挥发份对高硅岩浆演化趋势的制约:以东南沿海白垩纪晚期花岗岩类岩石为例SCIEI北大核心CSCD

东南沿海分布大面积的白垩纪晚期侵入岩。这些岩石可分为两期:其中115~100Ma以钙碱性系列岩石为主,岩石组合为辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-碱性长石花岗岩;而100~86Ma的岩石为碱性系列,岩石组合为石英二长斑岩-正长斑岩-碱性长石花岗岩。115~100Ma的辉长岩以角闪辉长岩为主,具有极高的CaO、MgO和Al_(2)O_(3)含量,具有极低的SiO_(2)(42.9%~53.8%)、全碱(K_(2)O+Na_(2)O:0.86%~5.28%)、Ba、Nb、Th、Rb和Zr含量,也具有极低的FeO^(T)/MgO、La/Yb和Zr/Hf比值,较高的Eu/Eu^(*)、Sr/Y比值和Sr含量,为基性-超基性堆晶岩。与辉长岩同期的闪长岩和细粒暗色包体具有较高的SiO_(2)(50.34%~63.68%),较低的CaO、P_(2)O_(5)、MgO、Al_(2)O_(3)含量,相对低的Eu/Eu^(*)和Sr/Y比值,变化较大的La/Yb和Zr/Hf比值,代表了从基性岩浆储库中抽取的富硅熔体。115~100Ma的花岗闪长岩和二长花岗岩类岩石为准铝质岩石,SiO_(2)含量变化较大(61.7%~75.3%),具有较低的FeO^(T)/MgO、Ga/Al比值和Nb、Zr及Nb+Zr+Ce+Y元素含量,显示出典型I型花岗岩的特征。这些花岗岩具有相对高的La/Yb、Eu/Eu^(*)和Zr/Hf比值和高的Sr、Ba和Zr含量。结合岩相学特征,这些花岗岩为堆晶花岗岩。而115~100Ma的碱性长石花岗岩具有极高的SiO_(2)含量(大于75%),低的Eu/Eu^(*)、La/Yb、Zr/Hf和Sr/Y比值,具有低的Ba、Sr和Zr含量和高的Rb、Nb、Y和Th含量和Rb/Sr比值,表明这些花岗岩是由富硅岩浆储库中抽离的高硅熔体侵入地壳形成。100~86Ma期间形成的二长斑岩和正长斑岩具有极高的全碱含量,可以达到8%~12%,其SiO_(2)主要集中在60%~70%,具有极高的Zr、Sr和Ba含量和Eu/Eu^(*)、La/Yb和Sr/Y比值,显示出堆晶花岗岩的特征。而100~86Ma期间形成的大部分碱性长石花岗岩具有极高的SiO_(2)含量(大于75%),并显示出A型花岗岩的特征,具有高的Rb/Sr比值和高的Rb、Y和Th和低的Ba、Sr含量和低的Zr/Hf、La/Yb、Eu/Eu^(*)和Sr/Y比值,表明它们是由富硅岩浆储库抽离的高硅熔体侵入浅部地壳形成。东南沿海高硅花岗岩的形成和穿地壳岩浆系统密切相关,高硅花岗岩是由浅部地壳内晶体-熔体分异产生的熔体侵入地壳所形成,而高硅花岗岩的地球化学特征与岩浆储库的水及挥发份含量密切相关。115~100Ma期间,从富水的岩浆储库抽离的熔体形成具有低高场强元素含量和低Rb/Sr比值的高硅花岗岩,这一过程与古太平洋板块俯冲有关;100~86Ma期间,从富挥发份的岩浆储库抽离的熔体形成碱性特征、富含高场强元素和具有高的Rb/Sr比值的高硅花岗岩,这一过程和古太平洋板块回撤软流圈上涌有关。     

