华北地幔橄榄岩捕虏体的矿物组成特征与成因意义

地幔橄榄岩捕虏体是起源于地幔的岩浆在上升过程中携带的岩石圈地幔的碎块,因此是岩石圈地幔的直接样品,具有地球深部的探针之称,为岩石圈地幔特征与演化研究提供了关键信息。本文综述了华北克拉通地幔橄榄岩捕虏体的岩石类型、矿物组成特征与成因意义,并指出熔体改造(熔-岩反应)在华北东部岩石圈地幔从克拉通型转变为大洋型的过程中所起的重要作用;华北中部和西北部边缘地区既有大量古老、难熔的残留地幔,也有相对年轻的、具有大洋型特征的饱满地幔,反映了熔体对古老岩石圈地幔长期改造的结果。参与地幔改造作用的熔体有多个来源,包括再循环的古老地壳、蚀变洋壳和大洋沉积物等。地幔改造作用发生的时间、期次及其对岩石圈地幔的影响机制有待进一步研究。

碳酸岩岩浆演化的指示性矿物-环带金云母——以山东西部雪野碳酸岩为例

山东西部莱芜-淄博地区的中生代雪野碳酸岩中发育有大量罕见的反环带云母。云母的电子探针分析表明,云母斑晶的核心为黑云母,过渡带和边缘是金云母,基质中云母为金云母。核心黑云母与过渡带的金云母界限清晰、成分突变以及核心黑云母的溶蚀结构表明,核心黑云母和过渡带与边缘带金云母不是同一岩浆体系结晶的产物,核心黑云母可能是碳酸岩岩浆捕获的外来黑云母。过渡带与边缘带金云母同基质中金云母具有相似的化学成分,从过渡带到边缘带,金云母的Mg/(Mg+Fe)逐渐降低,反映了碳酸岩岩浆的不断结晶演化过程。TiO_2的不断降低,一方面是由于岩浆的分异结晶,另一方面则是岩浆上升期间去气作用导致岩浆内CO_2/H_2O值降低所致。云母斑晶从过渡带向边缘带Al_2O_3含量逐渐减少,表明碳酸岩浆自过渡带云母结晶后没有畜Al的围岩物质加入。

苏鲁造山带深部岩石圈的属性：来自麻粒岩和橄榄岩捕虏体的制约

位于苏鲁造山带内的山东莒南晚白垩纪玄武质脉岩中含有大量地幔橄榄岩和下地壳麻粒岩捕虏体,这些捕虏体为苏鲁造山带陆下岩石圈的属性提供了重要制约。系统的年代学、矿物学、主微量元素和同位素研究表明莒南麻粒岩捕虏体是华北古老下地壳的样品,即苏鲁造山带的深部岩石圈具有华北属性。莒南橄榄岩捕虏体可以分为两类,占绝大多数的为低Mg#橄榄岩,少量高Mg#橄榄岩,橄榄岩的矿物成分以及单斜辉石微量元素组成特征表明,低Mg#橄榄岩代表了新增生的岩石圈地幔,而高Mg#橄榄岩反映的是受到熔体改造的古老岩石圈地幔的残留。苏鲁地区陆下岩石圈古老难熔的地幔至少在晚白垩纪时就已经被年轻饱满的新增生的地幔所代替。

鲁西地区中生代碳酸岩类的微量元素和锶、钕同位素组成特征

对鲁西地区早白垩纪的碳酸岩岩体的稀土、微量元素和同位素组成的研究表明 ,鲁西碳酸岩不同于任何沉积成因的灰岩和变质成因的大理岩 ,而与世界典型的幔源碳酸岩具有相似的稀土元素组成 ,说明其为幔源成因 ,碳酸岩极度富集轻稀土元素。鲁西碳酸岩的锶、钕同位素组成表明其地幔源区为具有EMI和EMII端元混合特征的富集地幔。

