Triassic Nb-enriched basalts, magnesian andesites, and adakites of the Qiangtang terrane (Central Tibet): evidence for metasomatism by slab-derived melts in the mantle wedge

New chronological, geochemical, and isotopic data are reported for Triassic (219–236 Ma) adakite-magnesian andesite-Nb-enriched basaltic rock associations from the Tuotuohe area, central Qiangtang terrane. The adakites and magnesian andesites are characterized by high Sr/Y (25–45), La/Yb (14–42) and Na₂O/K₂O (12–49) ratios, high Al₂O₃ (15.34–18.28 wt%) and moderate to high Sr concentrations (220–498 ppm) and ε_ND (t) (+0.86 to +1.21) values. Low enrichments of Th, Rb relative to Nb, and subequal normalized Nb and La contents, and enrichments of light rare earth elements combine to distinguish a group of Nb-enriched basaltic rocks (NEBs). They have positive ε_ND (t) (+2.57 to +5.16) values. Positive correlations between Th, La and Nb and an absence of negative Nb anomalies on mantle normalized plots indicate the NEBs are products of a mantle source metasomatized by a slab melt rather than by hydrous fluids. A continuous compositional variation between adakites and magnesian andesites confirms slab melt interaction with mantle peridotite. The spatial association of the NEBs with adakites and magnesian andesites define an “adakitic metasomatic volcanic series” recognized in many demonstrably subduction-related environments (e.g., Mindanao arc, Philippines; Kamchatka arc, Russia; and southern Baja California arc, Mexico). The age of the Touhuohe suite, and its correlation with Triassic NEB to the north indicates that volcanism derived from subduction-modified mantle was abundant prior to 220 Ma in the central Qiangtang terrane.     

拉萨地体东南缘的多期深熔作用及动力学

位于青藏高原班公湖-怒江蛇绿岩带与印度-雅鲁藏布江蛇绿岩带之间拉萨地体东南缘的前寒武纪结晶基底经历了角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用和强烈的混合岩化.研究区可识别出两期深熔作用,第一期为斜长角闪岩部分熔融形成的花岗闪长岩脉体,其与围岩一起发生了变质与变形再造,转变成了黑云斜长片麻岩.第二期为含夕线石石榴石片麻岩部分熔融形成的含石榴石斜长石花岗岩脉体.岩石化学成分显示,第一期深熔脉体具有埃达克岩的典型地球化学特征,其SiO2=63.81%,Al2O3=16,92%,MgO=1.86%,Na2O=4.22%,K2O=1.81%,K2O/Na2O=0.43,并显示出LREE富集、无Eu异常的BEE配分模型,同时明显富Sr(366×10-6),贫Y(12×10-6)和Yb(0.4×10-6),Sr/Y=30.舍石榴石斜长石花岗岩主要由斜长石、石英和石榴石组成,含少量白云母和黑云母,其全岩SiO2=71.14%,Al2O3=14.26%,K2O=0.26%,Na2O=2.79%.CaO=2.94%.过铝指数A/CNK=1.40,为典型的过铝花岗岩.黑云斜长片麻岩脉体中的大多数锆石具有同心韵律状结晶环带和较高的Th//U比值(0.433～1.167),为典型的岩浆结晶锆石.锆石岩浆结晶域U-Pb原位定年给出了64.0±1.0Ma(MSWD=8.7)加权平均年龄;个别锆石变质交生边给出了27.9 Ma的谐和年龄,同时具有较低的Th/U比值(0.019),应代表后期叠加的变质热事件年龄.含石榴石斜长石花岗岩中的锆石均发育同心韵律状环带,而且具有较高的Th/U比值(0.196～1.212).所获得的谐和年龄在27.0～34.1Ma之间(加权平均年龄为29.3±0.9 Ma),应代表过铝花岗岩的结晶年龄.因此,我们认为拉萨地体东南缘变质基底在古近纪经历了两期深熔作用,第一期发生在约65Ma,在特提斯洋壳俯冲和印度板块与拉萨地体碰撞的动力学体制下,拉萨地体下地壳加厚和升温,发生了麻粒岩相变质和部分熔融,形成了埃达克岩质的花岗闪长岩浆;第二期混合岩化作用发生在约30Ma,在印度板块与拉萨地体碰撞后伸展的动力学体制下,高角闪岩相泥质变质岩中的含水矿物脱水熔融形成了过铝质花岗闪长岩浆.     

