从长英质侵入体揭示火山喷发过程与岩浆通道系统

汇聚板块边缘的大型长英质火山喷发是地球上最具破坏性的自然灾害之一。然而,与这些火山相关的岩浆通道系统的结构及其对火山活动的控制方式迄今仍知之甚少。基于在青藏高原北部东昆仑造山带三叠纪火山岩与侵入体关系的观察以及全球岩浆通道系统的研究进展,本文提出要将火山机构与侵入体结合起来开展研究,通过重建岩浆通道系统来揭示侵入体(古岩浆储库)与火山活动的潜在联系。本文指出,地球上只有少部分侵入岩与火山活动存在密切关系,这些侵入岩可能是抽取火山喷发物质后留下的岩浆储库残余物质。有些岩浆储库不仅为火山喷发提供物质,还在提供火山喷发动力、控制火山喷发方式在溢流式与爆炸式之间的转换以及影响火山机构定位等方面发挥着关键作用。富挥发分的流体大量溢出地表会减少大型伟晶岩型和斑岩型矿床的形成机会,特别是在爆炸式的长英质火山喷发过程中。本文将岩浆通道系统划分为5个区域,即部分熔融区、岩浆聚集区、岩浆迁移区、岩浆侵位区和火山喷口区,这些区域构成了一个复杂的纵向递进、横向连接的岩浆网络系统,是构造环境(构造阶段)、地壳状态和岩浆动力学属性的耦合产物。为了深入理解长英质岩浆通道系统结构和动力学演化及其对火山活动机制的控制,本文建议要将火山机构、侵入体和围岩系统作为岩浆通道系统的组成部分,开展构造地质学、岩石学、矿物学、岩浆动力学、地球化学、地球物理学等多学科的综合研究,以精细解剖典型岩浆通道系统的组成和结构,重建其岩浆动力学过程。

长白山天池火山晚更新世以来岩浆房系统的压力探讨

长白山天池火山是一座大型的复合式活火山,由于其曾剧烈的喷发活动(946~947AD)和2002-2006年的扰动事件而备受瞩目。自晚更新世以来,天池火山有过多次剧烈的爆炸式喷发活动,其岩浆主要为高分异的碱流质与粗面质岩浆,SiO_(2)>65%。地球物理探测表明天池火山地下在浅部地壳存在岩浆房,但却未能对历史喷发活动的岩浆系统进行约束。本文利用晚更新世以来喷发物的电子探针数据,运用Qz-Ab-Or系统投图、单斜辉石机器学习压力计以及rhyolite-MELTS压力计对各期喷发的岩浆驻存压力条件进行计算,认为天文峰期(TWF)碱流岩压力约246~444MPa、气象站期(QXZ)碱流岩压力约184~344MPa、千年大喷发(ME-I)碱流岩压力约162~314MPa,千年大喷发(ME-II)粗面岩压力约438~540MPa。通过压力与深度换算后发现上述喷发岩浆贮存位置均对应中上地壳深度的岩浆房,并且三期碱流岩压力随喷发时间逐渐降低,暗示天池碱流质岩浆房在万年尺度内逐渐向浅部地壳演化的趋势;而粗面质岩浆可能来自另一个更深的岩浆房。该发现将有助于提高对天池火山岩浆房系统演化的认识,并为火山监测数据解释和灾害预警等工作提供依据。

岩浆通道成矿核心内涵“两深一浅一通道”及其找矿意义

岩浆通道成矿模型的建立深刻改变了岩浆铜镍硫化物矿床成因研究的范式,成为该领域的研究前沿,而且已经成功地应用于找矿勘查中。该模型揭示了硫化物熔离与聚集成矿在空间上的不一致性以及成矿与相关玄武岩铂族元素强烈亏损的成因联系,很好地解释了为什么很多含矿岩体围岩贫硫化物的现象。笔者将该模型的核心内涵概括为“两深一浅一通道”,“两深”指成矿物质来源于地幔、硫化物熔离发生在深部,“一浅”指硫化物的聚集成矿主要发生在较浅的岩浆房,“一通道”指较稳定的岩浆通道更有利于成大矿。结合对典型矿床和成矿带的分析,笔者提出侵位较浅的、规模相对较大的岩体,其成矿潜力好于深部的岩浆通道相。因此,认为地表矿化并不是唯一可靠的、甚至不能作为最重要的找矿标志,要提高找矿效率(特别是隐伏矿床),首先要全面分析成矿带岩浆通道系统在不同区域的埋藏、剥蚀和暴露状况,目标岩体地质产状及其与围岩时代差异等宏观地质要素,查明深部通道相与浅部岩体空间分布和形成深度的差异,在此基础上,判断浅部岩体的位置、合理部署重点勘查区域、选择有效的勘查技术、定位目标岩体,进行钻探验证。

