壳幔混合层的物质过程及其动力学意义

以评述壳幔混合层的物质过程为主，对壳幔混合层的概念、研究现状、形成机制及作用过程等作了简要综述。底侵作用、拆沉作用和部分熔融作用是壳幔混合层的主要物质过程。底侵和拆沉构成壳幔物质循环，部分熔融则为其提供物质和条件，这三者相互作用，影响和制约着壳幔物质交换，在大陆地壳变形中起着极其重要的作用。

滁州地区金牛侵入体的岩石成因:拆沉下地壳熔融还是壳幔混合

滁州冶山地区研究程度较低,前人研究认为金牛岩体属于冶山岩体的边缘相,本次对金牛岩体开展独立研究。金牛侵入岩锆石U-Pb定年结果为(129±2)Ma,属于早白垩世早期。锆石原位Hf同位素分析显示,具有较均一的负εHf(t)值(-2.82^-6.52)和较古老的地壳模式年龄tDMC(1360~1600 Ma)。金牛岩体为碱性(σ:5.08~5.74)、准铝质(A/CNK:0.803~0.844)岩石,具有较强的轻重稀土元素分异、无明显-弱负Eu异常、相对富集轻稀土元素、大离子亲石元素,明显亏损重稀土元素和高强场元素的特点,综合对比冶山岩体,认为金牛岩体与冶山岩体同期不同源。结合区域构造演化特征及岩石地球化学、Hf同位素特征,金牛岩体很可能为来源于富集岩石圈地幔的富水底侵基性岩浆与古老下地壳部分熔融形成的岩浆混合的产物,其源动力与太平洋板块的俯冲有关。

适用于壳幔混合物源成因花岗岩中暗色微粒包体的单斜辉石压力计

花岗岩的壳幔混合物源成因及花岗岩中暗色微粒包体的成因信息是地质学关注的重要研究对象,但至今还没有适用于花岗岩中暗色微粒包体这种基性矿物组合的压力计。依据Patino Douce模拟壳幔岩浆混合过程的试验岩石学研究资料,发现具有基性矿物组合的暗色微粒包体中单斜辉石的Na、Al含量与压力密切相关,得出了压力与单斜辉石中的Na2O含量、Al2O3含量、硬玉分子摩尔分数、契尔马克辉石分子摩尔分数、硬玉分子与契尔马克辉石分子摩尔分数之和的线性关系,以及压力与斜方辉石中Al2O3含量的线性关系,进而得出适用于壳幔混合物源成因花岗岩中暗色微粒包体的有效地质压力计。这一压力计为了解壳幔混合物源成因花岗岩浆形成的深度提供了研究手段。将地质压力计应用于西秦岭天水地区车河花岗岩体及其中的暗色微粒包体研究,对了解壳幔混合作用形成的花岗岩等深部地质问题具有重要意义。

试论辽东地区古元古代壳幔混合杂岩

辽东地区古元古代条痕状花岗质杂岩呈东西向展布于辽东古裂谷带中，侵入辽河群，最高可达大石桥岩组。曾被认为是幔源岩浆结晶分异，或壳源重熔岩浆侵位的产物。岩石化学和地球化学研究表明，杂岩属钙碱性，是以S型花岗质岩为主的I型与S型的混合型花岗岩。杂岩物源主要来源于壳源区火山－沉积岩和壳幔过渡区的玄武岩－沉积岩，是壳幔混合层部分熔融体在伸展机制向挤压机制启动期转化阶段形成的复杂岩石，可称壳幔混合杂岩。

壳幔Rb-Sr混合等时线及其地质意义

本文利用二元混合模型讨论了壳幔物质的不同混合环境对Rb-Sr等时线年龄的影响。一般情况下,混合作用将使岩体的同位素年龄变大;若地壳物质在混合之前经受过Rb丢失和(或)Sr获得事件,则等时线斜率的变化较大,可能得到很大的年龄和异常低的初始同位素比值,甚至斜率为负值。对一组分离的底辟小岩体而言,同一底辟岩体作矿物内部等时线能够得到结晶年龄,但用不同岩体的全岩得到的等时线则可能给出围岩年龄(条件是各底辟岩体的混合比例相同)。该二元混合模型可以推广到任意两端元混合情况。作为其应用,笔者解释了近年来出现的一些Rb-Sr等时线年龄的混乱现象。

