峨眉山大火成岩省的岩石圈结构:对地幔柱-岩石圈相互作用的启示

峨眉山大火成岩省位于扬子克拉通西缘,是中-晚二叠世峨眉山古地幔柱头熔融的产物。因此,该区岩石圈结构特征对于揭示地幔柱-岩石圈相互作用方式与机制具有重要的指示意义。本文基于COMPASS-ELIP宽频带地震台阵资料,开展S波接收函数成像研究,并与同剖面远震S波有限频层析成像、区域面波层析成像结果进行对比分析,识别了沿剖面岩石圈内部主要间断面,从而获得了峨眉山大火成岩省岩石圈结构的横向变化特征。结果显示,相对中带和外带,内带具有地壳增厚(增厚15~20km)、岩石圈减薄(减薄~50km)现象,且岩石圈地幔具有高速、分层特征,但下层底界面转换波震相并不明显;中带岩石圈厚度大(~170km),局部地段岩石圈-软流圈边界(LAB)缺失,对应位置存在地幔低速异常;外带岩石圈厚度略小(~150km),中带和外带均发育岩石圈中部不连续面(MLD)。结合地球化学、岩石学、物理/数值模拟等研究成果,本文推测上述特征记录了古地幔柱作用引起的不同程度岩石圈变形:地幔柱在内带以纵向作用为主,通过热-动力冲击方式造成岩石圈大幅度快速减薄,地幔柱头高程度减压熔融,产生的大规模岩浆穿透岩石圈地幔,在地壳发生底侵和内侵,部分喷出地表形成溢流玄武岩;地幔柱在中带以横向作用为主,通过底部剪切引起岩石圈地幔横向伸展,甚至造成局部撕裂,在撕裂部位进一步引发热-化学侵蚀并导致岩石圈破坏;地幔柱在外带以垂向拖曳为主,造成岩石圈的局部拆沉而减薄。此外,内带下方地幔的高速、分层特征,可能指示经历地幔柱作用减薄后的岩石圈,减薄产生的岩石圈空区因捕获地幔柱头熔融残留物而得到一定程度愈合,而受地幔柱改造后的残存岩石圈,因经历大量熔体抽取更加亏损而得到强化。综上,本文揭示的峨眉山大火成岩省岩石圈结构,为进一步理解地幔柱-岩石圈相互作用的方式与机制提供了新的地球物理观测证据。

峨眉山玄武岩区两类玄武岩的地球化学:地幔柱-岩石圈相互作用的证据

野外地质和地球化学研究表明,峨眉山玄武岩区主要由玄武岩以及顶部少量的粗面岩组成。与其他地区的溢流玄武岩相似,峨眉山玄武岩区也可以分成低Ti和高Ti两种。由于 Ti和 P具有正相关性,并且 TiO2的含量具有连续性(1％

峨眉地幔柱-岩石圈的相互作用:来自低钛和高钛玄武岩的Sr-Nd和O同位素证据

峨眉山玄武岩总体具有较高的87Sr/ 86Sr比值和较低的εNd(t)值 ,并具有富集地幔源区的特点。而低钛玄武岩 (LT)与高钛玄武岩 (HT)间又表现出一定的差异性 ,即早期低钛玄武岩(LT1)的87Sr/ 86Sr比值最高 (0 .70 6 3～ 0 .70 78) ,而其εNd(t)最低 (- 6 .74～ - 0 .34) ;晚期高钛玄武岩 (HT)具有最低的87Sr/ 86Sr比值 (0 .70 4 9～ 0 .70 6 4 )和最高的εNd(t)值 (- 0 .71～ 1.5 )。峨眉山低钛玄武岩中单斜辉石的氧同位素变化范围为 6 .2‰～ 7.86‰ ,高于洋岛拉斑玄武岩的平均值5 .4‰。研究样品较地幔岩石偏高的δ18O值说明在其形成和演化过程中有壳源物质的参与。结合前人的研究成果和对元素地球化学的研究认为 ,壳源物质可能主要来自于新元古代富集的扬子西缘次大陆岩石圈地幔。地幔柱 -岩石圈的相互作用过程中表现在时间和空间的系统变化 ,即早期西岩区形成含大量壳源组分的低钛玄武岩 ,晚期为壳源组分相对较少的高钛玄武岩。空间上低钛玄武岩仅分布在西岩区 ,而中、东岩区皆为高钛玄武岩。壳源组分随着时间演化逐渐减少 ,在空间上由西而东也逐渐减少。表明峨眉山火成岩省形成早 (主 )期地幔柱头卷入并熔融了较多交代富集的次大陆岩石圈物质 ,晚期则有较少的壳源物质参与。