Na depletion in modern adakites via melt / rock reaction within the sub-arc mantle

Interaction between slab-derived melt and mantle peridotite and the role of slab melt as a metasomatizing agent in the sub-arc mantle is being increasingly recognized. Adakite, the slab melt erupted on the surface, usually exhibits anomalously high MgO, CaO, Cr and Ni contents that indicate interaction with mantle peridotitite. Here we note that Cenozoic adakites have Na₂O contents below 5.8 wt.% with ∼95% samples lower than 5.0 wt.%, and are generally depleted in this component relative to experimental basalt partial melts (mostly beyond 5.0 wt.% and up to 9.0 wt.% Na₂O) produced under 1.5-3.0 GPa conditions that are most relevant to adakite production. We interpret the adakite Na depletion to be also a consequence of the melt / rock reaction that takes place within the hot mantle wedge. During ascent and reaction with mantle peridotite, primary adakite melts gain mantle components MgO, CaO, Cr and Ni but lose Na₂O, SiO₂ and perhaps K₂O to the mantle, leading to Na-rich mantle metasomatism. Selective assimilation of predominately mantle clinopyroxene, some spinel and minor olivine at high T/P has been considered to be an important process in producing high-Mg adakites from primary low-Mg slab melts [Killian, R., Stern, C. R., 2002. Constraints on the interaction between slab melts and the mantle wedge from adakitic glass in peridotite xenoliths. Eur. J. Mineral. 14, 25-36]. In such a process, Na depletion in the assimilated melt is the result of dilution due to the increase in melt mass. Phase relationships in the reaction system siliceous melt + peridotite and quantitative calculation suggest that assimilation of mantle clinopyroxene, olivine and spinel and fractional crystallization of sodic amphibole and orthopyroxene, under conditions of moderate T/P and increasing melt mass, is also an important process that modifies the composition of adakites and causes the Na depletion.     

洋脊和年轻洋壳俯冲与埃达克岩生成的热模拟

新生代以来 ,环太平洋周边分布的埃达克岩 (Adakite)主要与年轻洋壳俯冲时在 70～ 90km深处的部分熔融有关。利用数值方法 ,模拟了洋壳俯冲的热演化过程并讨论了脱水、熔融对埃达克岩浆活动的影响。结果表明 :仅在活动海岭俯冲前后约 10Ma内 ,年轻的、热的俯冲海洋板片在 75～85km深度范围内 ,温度升高至 82 5～ 10 0 0℃脱水 ,导致年轻洋壳中角闪岩部分熔融 ,形成埃达克岩(Adakite)。而一般洋壳俯冲在 10 0km以下深度才脱水 ,由于脱水区压力较高洋壳自身不能熔融 ,水进入上覆地幔楔状体导致部分熔融 ,形成安山岩 (Andesite     

新疆库鲁克塔格青白口系北塞纳尔塔格组流纹岩的成因及其地质意义

运用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得库鲁塔格西山口地区北塞纳尔塔格组蚀变流纹岩的形成时代为841.0±1.4Ma（MSWD=0.42）, 蚀变流纹岩的发现指示塔里木北缘新元古代中期除发育大量的侵入岩外还存在火山活动。地球化学特征分析表明, 岩石富集Rb、 Ba、 K等大离子亲石元素和轻稀土元素, 明显亏损Nb、 Ta、 P、 Ti等高场强元素。此外岩石富集Sr、 强烈亏损Y和Yb, 高的Sr/Y（>40）和（La/Yb）_N（>40）比值的特征与埃达克岩类似。蚀变流纹岩Hf同位素值ε_Hf（t）=-29～-9, Hf的二阶段模式年龄T_DM²=3.43～2.24Ga, 结合岩石较低的Mg^#、 Eu正异常以及强烈亏损重稀土元素的特征表明,其可能源于加厚古老基性下地壳的部分熔融。此外蚀变流纹岩低的锆石饱和温度T_Zr=761℃～768℃,表明源区发生部分熔融时存在外来流体的加入。结合已有区域地质资料, 初步认为蚀变流纹岩形成与塔里木北缘新元古代早、 中期洋—陆俯冲碰撞作用有关。     

