西太平洋卡罗琳海底高原裂解作用的岩浆过程响应

海底高原形成及其后的裂解事件是大洋板内地质作用的产物,因此研究海底高原可为大洋板内地球动力学过程提供重要线索。索罗尔海槽是卡罗琳海底高原初始裂解的重要产物,但到目前为止,其裂解过程的动力学机制仍然存在争议。本研究对采自索罗尔海槽基底的火山岩样品(玄武岩、英安岩)开展系统的单矿物(斜长石)原位主、微量元素地球化学研究,结果表明:玄武岩样品中斜长石种属为钙长石、培长石和少量拉长石;斜长石斑晶富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素,存在明显的Eu正异常;相比于斜长石斑晶,斜长石微晶具有更高的不相容元素含量。英安岩中斜长石种属为中长石,较玄武岩斜长石斑晶更富集轻稀土和大离子亲石元素,具有更明显的Eu正异常。玄武岩和英安岩中斜长石结晶温度和压力分别为1110~1171℃和961~966℃、0.27~0.42GPa和0.16~0.29GPa,且同一种岩石类型中的斜长石斑晶与微晶结晶温度无明显差异。基于以上结果,并对照前人所总结的双峰式岩浆系统的成因特征,本文提出卡罗琳海底高原裂解期间的岩浆作用具双层岩浆房模型,即地幔岩石部分熔融形成原始岩浆,聚集在深部岩浆房内结晶形成基性斜长石斑晶,随后被岩浆裹挟上涌喷出地表形成玄武岩;同时部分岩浆继续进入浅部壳层岩浆房,并结晶形成中酸性斜长石斑晶,后被演化岩浆携带上升并喷出地表形成英安岩。

南沙微地块花岗质岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

南沙微地块一直被作为华南大陆的一部分,但缺乏基底岩石学证据的支持。本文首次报道了南沙微地块花岗质岩石岩浆锆石年龄。测年方法为激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)测年技术。在站位S08-18获得2个斜长花岗岩样品年龄:分别为159.1±1.6Ma和157.8±1.0Ma,在站位S08-32获得两个二长花岗岩样品年龄:分别为153.6±0.3Ma和127.2±0.2Ma,表明它们为燕山期晚侏罗世—早白垩世岩浆事件的产物。其中153～159Ma年龄值可与南岭燕山期花岗岩年龄比较,而127Ma年龄值可与浙闽沿海燕山期花岗岩年龄对比。一个样品中存在一个年龄为656.7Ma的残余锆石核,结合中西沙发现的前寒武纪基底岩石资料,表明南海内散落的微地块可能广泛存在前寒武纪结晶基底,本区中生代花岗岩为古老陆壳重熔形成的。这一新的资料,对研究燕山期岩浆作用在中国南部的影响范围、南海微陆块前寒武纪地质及微陆块的裂离动力学都具有重要意义。

西菲律宾海盆表层沉积物中的轻碎屑分区及物质来源

海洋沉积物中轻碎屑（0.125-0.063mm）种类的特征和分布样式对于沉积物源区的判别具有重要的指示意义。取自西菲律宾海219个表层沉积物样品中的轻碎屑种类包括生物碎屑、石英、长石、褐色火山玻璃、无色火山玻璃、风化碎屑、火山渣，以及含量极低的一些矿物如磷酸盐（鱼牙）、片状矿物（黑云母和白云母）、硅灰石、黑曜石以及极少量的球粒状、椭球状宇源颗粒。分析结果表明，本区的轻碎屑分布可以分为三个区：（Ⅰ）菲律宾海沟以东区，轻碎屑主要源于钙质或硅质生物，邻近的岛弧也贡献了一定量的火山碎屑。（Ⅱ）中部区，石英、长石和无色火山玻璃可能源于中酸性熔岩海山或者是正在活动的中酸性岩浆事件的产物。（Ⅲ）帛琉—九州海岭以西区，本区的物质来源相对比较复杂。长石、石英的含量较低，可能主要来源于中酸性熔岩海山或者是正在活动的中酸性岩浆事件的产物，火山渣主要是源于喷发在帛琉—九州海岭之上的火山。可以认为：①研究区的生物碎屑含量与水深紧密相关，生物碎屑的数量主要受控于碳酸盐补偿深度（CCD）。②来自菲律宾岛弧的火山碎屑对本区沉积作用贡献较小，可能通过海流或风等途径向深海盆进行短距离搬运。海底高原（如本哈姆高原）和邻近海岭（如帛琉—九州海岭）火山岩的风化产物对本研究区轻碎屑沉积作用有着重要贡献，其影响范围主要依赖于海底风化作用的强度。③来自中国大陆及菲律宾等邻近岛弧的陆源碎屑物质对本区的沉积作用影响很小。本区可能存在的中酸性熔岩海山是长英质轻碎屑物质的主要源区。