中国东部壳-幔、岩石圈-软流圈之间的相互作用带:特征及转换时限

中国东部中—新生代,下部岩石圈存在壳与幔、岩石圈与软流圈两个相互作用带,它们是重要的岩浆源区,在层圈相互作用中,热和物质的交换及其动力学过程是引起中、新生代岩石圈内部层圈间的厚度调整、岩石圈不均匀减薄以及区域构造-岩浆-成矿作用的重要机理。大陆内部的壳-幔作用有3种类型:地幔来源的底侵熔体与下地壳的作用;下地壳拆沉进入弱化(weakening)了的岩石圈地幔二者发生的作用以及陆-陆碰撞深俯冲带的壳-幔相互作用。它们形成的火山岩组合有一定的差别,但源区都含有地壳组分。岩石圈-软流圈的作用带也是重要的岩浆源区,源区是以软流圈地幔为主,基本不含地壳组分。东部岩石圈的减薄时间大体与出现大规模软流圈来源的玄武岩喷发的时间一致,也与上述两类层圈作用转换的时间一致,大约在100Ma以后。

热-流-固耦合方法模拟岩石圈与软流圈相互作用

岩石圈和软流圈的相互作用是现今地球动力学研究的热点问题之一.本文针对岩石圈与软流圈的相互作用模型,开发了新的基于热-流-固三场耦合方法的有限元程序.岩石圈变形和对流的地幔之间的耦合方式为:地幔在热驱动(或运动岩石圈的拖曳)下产生对流,对流的地幔对耦合边界施加载荷并造成岩石圈的变形,变形的岩石圈反作用于软流圈从而影响其地幔对流的状态.温度场根据速度场和网格变形的结果适时调整,如此反复推动整个系统的演化.利用该耦合方法模拟了"地幔柱作用下地表隆升"地质过程,其结果与实际地质资料和地质认识能很好的吻合,验证了该方法模拟地幔与软流圈相互作用过程的有效性及处理复杂耦合问题的能力.

华北岩石圈地幔的多次组成转化过程:橄榄岩与不同来源熔体间的相互作用——来自地幔橄榄岩捕虏体的岩石学和Li、Fe等同位素地球化学证据

华北克拉通显生宙以来岩石圈的巨厚减薄是全球古老克拉通地区难得的重要地质现象,这一地区已成为研究古老岩石圈稳定性和改造过程的理想地区,也是我国继青藏高原隆升和大别-苏鲁超高压变质带之后又一个国际热点地区.……

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。

南大西洋中脊19°S地区脊-柱相互作用研究:来自Sr-Nd同位素的证据

20世纪六十年代以来，脊-柱相互作用一直是地学界讨论的热点（Schilling et al., 1985）。板块构造和地幔柱在成因上是相互独立的，但当上升的地幔柱靠近岩石圈板块时，两者之间将不可避免地发生相互作用（Hanan et al., 1986 ）。

南大西洋慢速洋中脊与地幔柱相互作用研究进展与展望

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同程度的影响。研究显示,大西洋的形成演化与地幔柱作用之间具有密切联系,尤其在南大西洋的裂解、打开演化过程中,南大西洋中脊系统始终与其周围地幔柱(如圣赫勒拿、阿森松、特里斯坦、高夫、发现等地幔柱)之间具有不同程度的相互作用关系,导致沿脊出露玄武岩在地球化学组成上呈现出明显的不均一性特征。本文在系统性总结脊-柱相互作用研究现状与南大西洋地区地质构造演化特征的基础上,详细阐述了南大西洋中脊13.2°S~24.2°S地区玄武岩的岩石地球化学特征;揭示了南大西洋中脊研究区的岩浆演化、地幔源区性质;指示出圣赫勒拿地幔柱物质向南大西洋中脊系统传播的主要方向;圈定了圣赫勒拿地幔柱对南大西洋中脊系统地幔源区性质在沿脊方向的影响范围(14.2°S~20.4°S);同时推测了南大西洋中脊系统与圣赫勒拿地幔柱之间受地幔柱影响的软流圈地幔物质在大洋岩石圈底部的空间展布。最后本文提出了关于南大西洋地区脊-柱相互作用领域现存的科学问题与未来的研究方向。