秦岭早中生代壳幔岩浆混合作用——来自东江口花岗岩体闪长质包体的地球化学证据

东江口花岗岩及闪长质包体分别获得了218Ma和224Ma的形成年龄,闪长质包体中存在岩浆不平衡结构并发育与寄主花岗岩相同的钾长石斑晶及淬冷形成的针状磷灰石,揭示了花岗岩形成过程中曾发生二元岩浆混合作用。这种混合作用已造成寄主花岗岩和闪长质包体化学组成的趋同,同时使得它们的Sr-Nd-Pb同位素组成发生强烈均一化。但暗色闪长质包体锆石具有较宽的εHf(t)值(-4.58～3.31),保留了二端元岩浆源区的特征。秦岭早中生代同期闪长质包体锆石εHf(t)>10及寄主花岗岩锆石εHf(t)<-10的差异表明,它们分别来自相对亏损地幔源区和中元古代滞留于地壳的幔源基性物质,而两个源区的岩浆,自224Ma以来发生强烈混合作用,形成大规模的壳幔混合花岗岩体。

南太行山平顺闪长岩体斜长石捕虏晶特征及其对壳幔岩浆混合过程的记录

在南太行山平顺闪长岩体中偶见具有特殊环带结构的斜长石,其核部为钙含量高的基性斜长石(An>63),幔部为富钠的斜长石,二者之间存在由绢云母和绿帘石组成的溶蚀带,且核、幔An值变化截然不同。根据斜长石的环带构造特征和成分分析,认为本区岩浆混合过程大致如下:起源于EMI型富集地幔的幔源岩浆底侵作用于下地壳,在高温下结晶出钙含量高的基性斜长石,且所携带的热使下地壳开始熔融形成壳源岩浆;壳、幔两种岩浆沿着太行山深大断裂快速上升侵位于地壳浅部,发生岩浆混合;与此同时,早期形成的基性斜长石由于压力突然减小发生溶蚀,形成形态不规则的溶蚀带;壳幔混合岩浆在基性斜长石基础上结晶生长富钠斜长石,形成具有特殊环带结构的斜长石。这为研究区内存在岩浆混合作用提供了最直接的证据。

“壳-幔”混合成因高Ba-Sr花岗质岩浆演化——以华北克拉通中部带老山和狐偃山岩体为例

锆石U-Pb年龄显示华北克拉通中部带西缘老山杂岩体和狐偃山正长岩形成时间接近(128.7～125.4Ma),代表华北克拉通中部带早白垩世岩浆活动。系统的地球化学研究显示两岩体具有如下特征:(1)SiO_2含量中等(57.3%～69.8%),高K_2O(3.0%～8.2%)和Na_2O(4.3%～6.4%)含量,低MgO(0.2%～1.4%)、CaO、TiO_2和P_2O_5含量;(2)富集大离子亲石元素(Ba、Sr、K)和LREEs,亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)和HREEs。全岩地球化学特征(如高Ba、Sr含量和K/Rb比值,低Rb、Y含量)与高Ba-Sr花岗岩相符;(3)根据主量元素,相容元素(Cr、Co、Ni、V)和微量元素(Ba、Sr)特征,研究样品可分为2组:组1具有高Ba特征,Sr(^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.7049～0.7053)和Nd(ε_(Nd)(t)=-11.5～-9.7)同位素组成均一,经历了以黑云母为主的分离结晶作用;组2具有低Ba特征,Sr(^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.7051～0.7070)和Nd(ε_(Nd)(t)=-18.7～-14.8)同位素组成更加富集且分散,经历了角闪石,斜长石及磷灰石、磁铁矿和榍石等矿物分离结晶。2组样品不同的源区组分和分离结晶组合会显著改变岩浆中特征微量元素(Ba、Sr、Rb)含量和比值(Sr/Y、Nb/Ta、Dy/Yb)。本文研究表明华北克拉通中部带岩石圈地幔富集机制主要与元古代东、西陆块向中部带碰撞拼合时俯冲板块派生流体交代作用有关,该区中生代破坏机制为古太平洋板块俯冲所引起的碰撞后伸展背景下富集岩石圈地幔减压熔融、底侵至下地壳并引起"壳-幔"岩浆相互作用所形成的大规模深部岩浆抽取。