南海新生代玄武岩中单斜辉石矿物化学及成因意义

从南海南大陆坡底至北大陆坡底采集的玄武岩样品,基本可以代表南海新生代岩浆活动的代表性样品。本文中对这些玄武岩中单斜辉石的矿物化学成分进行了研究,研究的单斜辉石以顽透辉石为主(占3/4),还有少量普通辉石及次透辉石等,也出现少量较为罕见的富钙辉石,位于深绿辉石区域内。基质微晶辉石比辉石斑晶更富钙、钛、铁,可能反映了岩浆演化向着富钙、钛、铁方向发展,且碱度逐渐降低。与碱性系列的演化趋势基本一致。由单斜辉石-熔体平衡温压计计算的岩浆房深度分别为:碱玄岩岩浆房约49km左右,粗面玄武岩岩浆房约25km;玄武岩岩浆房约15km。由碱玄岩→粗面玄武岩→玄武岩,平衡温度(K)依次降低:从1535～1498→1429→1369。南海新生代玄武岩为板内碱性玄武岩。碱性玄武岩系列可能是地幔柱在上升过程中在不同深度处发生部分熔融并伴随有分离结晶作用等物理化学过程的连续演变的产物。

南海新生代碱性玄武岩中斜长石矿物的化学成分及意义

南海新生代碱性玄武岩中存在两种不同粒径的斜长石矿物。其一为斜长石斑晶,常见熔蚀麻点,是岩浆上升、压力降低时发生熔蚀作用并在骤冷条件下形成的;其二斜长石微晶,半定向或杂乱分布于火山玻璃中,其中空骸晶结构表明斜长石微晶是在淬冷条件下迅速结晶形成的。斜长石斑晶具弱成分环带,斑晶边部的An值稍高或接近于斜长石微晶。微晶斜长石An值与岩浆喷出后的水深以及喷发位置距离岩浆主通道的远近存在一定联系。本区的斜长石斑晶形成温度明显低于冲绳海槽地区,而类似于东海陆架地区;斜长石微晶的结晶温度类似于冲绳海槽,表明两地区在岩浆喷出海底后淬火结晶的物理化学条件相似。结合同样品中橄榄石斑晶研究结果以及已有的地球物理学和岩石学方面的资料,可能反映了地幔柱快速上涌使早期部分熔融及结晶分异作用较弱,岩浆本身温度高提供了早期结晶形成的斑晶与寄主岩浆进一步充分反应的热量。计算的斜长石斑晶温度不能反映源区温度特征,后者应高于本文所计算的斜长石斑晶的结晶温度。

中沙群岛近海表层沉积物重矿物组合分区及物质来源

对取自南海中沙群岛附近海域114个表层沉积物样品的重矿物含量、分布特征和矿物组合进行了研究,在此基础上划分出3个矿物组合区:混合矿物区(Ⅰ),矿物组合包括金属矿物、云母类矿物(陆源)、闪石类矿物、辉石类矿物以及铁锰微结核。其中云母类矿物主要来自中国大陆,陆源碎屑垂直等深线向深海搬运,影响区域限于17°N以北,其次自生矿物及火山成因矿物对本区有较大影响;自生矿物区(Ⅱ),矿物以自生铁锰微结核为主,南海原地海山的风化剥蚀物、原地可能正在活动的小型火山的喷发物质为铁锰微结核的形成提供了物源;火山碎屑矿物区(Ⅲ),矿物以闪石类、辉石类矿物为主,其次为云母类矿物(火山源),在局部地区出现铁锰微结核及金属矿物的高含量区。重矿物分区与轻矿物分区基本一致,但由于重矿物自身密度大,源区主要为原地海山或正在活动的小型火山等特点,因而,在分区过程中表现出一定的差异。