岩浆储库的活化:以浙江西部马头石英二长岩为例

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素组成和矿物相特征,并结合锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素、锆石微量元素、磷灰石微量元素和斜长石电子探针等技术对其进行了详细研究。锆石U-Pb定年结果显示,马头岩体形成于100±1Ma,属于早白垩世晚期岩浆活动产物。野外观察发现,马头岩体中发育大量的闪长质暗色包体。马头石英二长岩中的锆石ε_(Hf)(t)(-10.4~-0.4)变化极大,表明其是由古老陆壳来源的酸性岩浆与地幔来源基性岩浆混合所形成。马头岩体中的锆石结构十分复杂,在CL图像上普遍显示出黑色的核部、白色的幔部以及黑色的边部。最早期的黑色锆石核部具有相对高的Th、U、Hf含量,变化较大的Eu/Eu^(*)(0.5~0)、Zr/Hf(40~70)和Th/U比值、Ti含量,表明它们结晶自地壳中的演化程度较高的低温且结晶度较高的硅质岩浆储库。白色的幔部锆石具有低的Th、U、Hf含量,Eu/Eu^比值相对较高(0.15~0.37),表明由于基性岩浆的注入导致先存岩浆储库发生活化和熔融,使得岩浆储库内温度升高且熔体比例增加,而随着矿物进一步结晶,晶体间隙之中的熔体演化程度升高,其中结晶了最晚期的具有高U和Hf含量、低Eu/Eu和Zr/Hf的黑色锆石边部。斜长石电子探针数据表明,随着斜长石斑晶的结晶,岩浆储库经历了晶体-熔体分离过程,导致活化后储库内的熔体从富钙向富钠演化,最终结晶形成了细粒状的石英和钠长石。石英二长岩中的磷灰石具有较低的Sr含量(113×10^(-6)~417×10^(-6)),较高的U、Y、轻稀土和较低的重稀土含量,表明先存岩浆储库在经历活化之后,也经历了斜长石、榍石和磷灰石等矿物的分离结晶。锆石记录了岩浆储库的活化和熔融过程,而斜长石和磷灰石等矿物仅记录了岩浆储库活化后的晶体-熔体分离和熔体抽离过程。因此,马头石英二长岩表明其代表岩浆储库活化后经历了熔体抽离的残余岩浆储库,与之同时形成的高硅流纹岩(或高硅花岗岩)是从岩浆储库中抽离出的富硅熔体。最后,我们研究表明岩浆储库在大部分时间内处于低温、低熔体比例的状态,基性岩浆的注入使得先存岩浆储库经历了活化和熔融,这是浅部地壳岩浆储库能再次经历晶体-熔体分离和火山喷发的关键因素。

内蒙古敖汉地区中生代花岗质岩浆活动与金钼多金属成矿作用

内蒙古敖汉地区处于华北克拉通与兴蒙造山带的过渡区,是华北地台北缘一个重要的金钼多金属矿化集中区,近年来找矿成果丰硕。在对撰山子和金厂沟梁大型金矿、白土营子大型钨钼多金属矿以及近年新发现的八家大型锌银铅矿和腾克力钼矿的地质地球化学特征系统分析的基础上,文章探讨了矿床成因与区域构造岩浆演化,提出了本区金钼多金属成矿潜力与找矿方向。结果显示,敖汉地区金钼多金属成矿与印支期、燕山期花岗质岩浆侵位密切相关,成矿主要发生于三叠纪和晚侏罗世—早白垩世,具有多期多阶段性特征。印支期和燕山期成矿岩体总体均属于准铝质-弱过铝质高钾钙碱性系列花岗岩,表现为轻稀土富集的右倾配分特征,大离子亲石元素富集,高场强元素亏损,分别形成于古亚洲洋和古太平洋构造域影响下的伸展背景。金矿床成因类型主要为岩浆热液脉型,钼矿床成因类型主要为斑岩型,受构造-岩浆岩联合控制,印支期和燕山期中酸性岩浆岩及北西向-近南北向断裂是重要的找矿标志。撰山子金矿具有良好的斑岩-矽卡岩型金铜矿床找矿前景,金厂沟梁和撰山子金矿区及外围具有寻找浅成低温热液型金多金属矿床的潜力。借鉴白土营子钨钼多金属矿田和八家锌银铅矿床的找矿经验,应注重综合利用地质、地化、物探等手段在覆盖区寻找钨铅锌银多金属矿床。