秦岭、祁连细碧岩—石英角斑岩建造成因新观点——壳幔双层混合模型

1.岩石地球化学特征经研究,秦岭、祁连细碧岩-石英角斑岩建造存在C和A(或A1、A2)类地球化学趋势,这些趋势代表不同的岩浆演化系列。北秦岭早古生代二郎坪群和丹凤群细碧岩-石英角斑岩建造具有A+C类基性火山岩+C类角斑岩、石英角斑岩共生组合,A类属拉斑玄武岩浆系列。扬子地台北缘中、晚元古宙细碧岩-石英角斑岩建造具有A1±A2类基性火山岩+C类角斑岩、石英角斑岩组合,其中A1类属拉斑玄武岩浆系列,A2类属碱性玄武岩浆系列。祁连早古生代细碧岩-石英角斑岩建造具有±A1±A2±C类基性火山岩+C类角斑岩、石英角斑岩组合,A1、A2类属拉斑玄武岩浆系列及碱性玄武岩浆系列。秦岭、祁连细碧岩-石英角斑岩建造的共同特点为:(1)呈近东西向的线形带状分布,

壳幔岩浆混合作用与陆内环境高Sr/Y斑岩的形成及成矿：实例与探讨

产于陆内环境的含矿斑岩往往具有高Sr/Y特征,多数学者认为与岩浆起源于加厚或拆沉的下地壳有关。然而,目前这一模式仍存在较大争议。本文以敖仑花斑岩矿床为例,新报道了矿区内不成矿岩体的岩石学和地球化学特征,与同期成矿岩体进行对比,探讨含矿斑岩高Sr/Y原因及控制是否成矿的可能因素。相对于含矿斑岩,敖仑花贫矿黑云母花岗岩具有高SiO2（74%~78%）、低MgO（〈0.2%）和CaO（0.2%~1.1%）、贫Sr（30×10^-6~251×10^-6）和Cr（1×10^-6~6×10^-6）的特征,显示准铝质到过铝质性质（A/CNK=0.9~1.2）,Mg#值（2~30）与玄武岩实验熔体成份相似,说明岩浆可能主要来自基性下地壳源区的部分熔融。而已有的研究表明含矿斑岩为壳幔岩浆混合成因,富集地幔起源的偏基性岩浆的加入提升了寄主长英质岩浆的Mg#值、大离子亲石元素（Sr、La等）含量及其氧逸度（fO2）。我们认为幔源岩浆的混合可能是导致陆内环境含矿斑岩高Sr/Y及有利成矿的根本原因;相反,来自纯壳源的花岗质熔体因缺乏富水、高fO2幔源岩浆的参与而不利于形成斑岩Cu±Au±Mo矿床。