海南地幔柱与南海形成演化

东南亚上地幔地震层析成像表明,海南岛周围之下存在地幔柱,近垂直的低波速柱体位于海南岛及南海之下,从浅部向下穿越660km的不连续面处(上下地幔的分界面)并一直延伸到1900km。南海及周边地区包括雷琼半岛、海南岛、北部湾盆地、广西北海涠洲岛、以及中南半岛等地,分布有一定量的新生代碱性玄武岩,它们的地球化学数据显示出OIB的特点并具有DUPAL异常,表明其源区较深。此外,由南海新生代碱性玄武岩中的橄榄石-流体平衡所推导的南海底地幔潜在温度(1661℃)位于夏威夷(1688℃)与冰岛热点(1637℃)相应值之间,为海南岛地幔柱的存在提供了岩石学及矿物化学方面的约束。基于以上地球物理学、地球化学及矿物化学方面的证据,结合数字模拟实验资料,表明在海南岛及邻近区域之下存在地幔柱。建立了一个南海形成演化的初步模型:(1)50～32Ma,印度洋板块-欧亚板块碰撞及其所导致的太平洋板块后退的综合效应为南海地区提供了一个伸展环境,进而为地幔柱物质的上升提供了通道;(2)32～21Ma,当地幔柱柱头到达软流圈时,由于侧向物质流与扩张中心发生相互作用,促进了南海的扩张,并在26～24Ma期间发生了洋脊重新就位,使扩张中心从原来的18°N附近(即现今西北海盆的中心)调整到15.5°N附近(即现今的东部亚盆);(3)21～15.5Ma,随着地幔柱效应的逐渐增强,热点-洋脊相互作用越来越强烈,在大约21Ma发生了洋脊的再次重新就位事件,诱发了西南海盆的扩张;(4)15.5Ma～现在,由于印澳板块前缘与巽他大陆碰撞,使得南海大约在15.5Ma停止扩张,并沿着南沙海槽及吕宋海沟向菲律宾岛弧及巴拉望地块之下俯冲,而南海热点继续活动,直到第四纪还有碱性玄武岩喷出地表。

西南太平洋劳海盆地质学研究进展

劳海盆是西南太平洋的一个正在活动的边缘海之一,属于相对简单的洋内边缘海盆,一直以来被作为检验板块构造及海底扩张的一个理想地区。劳海盆的熔岩化学及岩石学的研究成果,对评价蛇绿岩套的源区及正常洋中脊背景中的洋壳模型具有非常重要的意义。此外,深入研究劳海盆出露的硫化物矿床的成因对现存于陆地上的古老类似矿床的勘探模型的建立扮演重要的作用。在系统阐述汤加弧-劳海盆系统的地质概况、构造地质学、岩石学及热液矿床研究进展的基础上,指出了劳海盆所存在的一些重要的科学问题,并指明了下一步研究的重点方向。利用2007年我国在执行环球考察第19航次期间所获得的岩石、硫化物样品,开展对劳海盆岩浆-构造-热液成矿系统的综合研究,有利于提高我国对边缘海盆的基础研究水平。

中沙群岛近海表层沉积物中的火山灰及其对构造环境的响应

南海中沙近海表层沉积物的轻组分（粒径为63-125μm）中主要包括有褐色火山玻璃、无色火山玻璃以及火山渣等3种火山灰类型。在硅碱图（TAS）及Al2O3、FeO＊、MgO、CaO、Na2O、K2O对SiO2的变化趋势图中可以判断,本区可能存在双峰式火山活动,褐色火山玻璃代表中-基性端元,而无色火山玻璃代表酸性端元。无色火山玻璃与褐色火山玻璃具有共同的岩浆源区,结晶分异可能是源区岩浆演化的主要方式。这种双峰式火山活动暗示火山活动源区处于大陆拉张减薄环境,支持西沙海槽是一个正在活化的伸展大地构造现象这一观点,同时肯定基于地球物理学和岩石学研究资料所提出的海南地幔柱的存在。