华北克拉通破坏过程中下地壳的改造--捕虏体证据

华北克拉通出露的前寒武纪麻粒岩地体和显生宙不同时期火山岩中的麻粒岩捕虏体是地质历史上不同时期下地壳的代表性样品,对它们的对比研究为华北克拉通下地壳的演化提供了重要制约。本文在前人工作基础上,主要从地体麻粒岩和不同时代火山岩中捕虏体麻粒岩的锆石年代学和Hf同位素组成特征角度,指出在华北克拉通岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了减薄和改造,岩石圈地幔之上的下地壳也发生了不同程度的减薄和改造,这种改造存在区域上的差异,包括改造的时间、改造的程度等。下地壳的改造方式主要以幔源岩浆的底侵为主,古老地壳物质的重熔也是可能的一种方式。

山东烟台金斗山金矿非金属矿物成因矿物学研究

对产于烟台金斗山金矿内的贯通性非金属矿物石英及碳酸盐类的化学成分、晶体习性、流体包裹体和天然热发光特征做了研究 ,结果表明 ,矿床的主成矿阶段的环境介质为酸性偏中性 ,富矿和贫矿石英的热发光曲线均为双峰型 ,但峰点温度、总积分强度有显著差异。碳酸盐类矿物的总体演化趋势为从富镁铁向富钙方向演化 ,碳酸盐热发光曲线的峰型和积分强度是判别成矿期和非成矿期碳酸盐的可信参数。

山东烟台金斗山-安吉村韧性剪切带矿物学表现及其与金矿化关系

位于山东烟台的金斗山金矿与金斗山 -安吉村韧性剪切带的活动密切相关 ,通过对宏观及微观的矿物学表现的精细研究 ,在确定金斗山 -安吉村韧性剪切带存在的同时 ,讨论了在韧性剪切带活动期间 ,矿物间的相互转变和元素的迁移变化 ,如黑云母转化为绢云母和石英 ,释放 Mg,Fe等元素 ,钠长石、钙长石转化为绢云母和石英 ,释放 Na,Ca等元素 ,直接 (元素 )和间接 (矿物 )地证明了金斗山 -安吉村韧性剪切带所卷入地层是金斗山金矿形成的物质提供者。

山西紫金山环状杂岩体的成因:伸展背景下不同源区岩浆的混合作用——来自Hf-Nd-Sr同位素的制约

山西紫金山杂岩体是我国最为著名的碱性环状杂岩体之一.该杂岩体的岩相由外向内分别为二长岩、透辉石正长岩、含霞石透辉石正长岩、霞石正长岩、正长斑岩质角砾岩、假白榴石响岩质角砾岩.最外围二长岩中锆石的内部结构显示其有两类,一类锆石整体具有岩浆型特征的振荡环带,另一类锆石除了边部的振荡环带外还有较为明显的核.……

山东莒南地区下地壳的复杂组成和多期次生长与改造:麻粒岩捕虏体的再研究

山东莒南玄武质角砾岩中含有大量地幔橄榄岩、下地壳麻粒岩和辉石岩等深源捕虏体,对这些捕虏体开展研究有助于深化对华北克拉通东部岩石圈组成和演化历史的认识。我们对玄武岩中的金云母和新获得的2件麻粒岩捕虏体分别开展了^(40)Ar-^(39)Ar年代学以及锆石U-Pb年龄和Hf同位素测试。玄武岩中金云母巨晶的^(40)Ar-^(39)Ar年代学结果表明莒南玄武岩的形成年龄为59.04±0.17Ma,该年龄比玄武岩基质K-Ar法获得的年龄年轻约8Myr。锆石离子探针U-Pb年龄结果显示,莒南地区下地壳麻粒岩的原岩记录了多期次岩浆活动,包括3.33Ga、2.52Ga、1.98Ga和0.76Ga。锆石激光原位Hf同位素揭示出莒南地区下地壳经历了多阶段陆壳的增生和改造,其中3.7~3.8Ga是最重要的陆壳增生期,新元古代也存在因地幔物质的加入导致的下地壳生长。麻粒岩捕虏体所反映的下地壳主要是始太古代新生陆壳经多期壳内物质重循环而成。

