镁铁质、超镁铁质岩浆岩薄片电子信息档案的建立与在本科教学中的应用

典型薄片是不可复制的教学资源,镁铁质、超镁铁质岩浆岩薄片电子信息档案的建立与应用对实验室以及实验教学均有重要意义,也是十分必要的。镁铁质、超镁铁质岩浆岩是侵入岩的一个分支,可独立呈亚类,而且该亚类的岩石小类多,因此,薄片电子信息档案的建立,不仅能够充分发挥实验室的效能,还能提升教学效果,培养学生的自主学习意识,提高学生的薄片学习能力。

镁铁—超镁铁质岩浆中铂族元素的富集机理:综述与实例

目前陆地上可利用的铂族元素(PGE)资源主要来自与镁铁—超镁铁质岩浆密切相关的岩浆硫化物矿床。岩浆硫化物矿床成矿理论关注的一个重要问题就是镁铁—超镁铁质岩浆中PGE的富集机理。经典成矿理论认为,由于PGE在平衡的硫化物熔体与硅酸盐熔体之间具有极高的分配系数(10^(5)~10^(6)),PGE富集成矿主要与成矿体系中硅酸盐熔体与硫化物熔体的质量比有关(R-factor)。但是近些年来,许多新的实验岩石学结果和天然矿石样品纳米尺度PGE赋存状态的观测结果对这一经典理论提出了挑战。本文列举了一些相关的研究实例,显示硅酸盐熔体中的PGE纳米颗粒可以被硫化物或铬铁矿机械捕获、并通过定向附着生长、聚集、粗化和融合,最终形成纳米颗粒集合体和纳米合金。另外,岩浆中半金属元素(TABS,即Te、As、Bi、Sb、Sn)和Se可以与PGE优先形成各种互化物,从而富集于砷化物、铋化物、碲化物或硒化物中,而非硫化物中。因此,镁铁—超镁铁质岩浆体系中PGE的富集可能不仅受其在硫化物熔体中极高的分配系数控制,一些物理过程导致的PGE分配以及半金属元素对PGE的富集作用也不容忽视。由于矿石中的铂族矿物一般为纳—微米级,采用聚焦离子束(FIB)和高分辨透射电镜(HRTEM)、纳米二次离子质谱技术(Nano-SIMS)和原子探针(APT)等先进的微区分析技术对矿物相中PGE的赋存状态进行深入研究,有望获得PGE富集机理的新认识,并不断完善和发展经典的岩浆硫化物矿床成矿理论。

甘-新北山地区二叠纪镁铁-超镁铁质岩体造岩矿物化学特征及其岩石学指示

二叠纪镁铁-超镁铁质岩体在北山造山带广泛分布,其中多发育铜镍硫化物矿化,并集中在新疆北山坡北和甘肃北山柳园地区。本文对柳园地区二叠纪骆驼山(283Ma)和西南山(277Ma)矿化岩体中早期结晶的造岩矿物开展矿物化学分析,并对甘-新北山地区矿化岩体的主要造岩矿物进行系统对比研究。骆驼山和西南山岩体主要由单辉橄榄岩、二辉橄榄岩、橄榄辉石岩、橄榄辉长岩和辉长岩组成,主要造岩矿物为橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石和角闪石,及少量铬尖晶石和金云母。铬尖晶石Cr~#值范围为52.2~70.4,TiO_(2)含量为1.1%~4.0%,Al_(2)O_(3)含量为8.1%~18.9%。橄榄石Fo值范围为78~86,Ni含量为856×10^(-6)~2121×10^(-6),Ca含量为71.3×10^(-6)~720×10^(-6)。斜方辉石主要为顽火辉石和少量古铜辉石;单斜辉石为透辉石和普通辉石,Mg~#范围为86~88,Al~Ⅳ/Al~Ⅵ比值范围为1.42~3.49。矿物成分计算结果表明岩体的母岩浆为高Mg拉斑玄武质岩浆,结晶温度范围为1132~1323℃,结晶压力为0.23~0.25GPa,氧逸度范围为FMQ+1.0~+1.7,具有富集LREE以及Nb-Ta-Zr-Hf负异常的特征。富含含水矿物及母岩浆含水量反演结果显示骆驼山和西南山岩体单斜辉石结晶时其岩浆含水量分别为3.4%和3.6%,表明岩体原始岩浆形成于富水源区,可能与俯冲交代作用有关。与坡北地区岩体对比,骆驼山和西南山岩体母岩浆结晶温度略低,较高的单斜辉石Al~Ⅳ/Al~Ⅵ值以及压力计算表明岩体形成于相对低压环境,岩浆氧逸度范围略高于坡北地区岩体,可能与含水的镁铁质岩浆分异演化作用相关。结合区域地质资料认为柳园地区二叠纪岩体形成于碰撞后伸展构造环境,母岩浆所具有的岛弧岩浆特征来源于地幔源区曾经历的俯冲板片来源熔/流体的改造作用。