琼西南晚白垩世千家岩体矿物学特征及其对岩石成因的约束

千家岩体为海南岛典型的晚白垩世早期花岗质杂岩体,岩石类型主要有花岗闪长岩、二长花岗岩及正长花岗岩,常见造岩矿物有黑云母、角闪石、斜长石、碱性长石、石英等。为进一步揭示岩石形成过程及源区性质,反演壳幔相互作用,本文选取千家岩体,利用电子探针技术对不同岩石类型中的主要矿物进行了矿物化学分析。结果显示,角闪石、黑云母均属于壳幔混源成因,斜长石发育正反环带及振荡环带,记录了岩浆混合作用的影响。镜下观察发现,千家岩体各类岩石中存在大量的岩浆不平衡结构,如斜长石和角闪石的环带结构,针状产出的磷灰石,以及斜长石、钾长石和石英的嵌晶结构等,结合暗色微粒包体的分布组合及形态特征,认为千家岩体形成中经历了岩浆混合作用。综合来说,岩石及矿物化学证据均表明,岩浆混合作用是研究区岩石形成的主因,矿物学证据表明,千家岩体岩石类型为I型花岗岩,其源区属钙碱性岩浆,黑云母矿物化学数据表明岩石形成环境为相对较低的氧逸度。

华南燕山期佛冈–南昆山花岗岩石成因:来自锆石微量元素、H_(2)O含量及Hf-O同位素的约束

华南地区发育大规模与稀有金属成矿相关的燕山期花岗岩,其岩石类型与成因存在诸多争议,厘清这些争议有助于理解华南地区的成矿作用。锆石是花岗岩中常见的副矿物,具有非常稳定的物理化学性质,不容易受后期地质作用影响,可以很好地保存其形成时母岩浆的地球化学信息,从而避免全岩地球化学分析的不足。本研究选取华南地区佛冈–南昆山花岗岩中的锆石进行LA-ICP-MS微量元素和Hf同位素研究,结合SIMS氧同位素和H_(2)O含量等数据,探讨佛冈岩体和南昆山岩体的岩石类型和成因。两个岩体的锆石都呈现LREE亏损、HREE富集、Eu负异常、Ce正异常,以及Zr/Hf>55、Eu/Eu~*>0.005、Hf含量低(<1.2%)等特点,明显不同于高分异I型花岗岩,指示母岩浆分异程度较低。同时,锆石的REE+Y与P含量之间的关系表明它们也不是S型花岗岩。佛冈岩体锆石较高的δ18O值(7.97‰~10.29‰)、富集的εHf(t)值(-13.6~-5.7)、较低的H_(2)O含量(核密度峰值317~412μg/g)以及较高的锆饱和温度(799~800℃)表明,佛冈花岗岩可能是源区有高比例沉积物加入的A型花岗岩。南昆山岩体也具有类似的、但变化范围更大的锆石δ18O值(6.34‰~11.11‰)、εHf(t)值(-11.1~1.1)和H_(2)O含量(297~1253μg/g)。锆石Hf-O同位素和H_(2)O含量分析结果显示,二者均具有壳幔混合的特点,其中南昆山花岗岩源区地幔物质加入比例更大。

湖南宝山花岗闪长质岩石混合成因证据探讨

通过对湖南宝山花岗闪长质岩石岩相学特征研究,发现存在较多矿物不平衡结构,如富Ca的斜长石熔蚀核,黑云母、石英嵌晶结构,暗色镶边的眼球状石英,针状磷灰石、辉石、黑云母共存等现象,表明宝山花岗闪长质岩石为基性岩浆与酸性岩浆的混合成因;主微量元素分析结果进一步证实了岩体属于混合成因的观点。该结论为壳幔相互作用提供了岩石学依据。

骑田岭花岗岩体的岩浆混合成因:寄主岩及其暗色闪长质包体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

燕山期骑田岭花岗岩体的仰天湖单元中花岗岩以发育暗色闪长质微细粒包体为特征。这些包体大小不等,呈被打散的片云状或次圆状,颜色较寄主岩深,粒度较细。在锆石内部结构的CL图像特征研究基础上,用LA-ICP-MS和MC-ICP-MS测定了锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成,探讨了寄主二长花岗岩、暗色闪长质微细粒包体的锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成特征。结果表明,寄主二长花岗岩的结晶年龄为(167.5±1.7)Ma和(155.4±4.3)Ma;闪长质微细粒包体的结晶年龄为(181.7±3.4)Ma和(167.6±3.9)Ma,寄主岩和包体均存在两组锆石年龄;对应的ε(Hf)t值为-13.2^-1.9与-8.3^+6.7,说明该岩体非单一源区岩浆物质形成,至少是两个源区岩浆混合作用的结果。结合寄主岩、包体的年龄以及Hf同位素组成特征,认为骑田岭花岗岩是以古老地壳物质熔融为主体的壳源岩浆与地幔的幔源岩浆高度混合的产物。壳、幔岩浆混合作用可能在18 2Ma前形成以壳源岩浆为主的岩浆房,在168 Ma时深部幔源基性岩浆进入壳源酸性岩浆房发生岩浆混合,壳、幔岩浆混合一直持续到15 5Ma左右。

