的有效方式。野外地质和地球物理观测、岩石学和地质年代学研究以及热演化模拟证明,很多花岗岩体是在数百万年甚至更长的时间跨度内、由多次岩浆累积添加侵位而成的。地壳内可能不存在岩基尺度的大岩浆房,具有流动能力的岩浆体一般规模很小(宽度1000m)。1000m宽的岩浆体冷凝到固相线只需要数千年时间。复式岩体的形成一般要经历三个阶段,即源区岩浆沿岩墙的上升、在脆-韧性地层界面处岩墙转化为岩床以及无数的岩床的垂向堆垛导致侵入体长大。存在于上地壳的岩浆储库,特别是多次先后侵位产生的岩浆体,主体上是晶粥体,其晶体含量高,粘度大,活动性弱,不利于发生对流、分异和混合。当幔源镁铁质岩浆大规模注入到地壳时,使粘稠的晶粥状岩浆受到加热,熔体含量增大,岩浆的粘度降低,引起岩浆体内部的成分分异和不同成分的岩浆之间的混合;当逐渐加厚的熔体层产生了足够大的浮力后,特别是有挥发份加入后,就会快速上升,甚至穿透上部的晶粥体,触发大规模的火山喷发。幔源岩浆的通量越大,地壳岩浆的活动性也越强,大规模的长英质岩浆聚集就可能发生大喷发,形成超级火山。本文提出,只有将侵入岩与火山岩相结合、长英质岩石与镁铁质岩石相结合,重点从侵入体形成的时间长短、岩浆相互作用的规模和频率、岩浆通量的演变、高结晶度的岩浆分异机理、侵入岩与火山岩的关系、地幔热和物质的贡献、挥发份在岩浆分异和火山喷发中的作用等方面入手,开展野外地质、岩石学、地球化学、同位素年代学及岩浆动力学的综合研究,才能深入认识花岗岩的成因机制,深化对大陆地壳形成和演化过程的理解。     

花岗岩形成的热动力学过程数值模拟研究进展

形成过程的不可观察性是花岗岩成因长期争论的重要原因。数值模拟技术与超级计算机的结合,为花岗岩形成热动力学过程的数字重建提供了可能性。本文首先回顾了花岗岩形成过程数值模拟所需的物理化学参数的获取研究,其中一个重要进展是将上陆壳作为一个整体,重新厘定了岩石"平均强度"突降或流变学转换,即MCT、FMT、SLT对应的熔体比,为研究深熔岩浆的形成过程提供了重要的实验约束。在此基础上,介绍了基于岩浆侵入模型的物理和数值模拟研究进展。在岩浆侵入模型中,岩体与"源区"是分离的。各岩体与其相应"源区"之间地质条件的差别,使得现有的针对特定岩浆定位模式建立的数字模型,难以具有普适性。文章的最后部分展示了作者利用天河2号超级计算平台,在Chen and Grapes(2007)提出的"原地重熔"地质模型的基础上,对壳内大规模熔融和热对流的2-D数值模拟结果,初步重现了花岗岩和混合岩形成的热动力学过程。模拟结果揭示,热对流是壳内熔融能够形成大规模花岗岩浆的根本原因;岩浆"顶蚀"作用导致MI(SLT)界面向上移动和岩浆层增厚;壳内岩浆层发展的必要条件不是高的地壳温度,而是岩浆系统有持续的热供给,使系统能在较长时间内保持对流状态。     

花岗岩与大陆构造、岩浆热场与成矿

文中指出,花岗岩研究存在两个误区:(1)花岗岩没有自己独立的理论,花岗岩主要是效仿玄武岩的理论;(2)花岗岩的理论主要是应用板块构造的理论,而板块构造的理论并不适合大陆花岗岩。板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题(如安第斯),不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少,绝大部分在大陆。花岗岩能否分离结晶是学术界争论的重大问题,本文从野外和镜下关系上、从理论上、方法学上和三段论法的逻辑学上进行了分析,指出花岗岩分离结晶作用是不可能的。混合作用是又一个争论的焦点,花岗岩是能够发生混合作用的,关键是笔者认为,花岗岩的混合作用主要发生在下地壳底部,而不是在花岗岩侵位和上升的过程中。目前,花岗岩研究领域里地球化学最受重视,花岗岩地球化学研究应当着力解决两个问题:(1)解决生产中提出的问题;(2)解决地球化学学科自身发展提出的问题。离开这两条,花岗岩地球化学研究即迷失了方向。笔者认为,花岗岩区分为大洋系列和大陆系列,位于海洋和海洋边缘受俯冲作用影响的为大洋系列;位于大陆内部的属于大陆系列。现存的一些花岗岩构造环境判别图仅适用于大洋系列的花岗岩,而不适用于大陆系列的花岗岩。大陆系列花岗岩的地球动力学意义不是构造环境或碰撞环境,而是地壳底部温度和压力状况。我们提出的花岗岩按照Sr-Yb的分类,适合于解释大陆花岗岩的地球动力学问题。花岗岩与成矿的关系是学术界争论的重大问题,争论的焦点主要集中在两个问题上:(1)岩浆是怎么形成的?岩浆源自哪里?(2)流体是怎么形成的?流体来自哪里,流体如何上升?为了探讨上述问题,文中主要讨论了岩浆热场理论,希望用这个理论去解释与花岗岩有关的各种成矿作用,包括与岩浆有关的各种变质和沉积热液成矿作用以及岩浆热场对煤和油气的影响等。在此基础上,提出了"与花岗岩有关的成矿组合"的概念。岩浆热场最重要的意义可能是解释了大规模岩浆活动为什么与大规模成矿作用有关的问题,指出大规模岩浆活动所造成的是1+12的效果。大数据技术是当今社会的热门话题,大数据的特点主要不在于数据的大,而在于思维的新,用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调"因果关系",重视"关联关系";不关注"为什么",只关心"是什么",是大数据思维的特点。其实这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。板块构造引发了地球科学的一场变革,但是,它只限于地球科学理论上的变革。而大数据带来的这场变革主要不是体现在地球科学理论方面,而是地球科学研究方法和研究思路方面,它所带来的效益将是前所未有的。     

