火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义

火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(<1%)部分熔融均可以产生碳酸岩质的熔体,其中碳酸盐化泥质岩具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO2和不相容元素;富CO2的霞石质等硅酸盐岩浆也可以通过不混溶或分离结晶作用产生碳酸岩,用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高的活性,形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩,是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中,大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带入到深部地幔并且稳定存在,含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体,这说明俯冲循环物质可能对碳酸岩的成因也起着重要的作用。然而,对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多,分布广泛,因此,加强我国碳酸岩以及伴生硅酸岩的成因研究,同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作,不仅可以检验现有的成因理论,而且有助于提高我国对火成碳酸岩的研究水平;由于其特殊的成因背景,还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依据。     

大别造山带毛屋岩体的解体及古地幔性质的厘定

根据详细的地球化学 (特别是稀土元素地球化学 )的研究资料 ,提出大别造山带毛屋岩体应该解体。毛屋岩体不是由多幕式镁铁 超镁铁质层状堆晶作用形成的一套岩石系列 ,而是由橄榄岩类、含石榴石方辉岩类、榴辉岩类和绿辉石岩类组成的一个混杂岩体。其中含石榴石方辉岩类与绿辉石岩类之间存在成因上的联系 ,含石榴石方辉岩类的原岩是本区原始地幔经约36 %的部分熔融后剩下的残余 ,而绿辉石岩的原岩是由该熔融体结晶的产物。根据含石榴石方辉岩与绿辉石岩之间的成分制约关系 ,对该区古地幔的稀土元素组成和地幔性质进行了反演 ,结果表明 ,该区原始地幔稀土元素成分与球粒陨石中的相似 ,为轻稀土略亏损的平坦型组成模式 ;该区原始地幔矿物成分为橄榄石 (72 8% )、单斜辉石 (12 4% )和石榴石 (14 8% ) ,属含单辉石榴橄榄岩的地幔。     

地幔柱构造研究概述

地幔柱构造理论是近年来构造地质学研究的新热点,是当今地球科学——地质学、构造学、矿床学、地球物理学、生物学、环境学和气象学等许多学科关注和研究的前沿领域。它的形成和演化及动力学观点被称为继大陆漂移和板块构造后的第3次地学浪潮,引起了中外地学者的高度重视。本文对地幔柱构造研究现状作了概略介绍,以期在铀矿地质领域内引起关注．起到传递信息和抛砖引玉的作用。     

Geodynamic Information in Peridotite Petrology

Systematic differences are observed in the petrology and majorelement geochemistry of natural peridotite samples from thesea floor near oceanic ridges and subduction zones, the mantlesection of ophiolites, massif peridotites, and xenoliths ofcratonic mantle in kimberlite. Some of these differences reflectvariable temperature and pressure conditions of melt extraction,and these have been calibrated by a parameterization of experimentaldata on fertile mantle peridotite. Abyssal peridotites are examplesof cold residues produced at oceanic ridges. High-MgO peridotitesfrom the Ronda massif are examples of hot residues producedin a plume. Most peridotites from subduction zones and ophiolitesare too enriched in SiO₂ and too depleted in Al₂O₃ to be residues,and were produced by melt–rock reaction of a precursorprotolith. Peridotite xenoliths from the Japan, Cascades andChile–Patagonian back-arcs are possible examples of arcprecursors, and they have the characteristics of hot residues.Opx-rich cratonic mantle is similar to subduction zone peridotites,but there are important differences in FeO_T. Opx-poor xenolithsof cratonic mantle were hot residues of primary magmas with16–20% MgO, and they may have formed in either ancientplumes or hot ridges. Cratonic mantle was not produced as aresidue of Archean komatiites. KEY WORDS: peridotite; residues; fractional melting; abyssal; cratonic mantle; subduction zone; ophiolite; potential temperature; plumes; hot ridges     

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。     

鲁中碳酸岩中磷灰石同位素地球化学研究

鲁中地区分布着100多个碳酸岩体，微量元素含量及稀土配分等均与世界典型碳酸岩相近。而碳酸岩的碳氧及斑晶磷灰石的锶、钛同位素组成与典型地幔物质有差异，与富集地幔颇为近似，从而证实在山东地区陆壳下存在富集地幔源区。     

云南大坪金矿区煌斑岩的地球化学特征及成因探讨

大坪金矿区闪长岩体中发育多条煌斑岩脉,并且多伴随石英脉出现。在岩石化学组成上,SiO2含量为44.86%~54.10%、K2O/Na2O在0.56~2.09之间,属钾玄质系列;岩石富集大离子亲石元素(Sr、U、Rb和Ba)和轻稀土元素(LREE)、相对亏损高场强元素(Ta、Nb和Ti),且Ta、Nb和Ti具"TNT"负异常;δEu值为0.72~1.36,负Eu异常不明显;87Sr/86Sr值范围为0.706 6~0.707 4,均值0.707 1,高于原始地幔现代值0.704 5;143Nd/144Nd值范围为0.512 4~0.512 5,均值0.512 4,低于原始地幔现代值0.512 638;εNd值范围为-2.5~-4.2,均值-3.98。Nb/Ta比值为48.96~82.58(平均62.99),远高于原始地幔值的17.5±2.0;Zr/Hf比值为20.45~47.53(平均39.57),略高于原始地幔值的36.27±2.0;Nb/Ta和Zr/Hf都远大于陆壳值11和33。表明煌斑岩源区可能来自早期俯冲洋壳或造山带根部拆沉组分脱水形成富集流体在地幔源区发生交代作用形成的富集地幔,岩浆在上升侵位过程中受到地壳物质的混染较弱,形成于碰撞后的板内构造环境。     