汉诺坝玄武岩中熔体-捕虏体相互作用初步研究

汉诺坝新生代玄武岩捕获的地幔橄榄岩及其解体矿物橄榄石、单斜辉石、斜方辉石捕虏晶,普遍发育反应边结构,提供了玄武岩浆在上升穿越岩石圈地幔过程中橄榄岩-熔体相互作用的重要信息。橄榄石和单斜辉石捕虏晶反应边的成分变化一致,由核部富镁向边部富铁变化,趋同于玄武岩中相应斑晶的成分。斜方辉石捕虏晶反应边一般由橄榄石+单斜辉石+玻璃构成,多为双层结构,反应边矿物橄榄石、单斜辉石较相应的地幔矿物富铁,其富硅、碱的中酸性玻璃成分,为中国东部地幔矿物包裹体中存在的富硅、碱熔体的来源提供了重要信息。同时发现橄榄岩捕虏体中尖晶石颜色、成分的变化与温度的关系。地幔矿物捕虏晶反应边结构(非平衡结构)得以保存,暗示了玄武岩浆的快速上升。而大规模的熔体-捕虏体相互作用,改变着岩石圈地幔的性质。

大陆岩石圈地幔异剥橄榄岩化的证据和意义

异剥橄榄岩化是地幔橄榄岩与硅不饱和熔体发生强烈相互作用的地幔过程。这一过程通常伴随地幔物理-化学性质的显著改变,与克拉通岩石圈减薄和破坏密切相关。本文梳理了前人对异剥橄榄岩化的驱动机理、结构和成分特征及其对大陆稳定性影响等方面的定性认识,并在此基础上通过热力学模拟,刻画了不同属性地幔与熔体在不同温度压力条件下的相互作用过程,目标是为定量限定异剥橄榄岩化的发生条件、物理-化学效应及地球动力学意义。研究显示,异剥橄榄岩化通常会出现磷灰石、角闪石、金云母和碳酸盐等标志性交代矿物,并以斜方辉石被单斜辉石替换为典型特征,还可发育海绵边、熔体囊(已冷却结晶为单斜辉石、橄榄石等细粒矿物)和矿物环带等非平衡结构。热力学模拟表明,熔岩反应过程受原岩、熔体性质以及熔/岩比例的共同控制,不同属性地幔(难熔方辉橄榄岩、饱满二辉橄榄岩)与贫硅(如霞石岩)熔体反应都能生成富单斜辉石橄榄岩,且在较高压力(如2.5GPa和4.0GPa)条件下更容易形成异剥橄榄岩;相比之下,不同性质地幔与富硅(如MORB)熔体反应在任何压力条件下均不能产生异剥橄榄岩。此外,两类熔体参与的熔岩反应均能引起围岩密度逐渐增加,并在高压条件下能导致饱满岩石圈地幔密度超过地幔参考值、达到岩石圈失稳的条件。因此,本文从热力学的角度定量约束了异剥橄榄岩化的发生条件和对岩石圈地幔的影响,为前人提出的橄榄岩-熔体反应能够造成岩石圈地幔减薄和破坏这一概念模型提供了理论实证,对评估大陆稳定性具有重要意义。

大火成岩省是地幔柱作用引起的吗?