华北克拉通新太古代晚期岩浆作用:对构造体制和克拉通化的启示

在对华北克拉通太古宙基底作简要介绍的基础上,本文总结了华北克拉通新太古代晚期(主要为2.55~2.5 Ga期间)岩浆岩的锆石年龄分布模式、地球化学和Nd-Hf-O同位素组成特征。华北克拉通新太古代晚期变质基底的主要特征如下:(1)新太古代晚期岩石在华北克拉通广泛分布,但许多地区都存在中太古代晚期—新太古代早期地质记录。(2)岩浆锆石年龄主要变化于2.55~2.5 Ga,年龄峰值约为2.52 Ga。(3)与新太古代早期以前(>2.6 Ga)的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)相比,新太古代晚期英云闪长岩和花岗闪长岩比例明显增大。富钾花岗岩、闪长-辉长岩(包括闪长岩、辉长岩及两者之间过渡岩石)、赞岐岩(Sanukite,主体为富镁闪长岩)分布范围和规模也明显增大。大规模富钾花岗岩主要分布于华北克拉通东部,构成新太古代晚期双岩浆岩带的富钾花岗岩带。(4)在新太古代晚期变质基底分布区,几乎都有变质表壳岩存在。它们以较小规模存在于TTG和富钾花岗岩中。岩石类型包括变玄武质岩石、变质安山质-英安质火山岩/火山碎屑岩和变质碎屑沉积岩。一些地区存在变质超基性岩。(5)总体上,新太古代晚期地质事件存在如下演化规律:首先是表壳岩形成,然后是TTG侵入,最后是变质变形和富钾花岗岩形成。2.6~2.55 Ga为华北克拉通岩浆构造的“寂静期”。(6)新太古代晚期TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,中-高压TTG岩石大量形成表明新太古代晚期陆壳规模、厚度发生了明显增大。至少部分富钾花岗岩在形成过程中有沉积物参与。(7)不同类型TTG岩石具有类似的全岩Nd同位素和岩浆锆石Hf同位素组成,Nd-Hf同位素亏损地幔模式年龄主要分布在3.0~2.5 Ga,与中太古代晚期—新太古代早期岩石的模式年龄相近或稍偏年轻。富钾花岗岩Nd-Hf同位素组成特征受物源区早期形成演化历史制约。岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似,但显示更大的变化范围。结合其他研究,上述证据表明:(1)中太古代晚期—新太古代早期是华北克拉通陆壳增生最重要时期,这与全球其他许多克拉通类似,不同之处在于华北克拉通遭受了新太古代晚期构造岩浆热事件强烈改造;(2)在华北克拉通,类似于现代板块运动的构造体制在新太古代晚期开始启动;(3)规模最大的BIF(条带状铁建造)沿华北克拉通东部古老陆块西缘的双岩浆岩带分布,鞍本和冀东之间、冀东和鲁西之间是BIF找矿重要靶区;(4)华北克拉通在新太古代晚期完成初始克拉通化。