镁铁质-超镁铁质岩浆岩中单斜辉石的智能分析研究

区分不同构造环境中岩浆作用是认识地幔中岩浆形成过程的基本手段。目前较为成熟的是利用全岩去区分判别，而利用造岩矿物去判别构造环境、演绎岩浆演化的研究还不够深入。本文运用机器学习的方法，以全球新生代大洋中脊、洋岛以及岛弧构造背景中的镁铁质一超镁铁质岩浆岩中单斜辉石的地球化学数据为研究对象，试图区分这3种不同构造环境的单斜辉石。通过机器学习方法中K-邻近（K—Nearest Neighbor，KNN）和随机森林（Random Forest，RF）的计算和比较，认为RF是一种有效的地球化学区分方法，它的结果不仅可用来判别构造环境，同时还能够提取特征元素。同时我们发现，在镁铁质一超镁铁质岩浆岩单斜辉石构造环境判别图解中，Rb、La、Ba、Cr、Sr、Yb、V、Ti、Nd、Eu、Gd等微量元素具有较高的贡献率，而主量元素贡献率较低。在此基础上，我们结合前人的对单斜辉石的构造环境判别图的研究成果，提出几个判别效果较好的判别图解。但是整个研究由于缺少进一步可视化的成果，限制了机器学习方法的推广，这也是今后需要进一步研究的课题。

东昆仑浪木日镁铁质-超镁铁质岩成因:锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素特征

浪木日镁铁质-超镁铁质岩体位于东昆仑造山带东段,临近昆中断裂,主要由橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩和辉长岩组成,且局部发育星点状和浸染状硫化物矿化。辉石岩和橄榄辉石岩获得的锆石U-Pb年龄分别为(421.2±1.2)Ma和(421.10±0.96)Ma,表明岩体侵位于晚志留世。岩石地球化学特征显,浪木日镁铁质-超镁铁质岩具有较高的Mg#(Mg#>80),富集LILE(Rb、Th、U等),亏损HFSE(Nb、Ta、Ti等),轻、重稀土元素分馏程度较强((La/Yb)N=6.28~50.91,(La/Sm)N=1.45~4.15,(Gd/Yb)N=1.43~9.71),具有弱的负Eu异常(δEu=0.226~0.824)。锆石Lu-Hf(εHf(t)=-2.9~-10)和全岩Sr-Nd(εNd(t)=-10.3~-8.9)同位素特征显示,其岩浆源区主要来自富集地幔,与俯冲洋壳脱水交代上覆地幔楔活动有关。综合研究表明,浪木日镁铁质-超镁铁质岩体是原特提斯洋洋壳俯冲晚期的产物,随着俯冲的深入,板片最终断离形成板片窗,导致软流圈上涌促使地幔楔发生部分熔融形成镁铁质-超镁铁质岩浆,岩浆上升过程中与地壳发生混染最终形成浪木日岩体。

