水成论与火成论

十八世纪到十九世纪之交,地学史上爆发了一场水成论与火成论的激烈争论。水成论学派以德国地质学家魏纳(A.G.Werner,1749—1817)为代表,火成论学派以英国地质学家郝屯(J.Hutton,1726—1797)为代表。

火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义

火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(<1%)部分熔融均可以产生碳酸岩质的熔体,其中碳酸盐化泥质岩具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO2和不相容元素;富CO2的霞石质等硅酸盐岩浆也可以通过不混溶或分离结晶作用产生碳酸岩,用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高的活性,形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩,是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中,大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带入到深部地幔并且稳定存在,含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体,这说明俯冲循环物质可能对碳酸岩的成因也起着重要的作用。然而,对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多,分布广泛,因此,加强我国碳酸岩以及伴生硅酸岩的成因研究,同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作,不仅可以检验现有的成因理论,而且有助于提高我国对火成碳酸岩的研究水平;由于其特殊的成因背景,还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依据。

白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙地质特征

首次填出白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的分布图，深入系统地研究了岩墙的地质产状、主矿物类型、岩石结构、人工重砂矿物组成、稀土元素含量等特征。反映了白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的岩浆演化分异过程存在差异。对于研究白云鄂博矿区铁与稀土的矿化提供了物质来源的证据。

华北克拉通火成碳酸岩时空分布和锶钕同位素特征及其地质意义

已有的研究得出:华北克拉通火成碳酸岩在时间上主要形成于古元代末—中元古代初、早中生代和晚中生代3个时段,反映了华北克拉通演化历史上3个拉张阶段。在空间上,前两个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在华北克拉通的北缘和南缘;后一个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在克拉通的中部和东部。华北克拉通火成碳酸岩的钕同位素主要特征是εNd(t)全为负值,而且随时间由老到新负值趋于降低。在εNd(t)-ISr图解上,其投影点都落到了第3和第4象限,除莱芜—淄博地区火成碳酸岩外,其它都在富集地幔演化线附近,而且从老到新富集程度越来越高。推测华北克拉通火成碳酸岩形成的深部动力学机制可能是:在热地幔柱活动或周边板块向华北板块俯冲之后华北克拉通构造环境转变为伸展拉张环境,因压力减小而引起地幔部分熔融形成的碱性基性—超基性岩浆或碱性中性岩浆沿区域深断裂上侵,又经分异作用冷凝结晶形成杂岩体,火成碳酸岩是这些碱性岩浆演化晚阶段的主要产物。部分火成碳酸岩可能是从上地幔低程度部分熔融形成的碳酸岩浆直接上侵冷凝结晶而成。

新疆阿图什地区木吉一带的火成碳酸岩——来自地质、地球化学分析的证据

西昆仑木吉西北地区产有一种特殊类型的碳酸盐质岩体。该岩体内发育围岩的捕虏体,并与围岩呈港湾状侵入式接触,其边部发育穿入围岩的岩枝和岩脉,这些地质特征表明这种碳酸盐质岩体实为火成碳酸岩岩体。该碳酸岩在地球化学上具有富CaO、CO2,贫SiO2、TiO2、K2O、Na2O、Al2O3、FeO、Fe2O3、MnO、P2O5的特征,各种稀土和微量元素的含量和稀土元素的总量均很低,轻重稀土元素比值较小,稳定同位素δ18O、δ13C高,显示壳源碳酸岩的成因特点,明显不同于幔源成因的碳酸岩。据上述特征判断,该碳酸岩为沉积碳酸盐岩在内侵幔源岩浆作用下发生熔融而形成的壳源成因的火成碳酸岩。

汉诺坝-阳原火成碳酸岩成因探讨

大多数幔源硅酸盐岩浆都含少量碳酸盐岩浆,这些少量的碳酸盐岩浆在地幔演化中起了非同寻常的作用。本文报道了发现于汉诺坝、阳原地区新生代玄武岩中鲜见的火成碳酸岩。碳酸岩脉贯穿于玄武岩及其捕虏体橄榄岩,并导致橄榄岩强烈的碳酸盐化现象。碳酸岩脉主要由方解石组成(90%以上),岩石类型为方解石碳酸岩,含少量被裹挟的地幔橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和尖晶石等矿物。碳酸岩化橄榄岩由原先的黄、绿色变为紫褐色,灰白色网状碳酸岩细脉穿插其中。碳酸岩脉和碳酸盐化橄榄岩的全岩稀土含量很低(∑REE=8.7×10-6～13.7×10-6),球粒陨石标准化REE模式呈LREE略微富集(～10×球粒陨石)分布模式,微量元素也只显示轻微富集(数倍于原始地幔),它们的δ13C均为负值(-11.2‰～-12.3‰),δ18O均为正值(22.0‰～22.6‰)。碳酸岩的Sr、Nd、Pb同位素组成均显示富集(87Sr/86Sr=0.7078～0.7079,143Nd/144Nd=0.5129,206Pb/204Pb=18.0,207Pb/204Pb=15.5,208Pb/204Pb=38.0)。由于碳酸盐岩浆喷出地表后易于风化,导致REE、微量元素和同位素组成明显偏离原生火成碳酸岩。但从张北少数新鲜碳酸岩所具有的原生火成碳酸岩的C、O同位素组成(δ13C=-5.7‰～-7.3‰,δ18O=8.5‰～10.1‰)特征,以及接沙坝碳酸岩的正εNd(5.3～5.5)为亏损地幔的特征,表明汉诺坝碳酸岩与玄武岩的同源性——它们都来自地幔。