晚二叠世峨眉山地幔柱岩浆成矿作用

晚二叠世峨眉山地幔柱岩浆作用同时形成了Cu-Ni-PGE硫化物矿床和V-Ti-Fe氧化物矿床等不同类型的岩浆矿床。从硫化物矿床的PGE富集型、Cu-Ni-PGE富集型到Cu-Ni富集型,再到钒钛磁铁矿矿床,成矿基性-超基性岩体中基性岩石比例逐渐增加,PGE含量降低。铜镍铂族硫化物矿床具Nb和Ta负异常,岩浆流体组分含量较高,含有较高的H₂;而钒钛磁铁矿矿床具Nb、Ta和Ti正异常,Zr和Hf负异常,岩浆流体组分含量较低,含有较高的H₂O、CO₂和H₂。两类矿床强不相容元素和轻稀土元素(LREE)富集,Sr-Nd同位素组成与峨眉山玄武岩的演化趋势一致。Sr-Nd-Os-C-He同位素组成揭示岩浆上升过程中经历了不同程度的地壳混染,高钛玄武岩和钒钛磁铁矿矿床成矿岩体的地壳混染程度较低,部分低钛玄武岩和铜镍硫化物矿床存在明显的地壳混染。这两类岩浆矿床的形成与峨眉山地幔柱玄武岩浆有关,岩浆介质环境中H₂含量较高,V-Ti-Fe 氧化物矿床的形成与分离结晶、高含量的水和氧逸度的升高有关,Cu-Ni-(PGE)硫化物矿床的形成与还原性流体介质、结晶分异和地壳混染作用有关。     

Pre-Cenozoic intra-plate magmatism along the Central Andes (17–34°S): Composition of the mantle at an active margin

Sr–Nd–Pb isotope ratios of alkaline mafic intra-plate magmatism constrain the isotopic compositions of the lithospheric mantle along what is now the eastern foreland or back arc of the Cenozoic Central Andes (17–34°S). Most small-volume basanite volcanic rocks and alkaline intrusive rocks of Cretaceous (and rare Miocene) age were derived from a depleted lithospheric mantle source with rather uniform initial ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd ( 0.5127–0.5128) and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ( 0.7032–0.7040). The initial ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratios are variable (18.5–19.7) at uniform ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb ratios (15.60 ± 0.05). A variety of the Cretaceous depleted mantle source of the magmatic rocks shows elevated Sr isotope ratios up to 0.707 at constant high Nd isotope ratios. The variable Sr and Pb isotope ratios are probably due to radiogenic growth in a metasomatized lithospheric mantle, which represents the former sub-arc mantle beneath the early Palaeozoic active continental margin. Sr–Nd–Pb isotope signatures of a second mantle type reflected in the composition of Cretaceous (one late Palaeozoic age) intra-plate magmatic rocks (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd  0.5123, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr  0.704, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb  17.5–18.5, and ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb  15.45–15.50) are similar to the isotopic composition of old sub-continental lithospheric mantle of the Brazilian Shield.

Published Nd and Sr isotopic compositions of Mesozoic to Cenozoic arc-related magmatic rocks (18–40°S) represent the composition of the convective sub-arc mantle in the Central Andes and are similar to those of the Cretaceous (and rare Miocene) intra-plate magmatic rocks. The dominant convective and lithospheric mantle type beneath this old continental margin is depleted mantle, which is compositionally different from average MORB-type depleted mantle. The old sub-continental lithospheric mantle did not contribute to Mesozoic to Cenozoic arc magmatism.     

龙门山冲断带的隆升和川西前陆盆地的沉降

通过龙门山区和川西前陆盆地岩石样品的裂变径迹和镜质体反射率的测定和计算机模拟得出：１）松潘－甘孜褶皱带１０Ｍａ以来至少隆升了３－４ｋｍ，隆升速率最低为０．３－０．４ｍｍ／ａ；（２）龙门山逆冲推覆构造带１０Ｍａ以来至少隆升了５－６ｋｍ，隆升速率最低为０．０１６－０．０３２ｍｍ／ａ；（４）川西前陆盆地６０Ｍａ以来降升１－２ｋｍ，降升速率为０．０２８－０．０５ｍｍ／ａ；（５）１０Ｍａ以来北川－映秀－小关