镁铁质-超镁铁质层状岩体基本特征及岩浆作用

镁铁质-超镁铁质层状岩体可以产于多种构造环境,岩体具有典型的层状构造和韵律结构。层状岩体形成时主要的岩浆作用有重力分异作用、双扩散对流作用、压实作用、同化混染和岩浆混合作用等,其中重力分异作用很好地解释了层状岩体垂向上岩石类型的变化和矿物组分的变化,双扩散对流作用和岩浆混合作用在韵律层理形成过程中起了很重要的作用,而压实作用对岩浆演化晚期阶段补堆晶结构的形成作用明显,同化混染作用可改变岩浆的成分,导致岩浆分异产物的组成和成分的变化。堆晶结构的不同主要依赖于粒间液体的活动性和晶粥的渗透率,补堆晶结构形成需要高渗透率,而粒间液体不活动时将有利于正堆晶结构的形成。岩石组合、岩石结构、矿物组分及其变化规律很好地记录岩浆分异过程、岩浆补给等信息,可以用来讨论层状岩体的岩石成因:温度压力条件、原生岩浆及其演化过程等。

一个开放的岩浆房系统:攀西新街镁铁-超镁铁质层状岩体

新街镁铁-超镁铁岩体是与峨眉山溢流玄武岩同期共生的层状岩体之一,可分为三个火成堆积旋回,包括六个岩相带,各旋回下部主要由超镁铁岩组成,上部主要由辉长岩、橄长岩等组成。对第一旋回和第二旋回下部主量元素、微量元素和同位素分析结果表明,其总体特征与峨眉山玄武岩中的低钛玄武岩特征相似,其^(87)Sr/^(86)Sr、ε_(Nd)(t)、^(206)Pb/^(204)Pb、^(207)Pb/^(204)Pb和^(208)Pb/^(204)Pb分别为0．70610-0．70636、1．01-1．75、17．895-18．935、15．563-15．639、38．345-39．037。这种相似性显示了新街岩体与峨眉山玄武岩具有成因联系,并且其同位素比值和高场强元素的原始地幔标准化图解和洋岛玄武岩(OIB)的相似性说明岩浆的源区可能为地幔柱。MgO和其它氧化物的相关性指示了橄榄石、斜方辉石和少量磁铁矿的分离结晶作用。另外,部分样品的(La/Nb)_(PM)和(Th/Ta)_(PM)大于1说明有地壳物质的混染或岩石圈地幔的混染。同时对O同位素值的测定结果表明,第二旋回和第一旋回上部的样品具有高δ^(18)O的特征(＞6‰),说明岩浆房的上部遭受了地壳物质的混染,而下部则没有受到地壳物质的混染。另外δ^(18)O与SiO_2不存在正相关关系,指示了混染物不是上地壳,而是SiO_2较低的下地壳。其Nd同位素和O同位素模拟计算结果表明,其平均混染程度大约为12%～15%。可能正是由于下地壳物质的混染导致了岩浆中FeO含量的降低,从而导致硫化物发生熔离作用,并由此导致铂族元素的富集。

吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的矿物化学特征:对岩浆演化过程以及铜镍硫化物矿床形成机制的约束

本文对吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的主要造岩矿物进行了详细研究。两岩体的主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石和金云母。岩浆的暗色矿物结晶顺序为:橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→角闪石→黑云母,与镜下实际观察一致,是岩浆在不同深度结晶的产物。原始岩浆来自上地幔,两岩体进入高位岩浆房中的熔体的MgO含量分别13.98%和14.22%、Mg#值分别为72.22和71.05,为含水的高镁的苦橄质玄武岩浆。深部岩浆房深度距地表约26～27km,岩浆房内的结晶温度介于1280～1379℃之间,即结晶于下地壳中。岩浆由深部上升到高位(浅部)岩浆房中的过程是近绝热的,也是快速完成的。岩浆可能经历了两次岩浆房的演化过程,岩浆在上升到高位岩浆房之前,在深部曾经历了较短时间的橄榄石和少量辉石的分离结晶作用;但在高位岩浆房中混染了地壳物质,与此同时,还经历了同源岩浆混合作用以及岩浆过冷却作用,这些都有利于岩浆体系中成矿元素含量增高以及硫达到饱和状态,使金属硫化物熔离并晶出,从而使岩体发生铜镍矿化作用。

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与成矿作用的新进展

镁铁质—超镁铁质岩浆作用与Cu、Ni、Co、PGE(铂族)、V、Ti、Cr、Fe等金属成矿作用关系密切。镁铁质—超镁铁质岩浆能否成矿主要由岩浆源区的性质、构造背景以及是否存在古老且一直活动的深大断裂等因素决定。介绍了一些世界上典型矿床的新的成矿模型及寻找与镁铁质—超镁铁质岩有关的PGE矿床的新技术与新方法。