无震脊或海山链俯冲对超俯冲带处的地质效应

全球海底分布着众多的无震脊或海山链,且在太平洋、印度洋及大西洋均存在靠近俯冲带的海岭。除小安德列斯弧外的巴拉克达脊和蒂勃朗脊起源自转换断层外,一般认为它们由与板块构造动力学迥异的地幔柱动力学所形成的。在板块汇聚边缘处,与扩张脊处所形成的正常洋壳一起,无震脊或海山链俯冲于陆缘弧或洋内弧之下,其对弧及弧后地区的地质效应(构造、地貌、地震以及岩浆作用等)有别于正常洋壳俯冲。无震脊或海山链的俯冲通常造成俯冲带地区的上驮板块的局部异常抬升、俯冲剥蚀作用效应的加强、海沟的向陆迁移以及地震强度的增加。同时,无震脊或海山链俯冲时,其携带的具富集地球化学特征的物质不仅影响着地幔地球化学,也对弧及弧后火山熔岩化学产生明显影响,并对超俯冲地区的热液矿床的形成产生重要影响。最后,本文指出了我国有关无震脊或海山链俯冲的可能的研究方向包括黄岩海山链俯冲对吕宋岛弧的可能影响、印度洋无震脊俯冲对青藏高原局部地区的影响,有我国学者参与的IODP344航次的研究对象——科科斯脊俯冲对哥斯达黎加地震成因的效应以及位于西太平洋地区靠近俯冲带的一些无震脊等。

南海新生代碱性玄武岩中橄榄石的矿物化学及南海的地幔潜在温度

南海新生代玄武岩中橄榄石斑晶颗粒相对较小(0.2～0.6mm),自形-半自形,有熔蚀现象,不具橄榄石捕虏晶所特有环状裂隙、变形结构。基质中橄榄石微晶粒径0.01～0.05mm,多数已完全伊丁石化。早期结晶出来的橄榄石并未受到重力分异的影响,而被寄主岩浆携带继续向地表运移,在此上升过程中与寄主岩浆发生了有限的相互作用,少数橄榄石颗粒保留有弱成分分带现象。利用呈弱成分分带现象的橄榄石斑晶的核、幔部的Fo组分与寄主岩浆的X_(Fe)值对南海底潜在地幔温度进行了估算,结果表明南海的潜在地幔温度平均值为1661℃,位于典型热点的地区夏威夷(1688℃)和冰岛(1637℃)之间,南海的潜在地幔温度与正常洋中脊地幔潜在温度之间的差值(186℃～208℃)也位于夏威夷(213℃～235℃)和冰岛地区(162℃～184℃)之间,表明南海地区下的地幔可能存在热量异常,支持了根据地球物理学和岩石地球化学的信息所提出的南海地区存在地幔柱的观点。

洋中脊与地幔柱热点相互作用研究进展

地表热点是认识地幔柱假说以及地幔柱动力学的窗口,发生在洋脊与热点之间的相互作用则是了解地球上两大动力系统(板块构造和地幔柱)的直接联系的最有利地区。研究洋脊-热点之间的相互作用对于揭示地幔动力学、热点附近洋壳构造的演变以及与热点密切相关的洋中脊处的岩浆热液活动具有重要的意义。在肯定地幔柱假说的基础上,对洋脊-地幔柱(热点)的模拟实验以及三大洋中不同扩张脊与热点相互作用的最新研究作了系统的介绍和评述,指出室内模拟实验以及地质学、岩石学、地球化学和地球物理学(特别是高分辨率的地震技术)的结合研究将是本领域研究的发展趋势。