义敦岛弧措交玛岩体岩浆混合成因:镁铁质微粒包体的证据

义敦岛弧北部的措交玛岩基岩体主要由黑云母二长花岗岩和边部的花岗闪长岩组成。在黑云母二长花岗岩中存在有少量镁铁质微粒包体,其成分为闪长质,与寄主岩石接触关系从渐变到截然。在包体周围的寄主岩石中存在黑云母、角闪石自身的包含结构,角闪石包含黑云母,斜长石发育明显的溶蚀结构,核部斜长石被溶蚀成筛状,边部环带状斜长石溶蚀不明显,是基性岩浆注入到酸性岩浆中导致岩浆混合的结果。黑云母二长花岗岩具有更高的轻重稀土分异系数,闪长质包体轻重稀土分异系数较低,黑云母二长花岗岩和暗色闪长质微粒包体具有明显相似性的微量元素特征。寄主岩黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为236±1.9Ma,闪长质包体为235±3.9Ma,二者形成年代在误差范围内基本一致,可能为甘孜-理塘洋向西俯冲过程中,俯冲洋壳部分熔融形成的玄武质岩浆上涌底侵于壳-幔边界导致地壳的部分熔融形成酸性的黑云母二长花岗岩岩基。     

浙东早白垩世岩浆混合作用：新昌小将岩体U-Pb年代学及地球化学证据

在中国东南沿海地区广泛发育的中生代中酸性岩浆岩中多处发现了暗色包体,被认为是大规模壳幔相互作用和岩浆混合作用的产物。本文获得了浙东新昌地区小将岩体的花岗岩及暗色闪长质包体的锆石U-Pb年代学和和地球化学新结果。锆石U-Pb定年表明寄主花岗岩(121.1±0.9Ma)与暗色闪长质包体(117.6±1.0Ma)近于同期形成于早白垩纪。寄主花岗岩为高硅、富碱、富钾、准铝质或弱过铝质的钙碱性花岗岩,具有较强的铕负异常(δEu=0.23~0.30)和Sr、Ba、P和Ti等元素的亏损,属于高分异的I型花岗岩;暗色闪长质包体具有重稀土亏损的特征,与寄主花岗岩在主量和微量元素上呈现混合作用趋势。小将岩体的上述特征与浙东晚中生代和福建沿海同期的岩浆岩特征一致,它们可能都是在早白垩纪伸展构造背景下,起源于俯冲交代的岩石圈地幔部分熔融产生的基性岩浆或者演化为闪长质成分,并与壳源花岗质岩浆发生混合作用的结果。本文研究为浙东及浙闽沿海地区晚中生代壳-幔作用和岩浆混合作用提供了新的证据。     

安徽铜陵中生代侵入岩地质地球化学特征再认识及成因讨论

安徽铜陵地区是我国最著名的铜多金属矿产地,岩浆岩出露广泛,岩浆作用与成矿关系密切.作者广泛收集了前人对铜陵地区中生代岩浆岩的研究资料和成果,并在此基础上进行了仔细的岩相学观察和深入的岩石学、岩石化学和微量元素及同位素地球化学研究,系统总结了该区中生代侵入岩的地质地球化学特征,并探讨了其成因机制.研究认为:①铜陵地区中酸性侵入岩形成于晚侏罗世-早白垩世(135 ～ 147Ma),岩浆活动持续时间大约为10～15Ma;岩体沿近东西向深断裂呈带状分布,浅成侵入产出,受多期不同方向和性质的断裂控制.②依据Q-A-P图解确定区内侵入岩主要为辉石闪长岩、石英(二长)闪长岩和花岗闪长岩3类中酸性闪长质岩石,均属亚碱性高钾钙碱性系列.③3类侵入岩具有相似的微量元素、稀土元素和Pb-Sr-Nd-O同位素地球化学特征,反映原始岩浆起源于富集岩石圈地幔,受到壳源物质的混染.④3类侵入岩可能是地壳深部带状岩浆房不同岩浆层中的岩浆与构造运动诱发的深断裂相沟通并随机地上升、脉动式侵位形成的;深部岩浆房中的带状岩浆层可能是由于温度梯度引起扩散对流作用进而发生一定程度的熔离分异作用所致;岩浆演化过程中存在镁铁矿物及磷灰石和锆石等矿物的结晶分异作用.⑤铜陵地区中生代岩浆活动的大地构造背景是大陆板块内部,岩浆作用与晚侏罗纪古太平洋板块的俯冲作用密切相关,但同时受区域前中生代基底构造的制约;侵入岩原始岩浆起源于挤压向拉张转换的动力学背景下的岩石圈地幔加厚之后的减压熔融并底侵下地壳岩石.     

阿尔山火山区地壳上地幔电性结构初探

在阿尔山活火山区一条北北西向测线上进行了7个大地电磁测深点的观测。2-D解释结果表明,研究区内新、老两条火山带可能存在通往深部的岩浆通道。其中,新发现的活火山带地下在10~12km还保持着较高的热状态,很可能富含流体,在30~50km处可能是地幔向上的供热通道;而老火山带30km以上可能存在一个正在冷却的岩浆通道,两条火山条带的深部可能是同源的。