新疆西准噶尔达拉布特构造带铝质A型花岗岩的地球化学研究

新疆西准噶尔沿达拉布特构造带出露几个主要由碱长花岗岩组成的花岗岩基(包括庙儿沟、阿克巴斯套、克拉玛依及红山等岩体)。岩石学和元素地球化学研究表明,碱长花岗岩属于典型的铝质A型花岗岩,其10000×Ga A/l比值大。锆石的LAI-CPMS UP-b定年结果证实它们的形成时代均为～300Ma,与东准噶尔的碱性花岗岩体的侵位年龄一致。这些碱长花岗岩在成因类型上属A2型,形成于后碰撞的张性环境中。花岗岩的Nεd(t)=+6.42～+7.46,但众多地质地球化学特征显示它们不是直接来源于亏损地幔,而更可能是由洋壳和岛弧建造组成的年轻地壳部分熔融形成的花岗闪长质岩浆再经过分离结晶作用的产物。

四川冕宁稀土矿床碳酸岩PGE地球化学初步研究

报道了四川冕宁稀土矿床碳酸岩7件样品的PGE和Au含量分析结果，其含量（WB／10^-9）范围分别为Ir0．5～0．78，Ru 1．61～6．75，Rh 0．08～0．14，Pt 2．62～12．15，Pd 1．11γ3．65和Au1．24～8．61。原始地幔标准化的PGE模式呈Ru、Pt、Pd相对富集和Ir、Rh相对亏损的“燕子型”。分析认为，碳酸岩具有一定携带PGE的能力；本区碳酸岩具“燕子型”PGE配分模式可能是其源区地幔PGE配分模式的反演；深源富CO2流体交代作用原始地幔可能是形成其“燕子型”PGE配分模式主要因素。

800MPa下泥质岩部分熔融实验研究:残留相及熔体相REE地球化学特征

利用JL-3600t压机实验研究了800MPa、不同温度条件下泥质岩部分熔融过程,利用EMPA和LA-ICPMS分别测定了熔体相和残留相中主要化学组成以及微量元素(包括REE)组成。实验结果表明,泥质岩低程度部分熔融(<25%)形成的熔体中REE含量分布于308.8～3565μg/g较大范围内,显示较大的不均匀性,其REE球粒陨石标准化分布模式显示弱的M型REE"四分组效应",而残留相矿物石榴子石中REE含量变化于167.5～1008μg/g范围,也显示有明显的不均匀性,其REE球粒陨石标准化分布模式显示明显的W型REE"四分组效应",尤以第一段La-Nd最为显著;随着部分熔融程度的增加(>30%),其形成的熔体中REE集中在523.2～1130μg/g范围,残留相石榴子石中REE集中在288.6～512.7μg/g范围,均显示相对均匀;熔体相和残留相石榴子石矿物的REE球粒陨石标准化分布模式不发育REE"四分组效应"。实验前后Cl质量平衡计算的结果表明该实验过程中并没有产生岩浆挥发分相。上述特征表明S型花岗岩中的REE"四分组效应"现象很可能与泥质岩低程度部分熔融具有成因联系。

东天山觉罗塔格构造带晚古生代火山岩地球化学特征及意义

本文报道了觉罗塔格构造带中企鹅山群和雅满苏组火山岩的元素和Sr-Nd同位素地球化学研究结果。企鹅山群和雅满苏组火山岩分别以低钾拉斑系列和钙碱性系列为主,玄武岩和安山岩均相对于N-MORB富集轻稀土元素和Sr、Ba、Th等大离子亲石元素,而亏损Nb、Zr和Ti等高场强元素,具有较高的Th/Ta和Ta/Yb比值,表明这些火山岩形成于具有陆壳基底的岛弧环境。但是,雅满苏组比企鹅山群具有偏高的K_2O、Rb、Th、U、Nb、Zr和REE等不相容元素含量和较高的K_2O/Na_2O比值。Sr-Nd同位素组成表明企鹅山群和雅满苏组都来自亏损的地幔源区,但后者遭受了明显的陆壳物质混染。这种地球化学组成的差异反映了陆壳基底性质和厚度的不同。结合已有的地质调查结果,我们认为康古尔断裂作为俯冲带是比较合理的,早石炭世存在康古尔洋,而且它很可能发生了南北双向俯冲作用。企鹅山群火山岩是向北侧俯冲在大南湖泥盆纪岛弧南侧增生的产物,而雅满苏组火山岩是通过向南俯冲在中天山地块北缘形成的陆缘弧火山岩。