昌宁-孟连结合带牛井山早古生代埃达克岩锆石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义

昌宁-孟连结合带是西南三江地区重要的古特提斯结合带,本文报道该带牛井山蛇绿混杂岩带内的早古生代英云闪长岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素、全岩地球化学特征,探讨其岩石成因,揭示早古生代(原)特提斯演化过程和恢复古地理格局。利用LA-ICP-MS对英云闪长岩进行锆石U-Pb定年,获得~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为468±2Ma(MSWD=1.4,n=22),代表岩浆岩结晶时代。对锆石进行原位微区Hf同位素分析获得锆石ε_(Hf)(t)=+1.6~+2.8。牛井山英云闪长岩具有高的SiO_2(61.6%~67.16%),Al_2O_3(15.4%~17.64%),Na_2O(2.93%~3.25%)含量,高的Na_2O/K_2O(3.9~5.4)比值。微量元素具有高Sr(469×10~(-6)~533×10~(-6)),低Yb(0.66×10~(-6)~1.22×10~(-6))和Y(8.5×10~(-6)~16.3×10~(-6)),Eu正异常(1.01~1.37)的特征。此外,在同等SiO 2条件下,还具有相对高的Mg~#和MgO(Mg~#=50~51,MgO=2.84%~3.58%)。这些特征表明英云闪长岩具有高镁埃达克岩的性质。岩石成因研究表明牛井山高镁埃达克岩很可能是俯冲洋壳加上部分大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应的产物。早古生代洋壳俯冲成因的埃达克岩的发现证明昌宁-孟连特提斯洋演化历史可追溯至约468Ma。昌宁-孟连结合带早古生代岩浆作用与龙木错-双湖结合带早古生代洋壳残片的时代一致、构造属性相似,我们认为昌宁-孟连结合带与木错-双湖结合带可对比,它们代表了一个统一的古生代特提斯大洋残余。     

渤海蓬莱9-1中生代花岗岩体岩石地球化学特征及其区域构造意义

蓬莱9-1花岗岩体是渤海海域首次发现的中生代花岗岩,鉴于渤海海域在华北克拉通中的重要构造位置,该花岗岩的形成时代和成因机制的研究对区域构造研究具有重大意义。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明该花岗岩体形成于中侏罗世160~165Ma。花岗岩属于高钾钙碱性系列,为准铝质-过铝质花岗岩;富Al_2O_3(14.84%~17.19%)和Sr(485×10~(-6)~909×10~(-6)),贫Y(0.66×10~(-6)~1.39×10~(-6))和Yb(小于2.0×10~(-6)),无铕的负异常,多数样品表现为铕的弱正异常,表现出C-型埃达克岩特征。表明渤海地区在160~165Ma期间处于挤压地壳增厚环境下,以地壳减薄为标志的克拉通破坏过程彼时尚未发生,其区域动力学环境可能仍处于华北板块-华南板块碰撞拼接的影响范围内。     

黑龙江铁力鹿鸣斑岩型钼矿床埃达克岩的发现及其地质意义

鹿鸣钼矿是伊春-延寿成矿带内近年发现的大型斑岩钼矿,矿区主要出露含矿的二长花岗岩、花岗斑岩,不含矿的花岗闪长岩及似斑状花岗闪长岩四种岩性。二长花岗岩与花岗斑岩具有相似的低Sr高Y等地球化学特征,形成于194.8±0.7Ma~184Ma前后的早侏罗世,是斑岩型矿床的赋矿围岩。花岗闪长岩及似斑状花岗闪长岩含有暗色岩包体,主要为高钾钙碱性系列岩石,但以高Sr、低Y及富Na为特征,部分地球化学指标与中国东部埃达克岩极为相似,形成于176.2±2.1Ma并与辉钼矿Re-Os法获得的成矿年龄一致,被认定为斑岩型矿床的成矿母岩。高Sr和低Sr两类花岗岩形成于不同的构造背景,与中生代时期中国东部及其邻区几次重大地质事件密切相关。鹿鸣斑岩型钼矿床与中侏罗世太平洋板块俯冲在高氧逸度条件下熔融形成的埃达克质岩浆高侵位有关。鹿鸣矿区埃达克岩的发现表明中侏罗世太平洋板块已经发生了萎缩与消减,与之相关的岩浆作用及成矿应该具有广泛的区域性,扎实的岩石学工作可为区域更多斑岩型矿床的发现提供线索。     