东昆仑中段白日其利岩体岩浆混合作用的初步研究

通过对岩体地质特征、暗色包体及Nd、Sr同位素资料研究表明:东昆仑中段中三叠世白日其利岩体是由壳幔岩浆不均一或不彻底多次混合作用形成的,岩体内部呈现出酸性、基性岩浆因混合程度和混合比例不同而形成复杂的岩体结构样式,其基性端元为混合不彻底而残留的辉长质岩石,酸性端元是受轻度混染的二长花岗岩,岩浆混合作用方式以就地混合为主,岩体形成于碰撞造山期后的构造环境。

大桥坞产铀火山-侵入杂岩的岩浆混合作用及其对赣杭构造带铀成矿潜力的指示意义

浙江省大桥坞铀矿床赋矿围岩为一套火山-侵入杂岩,锆石U-Pb定年显示该套杂岩的成岩时代为138~125 Ma。Hf同位素分析结果显示随着成岩时代变新,这些岩石中锆石εHf(t)值从约-13.0升高到约-3.0。锆石饱和温度同样表现出升高的趋势,从~749℃升高到~846℃。以上特征表明大桥坞地区火山-侵入杂岩为壳幔岩浆混合成因,且幔源物质加入的比例随成岩时代变新而增多。综合前人对赣杭构造带相山、芙蓉山和沐尘地区花岗质岩石的研究结果,发现这些岩石的全岩εNd(t)值和锆石εHf(t)值在135~112 Ma期间分别从-9.0升高到-2.0和-10.0升高到2.0,表明其成因上可能同壳幔岩浆混合有关,且随着成岩时代变新幔源岩浆的加入逐渐增多。Sr-Nd同位素模拟显示幔源岩浆加入的比例在135~112 Ma期间从0升高到~60%。由于幔源岩浆较壳源岩浆贫U和Th,前者的加入会稀释壳源岩浆中U和Th的含量,降低其铀成矿潜力。幔源物质加入越多,铀成矿潜力越低。赣杭构造带壳幔岩浆混合作用呈西弱东强的地质事实,可能是该带上铀矿床的分布呈西大东小格局的重要原因之一。因此,赣杭构造带东段找矿需关注富铀基底(花岗岩或长英质变质岩基底)与早白垩世火山岩盖层相结合的地区。

藏北羌塘地区的地壳电性结构及其意义

羌塘地区地壳的电性层可分为上、中、下 3层。中电性层为一连续的低阻层 ,厚度平均 2 0km左右。上、下电性层块断作用强烈 ,而中电性层韧性好 ,表现为褶皱弯曲。如果上层高阻高密体发育 ,则中层顶界面埋深增大 ;如果下层高阻层发育 ,则中层的顶界面抬升。中电性层在北羌塘平缓 ,厚度均匀 ;而在南羌塘此层连续性较差 ,埋藏深。壳幔层对下地壳与中地壳的增厚起制约作用 ,而中地壳对上地壳的增厚起调节作用 ,不同规模的断裂又是各层增厚不可缺的条件。