新疆东准噶尔野马泉花岗岩体的年龄和地球化学特征

新疆东准噶尔野马泉花岗岩体是一个主要由花岗闪长岩、二长花岗岩和碱长花岗岩组成的复式花岗岩体。三种岩石的锆石U-Pb年龄在误差范围内有很好的一致性(～300Ma),指示野马泉岩体是在晚石炭世侵位的,也属于东准噶尔地区后碰撞阶段的岩浆作用产物。元素地球化学组成表明,花岗闪长岩、二长花岗岩和碱长花岗岩均属于准铝质,其主量元素和微量元素如CaO、Al2O3、Na2O、K2O、Rb、Sr与SiO2之间有明显的线性关系,三种岩石在不相容元素蛛网图和稀土元素配分模式上均表现出相似的特征,Eu负异常程度也随着SiO2含量的增加而提高。此外,野马泉岩体不同岩石有非常近似的Hf同位素组成,其εHf(t)值为+11.8～+12.7。因此,年龄结果和地球化学特征说明,野马泉复式花岗岩体很可能是由同源岩浆通过一定的岩浆演化形成的。

A型花岗岩的微量元素地球化学

本文总结和评述了A型花岗岩典型的微量元素特征,如富集Ga、稀土元素(除Eu外)和高场强元素, 亏损Ba、Sr和明显的Eu负异常。分别讨论了影响微量元素特征的多种制约因素,主要包括源区性质、岩浆的物理化学条件、岩浆作用过程和络合作用。通过对比世界范围内几个地区相伴生的碱性A型花岗岩和铝质A型花岗岩的微量元素地球化学特征,发现前者Ga、F含量更高,而轻重稀土比值小,Eu、Ba、Sr等元素含量更低,显示了前者的岩浆分异作用更强,同时说明了碱性A型花岗岩可以由与之伴生的铝质A型花岗岩分异而来。

小秦岭碳酸岩的Sr-Nd-Pb同位素地球化学

小秦岭碳酸岩位于华北板块南缘,其(87Sr/86Sr)i与εNd值分别介于0.70495～0.70552和-10.1～4.6之间,紧靠EM1地幔端元,但相对EM1具有低Sr和低Nd特征。Pb同位素与华北板块南缘完全不同,而是落在了南秦岭下地壳范围之内,这表明华北板块南缘下地壳或地幔已经受到南秦岭地壳物质俯冲置换的影响,即在晚三叠纪时期,秦岭地区的碰撞造山作用可能已经结束,转入伸展拉张的构造环境。并进一步论述了秦岭地区三叠纪花岗岩是在深部拉张的构造环境下形成以及具有幔源物质参与的特征。

过铝质岩浆-热液演化体系中磷的地球化学行为

泥质岩部分熔融产生的过铝质岩浆中的P2O5含量受控于源区磷灰石含量、部分熔融程度和岩浆中磷灰石的溶解度。过铝质岩浆中的Ca、REE以及Y的活度低,阻碍了磷灰石、独居石以及磷钇矿等的结晶,碱性长石成为过铝质岩浆中P的主要寄主矿物,直到岩浆演化晚期,Li的活度增大,P才与Li形成磷铝锂石-羟磷铝锂石。进入以晶体、熔体和流体相共存为特征的岩浆-热液过渡阶段体系后,P的地球化学行为主要受流体/熔体相分配的制约,P优先进入到熔体相,不太可能形成富P的流体。在热液阶段,长石晶体在Al-Si有序化过程中释放的结构P与流体介质所携带的Ca离子形成次生磷灰石。在热液蚀变过程中所形成的富P流体,很可能是某些Sn、W、Mn和U热液矿床的主要载体。

四川冕宁稀土矿床硫同位素地球化学

分析了四川冕宁大型稀土矿床硫同位素组成。结果显示成矿期脉石矿物重晶石与矿化期后硫化物(黄铁矿和方铅矿)的硫同位素组成明显不同,前者富集34S,其3δ4S为+1.8‰^+6.7‰,后者富集32S,其3δ4S在-10.9‰^-2.1‰之间,表明本区成矿流体中的硫和矿化期后富含硫化物流体中的硫具有不同的来源。矿区各种类型矿石中的重晶石均普遍遭受过风化作用,且δ34S随风化作用的增强而增加,暗示物理分馏效应是本区重晶石硫同位素组成差异的主要原因,重晶石风化过程实际上是一个贫32S、富34S过程,未风化重晶石的3δ4S与典型幔源硫的δ34S(0‰左右)相近,成矿流体中硫主要来源于地幔。矿石中重晶石风化作用过程中被淋滤的32S可能是矿化期后富含硫化物流体中的硫的重要来源,但有待深入研究。

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。

典型岩溶地下水系统地球化学敏感性研究

通过研究典型岩溶地下水系统地球化学敏感性表明,地下水系统水化学阳离子以Ca2+、Mg2+为主,平均敏感指数分别为0.73和0.19;阴离子以HCO3-和SO24-为主,平均敏感指数分别为0.92和0.37;主量元素表现出明显的地球化学敏感性特征.研究区主量元素的地球化学敏感性依次为:HCO3->Ca2+>SO42->Mg2+>Cl->Na+>NO3->K+.运用敏感性最强的HCO3-敏感性指数(GSIHCO3-)对地下水系统进行敏感区域区划,GSIHCO3-<0.5的区域为低敏感区,0.5<GSIHCO3-<1的区域为中度敏感区,GSIHCO3->1的区域为高敏感区.高敏感区域地下水系统可能成为污染物的汇和源,地下水与地表水之间的频繁快速转化和相互补给可能形成两者交叉污染和叠加污染的恶性循环.