富铜斑岩岩浆形成机制与演化过程

斑岩铜矿在现代经济和科学中扮演了重要的角色,已成为一种最重要的铜矿床类型。自Schwartz(1947)首次使用"斑岩铜矿(porphyry copper deposit)"术语以来,地质学家对其开展了系统研究,取得一系列重要进展。本文对斑岩铜矿成矿岩浆形成机制及演化过程的研究进展进行了总结与回顾。结果显示,富铜斑岩岩浆的形成经历了在洋壳俯冲或大陆岩石圈地壳拆沉机制下形成含矿岩浆,中间岩浆房岩浆的结晶分异与成矿流体、成矿物质的富集,以及富成矿流体与成矿物质的岩浆(富矿斑岩岩浆)上侵至地壳浅部结晶固化并与围岩、地下水相互作用等过程,斑岩铜矿是该"生产线"的"终端产品"。最后,本文对斑岩铜矿形成机制待进一步研究的一些问题进行了思考与概括。     

新疆克拉玛依百口泉蛇绿混杂岩中辉长岩岩石学和地球化学研究

克拉玛依蛇绿混杂岩带百口泉剖面由尖晶石蛇纹岩、辉长岩、玄武岩和硅质岩组成。岩相学研究表明,百口泉辉长岩分为堆晶岩(具堆晶结构)和辉长岩(具辉长结构)两类,且均经历了低-中级变质改造。微量元素地球化学显示其岩浆起源于亏损地幔,强烈的Sr异常和Eu异常表明强烈的斜长石堆晶过程。根据其稀土配分模式推测其源区为尖晶石相的地幔橄榄岩。结合野外地质关系和地球化学特征,白碱滩尖晶石二辉橄榄岩能够代表其源区成分,利用微量元素模拟其岩浆演化过程显示:尖晶石二辉橄榄岩发生2.5%部分熔融所形成的熔体,通过10%～20%分离结晶可以形成堆晶辉长岩,经过80%～90%分离结晶则可以形成具辉长结构的辉长岩。因此,蛇绿混杂岩中零星分布的堆晶岩和辉长岩团块是同源岩浆演化的产物。对分离结晶过程中Nb元素地球化学行为的研究表明,岩浆的结晶分异能够导致辉长岩明显亏损Nb。     

平潭和漳州深成杂岩中斜长石捕虏晶与岩浆混合作用

在闽东南平潭和漳州火成杂岩中,广泛发育岩浆混合现象,表现为花岗质岩石中存在辉长－闪长质同深成岩墙和淬冷岩石包体。花岗质和闪长质岩石中普遍存在Ａｎ＞７０％的斜长石捕虏晶。这种成分的斜长石是辉长岩特有的,而不是任一种花岗岩的斑晶。在斜长石捕虏晶四周,都有与花岗岩中的斜长石成分相当的斜长石加生膜。斜长石捕虏晶可分为自形的、熔融状、筛孔状和碎片状等四类,它们各自形成于不同的动力环境     

Analysis and simulation of magma mixing processes in 3D

Magma mixing structures from the lava flow of Lesbos (Greece) are analyzed in three dimensions using a technique that, starting from the serial sections of rock cubes, allows the reconstruction of the spatial distribution of magmas inside rocks. Two main kinds of coexisting structures are observed: (i) “active regions” (AR) in which magmas mix intimately generating wide contact surfaces and (ii) “coherent regions” (CR) of more mafic magma that have a globular shape and do not show large deformations. The intensity of mingling is quantified by calculating both the interfacial area (IA) between interacting magmas and the fractal dimension of the reconstructed structures. Results show that the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of interfacial area allowing discrimination among different intensities of mingling.

The process of mingling of magmas is simulated using a three-dimensional chaotic dynamical system consisting of stretching and folding processes. The intensity of mingling is measured by calculating the interfacial area between interacting magmas and the fractal dimension, as for natural magma mixing structures. Results suggest that, as in the natural case, the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of the interfacial area allowing to conclude that magma mixing can be regarded as a chaotic process.

Since chemical exchange and physical dispersion of one magma inside another by stretching and folding are closely related, we performed coupled numerical simulations of chaotic advection and chemical diffusion in three dimensions. Our analysis reveals the occurrence in the same system of “active mixing regions” and “coherent regions” analogous to those observed in nature. We will show that the dynamic processes are able to generate magmas with wide spatial heterogeneity related to the occurrence of magmatic enclaves inside host rocks in both plutonic and volcanic environments.     