花岗质岩浆‒热液过渡阶段成矿响应及其岩石学记录

开展铜、锂和铍等关键金属的迁移富集机制与规律研究对于理解斑岩型和伟晶岩型矿床的成因具有重要意义。目前,大多数研究集中在岩浆形成到热液析出的“两端”演化过程,而岩石的后期热液蚀变是流体活动最活跃的时期,会强烈改造前期的成矿过程,导致难以识别岩浆向热液转换阶段的成矿流体演化特征。近来,研究发现花岗质岩浆在岩浆‒热液过渡阶段存在熔体与热液流体共生的岩石学记录:斑岩型矿床成矿体系中保存的含矿岩墙/脉、富铜钼的“岩浆‒流体”囊状体、“羽丝状”含矿细晶岩脉群、蠕虫状石英斑晶中保留的熔体‒流体包裹体;伟晶岩型矿床成矿体系中保存的单向固结的石英脉和细晶岩、晶洞构造和文象结构等。这些岩石学证据有效记录了成矿流体从岩浆到热液演化过程中同源固相与流体相之间的平衡控制过程,以及成矿元素的溶解和富集行为:(1)岩浆‒热液过渡阶段形成的“羽丝状”含铜细晶岩脉群,表明在较高的温度(523~613)℃条件下,熔体和流体存在相分离;(2)岩浆‒热液过渡阶段形成的熔流体混合相是亲铜元素由岩浆迁移进入热液的保障,可能代表了运移成矿元素介质的性质;(3)在岩浆‒热液过渡阶段,晶洞中石英的阴极发光(CL)图像揭示了多期环带结构,不同环带的O同位素均显示来源于岩浆阶段,可能与同一岩浆房中存在成矿流体多次出溶相关;(4)岩浆‒热液过渡阶段分离出的碱性金属元素/挥发性组分(如H2O、F、B和Cl)进一步促进了伟晶岩型矿床中Li、Be等成矿金属的富集和迁移;(5)岩浆‒热液过渡阶段形成的特殊含矿结构(如文象结构)是伟晶岩型Be矿床的有效找矿标志。在岩浆‒热液过渡阶段形成的岩石学证据虽然受到后续热液的强烈改造,但是仍能保存部分重要的成矿学信息,剖析该阶段成矿作用有助于了解花岗质成矿岩浆完整的岩浆‒热液流体的演化过程。

岩浆演化过程中硫化物饱和对斑岩型Cu-Au矿床形成的控制

斑岩型矿床是全球铜、金、银、钼等战略性矿产的重要来源,其主要分布于汇聚板块边缘。已有研究揭示大型斑岩矿床一般起源于板片俯冲产生的岩浆作用,俯冲板块脱水诱发地幔楔部分熔融形成初始弧岩浆,在经历过一系列复杂的演化后,最终上升至近地表(3~5 km)成矿。而岩浆硫化物能强烈络合亲铜元素,对岩浆演化过程金属的富集起着重要作用,研究硫化物中亲铜元素富集与活化过程是揭示斑岩矿床成矿机理的重要一环。本文对近年来斑岩矿床中岩浆硫化物的研究成果进行系统总结,梳理硫化物饱和的控制因素与分异过程,对比分析岩浆硫化物饱和过程对斑岩矿床金属富集的控制。岩浆硫化物饱和受温度、压力、氧逸度等多种因素共同控制,其中氧逸度变化是导致硫化物饱和的关键;硫化物饱和将促使金属Cu、Au、PGE等高效浓聚,PGE元素和Au对硫化物饱和异常敏感,少量硫化物饱和会导致大量PGE和Au聚集。岩浆硫化物饱和过程对斑岩成矿潜力影响存在争议,一些研究认为硫化物饱和是斑岩成矿的关键步骤,因为饱和的硫化物将促使金属Cu、Au高效浓聚,当新的岩浆注入或岩浆氧逸度或硫逸度变化时,硫化物将被再次溶解使成矿金属重新在硅酸盐熔体中富集;一些研究则认为岩浆演化过程中硫化物饱和不妨碍斑岩成矿,因为早期少量硫化物饱和沉淀并不会降低剩余岩浆中成矿元素丰度,不影响成矿潜力。厚地壳中硫化物饱和一般发生在早期,薄地壳中硫化物在晚期饱和。

巴基斯坦新特提斯构造–岩浆演化与重要金属成矿作用

巴基斯坦在大地构造位置上处于印度、欧亚和阿拉伯三大板块的汇聚带,正同时发生着大陆碰撞和大洋俯冲作用,是研究地球系统深部圈层相互作用与成矿效应的绝佳天然实验室。但是,目前对于巴基斯坦构造演化与成矿作用的研究还不系统,对于巴基斯坦的大型–超大型矿床形成的背景和机制仍不清楚。笔者针对巴基斯坦不同类型的优势矿种开展了深入解剖和对比研究,系统梳理最新研究进展,围绕巴基斯坦新特提斯构造–岩浆演化与成矿作用响应的关键科学问题,分析铜矿、铬铁矿、铅锌矿以及碳酸岩有关的稀土矿床等重要金属成矿类型形成的构造环境以及与区域重大地质事件的耦合关系,总结巴基斯坦区域成矿规律,为资源潜力分析和境内外找矿勘查提供依据。