1kbar、800℃下REE在富磷过铝质熔体/流体相间分配的实验研究

利用"RQV-快速内冷淬火"(或称之为"外加热冷封式")高温高压实验装置,实验研究了1kbar、800℃条件下12个REE+Y在富磷过铝质熔体/含水流体相间的分配,并利用EMP、LA-ICPMS和ICP-MS分析技术分别测定了实验初始物、实验产物玻璃中主要化学组成以及熔体相和流体相中REE含量。实验结果表明,REE元素(La,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb和Lu)在流体/熔体相间的分配系数(Dfluid/melt)在(0.1～19.9)×10-4范围,DfYluid/melt在(0.2～7.8)×10-4范围,指示REE和Y强烈趋向于在熔体中富集。REE在流体/熔体相间的分配系数(Dfluid/melt)与体系中P2O5含量变化呈近抛物线状分布,其最大值对应于残余熔体中w(P2O5)为1.44%处。REE在流体/熔体相间的分配系数(Dfluid/melt)随REE的原子序数增大而逐渐降低,构成右倾的平滑曲线,总体上显示出DLREE>DMREE>DHREE的趋势。Y与Ho在流体/熔体相间分配系数的比值(DY/DHo)约为1(0.91～1.28),不随体系中P2O5变化而变化的特征。上述特征表明熔体-流体作用不会导致Y-Ho及REE间的分异,因此,可推断熔体-流体作用过程不可能是过铝质岩浆体系中产生稀土"四重效应"机制。

华阳川碳酸岩流体包裹体研究

华阳川碳酸岩位于秦岭造山带与华北地块的交接部位的小秦岭,呈脉状产出,主要由方解石组成。通过流体包裹体测温和拉曼研究显示,华阳川碳酸岩流体包裹体主要由CO2-H2O两相、CO2-H2O三相(LH2O+VCO2+LCO2)和含天青石子矿物三种类型组成,并且具有中低温(138～357℃)、中低盐度(11.05%～0.43%NaCl)特征,这说明该碳酸质流体富含CO2和Sr等不相容元素,这与典型的碳酸岩流体包裹体特征相似,且该区碳酸岩C-O同位素组成也完全落在原始的火成碳酸岩范围内,并未受明显的后期热液作用,这也进一步表明,华阳川碳酸岩脉在侵位结晶前,已经发生了大量的矿物相的分离结晶,导致其富集挥发分和不相容元素,且具有温度和盐度相对较低的特征,因此它们可能是方解石的堆积体。

1.0GPa、高温下岩石熔融玻璃的弹性波速测量及其地球物理意义

利用超声波反射法,在1.0GPa、最高温度分别达900℃和730℃条件下,测量了岩石成分从酸性到基性的7种熔融玻璃的纵波波速(vp)和横波波速(vs)随温度的变化。实验过程证明,高压下升温过程中样品被压缩导致了样品中弹性波走时减少,而降温过程中样品长度基本保持不变。结果显示,1.0GPa下,随实验温度升高,不同成分玻璃的vp首先以-0.2×10-3km.s-1.℃-1到-0.7×10-3km.s-1.℃-1不等的速率缓慢降低,而其vs多以-0.1×10-3km.s-1.℃-1速率随温度升高而降低。当温度高于玻璃转变温度(Tg)后,玻璃的vp开始以-0.8×10-3km.s-1.℃-1到-3.6×10-3km.s-1.℃-1不等的速率快速下降。根据玻璃vp随温度变化速率的改变,拟合出这几种玻璃的转变温度从584℃到654℃。由实验获得的玻璃波速,利用Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均计算出下地壳岩石中玻璃的存在将降低岩石的波速,并由此为下地壳低速层提出一种新的解释,即非晶质体的存在可能在下地壳形成地震波低速层。