海底熔岩风化作用及其地质意义

海底熔岩风化作用过程的研究对于澄清元素地球化学迁移具有重要的意义。首先简要介绍了海底熔岩风化作用及鉴定标志。在细致的岩相学工作前提下,利用指示风化程度的特征风化矿物如橙玄玻璃、黏土矿物(蒙脱石和蒙皂石)、沸石(钙十字沸石)以及铁的氧化物和氢氧化物,结合烧失量(L.O.I),K_2O/(K_2O+Na_2O)比值和Fe_2O_3/(FeO+Fe_2O_3)比值等识别风化岩石的化学鉴别指标,辨识了马里亚纳海槽熔岩(弧后盆地玄武岩,BABB)和火山玻璃、西太平洋海山省(白垩纪碱性洋岛玄武岩,OIB)及中生代洋壳(洋脊玄武岩,MORB)的风化程度,探讨了风化作用的原因及其对岩石地球化学数据的影响。结果表明,与超过5 Ma的海山和洋壳玄武岩相比,马里亚纳海槽玄武质熔岩风化程度很低,仅基质中的隐晶质和玻璃质及玄武岩的玻璃质边缘略微橙玄玻璃化,其余基本保持新鲜岩石结构。马里亚纳海槽熔岩和火山玻璃的很低的风化程度是因其在海底经历的风化作用时间很短。最后,我们指出,马里亚纳海槽处海底熔岩风化作用没有造成显著的元素迁移,对精确获得其全岩的元素和同位素地球化学数据不产生明显影响,而对超过5 Ma的海底熔岩的地球化学数据解释时要谨慎。

南沙地块花岗质岩石矿物学特征及其成因信息

样品来自南沙地块北缘、洋陆过渡带附近2个拖网站位,主要为代表陆壳基底的中-酸性侵入岩,如花岗闪长岩(中性组)和二长花岗岩(酸性组)等。分析了这些中-酸性侵入岩的长石、黑云母和角闪石等矿物的主量元素成分。中性组的斜长石的牌号(An为13～38)明显高于酸性组的斜长石的牌号(An值为9～12),岩石主要组成部分的斜长石成分与岩石类型一致。两组岩石的黑云母均为富镁黑云母,黑云母成分反映其岩浆物质来源为幔源或壳幔混源,且酸性组的黑云母成分反映其寄主岩石受到地幔物质的影响要大于中性组,角闪石只出现在中性岩石内,为壳幔混合成因,反映其寄主岩石为典型的I型花岗岩。矿物共生组合温压条件计算表明,中性组岩石的结晶温度和深度分别为544～630℃(平均为573℃)和18～19 km,而酸性组岩石的结晶温度和深度总体上都低于中性组岩石,分别为416～538℃(平均为494℃)和9～10 km。本研究所揭示的矿物化学特征与所计算的温压条件为基于全岩元素地球化学特征提出的岩石成因模型提供证据。

中国海底火山岩研究进展及展望

海底火山岩一直是固体地球科学研究的前沿和热点领域之一,对于促进板块构造理论的建立和发展发挥了极其重要的作用。深入开展海底火山岩研究有助于深刻理解地幔结构、壳幔演化及相关动力学过程。本文在简要介绍国际上海底火山岩研究的主要成果和最新进展的基础上,评述了中国海底火山岩的研究进展,总结了中国对南海、冲绳海槽、马里亚纳海槽和劳海盆等弧后盆地、大洋中脊以及板内火山作用等方面的代表性岩石学研究成果,最后提出了今后该领域研究的重要科学问题和方向。

大别超高压变质地体四道河地区岩石学研究

对四道河地区超高压变质岩剖面的研究分析显示,该剖面有3种岩石类型:榴辉岩类、片麻岩和面理化含榴花岗岩。榴辉岩具不同程度的退变质现象,呈透镜体状产出于斜长角闪岩、片麻岩和面理化含榴花岗岩中,原生矿物组合为石榴石、绿辉石、柯石英和金红石。榴辉岩退变为斜长角闪岩近于等化学系列;片麻岩在主量成分上与榴辉岩及其退变产物(斜长角闪岩)存在突变关系,但微量元素与榴辉岩有一定的相似性;面理化含榴花岗岩主量元素和微量元素地球化学特点为:富SiO2 、K2 O +Na2 O和高价阳离子Ga、Y以及REE ,K2 O/Na2 O值低,贫Al、Ca、Mg、Ti、P ,结合构造环境、同位素及年代学资料分析,其应属于后碰撞造山A型花岗岩。基于以上认识推断:大陆板片俯冲至上地幔经历了超高压变质作用,表壳岩变质形成榴辉岩;当超高压变质岩石折返至中下地壳时发生了强烈的减压退变质作用形成斜长角闪岩,随后,与片麻岩及面理化含榴花岗岩一道从中下地壳向地表进一步折返,并一同经历了后期的变质变形作用。