宁芜矿集区多阶段火山作用岩浆源区的转变:来自侵入岩锆石Hf-O同位素特征的记录

宁芜玢岩型铁矿矿集区是中国东部重要的铁矿矿集区之一。宁芜矿集区在早白垩世135~126 Ma间连续发育了成分和源区相似的4组火山作用旋回,并伴随有两大类侵入岩发育:一类为辉石闪长玢岩-闪长玢岩,与玢岩型铁矿床的形成密切相关,主要发育于大王山火山旋回晚期(约131 Ma);另一类为花岗岩类侵入岩,形成于铁矿化之后,成岩时代与姑山和娘娘山火山旋回相近(130~126 Ma)。两类侵入岩源区的差异与联系目前尚未揭露。本次研究通过对两类侵入岩锆石年代学、Hf-O同位素特征的研究,区分了不同侵入岩源区差异。结果表明,与成矿母岩同旋回侵入岩锆石的δ^(18)O集中于6.0‰~6.5‰,εHf(t)集中于-6.0~-5.0;成矿后形成的花岗岩类侵入岩锆石的δ18O集中于7.0‰至8.0‰,ε_(Hf)(t)分布于-8.7~-1.2。结合前人研究,区内岩浆活动存在有富集地幔、太古代地壳和新元古代地壳3个岩浆源区,4个火山作用旋回的岩浆源区在130 Ma左右发生了改变。130 Ma之前的龙王山和大王山火山旋回的岩浆岩源区主要为受太古代地壳混染的富集地幔,而130 Ma之后的姑山和娘娘山火山作用旋回的岩浆岩源区主要为受新元古代地壳混染的富集地幔。多阶段火山作用中只有大王山旋回的闪长玢岩与玢岩型铁矿的形成有关。相比较其他火山旋回,大王山旋回具有更高的富集地幔组分以及更少的新元古代地壳的混染。因而,岩浆中较高比例的富集地幔含量是控制玢岩型铁矿形成的关键因素之一。

胶辽吉造山带碰撞后岩浆作用:来自辽东-吉南地区巨斑状和球粒状花岗岩的约束

胶辽吉造山带辽东-吉南地区卧龙泉、双岔、八河川等巨斑状花岗岩体形成于造山峰期之后,记录了造山带演化的重要信息,对于探讨整个胶辽吉造山带构造演化具有重要意义。通过对巨斑状花岗岩研究,识别出局部侵入其中的球粒状花岗岩,并对采集自造山带东部和西部典型岩体的3件巨斑状花岗岩和1件球粒状花岗岩开展了岩相学、锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及主微量元素研究。结果显示巨斑状花岗岩具有硅含量相对较低、全碱较高、A/CNK值变化较大(0.86~1.19)等特征。虽然双岔巨斑状花岗岩中见有石榴子石,但全岩地球化学特征表现出准铝质、锆饱和温度较高等A型花岗岩特征;宝甸地区花岗岩中也有石榴子石,显示了S型花岗岩地球化学特征。卧龙泉和双岔巨斑状花岗岩体侵位时代为1880~1895Ma,球粒状花岗岩形成于1870±13Ma,宝甸地区巨斑状含石榴花岗岩侵位于1845±13Ma左右;来自这些锆石的原位εHf(t)值介于-3.6~+4.2之间,相应的二阶段模式年龄为2474~2730Ma。本研究认为,辽吉造山带碰撞后花岗质岩石成因较为复杂:球粒状花岗岩反映了岩浆过冷度较大、快速侵位至浅表过程;宝甸地区巨斑状花岗岩具有S型花岗岩特征;具有A型花岗岩特征的巨斑状花岗岩则反映了深部物质和加厚地壳均有贡献。结合前期报道的同时代碰撞后I型和A型花岗岩以及变质岩的研究等,本文认为辽东半岛巨斑状和球粒状花岗岩的产出与胶辽吉造山带碰撞后强烈的下地壳作用有关,反映了造山带去根垮塌、岩石圈伸展过程,代表了碰撞后花岗质岩浆作用。