100MPa、850℃和800℃条件下锡在流体与富磷过铝质熔体相间分配的实验研究

利用江西宜春414岩体中的钠长石花岗岩作为实验初始物,制备含不同P2O5含量(0.27%～7.71%)的实验玻璃,本次实验研究了100MPa、850℃和800℃条件下Sn在流体与富磷过铝质熔体相间的分配。实验结果显示,Sn在流体与熔体相间的分配系数(DfSlnuid/melt)变化于2.10×10-4～1.36×10-3之间,指示Sn强烈趋向于在富磷过铝质熔体中富集。随体系中P2O5含量从0.27%增至1.91%,Sn在流体与熔体相间的分配系数逐渐增加,当体系中P2O5含量进一步增加时,Sn在两相间的分配系数呈降低的趋势。本次实验结果表明,P可能不是Sn以流体相形式进行搬运的主要络合剂。

100MPa、800℃下Mo和W在流体/花岗质熔体相间分配的实验研究

利用"RQV-快速内冷淬火"(外加热冷封式)高温高压实验装置,在100 MPa、800℃条件下,以东秦岭地区出露的高钾钙碱性岩浆岩(合峪花岗岩)为实验初始物,实验研究了Mo和W在花岗岩-H2O、花岗岩-NaCl(KCl)-H2O及花岗岩-NaF-H2O体系流体/熔体相间的分配行为。实验结果表明,Mo比W更倾向于分配进入流体相(DM流o体/熔体>>DW流体/熔体),相对于纯水体系而言,流体介质中Cl和F的存在均有利于Mo和W向流体相迁移富集;随体系内Cl含量的不断增高,Mo和W的分配系数呈线性增大趋势;而在天然花岗岩可能含有的F含量范围之内,F含量的增高将阻碍Mo、W向流体相迁移;流体介质中Na/K(摩尔比)的变化对Mo和W的分配系数没有明显影响,表明体系碱质(Na或K)类型不是Mo和W在流体/熔体相间分配的主要影响因素。

泥质岩脱水作用的高压差热实验研究

俯冲带变质脱水作用对俯冲带的流体形成、岩浆起源和演化起着重要的控制作用。泥质岩是俯冲板块表层沉积物的典型代表,本文以天然泥质岩为对象,成功运用高压差热分析(HP-DTA)方法对其在1．5-4．0GPa下的脱水温度进行了实验研究。结果表明,泥质岩的脱水温度与压力呈很好的负相关关系。通过与冷、热俯冲带地热梯度线比较,确定了泥质岩在俯冲带深部发生变质脱水作用的深度范围(75-145 km),为岛弧岩浆源区位置的解释提供了实验证据。

NaCl-H_2O-CO_2体系人工合成流体包裹体实验研究

NaCl-H2O-CO2体系流体是热液成矿系统中最常见的流体之一,针对该体系相关特征的研究对理解热液矿床的成矿机制和过程、成矿流体特征等具有重要的理论和实际意义。本文利用愈合人工水晶裂隙的技术,开展100MPa、800℃条件下NaCl-H2O-CO2体系流体的人工合成包裹体实验,并对其物理化学性质进行了初步探讨。通过对合成的包裹体进行岩相学观察、显微测温以及喇曼光谱分析,结果表明,在实验温压条件下合成的包裹体捕获了既定组成的流体;人工合成NaCl-H2O-CO2体系流体包裹体与天然流体包裹体具有相似的特征,可以作为天然包裹体的参照物应用于流体包裹体及地质流体的研究,特别是在评价CO2在热液矿床成矿过程中的作用方面,NaCl-H2O-CO2体系人工合成包裹体具有广阔的应用前景。

泥质岩变质脱水作用的高温高压实验研究

研究表明,大洋沉积物或陆壳岩石可以发生俯冲作用进入俯冲带深部[1-3].该过程中岩石的含水矿物发生了变质脱水作用和相转变,所产生的流体是俯冲带流体的重要来源[4]并对俯冲带岩浆产物的地球化学特征有标志性的影响.为了深入揭示陆壳物质在俯冲带温度-压力条件下的变质脱水作用和该过程中发生的微量元素变化,我们开展了泥质岩变质脱水作用的高温高压实验研究.……

高温高压下花岗闪长质熔体的斜长石结晶作用实验研究

对花岗闪长质熔体在500MPa～2000MPa,650℃～750℃和一定水含量条件下结晶作用实验的结果表明,斜长石在500MPa和水饱和条件下的结晶温度为675℃,斜长石的结晶及其成分明显受温度、压力和熔体水含量影响。花岗闪长质熔体有斜长石结晶时残余熔体的SiO2含量高于无斜长石结晶的情况。花岗闪长质熔体发生角闪石、黑云母和斜长石结晶后的残余熔体在主量元素组成上与典型的A型花岗岩基本一致,也与初始物产地的A型花岗岩接近。因此,实验研究初步从主量元素上证明,东准噶尔A型花岗岩浆可以来源于花岗闪长质岩浆的分异结晶作用。