祁连与伊豆-小笠原玻安岩的地球化学特征和成因模型对比

玻安岩为一类具有特殊地球化学性质的岩石,具有高SiO_(2)(>52%)、高MgO(>8%)和低TiO_(2)(<0.5%)等特征。前人认为其形成主要是在俯冲起始阶段大洋板块所释放的流体导致亏损程度较高的难熔地幔楔发生熔融,因此其成因的研究对深入理解板块俯冲起始等地球动力学问题具有重要意义。虽然普遍认为俯冲物质对玻安岩岩浆源区具有重要贡献,但玻安岩中元素的不同富集程度反映了复杂的俯冲板片流体物理化学性质和对玻安岩形成的不同影响。通过对比分析伊豆–小笠原(Izu-Bonin)和北祁连造山带大岔大坂地区玻安岩样品,发现二者具有明显的地球化学差异:与伊豆–小笠原玻安岩相比,大岔大坂玻安岩中没有呈现“U”型稀土配分模式,不富集轻稀土元素或Zr、Hf等元素;而二者流体活动性/不相容元素比值(如Ba/La)变化较大,并具有较高的(87Sr/86Sr)i。这些特征反映了俯冲板片释放的流体和熔体分别对大岔大坂和伊豆–小笠原玻安岩岩浆地幔源区的贡献,从而表明大岔大坂玻安岩形成过程与伊豆–小笠原玻安岩所代表的俯冲初始形成模型不同,更可能形成于存在弧后扩张作用的成熟岛弧阶段。结合区域地质背景和前人研究,本文针对大岔大坂玻安岩成因提出了两种与俯冲初始阶段无关的可能形成机制:①玻安岩产出于弧后扩张中心,弧后岩石圈的拉张环境和较热的地幔上隆区为玻安质岩浆的形成提供了温压条件,充分交代的水化地幔楔和蛇纹岩化地幔也参与了玻安质岩浆的形成;②虽与弧后扩张中心相关,但玻安岩的产出位于前弧或弧。由于弧后地幔对弧下深度地幔楔进行侧向加热,导致地幔楔内部对流重新启动,弧后地区已经熔融出弧后玄武岩的残余橄榄岩进入前弧–弧下地幔楔,地幔楔底部和俯冲板片表面被重新加热而发生变质脱水,富水流体交代上部地幔楔使其部分熔融形成玻安质岩浆。

角闪石成分对东天山铜镍矿床岩浆过程的指示意义

图拉尔根、香山和天宇、白石泉岩浆铜镍硫化物矿床分别位于新疆东天山的觉罗塔格构造带和中天山地块,角闪石在这些矿床中均以贯通矿物产出。本研究通过这些矿床角闪石的主量和微量元素含量,讨论两个构造单元成矿岩浆的性质和演化过程。四个矿床的角闪石种属主要为韭闪石、镁绿钙闪石、浅闪石、钛闪石、钙镁闪石和镁闪石,结晶温度区间为940~1080℃,压力区间为250~450MPa,相当于11~15km的深度。图拉尔根和香山矿床的角闪石结晶温度和压力均相对较低(平均分别为1027℃、318MPa和1013℃、313MPa),可能与其所处的觉罗塔格构造带断裂发育,成矿母岩浆易于侵位到较浅处结晶有关。四个矿床角闪石结晶时岩浆的含水量均较高(4%左右),可能是俯冲交代作用导致的地幔源区本身水含量较高以及角闪石结晶较晚共同作用的结果。相较于觉罗塔格构造带的图拉尔根和香山矿床(0 <ΔNNO <1. 7),角闪石氧逸度计指示中天山地块天宇和白石泉矿床的氧逸度变化范围大且偏低(分别是-0. 6 <ΔNNO <1. 7和-0. 4 <ΔNNO <1. 8)。中天山铜镍矿床的氧逸度特征及相对觉罗塔格构造带较低的微量元素Ce/Pb比值指示其岩浆侵位过程中受到的古老地块的混染作用较强。以上研究表明角闪石虽是玄武质岩浆中较晚结晶的矿物,但能为示踪铜镍矿床岩浆演化提供重要线索。

5GPa、1500~1750℃条件下微量元素在柯石英与含水硅酸盐熔体之间分配行为的实验研究

对5GPa、1500~1750℃条件下柯石英与含水硅酸盐熔体间的微量元素分配行为开展研究.通过高压实验成功合成与大面积硅酸盐熔体共存的大颗粒柯石英晶体(少数情况下有蓝晶石、刚玉共存),通过扫描电子显微镜和显微拉曼光谱对实验产物进行形貌观察和物相确定,电子探针测定不同相中的主量元素,激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)分析微量元素.最终,本研究共得到33种元素的分配系数.总体而言,柯石英是一种极其纯净的矿物相;可能除少数元素如Sc、Ti和V外,几乎其他所有元素在柯石英中均表现为不相容.此外,除四价阳离子外的其他所有元素的分配行为都难以用晶格应变模型来解释,这可能暗示着阳离子大小在柯石英与硅酸盐熔体间的微量元素分配过程中起的作用较小.将本研究的结果与文献数据结合,可以观察到温度、压力会对部分元素的分配行为产生影响:温度似乎对不同的微量元素发挥不同的作用,但压力基本上与所有元素的分配系数呈负相关.考虑到柯石英在俯冲的大陆地壳物质中所占比例较大,其可能在某些元素的分配中扮演重要角色,例如Ti元素.