山东地区中生代岩浆岩中放射性元素富集规律及其对大地热流异常的指示意义

为进一步了解岩浆岩中放射性元素富集与大地热流异常的相关性,以山东地区中生代岩浆岩为研究对象,从岩石类型、元素含量、岩石形成年龄、放射性生热元素Th、U丰度、大地热流等方面进行分析。结果表明:区内正长岩Th、U丰度最高,酸性岩和碱性岩的Th、U含量相对较高;Th、U元素与Si、K元素含量存在正相关,与Fe、Mg等其他主量元素存在负相关,与Nb、Ta、Pb及稀土元素也存在较为明显的正相关;放射性元素丰度与大地热流存在一定的正相关,但还受到地壳厚度等多种因素的影响;研究进一步揭示放射性元素、岩浆岩及地热之间的关系,对山东地区地热资源的开发和利用具有一定借鉴意义。

滇东南薄竹山矿集区晚白垩世岩浆活动及锡银铅锌钨多金属成矿作用

薄竹山锡银铅锌钨多金属矿集区位于华南褶皱系西缘,属于滇东南岩浆成矿带的重要组成部分。区内矿产资源丰富,以锡银锌钨矿床为主,兼有铅锌铁铜等多种金属矿产,矿床均围绕薄竹山岩体分布,其中以白牛厂超大型银多金属矿和官房大型钨矿最为典型。研究表明,薄竹山矿集区锡银铅锌钨多金属矿床的形成与晚白垩世岩浆活动存在密切的联系,其复式岩体成岩时代可以追溯至91.2~84.1 Ma,属晚白垩世岩浆活动的产物。晚白垩世酸性岩浆沿着薄竹山背斜核部与北西向断裂交合地带大规模侵位,在岩浆的顶托作用和底劈作用下,最终形成了薄竹山复式花岗岩体及白牛厂隐伏花岗岩体。薄竹山各单元岩体与白牛厂二长花岗岩、花岗斑体,以及团山、官房花岗岩均表现出一致的富硅(w(SiO_(2))为65.48%~74.92%)、富钾(w(K_(2)O)为4.17%~6.06%)的特征,岩石富集轻稀土元素(LREEs),具中等负铕异常,各岩体明显富集大离子亲石元素(LILEs),而相对亏损高场强元素(HFSEs),为一套准铝质—过铝质的钙碱性—高钾钙碱性S型花岗岩,形成于同碰撞造山及向碰撞后造山环境过渡的大地构造背景,属于造山运动的产物。区内成矿物质迁移与富集主要围绕着花岗岩体进行,发育形成了花岗岩接触带的夕卡岩型W、Sn、Fe矿床,碎屑岩–碳酸盐岩建造中的岩浆热液型Ag、Pb–Zn、Sn、Cu及外围地层中低温热液型Sb矿,这在区域上构成较为完整的与花岗岩侵位有关的岩浆热液成矿系统。

东昆仑造山带岩浆镍钴硫化物矿床形成构造背景探讨

【研究目的】青海省夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床是世界范围内造山带背景发现的最大岩浆镍钴硫化物矿床。此外在东昆仑造山带夏日哈木外围还发现了石头坑德等岩浆镍钴硫化物矿床,初步显示东昆仑造山带良好的镍钴硫化物矿床形成条件和巨大的找矿潜力。【研究方法】通过野外地质调查,室内开展岩石学、矿相学、主微量元素分析、同位素地球化学等。【研究结果】精确锆石U-Pb测年发现,东昆仑造山带夏日哈木等含矿镁铁—超镁铁质岩体基本形成于425~330 Ma,沿柴达木盆地南缘昆北断裂和昆中断裂自西向东依次展布。含矿岩体的岩性主要为辉石橄榄岩、辉石岩、二辉橄榄岩、纯橄岩等,其SiO_(2)含量31.52%~53.31%,MgO含量7.5%~39.03%,Al_(2)O_(3)含量0.1%~16.01%,CaO含量0.23%~13.85%,MgO与SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Na_(2)O、K2O均呈负相关关系。稀土总量介于6.36×10^(-6)~81.5×10^(-6),平均为29.92×10^(-6),LREE/HREE平均值为5.34,(La/Sm)N、(La/Yb)N、(Sm/Nd)N、(Gd/Yb)N平均值分别为2.58、5.99、0.76、1.78,轻重稀土分异程度较高。含矿超镁铁质岩普遍具有较为一致的微量元素分布曲线,且与镁铁质岩石表现特征类似,亏损高场强元素Ta、Nb、Ti、P等,而相对富集大离子亲石元素Rb、Th、U等。Sr、Nd同位素研究指示夏日哈木、石头坑德等岩体岩浆源区来源于软流圈地幔,同时δ^(34)S均表现出较高的正值,揭示地壳物质同化混染是形成岩浆镍钴硫化物矿床的关键因素。【结论】结合区域最新构造演化认识,认为东昆仑夏日哈木等超大型岩浆镍钴硫化物矿床是伴随古特提斯裂解岩浆活动的成矿表现。该认识对丰富造山带内岩浆镍钴硫化物矿床成矿理论研究、拓展岩浆镍钴矿床找矿空间与潜力、支撑引领区域找矿实践实现新突破,均具有重要的研究价值和意义。