自Morgan在1971年提出地幔柱假说来解释大洋岛链的火山迁移规律以来,对于地幔柱是否存在一直存在着争论。大火成岩省以短时间内的巨量喷发为特征,这种特殊现象一般被认为是地幔柱作用的结果,原因是它可以解释大火成岩省中的许多现象:(1)短时间内的巨量幔源岩浆;(2)喷发前>500 m的隆起;(3)高温苦橄岩和科马提岩的存在;(4)热点轨迹;(5)在没有挥发分和压力降低的条件下地幔发生熔融;(6)高的3He/4He比值。但是并不是所有大火成岩省都具有上述特征,而且上述现象有的也可以用其他机制来解释,如边缘对流、大规模岩石圈拆沉、裂谷减压和陨石撞击等。但是目前还没有一个模式可以解释所有大火成岩省的所有现象,而总体上大火成岩省的许多地质现象与地幔柱模式较为吻合。

橄榄岩-熔体相互作用:克拉通型岩石圈地幔能够被破坏之关键

对近年来华北克拉通不同时代地幔橄榄岩捕虏体和捕虏晶的研究结果进行了系统的归纳和总结,旨在为华北克拉通破坏过程的进一步研究提供新的思路.Re-Os同位素研究结果证明华北岩石圈减薄前岩石圈地幔的确形成于太古代.这种密度低、难熔程度高的古老岩石圈地幔能够被破坏和减薄的关键是由橄榄岩与多来源熔体的相互作用造成岩石圈地幔的组成和物理性质的改变引起的.华北克拉通周边板块的俯冲-碰撞作用不仅提供了克拉通破坏的动力来源,而且俯冲下去的大陆壳或大洋壳物质熔融还为岩石圈地幔组成的改变提供了源源不断的熔体.120Ma左右的区域性热异常的存在导致已经被改造的岩石圈地幔熔融,此时或随后岩石圈的伸展作用以及软流圈上涌进一步加剧了地幔的熔融和岩石圈的减薄.因此,华北岩石圈的破坏和减薄是橄榄岩-熔体相互作用(加挥发分)、区域热异常的升高(增温)和岩石圈伸展(减压)联合作用的结果.这一复杂的地质过程最终形成了华北中生代、新生代高度化学不均一的"混合"岩石圈地幔,并导致了不同地区不同时代地幔橄榄岩捕虏体组成的巨大差异.

大陆岩石圈研究进展

从地震学、地球化学、岩石学等不同学科的角度,对大陆岩石圈研究进展做了简要介绍。不同学科的最新研究成果表明,岩石圈在热状态、化学成分和力学行为等方面具有高度非均匀性。这不仅表现为岩石圈性质和结构随深度的变化,而且还反映在不同时代、大陆与海洋以及克拉通和造山带岩石圈结构特征的显著差异上。性质和结构的差异体现了岩石圈形成和长期演化过程的复杂性。我们认为,不同岩石圈块体之间、岩石圈与深部对流地幔之间普遍存在着相互作用。这种相互作用被认为是稳定克拉通岩石圈遭受改造甚至破坏的深部机制,同时还是地球深、浅部物质交换的重要方式,因而显著影响着地球深部的对流和地表的构造过程。值得注意的是,由于岩石圈本身定义的模糊性及其厚度的不确定性,地震活动与岩石圈强度之间的关系以及大陆岩石圈演化的规律性等问题仍有待于进一步的研究和探索。