中沙群岛附近海域沉积物中的轻矿物分区及物质来源

海底沉积物中的碎屑矿物（粒级为0．063-0．125mm）的特征及分布样式对于鉴别沉积物的源区具有重要的指示意义．对取自南海中沙群岛附近海域114个表层沉积物样品的轻矿物含量、分布特征和矿物组合进行了研究，在此基础上将本区划分为以下三个矿物组合区：生物碎屑矿物区（Ⅰ）、火山碎屑矿物区（Ⅱ）、混合矿物区（Ⅲ）．生物碎屑矿物区（Ⅰ）的矿物组合单一，为生物骨屑矿物．生物骨屑矿物主要来源于中沙环礁，极少量的陆源物质及火山物质可通过悬浮或风等途径搬运进入此区．火山碎屑矿物区（Ⅱ）的轻矿物以褐色火山玻璃为主，火山渣、无色火山玻璃等火山碎屑矿物含量也较高．风化碎屑及陆源碎屑矿物（如石英等）的含量较低．火山渣在本区呈点源式扩散分布．本区矿物组合为褐色火山玻璃一火山渣．此区的物质来源相对复杂，主要来源于原地海山岩石剥蚀风化以及区内可能存在的正在喷发的小型火山物质的风化，周边岛弧火山对其贡献极小．混合矿物区（Ⅲ）的物源丰富，包括生物源、火山源及陆源，该区又可分为两个矿物亚区：东北部混合矿物区（Ⅲ-1），主要的矿物组合包括生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英、长石等，陆源物质来自于我国大陆，陆源物质基本上位于17°N以北；东南部混合矿物区（Ⅲ-2），矿物组合为生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英以及风化碎屑矿物，其中陆源物质可能来自南海南部及西南部大陆中的碎屑矿物，通过发源于大河口的海底峡谷搬运进深海盆．

大别超高压变质地体的岩石组合及其演化——以皖西南碧溪岭和双河地区为例

碧溪岭和双河地区是大别超高压地体内2个典型的露头区,通过野外露头观察、岩相学和岩石化学研究发现,岩石组合主要为榴辉岩、斜长角闪岩、片麻岩和面理化花岗岩。榴辉岩具有壳源的特点,是地壳岩石在地幔深处发生超高压变质作用形成的;斜长角闪岩为板块折返期间榴辉岩的退变质产物;片麻岩为斜长角闪岩在折返过程中在合适的环境下深熔递进演变的产物;而面理化花岗岩是片麻岩部分熔融的结果。榴辉岩与片麻岩和面理化花岗岩之间为经过改造的原地关系。

南海中-新生代火成岩岩石地球化学特征:约束南海构造演化

南海是西太平洋地区最大的边缘海之一。自古生代以来，南海及邻近区域经历了复杂的构造演化历史。作为东南亚地区重要的组成部分，南海地区已经成为本区域许多古生代-中生代古地理重建的焦点地区（如，Karig，1971；Hamilton，1979；Taylorand Hayes，1983；Tapponnier,1986；Metcalfe，1996；鄢全树和石学法，2007；Zhou et al．，2008；Morley，2012；Yan et al.，2014）。

山东龙口大顶金矿地质特征及找矿方向

重点介绍大顶金矿区的地质特征及区内主要矿脉体(36号矿脉群)特征,同时,对控矿因素作了一定的分析,初步总结了36号矿脉群在双顶矿段北东缘的成矿规律,指明了本矿区的找矿标志及下一步的找矿方向。