软流圈熔体地幔交代作用过程中的铂族元素行为

南美洲南部的Pali Aike火山岩区第四纪碱性玄武岩中普遍发育含石榴石的斜方辉石岩包体。这种斜方辉石岩既作为独立的捕掳体存在又以细脉的形式穿插于橄榄岩捕掳体中。斜方辉石岩普遍含富Ti矿物,并且次生斜方辉石含橄榄石和单斜辉石残晶。与含石榴石橄榄岩中的斜方辉石相比,这种次生的斜方辉石以高TiO2、中等含量的Al2O3以及低Mg#为特征,表明它是在一种高度分异演化的富Ti熔体交代作用下通过消耗橄榄石和单斜辉石方式形成的。斜方辉石岩全岩的Co、Ni略低,Cr和铂族元素(PGE)含量与地幔橄榄岩相当,表明这些元素在交代作用过程中相对稳定,而交代介质带入的组分以碱质(K2O+Na2O)、Ti、Si、Al和S为主。交代的斜方辉石在现代活动岛弧和古克拉通的地幔橄榄岩捕掳体中多有报道。与这些环境中地幔样品的斜方辉石相比,PaliAike地区的次生斜方辉石含有相对高的Ti和Al,以及相对低的Mg。高Ti低Mg属性反映了交代介质可能来源于下伏的软流圈地幔并且经历了高度的分异和演化过程。Pali Aike地区所见到的这种交代斜方辉石和斜方辉石岩在其他被上涌软流圈影响的陆下岩石圈地幔中可能普遍存在。这些研究对了解中国华北-东北中生代以来的岩石圈地幔减薄机制有着重要的借鉴意义。     

冀西北早白垩世岩浆岩的地球化学特征及其地球动力学背景

冀西北张家口地区晚中生代发生了大规模的中酸性岩浆活动,通过精确的锆石 U-Pb 年代学研究,获得东坪金矿东侧北栅子碱性花岗岩的侵位年龄为(130.5±1.5) Ma,其周围出露的张家口组粗面质火山岩的喷发年龄为(127.8±3.9) Ma,为早白垩世同期岩浆作用的产物.这些岩浆岩总体属于高钾钙碱性-钾玄质系列,富碱,低 Mg#(30~43);微量元素组成上具有大离子亲石元素(LILE)、轻稀土元素(LREE)相对富集(ΣLREE/ΣHREE =14.1~23.0,(La/Yb)N =20.8~42.2), Eu 弱负异常(δEu =0.62~0.97),高场强元素(Nb、Ta、Ti和 P)不同程度亏损的地球化学特征,显示出同源岩浆演化的趋势.火山岩和花岗岩(87Sr/86Sr)i 平均值分别为0.7075和0.7078,全岩εNd(t)和锆石εHf(t)值差别明显,火山岩εNd(t)=–15.9~–13.6,εHf(t)=–18.7~–13.5,而花岗岩εNd(t)及εHf(t)则显著低于火山岩,分别为–16.8~–15.9和–24.7~–18.4.地球化学以及同位素特征表明它们是经历过强烈改造的前寒武纪下地壳与中生代底侵形成的玄武质下地壳部分熔融的产物,花岗岩岩浆主要源于经历过强烈改造的前寒武纪下地壳部分熔融,而张家口组粗面质火山岩的源区可能含有相对较多的年轻地幔物质,两者可能存在源区混合作用.北栅子碱性长石花岗岩和大面积张家口组火山岩的喷发,反映了该地区在早白垩世构造体制从挤压-伸展的转折,这种构造体制转变可能与早白垩世燕山构造带开始垮塌以及岩石圈强烈伸展减薄有关     

河南舞阳南部张士英岩体的地球化学与成因及其构造意义

张士英岩体岩石类型以石英二长岩、石英正长岩为主。岩体属于准铝质的高钾-钾玄岩系列(Al2O3为14.8%～16.7%,A/CNK=0.77～1.02,K2O/Na2O在1.00～1.43之间),稀土元素总量在261.7～381.0μg/g之间,轻稀土元素相对富集,稀土元素球粒陨石标准化模式呈右倾平滑曲线,(La/Yb)N比值为28～50,具有轻微的Eu负异常,Eu/Eu?比值在0.73～0.87之间。微量元素组成上表现为Sr、Ba、Nb、Ta的亏损,而Th、U相对富集。(87Sr/86Sr)i初始平均值为0.709,εNd(t)值为-13.9～-19.9,Nd的模式年龄为1.48～2.10Ga。岩体锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为(124.2±0.5)Ma,为早白垩世岩浆作用的产物。岩体侵位的区域地质背景为华北克拉通白垩纪大规模岩石圈转型和减薄时期,岩石的微量元素及同位素特征表明,岩体主要来源于下地壳物质的部分熔融,但有年轻地幔物质的加入。反映在区域强烈伸展拉张和岩石圈减薄背景下,软流圈地幔岩浆底侵所造成的下地壳部分熔融及壳幔混合过程。     