塔里木大火成岩省碱性岩浆活动与稀有金属成矿作用

地幔柱活动导致大火成岩省的形成,并伴随大规模岩浆作用和成矿事件。碱性岩型稀有金属矿床是地幔柱成矿作用中非常重要的一类,但目前对该类矿床形成过程中稀有金属元素超常富集机制仍缺少系统性研究。本文搜集了塔里木大火成岩省两大构造域(塔里木克拉通及边缘地区和中亚造山带)碱性岩浆岩的年代学和岩石地球化学数据,分析其岩浆活动和成矿作用的基本特点,探讨地幔柱与不同类型大陆岩石圈相互作用导致稀有金属元素富集的差异性。塔里木克拉通及边缘地区碱性岩浆岩主要为碱性正长岩‒花岗岩和碳酸岩,形成于291~268 Ma,峰期年龄为~278 Ma,主要属于塔里木大火成岩省最晚阶段的岩浆活动;其中碱性正长岩‒花岗岩富碱、Th、REE、Nb、Zr,高Ga/Al、Nb/Ta值,多数显示典型A1型花岗岩的地球化学特征。中亚造山带碱性岩浆岩为碱性正长岩‒花岗岩,形成于325~255 Ma,大部分与塔里木大火成岩省岩浆活动时代一致,其碱、Th、REE、Nb、Zr含量和Ga/Al、Nb/Ta值明显低于塔里木克拉通及边缘地区的碱性正长岩‒花岗岩,并且多数显示典型A2型花岗岩的地球化学特征。塔里木克拉通及边缘地区的碱性正长岩‒花岗岩和碳酸岩赋存Nb-Zr-REE矿床,而中亚造山带的碱性正长岩‒花岗岩则赋存Li-Be-Ta-Nb-W-Sn-Mo矿床。地幔柱和再循环洋壳物质加入地幔源区导致塔里木克拉通及边缘地区的碱性岩浆岩富集Nb、Zr、REE;中亚造山带碱性岩浆岩的源区因近期俯冲交代影响的岩石圈地幔和新生地壳物质的参与而显著富集Li、Be、W、Sn、Mo等流体活动元素。塔里木克拉通及边缘地区碱性正长岩‒花岗岩贫硅、钠质、过碱性的特征有利于熔体中Nb、Zr、REE的富集;而中亚造山带碱性正长岩‒花岗岩富硅、钾质、过铝质的特征有利于Ta、Li、W、Sn的富集。塔里木克拉通和中亚造山带具有不同的地幔柱‒岩石圈相互作用,其碱性岩浆岩的岩浆源区不同,并经历了不同的岩浆演化过程,导致塔里木大火成岩省两大构造域具有不同的稀有金属成矿作用。

大西洋中脊26°S玄武岩岩石成因及构造意义:来自Hf同位素的约束

大西洋中脊是慢速扩张洋脊的典型代表。本文以大西洋中脊26°S地区脊轴及海山玄武岩代表性样品为研究对象,开展系统的Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究,并结合已发表的数据,探讨研究区玄武岩成因及地幔源区性质和演化,旨在为认识地幔不均一性和地幔柱-洋脊相互作用方式提供关键证据。样品主-微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析结果表明,所有样品均显示同位素富集的N-MORB特征。此外,大西洋26°S玄武岩主微量元素和同位素具有较大的变化范围,且同位素之间呈现出良好的相关关系,表明其是亏损软流圈地幔熔融的结果,但有富集组分参与。结合元素和同位素特征以及Sr-Nd-Hf同位素定量模拟结果,富集组分可能为Tristan da Cunha地幔柱残余组分,显示EMⅠ型富集地幔特征。同位素定量模拟结果表明:海山玄武岩地幔源区组成为约90%~95%的亏损组分和10%~5%的富集组分;而脊轴玄武岩地幔源区富集组分较少(<5%)。点位6、7海山玄武岩样品显示高放射成因Pb同位素组成,符合Dupal异常边界条件。定量计算表明,造成其异常的原因可能与EMⅠ型组分参与有关,这与同位素定量模拟结果相吻合。本文研究的同位素不同程度富集N-MORB可能的成因机制为:远端地幔柱-洋脊相互作用,即Tristan da Cunha地幔柱距离洋脊>1000km,地幔柱在运移至大西洋中脊的过程中,岩石圈厚度明显变薄,为减压熔融的发生提供了良好条件,使残余地幔柱物质不相容元素亏损,但同位素组成保留源区富集的特征。地幔柱残余物质到达大西洋中脊下方后,参与洋脊地区减压熔融,最终形成研究区不相容元素亏损且同位素富集的N-MORB。因此,本文研究的同位素富集的N-MORB可能记录了远端柱-脊相互作用和洋脊之下富集地幔柱物质再熔融的过程,为认识地幔不均一性提供了新的岩石学和地球化学证据。因此,地幔柱-洋脊相互作用不仅是E-MORB的可能成因,对理解N-MORB形成也有十分重要的意义。