黑龙江省二道坎银矿床三叠纪岩浆岩地球化学特征、构造环境及意义

为进一步揭示黑龙江省二道坎银矿床三叠纪岩浆活动对成矿的指示作用,本文选取矿区内发育的辉绿岩、玄武安山玢岩、安山玢岩和石英闪长玢岩几类脉岩为研究对象,进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和岩石地球化学测试。结果表明,几类脉岩的成岩年龄为235.4~225.7 Ma;轻、重稀土分馏明显,轻稀土相对富集;辉绿岩亏损Th、U,富集Nb、Ta、Sr、Ti;玄武安山玢岩、安山玢岩与石英闪长玢岩富集U,亏损Nb、Ta、Ti;ε_(Hf)(t)值为9.3~11.8,t_(DM1)和t_(DM2)分别为495~408 Ma和841~626 Ma。研究表明,辉绿岩岩浆起源于类似于富集型的地幔源区并受到地壳物质的混染;玄武安山玢岩、安山玢岩及石英闪长玢岩形成于活动大陆边缘岛弧环境,与蒙古-鄂霍次克洋的南东向俯冲相关,岩浆起源于玄武质岩浆底侵新生下地壳的部分熔融。

La/Sm-La图解是用于判别岩浆岩是分离结晶还是部分熔融形成的吗?

La/Sm-La图解(图1)被广泛应用于判别岩浆岩是分离结晶成因还是部分熔融形成^([1])。然而在实际应用时这个图解常被误用,即当投点趋于平行横坐标时,被认为该岩浆岩是分离结晶作用形成的,而当处于一条斜线时,就被认为是部分熔融形成。实际上该图解的真正意义不是指某个岩浆岩样品,而指的是判别一套样品(即所有投影点)是由同一母熔体通过不同程度的分离结晶作用形成的还是同一源区通过不同程度部分熔融形成的,因为岩浆最初都是要先经过部分熔融形成原始熔体。下面介绍该图解的出处就很容易理解其真正意义了。

穿地壳岩浆系统改变岩石圈流变和热结构

以山东东部穿地壳岩浆系统为例,通过研究岩石圈流变结构和热结构,结合已有野外探勘及地球物理数据,对山东东部地壳演变进行还原和解释,并且进一步建立穿地壳岩浆系统的岩浆深部热效应模型,考察岩石圈深部动力学演化机制。初步估算靶区地温,对山东东部地区超过6 km岩石圈结构及其地热储集体展布进行预测,进一步阐述山东东部深部地热储集体形成理论模型。结果表明:华北克拉通太古宙形成具有稳定刚性的陆壳,花岗岩主要以未变质或浅变质的表壳岩为主;中生代以来受华北克拉通基底不稳定,经历强烈构造-岩浆活动,产生强烈构造变形,岩石圈地幔发生拆沉和置换;晚中生代山东东部由于深部构造活动剧烈,穿地壳岩浆沿大型断裂上涌至喷出地表,伴随热隆效应及同化混染;岩石圈厚度减薄,地幔上涌至上、中地壳,伴随表壳岩熔融,其中富含不相容的放射性元素随岩浆再次上涌,不断向浅部地壳输送生热的放射性元素,从而使得岩石圈热结构及流变结构改变。

