大兴安岭南段林西地区花岗岩类的源岩:地壳生长的时代和方式

本文选择大兴安岭南段林西地区的5个典型花岗岩体,在岩相学、全岩主微量元素和Nd-Sr同位素组成研究的基础上,对5个岩体的继承锆石/前锆石和岩浆锆石进行了系统的SHRIMP U-Pb年龄测定和LA-MC-ICPMS Hf同位素组成测定,试图阐明林西花岗岩源岩的组成和性质。锆石SHRIMP U-Pb定年表明:大部分林西花岗岩侵位于早白垩世(135～125Ma),它们的源岩的年龄为～146Ma。一部分花岗岩类是在早三叠世(241Ma)和晚侏罗世末(146Ma)侵位的,它们的源岩的年龄分别是263Ma和165Ma。测定了100个锆石^(206)Pb/^(238)U年龄,都年轻于300Ma,反映在下地壳源区不存在前寒武纪岩石。做了175个锆石Hf同位素组成测定,均给出高正值ε_(Hf)(t),说明源岩具有初生地壳的性质。在相同的ε_(Nd)(t)值下,林西花岗岩的锆石ε_(Hf)(t)值显著高于地球阵列和夏威夷洋岛玄武岩,这种ε_(Hf)～ε_(Nd)脱耦性指示源岩中含有远洋沉积物即古生代俯冲增生杂岩的组分。^(206)Ph/^(238)U年龄t=263～165Ma的锆石的ε_(Hf)(t)值构成近乎平行于亏损地幔Hf同位素演化线的趋势列,说明源岩基本为俯冲洋壳镁铁-超镁铁岩。t=146～125Ma的锆石的ε_(Hf)(t)值大幅度降低;同时,从晚侏罗世末到早白垩世,发生了强烈的花岗质岩浆活动。地幔上隆和岩浆底侵以及俯冲洋壳的折返,是造成下地壳源岩组成急剧变化和热梯度上升的原因。以底侵镁铁质岩石为主、以古生代俯冲增生杂岩为次的源岩的熔融,产生了马鞍子、夜来改和龙头山2花岗岩(岩套2)。林西镇南西的小城子岩体的源岩则以古生代俯冲增生杂岩为主,并含一定量的底侵镁铁质岩石。5个岩体的岩浆锆石的^(176)Hf/^(177)Hf值系统低于继承锆石/前锆石者,t=146～125Ma的锆石从中心到边缘^(176)Hf/^(177)Hf值呈现降低的趋势或者系统的变化。上述特征反映从源岩的初始熔融直到最终产生花岗岩浆的全过程中,下地壳的熔融区间逐渐扩张、卷入熔融的组分不断增多的过程。岩套1花岗岩类是镁质或Ⅰ型花岗岩,岩套2则表现出A型花岗岩以及从典型到不典型的铁质花岗岩的特征。岩套1和岩套2花岗岩类的岩相学和地球化学特征取决于源岩的性质。岩套1的源岩是相对氧化和含水的洋壳镁铁-超镁铁岩或俯冲增生杂岩;岩套2的源岩则由相对还原和贫水的底侵拉斑玄武岩以及不同分数的俯冲增生杂岩构成。

新疆百口泉闪长岩中高An值斜长石的成因及岩石学意义

岩浆成因的高An值斜长石（An80-100）是玄武质岩浆早期结晶的产物，由于其形成条件较为苛刻，它对于限定寄主岩浆条件和探讨岩石成因有重要的指示作用。在新疆西准噶尔百口泉地区发育含高An值斜长石（An80-90）的闪长岩，高An值斜长石呈不规则包裹体形式存在于闪长岩主体斜长石中（An40-60）。锆石SHRIMP定年显示百口泉闪长岩形成于316．9±2．9Ma（MSWD=1．5），闪长岩主、微量元素和Sr-Nd同位素与区域内同时期岩浆作用产物具有相似的演化趋势。根据闪长岩岩石学特征，结合高An值斜长石的实验研究成果，本文认为百口泉闪长岩中的高An值斜长石不是捕虏晶，也不是闪长岩的结晶产物，而是与闪长岩成岩过程相关的循环晶。依据角闪石铝压力计的估算，闪长岩结晶于1．2-2．9kbar，与实验条件下获得的高An值斜长石产出的压力范围相符。高An值斜长石的产出表明原始岩浆具有富水、亏损的特征，对于探讨整个岩浆系统的演化过程有重要指示意义。