特提斯喜马拉雅带中段东部三叠纪火山岩的地球化学和岩石成因

三叠纪火山岩分布于特提斯喜马拉雅带中段东部,古地理上位于大印度北东部。分别采用原子吸收分光度法、ICP-MS和全岩同位素稀释法对三叠纪火山岩的主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素进行了分析,并用来研究其成分特征和成因。岩相学和地球化学指标显示三叠纪火山岩为玄武岩,MgO含量均很低(范围在4．27%～7．72%),属于演化岩浆。早三叠世热马组和中三叠世桑康组具有较高的TiO_2、TFeO和P_2O_5含量,稀土元素总量和轻重稀土元素的分馏程度均较高,Ti/V、Ti/Y、Zr/Y比值较高,富集高场强元素(如Nb、Zr等),地球化学特征与峨眉山高Ti玄武岩相似,以更富集La、Ce、Zr、Hf等元素而有别于夏威夷碱性玄武岩,它们属大陆边缘裂谷背景的具有OIB型地球化学特征的碱性玄武岩;晚三叠世涅如组玄武岩以较低TiO_2、TFeO和P_2O_5含量为特征,稀土元素总量和轻重稀土分馏程度均较低,高场强元素(如Nb、Zr等)丰度很低,为大陆边缘裂谷背景的具有E-MORB地球化学特征的拉斑玄武岩。三叠纪玄武岩Nd同位素组成随时间从轻度富集到亏损(ε_(Nd)(t)=-1．2→0．5→4．4),指示岩浆源区具有从轻度富集到亏损的演化趋势。不相容元素(如La/Sm、La/Ta以及(Th/Ta)_(PM)、(La/Nb)_(PM)等)指示热马组和桑康组玄武岩遭受了一定程度下地壳混染,而涅如组没有遭受地壳混染。热马组和桑康组玄武岩还显示岩石圈地幔物质的印记,并与石榴石相二辉橄榄岩的低度部分熔融有关,而涅如组玄武岩除了具有E-MORB特征外,还与尖晶石相二辉橄榄岩的较高程度部分熔融有关。它们被解释为上涌的软流圈地幔物质与岩石圈地幔物质混合后在不同程度的拉张背景下发生减压熔融的产物。特提斯喜马拉雅带的三叠纪裂谷作用很可能具有主动裂谷作用的性质,较小规模的火山岩浆作用可用裂谷带之下上涌的地幔物质由于传导作用而变冷或正在孕育的地幔柱成因模式来解释。

超级喷发(超级侵入)后成矿作用

本文仿照超级喷发的概念定义了超级侵入,并将超级火山对应于大型岩基。文章聚焦于这样一个科学问题:为什么大规模成矿作用发生在紧接着超级喷发和超级侵入之后?为此,首先探讨了峨嵋山地幔柱系统的活动规律。尽管少数学者对玄武质岩浆大规模喷出之前的千米级地壳隆升提出了质疑,峨嵋山火山岩系第一旋回底部玄武岩直接覆盖在喀斯特之上的新观察支持千米级隆升的认识。这表明,峨嵋山地幔柱快速上涌之初期,岩石圈子系统在相当长一段时间没有作出伸展响应,尽管局部已经发生了地壳岩石的部分熔融。因此,岩浆通道形成之后,首先喷出了巨厚层玄武岩,并且后者裹挟了部分长英质岩浆。此后,岩浆喷发的规模振荡性减小,直至消失和地表沉降。斜长石巨斑玄武岩和苦橄岩中橄榄石斑晶与基质间的不平衡表明这些晶体属于循环晶,暗示岩浆曾经在深部岩浆房滞留了相当长的时间,这将导致岩石圈受热膨胀和再次隆升以及岩浆的冻结。因此,下一阶段岩浆活动的开始要求有一个冻结岩浆房的活化机制。依据野外地质学和岩相学观察,文章详细描述了流体活化机制,并强调了提出这种机制的必要性。虽然多数作者偏好升温活化机制,流体活化机制对长英质和镁铁质岩浆成矿系统都是必需的。进而,结合地幔名义无水矿物的H2O丰度及其对岩浆产生过程的贡献,提出岩浆产量与减压速率正相关而与流体产量反相关的观点。尽管水流体可以有效降低地幔橄榄岩的固相线温度从而有可能提高岩浆产量,新生代玄武岩中橄榄岩包体依然含有未分解的角闪石和云母且名义无水矿物依然含有较多的H2O,表明快速减压条件下含水暗色矿物的分解反应和名义无水矿物的脱水作用都是低效的。将这种认识与峨嵋山地幔柱系统的振荡性运动结合在一起,结合成矿作用的基本解是成矿金属从流体中析出的认识,可以得出超大型矿床必然形成于超级喷发和超级侵入之后。攀枝花式铁矿的观察表明,两类代表性矿床都具有铁矿浆侵位发生在成矿系统演化最后阶段的特点。因此得出结论:超大型矿床的形成取决于岩浆通道向流体通道的转换。如果岩浆通道在尚未完全封闭之前被含矿流体所利用,大规模流体快速上升将产生超大型矿床。含矿流体透过残留于通道中的熔体上升,不仅冲刷通道中的残留熔体并使其聚集在火山岩系之下或侵位于其下部形成含矿小岩体,而且持续注入于小岩浆体中的含矿流体可以导致岩浆强烈分异形成层状岩体。当通道中残留熔体被消耗殆尽,沿着通道上升的只有含矿流体。这些含矿流体充填在自生长裂隙中并强烈排气,最终可形成矿浆型富矿体。考虑到通道的规模与关闭速率的关系,推测超级喷发/侵入发生时的岩浆主通道更容易转换为含矿流体通道,因而是圈定找矿靶区的首选目标。该模型似乎与观察结果相吻合,并可与岩浆成矿系统的复杂性、小岩体成大矿理论、透岩浆流体成矿理论和通道成矿假说有机地结合在一起,较合理解释了超级喷发/侵入后成矿作用的地球动力学背景和成矿过程。由于长英质和镁铁质岩浆系统中均可见岩基,我们建议将这类成矿作用统称为岩基后成矿作用。