辽东中生代晚期和古近纪玄武岩及深源捕虏晶--对岩石圈地幔性质的制约

辽东地区玄武岩的K-Ar定年结果表明,曲家屯玄武岩形成于晚白垩世,K-Ar年龄为81．58±2．46Ma;乱石山子玄武岩形成于古近纪,K-Ar年龄为58．36±1．64Ma。本区玄武岩含有丰富的橄榄石、单斜辉石和角闪石捕虏晶。乱石山子玄武岩中橄榄石捕虏晶的Mg^#值（79．5-88．5之间,平均值为84）较曲家屯玄武岩中橄榄石捕虏晶Mg^#值（77．0～79．8之间,平均值为78．4）偏高;单斜辉石捕虏晶为透辉石,其从核部到边部的Mg^#等变化趋势与橄榄石类似;斜方辉石捕虏晶为占铜辉石,其Mg^#值介于85．2-87．6之间,平均值为86．4。捕虏晶发育的环状裂隙、扭折带、矿物成分环带以及捕虏晶与主岩Mg^#值之间的不平衡均暗示它们为玄武质岩浆上升捕获的早期岩浆晶出矿物的堆晶体。玄武岩的岩石地球化学分析结果表明：（1）它们属于碱性系列,为碱性玄武岩,曲家屯玄武岩较乱石山子玄武岩贫硅、镁,富钙、铝,它们均具有原始岩浆的特征;（2）二者具有相似的稀土元素配分模式,但曲家屯玄武岩轻稀土元素总量更高,且轻重稀土元素分离程度高;（3）二者具有相似的Sr-Nd同位素组成,Isr和εNd（t）值分别介于0．7039～0．7045和＋1．60～＋3．69,反映了亏损的岩石圈地幔特征。     

大兴安岭巴雅尔吐胡硕地区碎斑熔岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

在大兴安岭中南段巴雅尔吐胡硕地区发现一套碎斑熔岩。根据野外调查,可分为中心相的细微粒斑状石英二长岩(-石英二长斑岩)和边缘相的英安流纹质碎斑熔岩。通过SHRIMP锆石U-Pb测年,获得细微粒斑状石英二长岩的年龄加权平均值为137.4±0.9Ma(MSWD=1.13),英安流纹质碎斑熔岩的年龄加权平均值为135.2±0.8Ma(MSWD=1.17),二者的形成时代均属于早白垩世早期。由元素地球化学分析可知,6件样品均属于过铝质的高钾钙碱性A型花岗岩,且具有完全一致的微量元素蛛网图和稀土元素配分曲线,均具有明显的负Eu异常,均富集大离子亲石元素Rb、Pb和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb,Th较富集,Ba、Sr、Eu具有一定亏损,Pb强烈富集,表明岩石来源于地壳部分熔融。在构造环境判别分析的基础上,提出研究区碎斑熔岩属于碰撞后或造山期后的张性构造环境花岗岩(A2型花岗岩),形成于拉张环境,代表了伸展的大地构造背景。结合大兴安岭地区的大地构造演化特征,其形成与蒙古-鄂霍茨克闭合造山后的岩石圈伸展作用有关。     

塔里木盆地岩石圈热-流变学结构和新生代热体制

塔里木盆地是我国特大型沉积盆地,也是“西气东输”工程的重要战略基地。利用盆地区大量的地温及岩石热物性参数并结合地热学知识分析了塔里木盆地的现代地温场、热演化和岩石圈热-流变学结构,并进一步讨论了地热场和岩石圈性质对成盆、成烃和成藏的意义。研究结果表明塔里木盆地现今平均大地热流为45mW/m2,平均地温梯度为18~20℃/km;整体上具有低温冷盆的特征。地温场的展布具有明显的横向差异,不同构造单元的地温场特征相差较大:坳陷部位具有较低的地温,隆起区具有较高的地热特征。热演化模拟表明盆地自成盆以来经历了从震旦纪—奥陶纪高热流(“热”盆)、志留纪—晚古生代热衰减(“热”盆向“冷”盆过渡)、中生代稳定的热演化(低热流“冷”盆阶段)、新生代岩石圈挠曲热演化等阶段。“热”岩石圈厚度为205~230km,有效弹性厚度(Te)达66±7km,脆-韧性转换深度为25~28km,岩石圈总强度为1.6×1013~7.8×1013N/m。盆地区的岩石圈表现为地温低、强度高的刚性块体,具有整体变形特征。受印度-欧亚大陆碰撞的远程效应影响,塔里木盆地作为刚性块体进行应力传递,盆地周边产生强烈变形,表现山脉的急剧隆升和盆地边缘的快速挠曲沉降。这一动力学过程造成地层内部流体趋于流向山前隆起带,并对油气成藏和分布具有重要的控制作用。     

