藏南特提斯喜马拉雅带内江孜-康马地区白垩纪多期基性岩浆作用

在特提斯喜马拉雅带东部江孜-康马一带发育大量近东西向展布的辉绿岩体/墙,研究表明这些基性岩至少可分为三期:(1)形成于~140Ma的辉绿岩具有OIB型地球化学特征,部分样品Sr-Nd同位素组成与其东部~132Ma错美-班布里大火成岩省中基性岩相当,部分高镁样品具有Nb-Ta负异常和Pb正异常,εNd(t)值小于0;(2)形成于~120Ma的辉绿岩显示N-MORB型地球化学特征;(3)形成于~90Ma的辉绿岩显示E-MORB型地球化学特征。后两期基性岩的Sr-Nd同位素组成均显示与印度洋MORB相关。结合同时期的Kerguelen地幔柱活动轨迹及东冈瓦纳大陆裂解事件,本文认为江孜-康马地区~140Ma基性岩代表Kerguelen地幔柱及其与上覆东冈瓦纳大陆岩石圈地幔相互作用产物,是Kerguelen地幔柱长期潜伏于东冈瓦纳大陆下的证据,在前人研究基础上将该地幔柱影响的范围从错美向西拓展了约200km;之后随着东冈瓦纳大陆裂解和印度洋的开启及扩张,印度板块逐渐北移并远离Kerguelen地幔柱,江孜-康马地区~120Ma和~90Ma两期基性岩代表新生印度洋软流圈部分熔融的产物,与Kerguelen地幔柱无关。该区识别出的三期基性岩浆活动表明:特提斯喜马拉雅带的东部在白垩纪经历了与东冈瓦纳大陆裂解、印度洋的开启和扩张相关的多期基性岩浆活动。这些基性岩为深入了解和限定特提斯喜马拉雅带自140Ma以来的古地理位置和构造演化过程提供了新的岩石记录和时间坐标。     

Bulk-rock Major and Trace Element Compositions of Abyssal Peridotites: Implications for Mantle Melting, Melt Extraction and Post-melting Processes Beneath Mid-Ocean Ridges

This paper presents the first comprehensive major and traceelement data for 130 abyssal peridotite samples from the Pacificand Indian ocean ridge–transform systems. The data revealimportant features about the petrogenesis of these rocks, mantlemelting and melt extraction processes beneath ocean ridges,and elemental behaviours. Although abyssal peridotites are serpentinized,and have also experienced seafloor weathering, magmatic signaturesremain well preserved in the bulk-rock compositions. The betterinverse correlation of MgO with progressively heavier rare earthelements (REE) reflects varying amounts of melt depletion. Thismelt depletion may result from recent sub-ridge mantle melting,but could also be inherited from previous melt extraction eventsfrom the fertile mantle source. Light REE (LREE) in bulk-rocksamples are more enriched, not more depleted, than in the constituentclinopyroxenes (cpx) of the same sample suites. If the cpx LREErecord sub-ridge mantle melting processes, then the bulk-rockLREE must reflect post-melting refertilization. The significantcorrelations of LREE (e.g. La, Ce, Pr, Nd) with immobile highfield strength elements (HFSE, e.g. Nb and Zr) suggest thatenrichments of both LREE and HFSE resulted from a common magmaticprocess. The refertilization takes place in the ‘cold’thermal boundary layer (TBL) beneath ridges through which theascending melts migrate and interact with the advanced residues.The refertilization apparently did not affect the cpx relicsanalyzed for trace elements. This observation suggests grain-boundaryporous melt migration in the TBL. The ascending melts may notbe thermally ‘reactive’, and thus may have affectedonly cpx rims, which, together with precipitated olivine, entrappedmelt, and the rest of the rock, were subsequently serpentinized.Very large variations in bulk-rock Zr/Hf and Nb/Ta ratios areobserved, which are unexpected. The correlation between thetwo ratios is consistent with observations on basalts that D_Zr/D_Hf< 1 and D_Nb/D_Ta < 1. Given the identical charges (5⁺ forNb and Ta; 4⁺ for Zr and Hf) and essentially the same ionicradii (R_Nb/R_Ta = 1·000 and R_Zr/R_Hf = 1·006–1·026),yet a factor of 2 mass differences (M_Zr/M_Hf = 0·511 andM_Nb/M_Ta = 0·513), it is hypothesized that mass-dependentD values, or diffusion or mass-transfer rates may be importantin causing elemental fractionations during porous melt migrationin the TBL. It is also possible that some ‘exotic’phases with highly fractionated Zr/Hf and Nb/Ta ratios may existin these rocks, thus having ‘nugget’ effects onthe bulk-rock analyses. All these hypotheses need testing byconstraining the storage and distribution of all the incompatibletrace elements in mantle peridotite. As serpentine containsup to 13 wt % H₂O, and is stable up to 7 GPa before it is transformedto dense hydrous magnesium silicate phases that are stable atpressures of 5–50 GPa, it is possible that the serpentinizedperidotites may survive, at least partly, subduction-zone dehydration,and transport large amounts of H₂O (also Ba, Rb, Cs, K, U, Sr,Pb, etc. with elevated U/Pb ratios) into the deep mantle. Thelatter may contribute to the HIMU component in the source regionsof some oceanic basalts. KEY WORDS: abyssal peridotites; serpentinization; seafloor weathering; bulk-rock major and trace element compositions; mantle melting; melt extraction; melt–residue interaction; porous flows; Nb/Ta and Zr/Hf fractionations; HIMU mantle sources     