四川攀西地区层状侵入体中堆晶岩成因的矿物学约束

火成岩中可以包含多种晶体群这一发现具有重要意义,使得成因矿物学重新成为揭示岩浆系统演化的基本指导思想。但是,这种重要性在许多文献中都没有得到反映,其典型实例就是镁铁质层状侵入体中堆晶岩的成因。争论在于堆晶矿物是循环晶还是母岩浆的液相线相。因此,本文致力于探讨四川攀西地区镁铁质层状侵入体中堆晶岩的形成过程,重申成因矿物学的重要意义。显微镜观察表明,堆晶单斜辉石富含FeTi氧化物出溶叶片(含叶片辉石),表明其形成环境明显不同于与斜长石呈共结关系的单斜辉石(无叶片辉石);无叶片辉石和斜长石中的橄榄石包裹体呈浑圆状,表明了橄榄石与结晶环境间的热力学不平衡。橄榄石与熔体间Fe-Mg分配关系分析表明,根据母岩浆成分推测的橄榄石Fo值远低于岩体中观测橄榄石化学成分变化范围(Fo61-Fo81)的高限,表明至少部分橄榄石不是寄主侵入体的液相线相。橄榄石的Mg#值(100×Mg/(Mg+Fe))与微量元素(特别是Ni)的相关关系表明存在多种橄榄石晶体群,它们形成于不同的热力学环境中。晶体沉降过程分析表明,寄主岩浆析出的晶体几乎不可能发生快速重力沉降来形成堆晶岩。所有这些证据都表明,形成堆晶岩的矿物主要来自岩浆系统深部不同的岩浆房中,是被岩浆携带输运到终端岩浆房的循环晶。

西秦岭三叠纪酸性侵入岩中高An值斜长石的成因及其地质意义

研究I型花岗岩中再循环晶的成分和结构特征,对揭示岩浆系统的形成和演化历史以及壳源和幔源岩浆的相互作用具有重要的意义。本文以西秦岭北西段三叠纪过马营复式岩体内的不同造岩矿物为主要研究对象,通过对具有不同结构特征的斜长石“粗晶”和黑云母展开电子探针(EMPA)、LA-ICP-MS微量元素面扫描、原位Sr同位素分析,来探讨含高An斜长石的成因,示踪不同岩浆房端员的属性,约束岩浆演化过程并建立多级岩浆房模型。过马营复式岩体的岩性分为偏铝质花岗岩类和过铝质花岗闪长岩类,两类岩性中均存在An值呈突变的筛状结构斜长石,即高An(72~85)区与低An(20~55)区在同一颗粒中并存,其对应主、微量元素也存在截然变化。与低An区相比,高An区具有高Fe、Mg,高Ba的特征。高钙区斜长石可进一步分为两类,第1类高钙区斜长石(An_(80-85)),和第2类高钙区斜长石(An_(72-78))。第1类高钙区比第2类高钙斜长石区具有更高的Ca、Al、Fe、Mg、Ba含量。本研究中斜长石晶体存在核_(高An)-边_(低An)与核_(低An)-幔_(高An)-边_(低An)两种不同类型的环带结构,表明其各自的生长过程有所不同。高An区与低An区之间An值跳跃式的变化与对应主、微量元素Fe、Mg、Sr、Ba含量特征均指示斜长石成分差异并非晶内扩散、动力学作用以及物理条件的变化造成的,更可能形成于开放的岩浆系统。本文认为斜长石粗晶为再循环晶,其内部的高An区形成于深部富H 2O玄武质岩浆,低An区形成于浅部酸性岩浆房(偏铝质与过铝质)。两种不同高钙区斜长石及其对应的主、微量元素差异指示它们很可能结晶于两批次不同的玄武质岩浆,其中第1类高钙区斜长石的母岩浆相对更富Fe、Mg、Ba。两种玄武质岩浆携带高An斜长石沿岩浆通道向上运移,上升过程熔蚀先前结晶的高An斜长石,将其带入浅部酸性岩浆房后与内部花岗质/花岗闪长质岩浆发生混合。混合之后的岩浆沿高An斜长石残晶边部继续结晶生长,同时高温玄武质岩浆的注入导致浅部岩浆房已结晶的低An斜长石被熔蚀形成筛状结构,随后玄武质岩浆、混合后岩浆依次沿其边部继续生长。我们认为两批次的玄武质岩浆体积较小并未对浅部酸性岩浆房成分造成大的影响。

