江西会昌岽背玄武岩地球化学和Sr-Nd同位素特征及其地质意义

江西会昌岽背地区晚中生代玄武岩的SiO2含量为49.06%～50.14%,K2O含量为1.26%～1.63%.其微量元素显示出大离子亲石元素富集,高场强元素亏损,尤以明显的Nb、Ta亏损为特征;REE总量为(135.5～146.8)×10-6,(La/Yb)N≈10,表现出LREE富集的稀土元素配分模式,且无明显的Eu异常;Sr-Nd同位素具有高(87Sr/86Sr)i(0.70678～0.70695)和低εNd(t)(-2.46～-2.18)的特征.据以上特征并结合区域地质背景,反映出岽背玄武岩的源区可能为EMⅡ型富集型大陆岩石圈地幔,其形成的构造环境为活动大陆边缘.较低的Nb/U比值(7～8)暗示该玄武质岩浆在形成过程中遭受了一定程度的大陆地壳混染或与俯冲过程有关的物质的加入.岽背玄武岩具有陆缘弧型地球化学特征,指示会昌地区在晚白垩世晚期(约85 Ma)处于活动大陆边缘的构造环境,该玄武岩的形成可能与燕山晚期古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲消减作用关系密切.底侵作用可能为会昌地区燕山晚期成矿岩浆的生成提供了流体和热,有利于铜多金属矿的形成.     

花岗岩研究的反思

花岗岩是地壳生长、发展以及再循环的地质见证,是地质科学中壳–幔相互作用研究的一个重要课题,同时也是流体与固体地球化学相互作用领域的研究前沿。近二百年来,有关花岗岩的研究经久不衰,大致可分为4个阶段。（1）混合花岗岩派与岩浆花岗岩派的论争,代表花岗岩成因研究开始进入理性认识阶段。一派以变质作用条件下地壳重熔的地质观察为基础,另一派以简单的玄武岩浆分异为依据,而展开论争。（2）地壳重熔实验阶段。以地壳岩石为源岩的热力学实验的开展,是花岗岩热力学研究的开始。（3）随着重熔实验的全面开展,包括了微量元素及同位素的研究,促使热力学熔融体系在花岗岩成因研究上进入全面应用阶段,使地质上的共生组合法则得以与热力学接轨。同时由于微量元素应用于花岗岩,它的多元机理（multiple stage mechanism）进一步确立,为动态研究的开展打下了一定的基础。（4）花岗岩成因与大地构造结合阶段,属于近代花岗岩研究的范畴,代表着花岗岩体系与动态地质演化过程的接轨,并开始建立一个地质实际的观察模式,为进一步向动力理论发展做好准备。为此,对花岗岩研究发展过程中出现的几个问题,如平衡热力学的应用,流体在花岗岩中的重要性,花岗岩成因与大地构造的结合以及热在长期的演化过程中的变化等问题进行了讨论。     

雅鲁藏布江蛇绿岩带西段达机翁地幔橄榄岩组成特征及其形成环境分析

雅鲁藏布江蛇绿岩带自萨嘎以西分成南北两个亚带。对两个亚带蛇绿岩的各自特征及成因联系的研究,是探讨雅鲁藏布江西段的新特提斯洋构造演化的关键。北亚带蛇绿岩呈构造岩块产于冈底斯山前喀喇昆仑断裂带的南侧。其中,位于北亚带西北段的达机翁蛇绿岩,主要由地幔橄榄岩,玄武岩夹硅质岩组成,各单元间断层接触。对达机翁蛇绿岩的地幔橄榄岩开展的组成特征研究表明:(1)地幔橄榄岩主体为方辉橄榄岩,含少量的纯橄岩。方辉橄榄岩内产有豆荚状铬铁矿(呈豆状,块状以及浸染状),铬铁矿有一层纯橄岩的外壳;(2)达机翁方辉橄榄岩单斜辉石含量低,组成矿物以及全岩的地球化学特征均指示了这些样品经历了相对高的部分熔融作用;(3)方辉橄榄岩具有U型的球粒陨石标准化的稀土元素分配模式,Nb相对亏损,Ta,Zr和Hf具有弱的正异常,同时Sr和U具有强烈的正异常,这些特征可能与残余地幔和俯冲带熔/流体之间相互作用导致的轻稀土元素和部分微量元素的选择性富集有关。定量计算表明,达机翁地幔岩中的方辉橄榄岩来源于一个尖晶石相地幔源区的部分熔融,部分熔融程度大于25%,高于深海地幔橄榄岩的部分熔融程度(10%~22%)。这些橄榄岩形成时的氧逸度条件位于FMQ和FMQ+1之间,高于深海地幔橄榄岩(FMQ-1),与俯冲带环境的氧逸度条件一致。因此,我们认为达机翁蛇绿岩中的地幔橄榄岩形成于大洋中脊的环境,随后发生了洋内俯冲作用,位于俯冲带上部的地幔橄榄岩经历了俯冲带流/熔体的交代作用。     

