中国东部新生代碱性玄武岩中的流体组成及其碳,氧同位素地球化学特征

利用热分解质谱法测定了中国东部新生代碱性玄武岩中流体挥发分的组成,并对不同温度段释放出的ＣＯ２气体测定了Ｃ,Ｏ同位素值,流体组成和ＣＯ２的Ｃ,Ｏ同位素值表明中国东部上地幔源区的不均一性,与其中所含幔源岩捕体相比,碱性玄武岩浆发育在相对氧化的环境中,并有外来流体组分的加入。     

锡铁山石晶体结构中Fe3+的两种亚晶位

对产于青海锡铁山铅锌矿氧化带中的锡铁山石进行了５７Ｆｅ穆斯堡尔谱的研究，在晶体结构分析的基础上进行了谱峰的重新解释，发现由于配位Ｃｌ－离子无序占位引起Ｆｅ３＋离子所占配位八面体的畸变，形成了Ｆｅ３＋的两种亚晶位，并根据结构数据指定了这两种亚晶位各自形成的四极双峰。     

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。     

中国东部陆下岩石圈地幔中的再循环地壳流体组分

地幔捕虏体中的流体挥发份保存了地幔演化过程的流体介质.中国东部二辉橄榄岩捕虏体中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石流体挥发份的化学组成和碳、氢和氧同位素组成分步加热质谱法测定结果表明,陆下岩石圈地幔以较轻的碳、氢同位素和氧同位素组成变化范围大为特征,高温(800～1200 ℃)释放的CO2和CO呈现较轻的δ13C值,与世界其他地区的地幔捕虏体明显不同[1].     

太平洋Fe-Mn结壳He, Ne, Ar同位素特征与来源

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低³He/⁴He型和高³He/⁴He型; ②低³He/⁴He型样品⁴He丰度高(平均为191×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10^-9~421×10^-9, 5.40×10^-9~141×10^-9和773×10^-9~ 10976×10^-9 cm³·STP·g^-1); 高³He/⁴He型样品⁴He丰度低(平均为11.7×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10^-9~17.4×10^-9, 10.4×10^-9~25.5×10^-9和5354×10^-9~9050×10^-9 cm³·STP·g^-1); ③低³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=2.04~2.92)远低于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(447~543)明显较大气值(295.5)高; 高³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=10.4~12.0)略高于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(293~299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne比值分别为10.3~10.9和0.02774~0.03039)与³⁸Ar/³⁶Ar比值(0.1886~0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(³⁸Ar/³⁶Ar, ²⁰Ne/²²Ne, ²¹Ne/²²Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低³He/⁴He型与高³He/⁴He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低³He/⁴He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高³He/⁴He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.     

西秦岭新生代高钾质玄武岩流体组成及其地幔动力学意义

西秦岭新生代高钾质玄武岩是认识大陆碰撞俯冲体制下地幔流体组成及深部动力学的岩石探针。本文采用分步加热质谱法测定了西秦岭高钾质玄武岩中斑晶及基质的流体化学组成和碳同位素组成,结果表明流体组分在200~400℃、400~800℃和800~1200℃阶段性释出,以H₂O为主,其次为CO₂和SO₂,并含有相对较高的He含量。从橄榄石斑晶到斜长石斑晶和基质H₂O和CO₂逐步升高。橄榄石斑晶流体挥发份主要释气峰温度(900~1200℃)明显高于中国东部地幔捕虏体及其它地区超镁铁质岩体中的橄榄石,流体组份以SO₂和CO₂等氧化性组份为主,其CO₂的δ¹³C值(-26.21‰~-20.85‰,平均-23.32‰)和CH₄的δ¹³C值(-42.35‰~-38.17‰,平均-40.03‰)低于基质的δ¹³C_CO2值(-16.43‰~-11.67‰,平均-13.22‰)和δ¹³C_CH4值(-44.22‰~-34.03‰,平均-39.70‰)。基质中CO₂和CH₄碳同位素组成具有机质热裂解特征。原始岩浆的流体挥发份主要为SO₂、N₂和CO₂,可能起源于较深的混杂地幔源区、演化于高f_O2的环境。流体挥发份化学和同位素组成表明高钾质玄武岩浆挥发份中存在地幔和地壳来源组分,幔源岩浆上升演化过程中可能加入了大量的H₂O和CO₂等,可能存在碳酸岩岩浆的混合或岩浆穿透区域碳酸盐地层的混染;其中的再循环壳源组分可能为古特提斯洋闭合俯冲或其后华北克拉通与扬子克拉通碰撞相关的再循环壳源沉积物脱出的流体组分。     