华北地幔橄榄岩锂同位素研究进展

作为非传统稳定同位素的代表,Li同位素已被广泛应用于示踪与熔体和流体相关的地质过程。地幔橄榄岩高度不均一的Li含量和Li同位素组成特征是熔/流体与地幔橄榄岩相互作用过程中同位素分馏作用及温度下降过程中Li在矿物之间扩散分馏的结果,同位素扩散现象通常被矿物颗粒边部的组成特征所记录。由于Li在橄榄石中的扩散速度比在辉石中慢,所以大颗粒橄榄石核部的Li含量和同位素组成更能反映岩石圈地幔的组成,而辉石的组成特征更多地记录了后期的过程。大量地幔捕虏体的锂同位素组成特征研究表明,华北克拉通岩石圈地幔经历了蚀变洋壳在俯冲过程中、残留俯冲板片在深部地幔、以及上涌的软流圈所释放的不同组成的熔/流体的改造过程。由于改造作用的多阶段性和改造程度的不同,华北克拉通东部与中部地幔橄榄岩的组成特征具有系统性的差异。Li同位素与其他地球化学指标的联合示踪是未来地幔地球化学研究的发展趋势。

鹤壁新生代玄武岩源区及成因:地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据

大陆碱性玄武岩是研究大陆地幔、软流圈和岩石圈、壳幔相互作用的窗口。鹤壁碱性玄武岩为华北中部新生代玄武岩重要组成部分,其源区和成因对了解新生代期间华北克拉通中部岩石圈地幔改造提供了重要依据。鹤壁新生代玄武岩主要为碱性玄武岩,贫硅(SiO2=45.0%～47.8%)富镁(MgO=7.3%～8.5%)和全碱(Na2O+K2O=4.6%～6.3%),富集轻稀土元素,轻、重稀土元素强烈分馏[(La/Yb)N=15.1～21.2],无明显Eu异常。富集大离子亲石元素(LILEs)和高场强元素(HFSEs)。在原始地幔标准化蛛网图上,具有明显的Nb、Ta正异常,其中Nb/U=35～48、La/Nb=0.4～0.7、Ba/Nb=3.6～11。全岩的Sr、Nd、Hf同位素比值分别为87Sr/86Sri=0.7036～0.7044,εNd(t)=+0.4～+5.4,εHf(t)=+5.0～+9.7,显示鹤壁新生代玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学特征和同位素组成。岩相学特征和地球化学特征表明鹤壁新生代玄武岩是软流圈地幔(>80km)小程度部分熔融形成的熔体与富集的岩石圈地幔相互作用后的结果,地壳物质混染和结晶分离作用不显著。