柴北缘西端盐场北山铜镍硫化物矿床镁铁-超镁铁质岩体岩浆演化过程及含矿性分析

盐场北山岩体位于柴北缘造山带西段,是区内近年来新发现的具有良好铜镍矿化的镁铁-超镁铁质岩体,由橄榄岩相、辉石岩相和辉长岩相岩石组成。锆石U-Pb年代学研究表明,岩体形成时代为258.5±1.6Ma,为晚二叠世岩浆作用的产物。岩石中橄榄石Fo分子为82.8~86.7,均为贵橄榄石,辉石由斜方辉石和单斜辉石组成,斜方辉石种属为古铜辉石,单斜辉石为透辉石、普通辉石和顽透辉石。岩石地球化学特征显示,岩石属于亚碱性岩系列,主要氧化物SiO_2、Al_2O_3、CaO、Ti O_2、Na_2O+K_2O等与MgO呈规律性变化趋势,显示不同岩相岩石为同源岩浆演化的产物;岩石相对富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr),而强烈亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有岛弧岩浆岩特征;锆石Hf同位素显示εHf(t)均为正值,变化范围为0.1～6.7之间,具有幔源岩浆成因特征;岩石原生岩浆为MgO含量略大于13.21%的高镁拉斑玄武质岩浆,岩浆源区为受俯冲洋壳析出流体交代地幔楔而成的富集地幔。岩石结晶过程中发生了强烈的结晶分异作用和同化混染作用,结晶分异作用在岩浆演化的初期使岩浆中硫发生初步富集,地壳混染作用是岩浆中硫化物达到饱和并发生熔离的主要因素。

桂北宝坛乡界排地区镁铁质—超镁铁质岩的岩石学、地球化学特征与构造环境研究

为探究桂北地区镁铁质-超镁铁质岩形成的大地构造背景,本文通过对桂北宝乡坛界排地区出露有镁铁质-超镁铁质岩进行野外勘察、室内镜下薄片鉴定、挑选新鲜岩石对单斜辉石进行电子探针实验以及全岩地化分析。经研究,单斜辉石及全岩地化特征共同指示研究区岩体母岩浆为碱性玄武岩,综合单斜辉石以及全岩构造环境判别图解,认为在该地区存在一个岛弧-弧后盆地系统。本区广泛发育的变质镁铁质-超镁铁质火山岩是扬子板块东南缘四堡期洋-陆俯冲消减的地质记录。

小兴安岭构造带早侏罗世两期俯冲事件:镁铁质侵入岩的锆石年代学、元素地球化学及Sr-Nd-Li同位素制约

位于小兴安岭构造带北缘的二龙山橄榄辉长岩及星火角闪辉长岩,锆石LA-ICP-MS定年结果分别为201±1Ma和186±1Ma。两者的矿物组成不同,星火角闪辉长岩角闪石含量较高(可达15%)。主微量元素组成显示在岩浆演化过程中二龙山橄榄辉长岩经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶,而星火角闪辉长岩主要经历了橄榄石的分离结晶,此外,两者显著的Sr正异常及一定程度的Eu正异常(1.07~1.38),表明两者在岩浆演化过程中都存在明显的斜长石堆晶作用。原始岩浆计算表明两者都具有弧形微量元素组成,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素(Nb和Ta),二龙山橄榄辉长岩属于钙碱性到高钾钙碱性岩浆岩,而星火角闪辉长岩属于钾玄岩系列。两者地幔源区都经历了俯冲沉积物熔流体交代作用的影响。此外,两者具有较为一致的Li同位素组成,同MORB以及岛弧玄武岩的锂同位素组成较为一致,或者略低于MORB,进一步限定俯冲交代物质来源为陆源沉积物。两者具有明显不同的Sr-Nd同位素组成,表明小兴安岭构造带北缘东西侧具有明显的地幔不均一性。位于小兴安岭构造带北缘西侧的186Ma星火角闪辉长岩,同古太平洋板块俯冲后撤导致的弧后伸展拉张有关;而小兴安岭构造带北缘东侧的201Ma二龙山橄榄辉长岩,与位于南部张广才岭构造带东缘的209~202Ma镁铁质岩浆岩带同期,共同揭示牡丹江洋俯冲事件发生的时限为209~201Ma,整体而言牡丹江洋俯冲事件开始的时间南部略早于北部。