中国大陆岩石圈结构篱笆图及其说明——10条GGT地球物理资料

利用中国陆地 10条GGT地球物理资料编制中国岩石圈篱笆图 ,并加以说明。通过对地球物理特征和地质学分析 ,认为以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带和青藏高原周边重力梯级带为界 ,可把中国陆地划分 3个岩石圈构造单元。中国陆壳既有三分结构也存在二分结构 ;对地壳中存在的低速带、高导带和天然地震带进行了划分。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带为界 ,两侧盆地具有不同的地球物理特征 ,这些特征与构造运动、均衡调整过程有关。莫霍面几乎遍布全国 ,它具有内部结构。下部地壳底部存在的地球物理异常与莫霍面有关 ,也可能与岩石圈地幔的变化有关。     

太行山南段符山高镁闪长岩的成因 —— 拆沉陆壳物质熔融的熔体与地幔橄榄岩反应的结果

本文对太行山南段符山高镁闪长岩进行了年代学与地球化学研究,结合其中地幔橄榄岩包体的研究,对符山高镁闪长岩的成因和中生代岩石圈地幔的性质进行了探讨.研究表明,符山闪长岩体是由一套含橄榄石角闪闪长岩-角闪闪长岩-闪长岩构成.含橄榄岩包体的寄主岩--角闪闪长岩中的锆石可划分为两种:一是代表寄主岩浆结晶的锆石:内部结构均匀、呈条带状吸收、自形-半自形晶形,具有较高的Th/U比值(1.10～4.08),其206Pb/238U年龄介于123～128Ma之间,12个点的加权平均值为125±1Ma,这表明岩体的形成时代为早白垩世;二是捕获或继承锆石:具有核边结构、吸收程度不均匀、呈浑圆状和自形-半自形两种,它们的Th/U比值介于0.32～2.03之间,构成了3组207Pb/206Pb加权平均年龄:2503±11Ma、2181±26Ma和1778±36Ma.该类岩石的SiO2和MgO含量分别介于56.69%～59.21%和3.60%～6.33%之间;且以高:Mg#(0.51～0.64)、富Na(Na2O/K2O大于1)、高Cr(93.1×10-6～420×10-6)、Ni(35.1×10-6～137×10-6)为特征.该类岩石强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素、明显亏损高场强元素,(87Sr/86Sr)I、εNd(t)值和(206Pb/204Pb)I分别变化于0.70581～0.70641、-8.30～-16.56和17.052～17.512之间.综合上述特征,同时结合地幔橄榄岩包体的特征和古元古代捕获锆石的大量存在,认为符山高镁闪长岩的原始岩浆起源于拆沉陆壳物质的部分熔融,其后经历了与地幔橄榄岩的反应过程.     

青藏高原的隆升：青藏高原的岩石圈结构和构造地貌

笔者回顾青藏高原隆升研究的历史，剖析各种隆升动力学模式，依据着青藏高原岩石圈组成的构的强烈不均一性和、三分性”，“对称性”构造地貌格局，提出了青藏高原隆升是印度地块和塔里木一可拉善地块双向不均一俯冲和青藏腹地深层热隆扩展联合作用的结果，俯冲是高原隆升的重要机制，而热隆扩展是高原隆升的直接原因。     

中国东部岩石圈地幔的富化和置换过程

中国东部大陆主要由华北和华南两个古老地块在早中生代沿秦岭-大别-苏鲁造山带拼合形成,在显生宙特别是晚中生代时,东部大陆特别是华北东部发生显著活化,表现为浅部强烈的构造变形、盆地形成、岩浆活动、巨量成矿和深部岩石圈地幔的改造、减薄和增生作用,从而明显区别于全球其他稳定的克拉通地区。本文梳理了中国东部大陆演化历史和岩石圈地幔特征,认为华北和华南地块均由古老陆块拼合而成,块体初始规模小且内部发育薄弱带;显生宙以来华北、华南甚至整个中国东部都受到周边多个构造域的夹持影响,板片俯冲引起的软流圈上涌和熔流体活动沿大陆内部薄弱带和边缘有效侵蚀、改造上覆大陆岩石圈,使之发生减薄、再富集和置换作用,这种被改造的岩石圈地幔具有饱满的组成(富含玄武质组分)、较高的密度和较低的刚性程度,容易发生构造变形和部分熔融,使原本稳定的克拉通发生活化。因此,块体规模和内部薄弱带(内因)及周边构造环境(外因)是大陆稳定性的重要控制因素,中国东部大陆显生宙活化是这些因素协同作用的结果。