大陆下地壳拆沉模式初探

下地壳拆沉是人们关注的问题,文中指出下地壳拆沉必须满足至少三个条件：（1）地壳加厚使其下部达到熘辉岩相是拆沉的前提.（2）大规模岩浆活动使大量低密度的中酸性物质移出下地壳,使下地壳密度增加直至超过下伏地幔.由于下地壳榴辉岩石部分熔融所形成的岩浆具有埃达克岩的地球化学特征,因此,大规模魂达克岩的熔出是下地壳拆沉的先决和必要条件.（3）岩石圈地幔转化为软流圈地幔,使下地壳能够进入地幔.陆壳下的岩石圈地幔原先是冷的、刚性的和不易流动的，如果有热和水的加入，可以被软化，使其变成热的、塑性的和易流动的软流圈地幔。因此，岩石圈了幔转化为软流圈地幔是下地壳拆沉的必要条件。作者认为，下地壳不大可能整体拆沉，而很可能是一块一块如飘雪花似地拆沉。如果下地壳的密度降低（低于下伏地幔），如果地幔停止热的供给，如果陆壳底部的软流圈地幔幔又恢复为岩石圈地幔，拆沉即终止。文中讨论了中国东部中生代下地壳拆沉的可能性，探讨了岩石圈减薄的机制，认为下地壳不需要也不可能与岩石圈地幔一道拆况。     

新疆北部的两类埃达克岩

新疆北部有两类埃达克岩，一是俯冲型，形成于早、中泥盆世-早石炭世晚期（≥320Ma），包括了埃达克岩、富Nb玄武岩、高（富）Mg安山岩。第二类埃达克岩是底侵型，形成于中晚二叠世（≤280Ma）。第一类埃达克岩分布于西天山的阿拉套山、博罗科努山，中天山的骆驼沟和巴仑台，东天山的土屋-延东，阿尔泰山陆缘南富蕴-青河南，准噶尔盆地中部陆梁，克拉玛依等地。在阿尔泰陆缘南，苦橄岩与埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩密切组合。第二类埃达克岩分布于西天山的阿吾拉勒山和东天山的三岔口，未发现富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩组合。俯冲型埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩的高Sr低Y、Yb、富Eu及高εNd（t）（＋1．5～＋10．0），低（^87Sr／^86Sr）；（〈0．7070）的同位素组成，均一致表明其源区物质为洋壳板片，部分为地幔楔、弧前棱柱，产于岛弧环境；而底侵型埃达克岩源于底侵的幔源玄武质物质，形成于后造山环境。两类埃达克岩及其组合岩石的地质及地球化学特点，展示了中亚型造山在本区晚古生代陆壳增生作用的多样性：在增生构造过程上，有洋壳板片的斜俯冲、俯冲板片的撕裂、板片窗、俯冲剥蚀及玄武质物质的底侵作用等；在增生方向上，有洋壳板片的侧向斜俯冲，也有玄武质物质垂向上底侵于壳-幔边界；在增生物质上，有洋壳板片、地幔楔、受地幔楔混染的洋壳板片熔体，弧前棱柱、地幔楔受板片熔体交代后形成熔体及底侵的幔源玄武质物质。与两类埃达克岩有关，尤其是第一类埃达克岩及其组合岩石，在本区广泛发育了Cu、Au成矿作用，其中部分达到大型-超大型规模。因此．对埃达克岩及其组合岩石的识别及相关Cu、Au成矿作用的找矿勘探应予以足够重视。