巴楚瓦吉里塔格火成杂岩体岩石学研究

根据地质学、岩石学、地球化学研究，确定瓦吉里塔克火成杂岩体由3部分组成：层状岩体、角砾岩岩筒和晚期脉岩，其形成的年龄分别为357.9～306Ma、252.7Ma、231.3Ma。证实层状岩体为岩浆房原地分离结晶作用形成，具有碱性岩浆的肯尼迪演化趋势并发育液态不混溶作用，最终形成具有实际矿物霞石的过碱性岩。确定角砾岩筒并非金伯质，实为角砾云母橄辉岩。确定晚期脉岩与角砾云母橄辉岩为同期岩浆活动的产物，而且均发生在层状岩体固结之后。此外，根据它们富含H2O和富集大离子亲石元素的特点推测，该岩浆来源于富含流体相且不同于层状岩体的源区。

华南火成黄英岩的特征和成因机理

新近在华南发现的黄英岩与富氟花岗岩存在密切的时空联系。黄英岩具典型火成斑状结构。斑晶为黄玉和石英,基质由柱伏-针状黄玉微晶和他形石英组成。相对于花岗岩,黄英岩富SiO,(65.06％-81.12％)和Al_2O_3(13.01％-18.09％);贫MgO和Na_2O_5,强过铝质(A/NKC=3.204-37.313);在地球化学特征上,明显亏损锶、钡,富集锡、钨、铌、氟。锡和部分钨的丰度高于维氏酸性岩平均值1-2个数量级。相关的富氟花岗岩具高I_s(0.7103-0.7460)和δ^(18)O‰(9.5-14.24),低的ε_(Nd)(T)(-4.8--9.4)值,成因上与S型花岗岩相似。石英斑晶中常含羟基化硅酸盐熔体包裹体,由数颗石英加水质流体组成。捕获温度约520℃.

从31届地质大会看火成岩石学的研究动向

主要根据第 31届国际地质大会上关于花岗质岩浆作用与成矿 ,花岗岩系统及元古宙岩石圈过程 ,玄武岩 ,碱性侵入体的成因与侵位 ,碳酸岩、金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩石 ,造山带酸性与中性火山岩 ,火山作用等方面的发言、论文及摘要 ,结合其它资料 ,对近些年来国际、国内火成岩石学领域的新进展和研究动向进行讨论。认为从 2 0世纪末到 2 1世纪初 ,在地球动力学和全球变化的总框架下 ,在人类对资源、环境、减灾重大需求的推动下 ,火成岩石学在地球物质科学、岩石探针、大火成岩省事件与超级地幔柱、地幔动力学。

浙江新昌复合式火成杂岩的岩石学、地球化学及其地质意义

浙江新昌复合式火成杂岩包括复合火山岩流和复合侵入杂岩。复合火山岩流由玄武岩和流纹岩/流纹质熔结凝灰岩组成,有的含少量安山质-英安质岩流和岩石包体;复合侵入杂岩由辉绿岩和花岗岩复合而成,含闪长质-石英闪长质岩石包体。它们在空间上紧密伴生,同位素年龄为96~113Ma;地球化学上,它们统属钙碱性岩系,具有轻稀土元素和大离子亲石元素富集、高场强元素亏损等特点,稀土元素、微量元素配分型式基本相同,Sr=0.7069~0.7079,εNd(t)=-2.3^-5.3,指示它们的微量元素和同位素发生过充分的交换。这些特点与浙闽沿海其他复合岩流和复合侵入杂岩的特点基本一致。它们形成在伸展构造背景,由起源于受消减作用影响的岩石圈地幔部分熔融而产生的玄武岩岩浆底侵,并与深熔的壳源花岗岩浆发生不同程度的岩浆混合而形成。新昌复合式火成杂岩的研究,为更深入研究中国东南部沿海地区晚中生代地球动力学环境变化和构造-岩浆作用提供了一个典型实例。