岩浆热液白钨矿氧同位素组成研究:对流体源区与演化过程的示踪

南岭地区中生代发育大量岩浆热液型钨矿床,但是成矿岩体类型、侵位深度以及围岩性质存在差异,且成矿过程中受多期流体活动与大气降水的影响,流体源区与演化过程复杂。本文对不同类型钨矿床中多阶段白钨矿进行了氧同位素组成分析,研究结果显示与S型花岗岩侵入相关的白钨矿氧同位素值最高(5.7‰~7.8‰),A型花岗岩侵入相关的最低(2.9‰~4.5‰),I型花岗岩侵入相关的落在二者之间(5.6‰)。不同类型钨成矿早期流体均主要为岩浆水,后期成矿过程中外来流体贡献不同,其中大气降水对夕卡岩和云英岩型钨矿化影响较小,而石英脉型矿化存在较大比例的大气降水的加入。此外,单颗粒石英脉型白钨矿的氧同位素组成也存在较大的不均一性,核部到边部逐渐降低的趋势反映了多期次的流体活动。综合分析认为,早期结晶的白钨矿尽管经历岩浆分异、流体出溶与热液沉淀,仍保留岩浆熔体的部分氧同位素特征,而早—晚阶段白钨矿氧同位素组成的变化详细记录了流体源区特征与演化过程。夕卡岩与云英岩型白钨矿形成主要与强烈的水岩反应相关,而石英脉中白钨矿沉淀主要与大量的大气降水加入有关。

西天山早寒武世夏特辉长岩:南天山洋早期俯冲的岩浆记录

相对于西天山晚古生代—中生代广泛存在的岩浆事件,其天山早古生代初期地质记录保存较少,此在很大程度上制约了学界对于亚洲洋早期演化的认识。此次选取的夏特辉长岩位于中天山南缘构造混杂岩带北侧,LA-ICPMS锆石U-Pb测年结果为(523±5)Ma,属早寒武世,其与中天山早古生代岩浆活动构成有“西早–东晚”的时空分布特征,从而在一定程度上奠定了西天山“西早–东晚”的剪刀差式闭合事件。夏特辉长岩为钠质的钙碱性系列,岩石地球化学特征反映其形成过程中经历有橄榄石、尖晶石等矿物的分离结晶以及斜长石的堆晶作用。该辉长岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,构造岩浆环境判别图解也进一步指示其为弧岩浆作用的产物。锆石Hf同位素特征具有正的εHf(t)值(+1.47~+11.91),显示出亏损地幔的物质源区。此外,较高的Th/Nb原始地幔标准化比值和较低的Nb/La值,暗示了岩浆形成过程中存有俯冲物质的卷入。夏特辉长岩的形成表明南天山洋在早寒武世已经开始向中天山地块之下俯冲,伴随着中天山地块的俯冲、消减,沿中天山地块周缘于早寒武世已经形成有陆缘弧岩浆体系。

岩浆热液系统氟的富集与成矿

氟元素具有中等不相容性、强流体迁移性和挥发性,在岩浆作用和热液成矿等地质过程中扮演着重要角色。萤石(CaF 2)是自然界中最重要的含氟矿物之一,广泛应用于化工、航天、医药等重点领域,对国家战略安全、国民经济和社会发展有着深远影响。本文系统总结了氟的地球化学性质、在地球上不同储库中的含量及其在岩浆和热液系统中的富集成矿机制,同时探讨了全球主要萤石成矿带的大地构造背景以及萤石矿床的成因分类等问题,得出如下认识:(1)地壳和地幔是氟主要的储库,全硅酸盐地球地幔和亏损地幔中氟含量较低,而交代地幔和陆壳(包括中酸性上地壳和下地壳镁铁质麻粒岩)相对富氟,其部分熔融形成的富氟岩浆为萤石成矿提供主要物质来源;(2)国内外对萤石矿床的分类存在不同。国外学者划分了三类萤石矿床:即与碳酸岩、碱性岩或高硅花岗岩相关的岩浆萤石矿床,由断裂控制的角砾状、脉状和与地层不整合相关的构造萤石矿床,以及层控沉积萤石矿床;而国内学者则依据主要控矿要素进行类型划分,包括沉积改造型和热液充填型等类型;(3)全球大规模的萤石成矿带通常呈线性或带状分布,其成因与大洋板块俯冲作用或大陆裂谷作用密切相关;(4)热液的pH值、温度、组成、含氟矿物在其中溶解度等因素显著影响热液中氟的富集和沉淀过程。由于氟在地质样品中含量相对较低,未来研究亟需提高测试分析能力;萤石矿床的定年具有挑战性,提高萤石定年的精度与准确性亦是未来研究的重点。