腾冲火山及周边地区双差层析成像

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料,采用双差层析成像方法,反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现,腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区,P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%,上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入,热物质在地壳内以岩浆囊形式存储,并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示,丛集地震位置更加集中,其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系,表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果,为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.     

内蒙古中部四子王旗大庙岩体时代及成因

华北北缘的内蒙古中部地区出露大量晚古生代-早中生代花岗岩类,在空间上构成一条巨大的东西向花岗岩带.四子王旗大庙岩体作为一个典型的代表,以花岗闪长岩为主,其内部普遍发育暗色微粒包体(MMEs),是认识花岗岩岩石成因和演化的关键.本文对包体及寄主岩进行了同位素测年、岩相学、矿物化学、全岩主量元素和微量元素分析.寄主岩石中的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄平均为265±7Ma(2σ),包体中单颗粒黑云母Rb-Sr年龄为253±5Ma(MSWD=0.85),属晚二叠世-早三叠世岩浆活动的产物.包体具塑性外形及岩浆结构,存在多种不平衡矿物组合;MME中的斜长石An组分及黑云母斑晶中MgO成分呈多期震荡,同时总体上均显示出幔部高于核、边部的特征,暗示斑晶可能为围岩捕虏晶,这种相似的成分变化指示包体与寄主岩相互作用引起的结晶环境改变,标志着岩浆成分的变化,是岩浆混合的标志之一;主量和微量数据进一步证明岩体的岩浆混合成因.Rb/Sr-K/Rb变化关系反映包体非结晶分异或黑云母堆晶的产物,而Ce/Pb-Ce、Ba-δEu和P_2O_5-δEu图及其他微量元素比值图等均表明花岗闪长岩体发生了岩浆混合作用,这也得到岩浆物理化学条件的支持.岩浆底侵和岩浆混合作用是该区岩体形成的主要机制和方式.岩石地球化学特征表明该岩体不同于加厚地壳和俯冲洋壳熔融的TTG和埃达克质岩石,而黑云母矿物化学和岩石地球化学显示其构造背景很可能为同碰撞环境.     

岩浆-热液系统中铁的富集机制探讨

与岩浆-热液系统有关的铁矿类型有岩浆型钒钛磁铁矿床、玢岩铁矿、矽卡岩型铁矿和海相火山岩型铁矿,与这些铁矿有关的岩浆岩从基性-超基性、中性到中酸性岩均有,其中岩浆型钒钛磁铁矿床与基性-超基性深成侵入岩有关,形成于岩浆阶段,主要与分离结晶作用有关,但是厚大的富铁矿石的形成则可归结于原始的富铁钛苦橄质岩浆、分离结晶作用、多期次的岩浆补充以及流动分异等联合过程。钒钛磁铁矿石产于岩体下部还是上部与母岩浆的氧逸度有关:高的氧逸度导致磁铁矿早期结晶而使得其堆积于岩体的下部,相反,低氧逸度则导致低品位的浸染状矿石产于岩体的上部。虽然野外一些证据表明,元古宙斜长岩中的磷铁矿石可能是不混溶作用形成的,但是目前尚无实验证据。某些玢岩铁矿的一些磷灰石-磁铁矿石可能与闪长质岩浆同化混染了地壳中的磷导致的不混溶作用有关。除此之外,其他各类与岩浆作用有关的铁矿床均与岩浆后期的岩浆-热液作用有关。这些不同类型铁矿床的蚀变和矿化过程具有相似性,反映了它们形成过程具有相似的物理化学条件。成矿实验以及流体包裹体研究表明,岩浆-流体转换过程中出溶流体的数量以及成分受多种因素控制,其中岩浆分离结晶作用以及碳酸盐地层和膏盐层的混染可导致出溶的流体中Cl浓度的升高。早期高氧逸度环境可以使得硫以SO42-形式存在,抑制硫与铁的结合形成黄铁矿,有利于铁在早期以Cl的络合物发生迁移。大型富铁矿的形成需要一个长期稳定的流体对流循环系统,而岩浆的多期侵位或岩浆房以及在相对封闭的环境中(需要一个不透水层)一个有利于流体循环的断裂/裂隙系统是形成一个长期稳定的流体对流循环系统的必要条件。但是由于不同地质环境,流体中铁的卸载方式和位置会有明显差别,由此导致不同的矿石结构构造和不同的矿体产状。     