东天山二叠纪大草滩地区镁铁-超镁铁质岩体的岩浆演化过程和含矿性

大草滩地区位于新疆东天山土墩一黄山一图拉尔根镁铁一超镁铁质岩带西侧，觉罗塔格构造带中段，区域构造环境主要受康古尔塔格-黄山深大断裂控制。本次研究的大草滩地区一、二号岩体形成于早二叠纪，SIMS法锆石U-Pb年龄分别为279±2Ma和278±2Ma。2个岩体主要由橄榄岩和辉长岩组成，全岩稀土总量较低，具LREE轻微亏损至平坦的分配型式。全岩Sr－Nd同位素与微量元素组成显示两个岩体的母岩浆来自软流圈地幔，其成分与N．MORB相似，在上升过程中经历了较低程度（1％～5％）的同生A型花岗岩混染。由于低程度的部分熔融（10％～15％）导致硫化物残留在地幔源区，导致母岩浆强烈亏损铂族元素，因此大草滩地区一、二号岩体可能不具有形成具经济价值铜镍硫化物矿床的潜力。

东天山黄山南镁铁-超镁铁质岩体锆石U-Pb年龄及岩浆演化过程探讨

黄山南镁铁-超镁铁质岩体位于东天山造山带觉罗塔格构造带内,与构造带内一系列镁铁-超镁铁质岩体构成了东天山镁铁-超镁铁质岩带。黄山南岩体锆石U-Pb同位素定年得到293.7±3.1Ma的加权平均年龄,显示其形成年龄为早二叠世。岩石样品镁铁比值m/f比值介于4.45~6.37之间,属于铁质超基性岩;利用橄榄石最高Fo值计算得到黄山南岩体母岩浆的Mg~#值为0.70,表明其母岩浆成分与原生岩浆较为接近,具有高镁拉斑玄武岩质岩浆的性质,且演化程度较低或母岩浆有过剩橄榄石堆晶的加入。Ba/La、Ba/Nb、Ba/Th、Rb/Nb、Th/Nb和Sm/Yb等微量元素比值表明黄山南岩体的岩浆源区可能为一被俯冲板片沉积物和流体改造过的较富集的岩石圈地幔。主量元素变化特征显示了岩浆结晶分异作用的一般特征;较高的Ba/Nb比值,相对高的La/Nb和低La/Ba值以及Ni-Ta-(Ti)元素的负异常表明岩浆上升过程中可能经历了地壳物质的混染作用。黄山南岩体年龄及岩石地球化学特征综合表明其能够代表东天山地区地幔岩浆演化早期阶段的产物,具有较好的成矿潜力。

湘西安江地区镁铁质-超镁铁质岩形成时代、岩浆来源和形成环境

安江地区镁铁质-超镁铁质岩包括呈岩流、岩筒状的喷出岩和呈岩床、岩脉、岩墙状的侵入岩共10个岩体。岩体喷出及侵入的最新地层为新元古代高涧群砖墙湾组，西北侧古丈盘草处见被早震旦世长安组砂岩沉积覆盖。全岩钐-钕等时线同位素年龄值，喷出岩(868±30)Ma，侵入岩(855±6)Ma，形成时代属新元古代中期末。