氦气资源的分类、特征及富集主控因素分析

我国氦气供应量不足,根本原因是氦气资源相对贫乏。加强对富氦天然气的分类研究,明确不同类型氦气藏的特征及富集主控因素,对促进我国氦气勘探开发研究和保障我国用氦安全都具有重要意义。通过研究氦气的成因,同时考虑氦气资源丰度禀赋,铀、钍放射性元素所处空间层位,载体气藏类型,以及成藏主控因素的差别,对含氦气藏进行了细致划分。氦气藏总体分为两类:壳幔混合型和壳源型,壳源型又可细分为壳源远源型(包括烃类伴生型和水溶气型)和壳源近源型(页岩气型),不同类型氦气资源特征大相径庭。从国内目前发现的氦气藏来看,只有与烃类气藏共同成藏的壳源氦才具有工业利用价值,尽管其资源品位相对较低,但资源潜力较大。壳源远源型和壳源近源型氦气藏富集主控因素大致相同,但在氦源岩和运移通道上存在差异。

青海省牛苦头铅锌矿床成矿时代研究:来自成矿岩体年代学和黄铁矿Re-Os地球化学证据

东昆仑造山带祁漫塔格地区是青海重要的矽卡岩多金属成矿带,牛苦头矽卡岩型矿床位于该地区中西段,为祁漫塔格地区探明的中-大型矽卡岩型铅锌多金属矿床之一。鉴于矿区成岩成矿时代以及金属成矿物质来源存在争议,笔者通过LA-ICP-MS及热表面电离质谱Re-Os同位素测试技术对锆石及黄铁矿年代学进行了研究。结果表明,牛苦头矿区M1矿段10线钻孔底部成矿花岗岩体年龄分别为(362.2±2.7)Ma、(361.8±3.4)Ma,与主成矿阶段闪锌矿密切共生的黄铁矿Re-Os等时线年龄为(359.2±6.3)Ma。牛苦头矿区矽卡岩铅锌多金属矿床成岩与成矿时代耦合于(362.2±2.7)~(359.2±6.3)Ma,表明该矽卡型铅锌多金属矿床形成于华力西期晚泥盆世。黄铁矿初始187OS/188Os值为0.13±0.24,表明牛苦头铅锌矿床金属成矿物质为壳幔混合来源,形成于晚泥盆世早古生代—晚古生代早期构造-岩浆旋回中碰撞-后碰撞的拉伸背景之下。

福建泰宁地区早古生代二长花岗岩年代学、地球化学特征及地质意义

华南早古生代武夷‒云开造山带以强烈的变质变形、区域角度不整合和发育大量花岗岩为特征。在武夷地区I型花岗岩主要分布于深大断裂等构造带附近。本文以产于武夷造山带中段石城‒崇安断裂附近的长兴二长花岗岩为研究对象,对其开展年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素分析,据此探讨岩石成因及其形成的构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为451±3 Ma,表明二长花岗岩形成于晚奥陶世。岩石具有较高的SiO_(2)(71.97%~74.94%)、Al_(2)O_(3)(13.16%~14.86%)和K2O(4.03%~6.95%)含量,较低的MgO(0.27%~0.78%)、TiO_(2)(0.09%~0.26%)、CaO(0.15%~1.44%)和P2O5(0.03%~0.11%)含量,属于高钾钙碱性系列。长兴二长花岗岩具有明显的负Eu异常(δEu=0.44~0.99),富集大离子亲石元素(K、Rb)、Th、U、Pb和轻稀土元素,亏损Ba、Sr、P、Zr、Ti和重稀土元素,显示高分异I型花岗岩的特征。二长花岗岩的锆石Hf同位素具有明显的不均一性,176Hf/177Hf值介于0.282291~0.282647之间,εHf(t)值范围为–7.48~4.46,tDM2(Hf)变化于1058~1718 Ma。全岩(87Sr/86Sr)i为0.7101~0.7156,εNd(t)为–14.7~–11.7,tDM2(Nd)为1971~2171 Ma。综合分析认为武夷‒云开造山带为早古生代陆内造山带,二长花岗岩形成于后造山伸展垮塌阶段初期,为幔源基性岩浆及其上涌诱发的酸性岩浆在地壳深部混合,并经历了高程度的分离结晶作用的产物。