东天山土屋-延东斑岩铜矿带埃达克岩及其与成矿作用的关系

土屋-延东铜矿带位于东天山晚古生代大南湖增生岛孤带,容矿岩石斜长花岗斑岩侵入于岛弧火山岩区。通过对容矿围岩化学组成的研究表明,主量元素SiO2、Al2O3和MgO的含量分别为64.37％-72.28％、17.77％～17.71％和0.55％-1.35％,微量元素Y、Yb和Sr的含量分别为4.42—11.1(μg/g),0.38—0.87(μg/g)和619—738(μg/g),LREE为富集型和Eu为正异常,这些特征反映斜长花岗斑岩为埃达克质岩。本区埃达克岩与铜矿化存在密切的时空关系,铜矿形成时代与埃达克岩相近,形成于早石炭世,而火山岩形成于泥盆纪。铜矿与埃达克岩紧密共生,矿区范围埃达克岩多被蚀变并铜矿化。同位素地球化学特征反映,埃达克质岩浆为成矿提供了主要的物质和流体来源。进一步研究表明,岛弧火山岩与具埃达克岩性质的斜长花岗斑岩形成于不同的地质过程。本区中基性-中酸性的岛弧火山岩是由于大洋板块俯冲到深部,因脱水作用使板片之上的地幔楔发生部分熔融而形成的。而埃达克岩是俯冲到深处具MORB性质的板片在一定的物理化学条件下发生部分熔融后直接侵位于近地表而形成的。

大兴安岭根河地区早白垩世火山岩深部源区与构造-岩浆演化：Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学制约

北大兴安岭根河地区发育大面积晚中生代火山岩,是大兴安岭中生代火山岩的重要组成部分。本文通过年代学(火山岩基质^(40)Ar/^(39)Ar年龄和SHRIMP锆石U-Pb年龄)测定,发现该区火山岩年龄为140～100Ma,属早白垩世火山岩。通过根河西岸旱白垩世火山岩剖面的岩石学和地球化学研究,认为根河早白垩世发生了三次大的火山喷发活动。火山岩剖面下部和上部主要为碱性的中基性-基性火山岩,剖面中部主要为一套碱性-亚碱性过渡性质的中酸性、酸性火山岩组合。该剖面下部和上部的基性、中基性火山岩具有相似的地球化学特征,显示高Al_2O_3、K_2O和全碱含量,较高的MgO和Mg~#值;LREE富集、LREE和HREE分馏较强、Eu异常不明显,富集LILE而亏损HFSE元素,尤其强烈亏损Nb和Ta元素;(^(87)Sr/^(86)Sr)_i-ε_(Nd)(t)和ε_(Nd)(t)-ε_(Hf)(t)图解表现出地幔源区特征。而剖面中部的中酸性火山岩与剖面上和下部的基性火山岩具有相似的地球化学特征,不同的是MgO含量和Mg~#较低,Ti、Sr和Ba元素亏损明显,负Eu异常明显,以及初始(^(87)Sr/^(86)Sr)_i值较高。地球化学特征表明,基性和中基性火山岩均反映陆内伸展环境和陆缘弧火山岩的一些特征,这种特性可能与该区火山岩浆源于受古生代俯冲洋壳流体交代的地幔楔有关。火山岩浆演化以分离结晶作用为主要方式,上升过程基本未受地壳物质混染。结合最新资料,我们认为根河地区早白垩世火山岩形成于古亚洲洋向滨太平洋过渡阶段,是蒙古-鄂霍茨克海造山后伸展和西太平洋板块俯冲共同作用的产物。

大兴安岭北段塔河地区早白垩世火山岩地球化学及源区特征

大兴安岭北段塔河地区分布有大面积的晚中生代火山岩,主要岩石类型为玄武岩、玄武安山岩、玄武质粗面安山岩和粗面安山岩,并且以碱性岩石为主。SiO_2含量为47.34%～58.03%,K_2O含量为1.25%～3.44%。富集大离子亲石元素(LILE)如Rb和Ba,δEu为0.71～1.14,高场强元素(HFSE)如Nb和Ta在原始地幔标准化图解上有强烈的负异常。从同位素组成特点来看,(^(87)Sr/^(86)Sr).变化于0.705472和0.707821之间,ε_(Nd)(t)为-6.81～0.58,与EMI靠近并有向EMII延伸的趋势。^(206)Pb/^(204)Pb为18.1497～18.5394,^(207)Pb/^(204)Pb为15.4886～15.5390,^(208)Pb/^(204)Pb为37.7608～38.3441,位于EMI和EMII之间,并也有向EMII变化的趋势。综合考虑塔河火山岩的特点并结合他人研究成果,本文认为塔河地区的这套火山岩形成于富集的大陆岩石圈地幔的重熔及其结晶分异作用。