新疆图拉尔根镁铁-超镁铁质杂岩体镍铜钴成矿岩浆作用过程:流体化学与碳同位素组成制约

东天山造山带的图拉尔根镁铁-超镁铁杂岩体为一个早古生代长期活动的幔源岩浆通道,大型铜镍钴硫化物矿体赋存于Ⅰ号超镁铁质岩体的顶部,不同类型岩石中辉石矿物的流体挥发份化学组成以H2O为主(平均91%,5400.4mm3/g),其次为H2(2.0%)、H2S(2.3%)和CO2(2.1%);赋矿角闪橄榄岩中CO2和H2S含量最高,辉长岩中流体挥发份含量低于辉石橄榄岩和橄榄辉石岩等岩浆早期结晶的岩石。CO2和CH4的δ13C值位于地壳与甲烷氧化的范围内,甲烷同系物的碳同位素组成具有正序分布模式,部分样品(TLG512)释出的CH4和C2H6具有较重的δ13C值和反序分布特征。表明I号岩体不同类型岩石可能是不同期次岩浆活动的产物,成矿岩浆具有富H2O和H2S的特征,可能起源于被流体交代的亏损地幔源区,混染壳源组分可能为俯冲板片来源蚀变沉积有机质组分。

东天山镁铁质-超镁铁质岩带岩石特征及铜镍成矿作用

东天山地区分布有众多镁铁质-超镁铁质岩体,岩体成群成带状分布,从北向南可划分为7个区带,受区域性韧性剪切带和断裂构造控制。从岩相学来看,本区含矿岩体可分为多期次侵入的复式杂岩体和单期次侵入的超镁铁质单式杂岩体,显示出深源岩浆充分分异的特征。含矿岩体具有高镁、低碱、低钙、低铝、低钛特征,具有较高的Mg#、m/f和m/s比值,兼具岩浆硫化物熔离作用与岩浆结晶分异作用。根据TiO2-10P2O5-10MnO图判别出本区岩浆具有拉斑玄武岩到钙碱玄武岩过渡的性质,岩浆源具有钙碱性玄武岩浆特征,富含含水矿物,预示了早期俯冲洋壳对幔源岩浆的交代作用。岩体矿化分为3种成矿作用和5期成矿步骤,且岩浆成矿作用与热液作用几乎同时进行,岩浆分异作用提供热液来源,而热液作用促进硫化物的饱和与熔离,造成岩石的热液蚀变结构并对岩浆期成矿进行改造。晚期岩体隆升后,矿体出露地表遭受氧化淋滤作用,形成特有的地表氧化带找矿标志。

青海同仁县隆务峡地区首次发现镁铁质—超镁铁质岩带

在青海省同仁县隆务峡南段的二叠纪地层中首次发现了北西—南东向分布的镁铁质—超镁铁质岩带,命名为隆务峡镁铁质—超镁铁质岩带。该岩带的岩石组合包括纯橄岩、辉石橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、枕状玄武岩等。从超镁铁岩—下部堆晶岩—辉绿岩—上部堆晶岩,其稀土元素总量逐渐增加,稀土元素配分型式总体一致,从超镁铁岩的Eu正异常到上部辉长岩的Eu负异常,显示了各岩石间的同源性。根据对其两侧沉积岩中化石的研究,推测该镁铁质—超镁铁质岩带的形成时代为二叠纪。该岩带位于西秦岭造山带与祁连造山带的接舍部,对于揭示秦岭和祁连接合部的大地构造演化有重要意义。

桂北中-新元古代镁铁质-超镁铁质岩的岩石地球化学

桂北中、新元古代镁铁质-超镁铁质岩主要属钙碱质岩系,镁铁质岩的Nb/La_(pm)=0.13～0.51,Th/La_(pm)=0.85～3.3,Ti/Ti=0.29～0.61,在原始地幔标准化曲线上出现明显的Nb、Ti负异常,中元古代镁铁质岩ε_(Nd)(t)值低(=-1.99～-5.13),新元古代镁铁质岩ε_(Nd)(t)值相对较高(=-0.74～2.4),它们都具有岛弧火山岩系的地球化学特征,是会聚板块边缘岩浆作用的产物,不具有地幔柱来源的岩浆的特性,不能作为Rodinia超大陆裂解的标志。

山西省五台山晚太古代镁铁质-超镁铁质岩: 一种可能的古蛇绿混杂岩

在五台山地区，在原五台群南北金岗库组内分布着大小不等的超镁铁质岩块体，包括蛇纹岩，滑石片岩，透闪石片岩，辉石岩，变辉长岩，斜长角闪岩和簿层硅质岩。这些块体作为外来岩块产出在强变形的复理石型基质中。