华北克拉通北部13.3～13.0亿年基性大火成岩省与稀土-铌成矿事件

在华北克拉通北部燕辽裂陷槽中元古代沉积地层内有大量辉绿岩床侵位。野外调查及剖面测量结果表明,燕辽地区辉绿岩床累计厚度为50~1 800m,分布面积超过了12万km2。对燕辽地区已发表的18个侵入高于庄组、雾迷山组、铁岭组及下马岭组等不同层位内辉绿岩样品的斜锆石SIMS及TIMS 207Pb/206Pb年龄统计结果表明,这些岩床的侵位年龄变化于1.33~1.30Ga左右,其峰期年龄为1.32Ga,说明这些大规模辉绿岩床侵位于1.32Ga左右。岩石地球化学分析结果显示,燕辽辉绿岩具有相似的板内拉斑质地球化学特征。因此,燕辽辉绿岩床构成了一个基性大火成岩省,被命名为燕辽大火成岩省(Yanliao large igneous province)。辉绿岩床与沉积地层接触关系调查结果显示,燕辽大火成岩省的侵位伴随有前岩浆期抬升,表现为下马岭组与长龙山组之间的平行不整合,抬升开始的时限为1.35~1.34Ga。在全球已经报道的大火成岩省中,燕辽基性大火成岩省在产状、形成时代、岩性组成及地球化学特征等方面与北澳大利亚McArthur盆地内1.32Ga Derim-Galiwinku基性大火成岩省有明显的相似性,并且这两个地区中元古代沉积地层组合及时代也非常相似,特别是岩床侵入的最顶部层位均为一套以黑色页岩为主的沉积组合(燕辽的下马岭组及北澳大利亚的Roper群Velkerri组)。这种相似性特征结合古地磁资料说明,在哥伦比亚(奴那)超大陆重建中,华北克拉通东北部与北澳大利亚克拉通北部是相邻的,而华北克拉通的燕辽及北澳大利亚克拉通的Derim-Galiwinku大火成岩省可能属于一个被大陆裂解所分开的统一的大火成岩省。以约1.32Ga基性大火成岩省为标志,华北克拉通从哥伦比亚(奴那)超大陆发生了裂解,导致燕辽基性大火成岩省与Derim-Galiwinku基性大火成岩省相分离开。白云鄂博矿区富稀土-铌白云质大理岩野外地质调查、锆石Th-Pb定年及锆石包体及微量元素组成分析结果表明,白云鄂博矿区富稀土-铌白云质大理岩("H8"或菠萝图白云岩)主体是侵位于1.30Ga左右的火成碳酸岩岩床,并且火成碳酸岩的结晶伴随着大规模稀土-铌成矿事件。白云鄂博矿区火成碳酸岩及稀土矿化的形成时代与华北克拉通北缘燕辽基性大火成岩省的侵位时代相接近,其形成也可能与华北克拉通北缘从哥伦比亚超大陆的裂解有关。

滇中昆阳群火成碳酸岩的发现及其意义

在武定西矿带发现的已大理岩化的滇中昆阳群（Ｐｔ２ｋ）火成碳酸岩富含钠长石、更长石、金云母、黑云母等硅酸盐矿物，发育火成结构构造，如斑状结构、隐晶结构，流纹构造、带状构造、气孔、杏仁构造等。与沉积围岩相比，岩石高Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐ，富Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ，低钙，轻稀土富集，富含Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｕ、Ｔｈ、Ｓｒ、Ｂａ、稀土等不相容元素，与粗面质、粗安质等碱性硅酸盐岩共生。（铁）白云石（＞５０％）内，含有粗面质、碳酸质熔融包裹体；流体包裹体均一温度可达４５０℃以上。

喀纳斯泰加林火成演替群落数量分类与排序

划分泰加林火成演替群落类型,定量分析其分布与环境因子和火干扰因子之间的关系,为喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营提供科学依据。以新疆喀纳斯国家自然保护区科学实验区泰加林火成演替群落为研究对象,基于369个森林群落样方及其历史火干扰发生时间和火烈度的调查,采用双向指示种分析(Two-wayindicatorspeciesanalysis,TWINSPAN)方法对科学实验区处于不同火成演替阶段的森林群落进行类型划分,并采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)方法通过对其森林群落和主要物种进行排序,分析群落和物种分布与环境因子和火干扰因子的关系,定量分离环境因子、火干扰因子及其二者的交互作用对森林群落分布的影响。结果表明,(1)TWINSPAN将369个森林群落调查样方划分为8种群落类型。(2)RDA较好地反映了喀纳斯泰加林火成演替群落分布与环境因子和火干扰因子之间的关系,环境因子中的海拔对火成演替群落的分布起较大的作用,其中:海拔、土壤体积含水量、土壤pH值和土壤全钾(K)、镁(Mg)含量与RDA第一排序轴存在极显著相关性(P<0.01),土壤电导率、土壤有机质和土壤铁(Fe)、铜(Cu)含量与RDA第一排序轴存在显著相关性(P<0.05),火干扰因子中的火后时间对森林群落分布也起较大的作用,火后时间与RDA第一排序轴存在显著相关性(P<0.05);坡度与RDA第二排序轴存在极显著相关性(P<0.01),坡位、土壤钙(Ca)、锰(Mn)含量与RDA第二排序轴存在显著相关性(P<0.05)。(3)因子分离显示,在影响喀纳斯泰加林火成演替群落分布的因素中,环境因子解释的部分占41.5%,火干扰因子解释的部分占3.4%,二者交互作用解释的部分占42.6%,未能解释的部分占12.5%。喀纳斯国家自然保护区科学实验区有8种火成演替森林群落类型,其分布受环境因子和火干扰因子的双重控制,并且二者的交互作用尤为突出。火干扰是新疆喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营不可或缺的重要因素。