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。

满洲里新右旗火山岩剖面年代学和地球化学特征

满洲里新巴尔虎右旗地区发育大面积中生代火山岩,通过典型火山岩剖面研究,本文认为该地区火山岩主要为粗面安山岩、粗面岩和流纹岩组合;剖面下、中部粗安岩和流纹岩基质^(40)Ar/^(39)Ar 坪年龄分别为162.6±0.7Ma 和162.0±0.8Ma,剖面上部粗安岩 SHRIMP 锆石 U-Pb 年龄为149.5±1.7Ma,表明满洲里新巴尔虎右旗地区火山岩形成于晚侏罗世,并可能存在两次火山喷发旋回,间隔大约10Ma。地球化学测试表明,该剖面中基性火山岩具有相似的地球化学特征,SiO_2含量介于56.23%～61.53%之间,具有较高的 Al_2O_3(15.38%～16.62%)、K_2O(2.72%～3.87%)和全碱(6.28～8.79),较低的MgO(0.91%～3.8%)和 Mg~#(0.10～0.32),为高钾钙碱性火山岩;稀土总量(∑REE)及 LREE 富集,LREE 和 HREE 分馏较强,Eu 异常不明显(δEu=0.72～0.90),富集大离子亲石元素(LILE),而亏损高场强元素(HFSE),尤其强烈亏损 Nb 和 Ta;(^(87)Sr/^(86)Sr)_i 变化范围为0.705078～0.705811,ε_(Nd)(t)值变化范围为-0.5～1.3。而剖面中部的流纹岩具有高 SiO_2(79.88%～80.46%)、相对低 MgO(0.04%)、FeO(0.26%)和 Al_2O_3(9.61%～10.17%)的特征,负 Eu 异常明显(δEu=0.32),富集 LILE而亏损 HFSE,Sr、Ti、Ba 和 P 强烈亏损,(^(87)Sr/^(86)Sr)_i 变化范围为0.710044～0.713891,ε_(Nd)(t)值变化范围为-0.9～-0.7。本区剖面火山岩地球化学特征表明,下部和上部中基性火山岩因具有相似的地球化学特征,本文推测该类火山岩浆源于受早期俯冲洋壳流体交代的地幔楔或亏损地幔,粗面岩为中基性岩浆分离结晶的产物,流纹岩包含了大量的地壳物质,其成因可能与地壳混染或大陆中下地壳重融作用有关。结合前人资料,我们认为满洲里新巴尔虎右旗晚侏罗世火山岩形成于造山后阶段,是岩石圈伸展背景下被早期流体交代的岩石圈地幔发生部分熔融的产物。该区火山岩的形成与晚侏罗世蒙古-鄂霍次克洋闭合-造山后伸展作用有关。

大兴安岭南段三叠纪基性火山岩时代与构造环境

应用火山岩锆石U-Pb LA-ICPMAS法和基质Ar-Ar法定年,表明大兴安岭南段存在三叠纪玄武质岩石,其年龄为214～250Ma。主量和微量元素地球化学反映三叠纪火山岩为亚碱性和低K拉斑玄武岩系列,部分岩石具岛弧火山岩地球化学性质,但主要呈造山后伸展环境下的岩浆活动特征。Sr-Nd-Pb同位素组成说明三叠纪基性火山岩岩浆源区主要为岩石圈地幔,但局部地区有软流圈物质加入;岩浆演化过程受部分熔融和分离结晶作用控制,并有少量地壳物质的混染。综合研究表明三叠纪大兴安岭南段处于中亚造山带后造山伸展阶段,基性岩浆形成于软流圈上涌诱发岩石圈地幔的部分熔融,拉斑玄武岩和辉绿玢岩脉即为伸张条件下基性岩浆活动的产物。结合区域构造演化,本文推测西拉木伦河-长春-延吉缝合带可能具有西段造山和造山后伸张作用稍早于东段的特征。