上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

藏北羌塘南部冈玛错地区展金组玄武岩的成因及其构造意义

羌塘南部地区大面积出露玄武岩、基性岩墙等基性岩类,区域上它们沿龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带南侧展布。已有较多的研究报道认为基性岩墙的时代为晚石炭世—早二叠世。玄武岩呈夹层状产出于展金组中,随着羌塘地区地质研究程度的不断提高,玄武岩的确切时代、构造属性等已成为探讨研究区构造演化亟待解决的问题。在野外观察的基础上,选择羌塘南部典型的玄武岩进行地球化学研究。玄武岩属于碱性系列岩石,富集Ti和Fe;轻稀土元素富集,轻、重稀土分异明显;在构造环境判别图解上,主要投在板内环境区域;总体表现出与地幔柱成因同类岩石相似的特点。对玄武岩的研究,为羌塘南部晚古生代地幔柱的存在提供了有力的证据。     

云南马厂箐岩体中深源包体特征及其锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄

马厂箐岩体属于滇西富碱侵入岩的重要组成部分,在马厂箐岩体中发现了镁铁质暗色深源包体,这对于研究滇西富碱侵入岩带的起源、演化、成岩成矿作用以及区域地球动力学机制具有重要意义。本文基于对深源包体地质特征研究,通过开展LA-ICPMSU-Pb锆石定年,得到花岗斑岩中镁铁质深源包体锆石U-Pb加权平均年龄为35.13±0.23Ma(MSWD=0.64),与其寄主岩花岗斑岩年龄(35.0±0.2Ma)和(似)斑状花岗岩年龄(33.78±0.21Ma)较为一致,结合深源包体及其寄主岩锆石的Th/U比值及Ti温度计特征,证明了包体的岩浆混合成因。分析认为:马厂箐富碱侵入岩体为壳源岩浆与幔源岩浆混合作用的产物;包体与其寄主岩具有相同或相似的岩浆演化过程;35Ma左右存在幔源岩浆的底侵注入,幔源岩浆的注入混合可能是这套岩浆成矿的关键。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

赣南路迳似金伯利岩(金伯利质煌斑岩)锆石的特点和年龄及其构造意义

南岭以花岗岩广泛分布闻名于世,但也存在基性超基性侵入岩。位于赣南安远蔡坊镇的路迳似金伯利岩(金伯利质煌斑岩)就是其中之一。本研究在野外调研的基础上,利用高灵敏高分辨离子探针(SHRIMP)锆石定年技术对其成岩时代进行了研究,获得其U-Pb年龄为132.0 Ma(变化于128.7～135.4 Ma)。同时还发现了早期锆石捕获晶,其年龄为1945 Ma,意味着赣南地区存在古元古代的基底。这一结果一方面弥补了原先根据K-Ar法和Rb-Sr法将似金伯利岩定为新生代的不足,为探讨赣南地区大地构造演化历史提供了准确资料;同时也表明燕山晚期的构造体制转换与壳幔相互作用是有关的,似金伯利岩岩浆可能起源于富集地幔。     

中国大陆及邻区上地幔各向异性研究

为了深化对中国大陆及邻区上地幔介质形变强度和方向的空间变化图象、各向异性和剪切波分裂、各向异性以及应变、应变和构造过程关系的认识，我们以剪切波在分层各向异性介质中的传播理论为指导，以分裂剪切波观测为基础，借助数字化地震资料和高分辨率的信号处理技术，给出了对136次地震的分析结果，得到了20个台站下面的上地幔各向异性介质的变形强度和方向的空间变化图象；并结合已有研究结果，对中国大陆及邻区上地幔各向异性特性及其起源问题进行了讨论．      

琼州7.5级地震区深部电性异常及地震活动性研究

通过对1605年琼州7.5级大地震震中区及邻近地区大地电磁探测,发现震中区地壳深部存在一低阻体.该低阻体自约13 km以下一直延伸到上地幔,推测其为正在上升的地幔柱,并由此认为地幔柱的存在及其热物质的上涌,使上部地壳产生断裂和粘滑活动,是产生琼州7.5级大地震的重要原因. 这次大地震后断裂活动表现为以蠕滑为主.推测未来再发生同等强度大地震的危险性将大大降低.      

地幔柱大辩论及如何验证地幔柱假说

目前关于地幔柱存在与否的争论主要集中在地幔柱学说的三个假设上:(1)起源于地球核幔边界缓慢上升的细长柱状热物质流;(2)热点下具有异常高温地幔;(3)地幔柱是相对静止的。这三个方面的验证需要今后深部地球物理探测、岩石学和古地磁等学科的综合运用和进一步的工作。文中认为,地幔柱学说依然能合理地解释地球上一级地质现象,反对地幔柱的学者过分强调了一些小尺度的与地幔柱理论不符的细节,而小尺度地壳特征显然还受到其他许多因素的影响。可以从以下5个方面来鉴别老地幔柱:(1)大规模火山作用前的地壳抬升;(2)放射状岩墙群;(3)火山作用的物理特征;(4)火山链的年代学变化;(5)地幔柱产出岩浆的化学组成。研究表明,峨眉山大火成岩省满足其中的3到4个指标,因此地幔柱是形成峨眉山玄武岩的主要动力学机制。