蛇绿岩型金刚石的特征

蛇绿岩型金刚石产在蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿中,不同于产在大陆克拉通的金伯利岩型金刚石,也不同于产在板块俯冲带中的超高压变质型金刚石和陨石撞击成因的金刚石。蛇绿岩型金刚石的主要特征是粒度普遍较小,多数在200~500μm之间,C同位素显示极低的δ13CVPDB值(-28‰~-18‰),金刚石中包裹体以含富Mn的矿物为特征,金刚石产在蛇绿岩大洋地幔橄榄岩中,其构造背景为板块缝合带。金伯利岩型金刚石粒度可达厘米级,是大颗粒宝石级金刚石的主要来源,其C同位素显示轻微低的δ13CVPDB值(-10‰~-5‰),包裹体矿物多为富Mg的矿物组合,金刚石产在克拉通和大陆岩石圈构造背景。超高压变质带中的金刚石颗粒十分细小,由数微米至100μm,C同位素为中等低的δ13CVPDB值(-15‰~-7‰),金刚石通常与碳酸岩和地壳成因矿物伴生,含有金刚石的超高压变质岩石形成的构造背景为板块深俯冲边界。形成于陨石撞击的金刚石产出和研究均较少,金刚石通常也是微米级,产出在陨石撞击形成的变质岩中,伴生矿物的成分与与撞击变质的原岩有关。以上四类金刚石无论野外和室内区分显著,由此,可以将蛇绿岩型金刚石归为地球上一种新的金刚石产出类型。     

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。     

诸广花岗岩体南部油洞断裂带辉绿岩脉的Ar-Ar年龄及其地球化学特征研究

油洞断裂带中辉绿岩脉的全岩Ar-Ar年龄为110.6 ± 2.0Ma,属于燕山晚期岩浆活动产物。辉绿岩具有较高的SiO2（平均为50.65%）、Al2O3（平均为15.10%）、CaO（平均为10.48%）、MgO（平均为7.80%）含量和较低的TiO2（平均为1.13%）、FeOt（平均为9.90%）、Na2O（平均为2.28%）、K2O （平均为0.90%）、P2O5（平均为0.11%）含量。在微量元素方面,大离子元素Rb、Th、Ba、K的富集明显,而Nb、Ta、Zr 、Hf、P、Ti显示亏损。稀土元素总量低,轻稀土相对富集,分布模式略呈右倾型,Eu亏损弱（δEu平均为0.92）。辉绿岩的上述元素地球化学特征非常相似于活动大陆边缘钙碱性玄武岩,反映原始岩浆来源于受太平洋板块俯冲产生的流体对上覆地幔楔交代改造形成的富集地幔源区。     

藏西北上地幔过渡带速度结构研究

地幔过渡带是指全球性的410 km和660 km间断面之间的部分,其中660 km的间断面是上、下地幔的分界线.过渡带内地震波速度异常和间断面的起伏特征是探测地幔温度,其化学组分以及相关动力学等问题的有效途径.     

华北东部复杂的660 km相变界面

利用华北固定台网的宽频带地震远震记录波形资料,提取P波接收函数,通过偏移成像和共转换点叠加,得到华北地区东部地幔过渡带深度及厚度的图像.研究结果显示,地幔过渡带上界面(410 km间断面)深度起伏变化不大;在华北地区东部,存在较厚的地幔过渡带,地幔过渡带下界面(660 km间断面)在660 km深度附近出现两个不同的界面.造成地幔过渡带增厚并出现两个深度不同的界面的原因可能是存在橄榄岩以外的地幔物质相变,该物质相变拥有与橄榄岩向钙钛矿转变不同的克拉伯龙斜率,太平洋俯冲板块的低温造成两种不同的相变界面发生不同程度的改变.双重660 km间断面的范围存在向北西方向延伸的趋势并且向南至少延伸到30°N.本文的结果可为古西太平洋板块向华北俯冲前缘位置的研究提供约束.     

可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔的地震学证据

利用中美德INDEPTH IV合作项目2007—2009年间布置于青藏高原中、北部140个宽频地震台站记录到的天然地震数据,经过接收函数成像处理,获得了3条穿过昆仑—阿尼玛卿缝合带清晰的壳幔结构图像.结果显示柴达木南缘莫霍面位于约50 km深度,羌塘地块、可可西里地块、东昆仑造山带莫霍面位于约65 km深度,昆仑—阿尼玛卿缝合带以北约50 km存在莫霍面深度突变.在可可西里和柴达木岩石圈地幔之间观测到北倾界面,这可能是可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔之下的证据.可可西里地块地壳内宽缓的负转换震相带是低速带的反映,其向北挤入到东昆仑山下发生挤压增厚,可能是东昆仑山隆升的原因;由于刚性柴达木岩石圈的阻挡,物质向东改向,则可能是该地区向东旋转的构造应力场产生的原因.本文研究结果不支持亚洲岩石圈地幔在东昆仑—柴达木交界处向南俯冲,据此,我们提出了新的东昆仑造山模式.

     

藏南亚东地区超高温叠加的榴辉岩中文象浅色体成因及其对软流圈上涌的制约

在藏南亚东地区榴辉岩中新识别出的超高温变质作用拓展了对喜马拉雅这一正在进行中的陆陆碰撞造山带的认识,但是对于该超高温变质作用的时代及热源目前仍缺乏限定。本文在藏南亚东地区超高温叠加的榴辉岩中发现了一种文象结构的浅色体。该浅色体由大量文象结构的斜长石、石英以及中条纹长石组成,是变质熔体冷却结晶的产物。通过详细的矿物学、地球化学、地质温度计和锆石年代学研究发现：该熔体最初是由片麻岩部分熔融产生,在榴辉岩相条件下侵入榴辉岩,体系的温度在～16Ma时至少为900℃;随后发生近等温降压折返,在～15Ma时温度仍保持在～950℃,并开始冷却结晶。由于被侵入的榴辉岩在～17Ma时温度仅为750℃,说明该地区的岩石在大约2Myr的时间内温度升高了200℃,要求有异常热源提供热量。结合区域上在具有时空一致性的南北向裂谷和可能的俯冲印度岩石圈的撕裂,由此导致的软流圈上涌可以作为喜马拉雅中部的榴辉岩在早中新世快速升温达到超高温变质作用叠加的热源,对喜马拉雅造山带的演化具有重要意义。