花岗岩构造研究及花岗岩构造动力学刍议

花岗岩可以视为一种很好的构造标志体,犹如褶皱、断裂一样。从花岗岩浆的形成、融体分离、岩浆上升到岩体定位以及变形改造的全过程都蕴含着丰富的构造动力学信息。研究花岗岩浆上升、迁移和定位可以探讨构造块体抬升及区域构造动力学。岩体生长方式与构造块体的运动学、动力学有密切的关系,极性生长揭示了上、下构造块体或岩石圈之间的相对的近水平方向剪切运移。变形花岗岩体是一种区域尺度的应变标志体,可以进行岩石有限应变测量和流变学参数估算,为分析区域构造变形特征提供应变参数。以对不同期次、不同变形程度花岗岩体为间接标志体,通过锆石定年可以限定变形的时间,特别是有可能确定早期变形的时间。岩体定位深度的系统研究有利于了解构造块体的抬升和深部构造作用。花岗岩构造与花岗岩成因类型特别是其演变研究的结合是判别构造块体动力学背景以及其转换的有效途径。通过这几方面的系统研究和有机结合,可以提供丰富的构造动力学信息,是否可能发展成较系统的花岗岩构造动力学值得探讨。     

福建紫金山矿田二庙沟铜(金)矿区英安玢岩的成因及其成矿意义

二庙沟铜金矿床位于福建省西南部的紫金山矿田内,与紫金山铜金矿床发育有相似的矿化蚀变类型,二者矿化均围绕着中酸性次火山岩分布,与英安玢岩以及隐爆角砾岩关系密切,这表明二者在矿床成因上存在亲缘性。二庙沟与紫金山铜金矿床同属高硫型浅成低温热液矿床,明显不同于罗卜岭斑岩铜钼矿床以及悦洋低硫型热液银矿床。二庙沟铜金矿床矿化与英安玢岩关系密切。本文运用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对二庙沟英安玢岩中锆石进行了U-Pb年龄测定,获得了108.3±1.5Ma （n=7,MSWD=1.3）和105.7±1.5Ma （n=17,MSWD=1.8）的形成年龄。该年龄与此前已报道的紫金山铜金矿床内发育的英安玢岩的年龄相一致,进一步表明两者为同一期岩浆活动的产物,而且紫金山矿田内与矿化有关的大规模火山活动的时间为早白垩世。二庙沟英安玢岩具有高硅,富钾的特点,属弱过铝质岩系。该岩石还具有LILEs、LREE相对富集,Nb、Ta、P、Ti等高场强元素相对亏损,无铕异常,明显的轻重稀土分异以及高Sr/Y、La/Yb的特点。岩石的锶同位素初始比值I_Sr为0.712698~0.713174,ε_Nd（t）值为-6.26~-4.94,锆石的ε_Hf（t）值为-4.52~1.66。微量元素以及同位素特征表明二庙沟英安玢岩类似于埃达克质岩石,主要由富集地幔起源的基性岩浆与下地壳部分熔融形成的酸性岩浆发生岩浆混合作用而形成,所对应的地球动力学背景为受古太平洋板块俯冲影响而导致的弧后伸展。富集地幔熔融形成的高f_O2、富H₂O基性岩浆是成矿物质的主要来源。其与下地壳部分熔融产生的岩浆发生混合改变了岩浆的含水性和氧化还原状态,在高压环境下发生岩浆分异形成类埃达克质岩浆,上升到上地壳形成二庙沟铜金矿床。