闽东南晚中生代岩浆混合作用:平潭火成杂岩的岩石学证据

有关野外地质、岩相学和岩石地球化学等资料,证实福建平潭火成杂岩由高铝玄武岩浆和花岗岩浆经过不同程度的机械混合和化学混合形成。对这一火成杂岩体成因的认识,为研究中国东南部晚中生代钙碱性岩带中诸如基性岩石和酸性岩石的时空复合等问题,提供了一个新的思路。

火成角砾岩的三级分类

基于多年从事火成角砾岩研究的成果,推出一个新的火成角砾岩分类。此方案是以主岩体定位深度为主导（A级）,以胶结物类型及胶填方式（B级）和角砾/粗碎屑含量（C级）为羽翼的三级分类;A、B、C各级/各组自成系统,均可单独使用,亦可三者联合或两两联合使用。该方案既避免了以往分类前提混乱的通病,互相之间组合关系又合乎逻辑。它可直接用于野外找矿评价,也可反演之而用以判别其主岩体之形成深度,还可用之于成矿环境的评估。

武夷山火成角砾岩区成矿预测的指导思想和地质准则

通过火成角砾岩产地的调查和研究 ,认为武夷山火成角砾岩区成矿作用与高位岩浆活动有关 ,并据此筛选出火成角砾岩的产出条件 (构造、地层、岩浆岩 )作为成矿堆积的地质前提 ,提出(非通常意义的 )成矿预测指导思想和地质准则。

江西会昌红山地区火成角砾岩与成矿关系研究

通过对红山铜矿普查区角砾岩产出的地质环境、火成角砾岩体形态产状规模和角砾岩的岩石学、蚀变与矿化特征的研究 ,运用作者十多年来摸索、完善的“古水热活动区成矿”和“三阶成矿”理论 ,大胆提出该区成矿活动规模有限的结论。

火成角砾岩研究的意义与方法

在明确火成角砾岩内涵的基础上 ,深层次地阐明了研究火成角砾岩的重要意义和由它所揭示的成矿条件及所提供的找矿线索。并对火成角砾岩的研究方法与手段作了探讨 ,提供了一份详细的野外调查提纲。

深部碳循环:来自火成碳酸岩的启示

全球碳循环研究对于理解现今及未来大气圈CO2浓度及其变化趋势至关重要。传统的碳循环研究多侧重于探讨碳元素在大气圈、水圈、生物圈等地球表层之间的循环过程,基本不讨论地球内部圈层碳元素地球化学的行为与循环,现在发现传统的研究方式已很难深刻认识大气圈CO2浓度变化的规律。探讨地球内部与表层碳元素双向交换过程的深部碳循环研究应运而生,成为当前全球碳循环研究的主要方向。火成碳酸岩主要由碳酸盐矿物所组成,是地球内部碳元素含量最高的岩石,因而成为深部碳循环研究的主要对象之一。当前的研究发现,相当一部分火成碳酸岩中的碳来自大气圈的CO2,是再循环的碳。地表附近消耗大气CO2所新生成的沉积碳酸盐岩借助板块深俯冲作用被带入地球内部,在(超)高温和含水条件下发生部分熔融作用,形成碳酸岩浆,后者再上侵形成火成碳酸岩,或者直接喷发至地表,碳元素又重返地球表层。因此,地球内部的构造运动主导碳元素在地球表层与内部的循环过程,进而控制大气圈CO2浓度长周期变化的趋势。

火成角砾岩与成矿作用关系研究

在火成角岩与成矿关系的研究中 ,着重研究角砾岩体与其主岩体和矿化体之间的关系 ,提出在华南花岗岩中 ,诱发火成角砾岩的主岩体几乎全是Ⅲ阶花岗岩小岩体 ,火成角砾岩与成矿的关系其实质是高位小岩体与成矿的关系。根据角砾岩的形成条件可寻找岩浆源和二重源矿产。提出了火成角砾岩的找矿指示作用和判别准则。