胶东白垩纪煌斑岩中单斜辉石再循环晶的识别及其地质意义

穿地壳岩浆系统理念的提出为认知岩浆岩的形成机制提供了一个新的窗口。在穿地壳岩浆系统内,深层次岩浆储库结晶的矿物(例如辉石、角闪石、斜长石等)可通过通道向上运移至浅层次的岩浆储库,该过程可导致这些矿物的熔蚀、流体交代或再生长。上述矿物属于再循环晶,它们保留的成分环带信息可忠实地记录岩浆环境的变化。本文以华北克拉通东南缘胶北早白垩世丛家岩体(-127Ma)内产出的闪斜-拉辉煌斑岩为主要研究对象。这些钙碱性煌斑岩中常见不同结构和成分特征的单斜辉石再循环晶,它们保存了多级岩浆储库的相关信息。丛家煌斑岩包括一系列中基性煌斑岩,形成一个煌斑岩岩石组合,具有轻重稀土元素分异明显((La/Yb)N=14.2-28.1)的特征。在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图上,丛家煌斑岩表现出亏损Nb、Ta、P和Ti,而富集Ba、Pb、Sr和Nd等元素的特征。本文在丛家煌斑岩中识别出了两类单斜辉石"再循环晶",即正环带单斜辉石和振荡环带单斜辉石。正环带辉石核部Mg#值为86.0-94.9,稀土元素总含量偏低,亏损HREE;部分核部具筛状结构,筛孔填充物富集大离子亲石元素,并表现出Cr-Ni元素的解耦,显示与流体交代作用有关。正环带辉石边部具振荡环带特征,反映了晶体在震荡环境中的再生长。再生长辉石环带的Mg#值为78.9-89.1,稀土元素总含量较高,但其分配趋势与核部相似,富集Th等元素,亏损Nb、Pb、P。振荡环带辉石的Mg#值为82.3-89.4,化学成分特征与正环带辉石边部相近。丛家煌斑岩中的角闪石可分为低硅角闪石和高硅角闪石。低硅角闪石的SiO_(2)含量偏低(38.2%-40.1%),Mg#值为72.0-82.4,结晶于较高的温压环境(976±22℃-1024±22℃,5.72-10.9kbar)。高硅角闪石的SiO_(2)含量较高(40.3%-44.3%),Mg#值为70.9-83.0,结晶于相对低的温压环境(872±22℃-947±22℃,3.06-4.43kbar)。本研究认为,丛家煌斑岩中的单斜辉石再循环晶在不同层次岩浆储库内发生了熔蚀、流体交代或再生长,指示了深部岩浆系统是由多级岩浆储库构成的。

西藏南部冈底斯带东段晚白垩世中性侵入岩的成因矿物学研究:对构建穿地壳岩浆系统的启示

穿地壳岩浆系统为认识岩浆岩中矿物成因以及矿物间的不平衡关系提供了一个新的切入点,即造岩矿物在固结之前,可能在不同地壳层次的岩浆房内经历过生长、熔蚀或流体改造等过程。如何追踪和梳理不同造岩矿物的演化历史,成为阐明岩浆岩成因的一个关键科学问题。本文以西藏冈底斯弧东段里龙含单斜辉石石英闪长岩和黑云母闪长岩为主要研究对象,对其中主要造岩矿物(单斜辉石、角闪石、黑云母、斜长石等)进行了系统的成因矿物学研究,并构建了穿地壳岩浆系统的组成要素。根据矿物的稀土元素含量和不同矿物之间的接触关系,将含单斜辉石石英闪长岩中的单斜辉石和角闪石分为Ⅰ型单斜辉石(∑REE含量高)、Ⅱ型单斜辉石(∑REE含量低)、ⅠA型角闪石(∑REE含量高)、ⅠB型角闪石(∑REE含量低),将黑云母闪长岩中的角闪石命为Ⅱ型角闪石。经过矿物温压计和水活度计计算获得了相应的结晶温压条件和体系水含量。其中Ⅰ型单斜辉石为:温度1 159~1 175℃,压力637~799 MPa,水含量2.5%~3.4%;Ⅱ型单斜辉石为:温度1 180~1 181℃,压力482~524 MPa,水含量2.4%~2.8%;ⅠA型角闪石为:温度806~854℃,压力320~434 MPa,水含量7.5%~7.9%;ⅠB型角闪石为:温度776~848℃,压力196~386 MPa,水含量6.9%~8.6%;Ⅱ型角闪石为:温度783~857℃,压力246~327 MPa,水含量6.5%~9.4%。这表明单斜辉石的温度、压力比角闪石高,而水含量比角闪石低,暗示单斜辉石和角闪石来自不同层次的岩浆房。进一步对与单斜辉石平衡的熔体进行了计算,推断至少一部分单斜辉石来自演化的玄武安山质岩浆,而与角闪石对应的平衡熔体Mg~#值较低,对应流纹质岩浆。本研究还对单斜辉石与角闪石“再循环晶”进行了识别,指示整个岩浆过程是在开放岩浆系统中完成的,并经历了不同期次的岩浆补给或混合事件。本研究发现中性岩的母岩浆可以由不同成因的再循环晶与中酸性熔体混合形成。