中国东部新生代碱性玄武岩及幔源捕虏体中的流体组成

中国东部新生代碱性玄武岩及其幔源二辉橄榄岩捕虏体中的流体组分存在差异,幔源二辉橄榄岩形成于以Ｈ２,ＣＯ等还原性气体为主的流体环境中,其流体组分以含Ｈ２高,挥发性气体总量低为特征;碱性玄武岩中流体组分以ＣＯ２,ＳＯ２和挥发性气体总量高为特征,在其形成演化过程中有ＳＯ２等氧化性气体的流体加入。     

用分段加热法测定的雅鲁藏布江蛇绿岩的He和Ne同位素组成: 来自深部地幔的信息

使用分段加热法测定了雅鲁藏布江蛇绿岩各组合岩石的He, Ne含量和同位素组成. 雅鲁藏布江蛇绿岩中, 玄武岩样品各温度段的R值均高于大气值; 白郎蛇纹岩在700℃释放出的气体具有32.66R_a的He同位素组成, 表明该蛇纹岩含有深部地幔流体; 辉绿岩样品在低温步均表现出具有热点特征的、远高于MORBs的R值(地球上的热点起源于深部地幔, 具有超过30 R_a的R值). 在Ne同位素体系图中, Ne同位素数据主要沿Loihi Line分布, 这也说明雅鲁藏布江蛇绿岩的各组合岩石的流体组分主要源于深部地幔. 这些特征揭示了该特提斯洋形成环境有地幔柱的参与. 没有在玄武岩样品中观测到地幔柱型He的原因可能是壳源流体改造导致的.     

中国东部陆下岩石圈地幔中的再循环地壳流体组分

地幔捕虏体中的流体组分记录了地幔演化的信息,可用来认识地幔中再循环地壳组分的性质和来源。采用分步加热质谱法测定中国东部二辉橄榄岩捕虏体组成矿物中流体挥发份的碳、氢和氧同位素组成,结合化学组成(Zhang et al., 2004)综合分析表明,早期流体包裹体、矿物晶格缺陷和空隙中的流体挥发分主要在高温段(800-1200°C)释出,CO2和CO显示较轻的δ13C值,与世界其它地区地幔捕虏体明显不同;晚期流体包裹体中的流体挥发分主要在低温段(300-600°C)释出。根据中国东部地幔演化事件、地幔矿物性质认为陆下岩石圈地幔中三种类型的流体挥发份中均存在来源不同的再循环地壳组分：（1）地幔初始流体：主要为耐熔矿物橄榄石在800-1200°C释出的流体组分,华北克拉通地幔初始流体的化学组成（主要为CO）与华南克拉通（主要为CO2）明显不同,反映二者拼合前各自演化时期捕获的流体组分。地幔特征的δD、δ13CCH4和δ18OCO2反映初始流体组分可能为元古代克拉通大陆型岩石圈地幔成分,较轻的CO2 和 CO的δ13C值揭示初始流体中存在部分再循环地壳流体,可能在1.9Ga的大陆碰撞过程中混入。（2）地幔交代流体：指斜方辉石和单斜辉石800-1200°C释气峰的流体组分,以H2为主。华北克拉通交代流体主要组分H2含量(80.73 mm3.STP/g) 明显低于华南克拉通(138.91 mm3.STP/g),地幔特征的δDH2和δ13CCH4表明交代流体主体为地幔来源,较轻的δ13CCO2,CO和较重δ18OCO2揭示其中存在再循环陆壳流体,其可能的来源为华北与华南中生代拼合过程中的壳幔相互作用。（3）岩石圈减薄流体：指二辉橄榄岩捕虏体组成矿物在400-600°C释放出的流体,华北与华南克拉通在流体组成方面相似,壳源特征的CO2、CO和CH4的δ13C值,以及较轻的δ18OCO2和δDH2O值指示该流体可能为岩石圈地幔减薄过程中引起的再循环洋壳流体,可能与中国东部转换带中水平俯冲的太平洋岩石圈(或其前身)脱气有关。     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用过程

喀拉通克铜镍硫化物矿床3个主要含矿镁铁质岩体的主量元素、微量元素和铂族元素组成分析及母岩浆组成估算结果表明:3个岩体中不同类型岩石的主要氧化物含量的变化具玄武质岩浆结晶分异的特征;在MgO含量为10%～15%区间,SiO2含量迅速增高;微量元素和稀土元素原始地幔标准化配分模式相似,具Nb和Ta亏损,K、Sr富集的特征.与1号和2号岩体相比,3号岩体中大离子亲石元素及轻稀土元素相对富集,(La/Yb)N介于6.8～9.2之间,δEu显示轻微负异常,在460 m深度表现出Cu-Ni等成矿元素与SiO2含量同时剧变的特征,铂族元素配分模式与2号岩体相似.上述结果显示,3个岩体可能是同源岩浆不同期次的产物,原始岩浆为高镁玄武岩浆.成矿岩浆演化过程中经历的岩浆分离结晶作用和富硅地壳组分混染可能是成矿岩浆硫饱和及硫化物熔离的主要诱因.