华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性:来自橄榄石的组成填图结果

华北中、新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和/或橄榄石捕虏晶系统的组成填图显示华北东部中、新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时,橄榄石 Fo 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部中、新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且,华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔残留。因此,华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。

太行山地区中、新生代玄武质岩浆的源区特征与时空演化

本文总结了太行山地区中生代辉长岩和新生代玄武岩的元素和同位素组成,其组成显示它们的地幔源区存在着明显的差别。新生代玄武岩以碱性玄武岩为主,含有少量橄榄拉斑玄武岩,它们来自软流圈的部分熔融,并伴有少量古老岩石圈地幔组分的加入。相比之下,中生代辉长岩具有明显不同的地球化学特征:SiO_2含量高,LREE和LILE(Ba,Th,U)富集以及HFSE(Nb,Ta,Zr和Ti)亏损,Sr-Nd同位素富集(大多数^(87)Sr/^(86)Sr_i＞0．705,^(143)Nd/^(144)Nd_i＜0．512)、Pb同位素亏损(^(206)Pb/^(204)Pb_i＜17．5,^(207)Pb/^(204)Pb_i＜15．5,^(208)Pb/^(204)Pb_i＜38．0)。这些特征表明中生代辉长岩来源于经过富硅熔体强烈改造的古老岩石圈地幔,这种富集改造过程很可能与华北克拉通内部元古代的俯冲/碰撞事件有关。古老且同位素富集的岩石圈地幔残存至新生代,并被新生代玄武岩携带的地幔橄榄岩捕虏体所记录。

大陆深俯冲后效作用的地球化学记录——华北中生代岩石圈地幔源区特征变异的讨论

早中生代扬子板块与华北板块之间的俯冲及其后两陆块间的碰撞为大陆深俯冲后效作用研究提供了一个少见的实例。本文在系统论述华北中生代深部年代学记录、深源岩类源区地球化学特征的时空变化规律,普遍的 Sr 同位素高度富集现象及其空间变化指向、高场强元素强烈分馏以及时间制约分析基础上,提出了导致这些源区特征变化最可能的机制为扬子板片深俯冲中析出的熔体/流体交代并改造了华北大陆岩石圈地幔。而其后中生代全球事件引发的中国东部广泛而强烈白垩纪构造-岩浆幕则提供了侵位于地壳层位深源岩类的成岩条件。本文强调指出对华北岩石圈地幔这种大尺度实体上的改造,应被视为扬子板片深俯冲后效作用中最具深远意义的一种表现,并对中生代华北岩石圈整体转型产生了重要影响。

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相(橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+石榴石+尖晶石)共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品。中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品。本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类:第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围。这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石一石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系。这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边。这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩。因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度。本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度。

大兴安岭北部扎兰屯脉岩群的地球化学特征及其地质意义

在内蒙古扎兰屯东侧出露一群中性岩脉,产在晚石炭世扎兰屯花岗岩体中,脉岩岩性为闪长玢岩,似斑状结构,斑晶为斜长石、碱性长石、角闪石、辉石和石英,基质为细粒状的上述矿物及玻璃质。其锆石 U-Ph LA-ICP-MS 谐和年龄为120.6±4.7Ma,基质^(40)Ar/^(39)Ar 坪年龄为122.2±0.6Ma,侵位时代可确定为早白垩世。脉岩的 SiO_2含量为56.88%～61.69%,Al_2O_3含量为15.83%～19.29%,全碱含量较高,为5.32%～8.37%。稀土元素总量为121.4×10^(-6)～144.1×10^(-6),轻重稀土分馏系数较大,(La/Yh)_N 值为6.24～10.40。富集大离子亲石元素(LILE),亏损重稀土元素(HREE)。δEu 表现为弱的负异常(0.92～0.79)。在同位素地球化学方面,具有正的ε_(Nd)(t)值(+3.06)和较低的初始^(87)Sr/56 Sr 值(0.7047～0.7053);岩石铅同位素均一,具幔源特征。综合考虑脉岩年代学和地球化学研究结果,本文认为研究的脉岩形成于伸展背景下重熔的新底侵玄武质下地壳的岩浆侵入作用。