滨岸—浅海混合沉积对海平面与气候变化的响应——以塔里木盆地巴麦地区石炭系为例

陆源碎屑—碳酸盐混积作用发生的环境特征尚不明确,导致对混积岩分布规律认识不足。以塔里木盆地巴麦地区石炭系为例,通过薄片观察、矿物组成分析、主微量元素分析,对沉积环境和古环境特征参数进行了研究。研究区混积岩发育在障壁滨岸、碳酸盐岩局限台地和开阔台地。利用与混积强度相关性极好的Ti、Rb、K和Al的含量,将混积岩定量划分为4级。利用Na/Ca比值、Na含量分析了古盐度特征,Mn/Fe比值和Sr含量分析了古水深,用V/(V+Ni)比值反映了氧化还原条件,并利用Ti/Al,Mg/Sr反映了古气候特征。研究结果表明II级以上混积均发生在湿润气候下,而干旱气候无明显混积,并且混合沉积大部分发生在海平面下降阶段。碳酸盐岩开阔台地的混积强度仅达I级,障壁滨岸和碳酸盐岩局限台地的混积强度较高,发育III级和IV级高度混积岩。不同沉积环境的混合沉积均对古气候变化与相对海平面变化具有良好的响应,是详细的古环境变化记录。

大洋岩石圈俯冲过程中流体活动的岩石地球化学记录:以中国西南天山(超)高压变质带为例

大洋岩石圈俯冲变质作用直接影响俯冲带岩浆作用和地幔组成的不均一性。近年的研究发现,大洋岩石圈俯冲变质作用非常复杂。本研究以采自西南天山富含脉体的变质岩样品为例来探讨大洋岩石圈俯冲作用过程中流体对元素地球化学行为的影响。根据岩石学特征,将该样品分为三部分:榴辉岩部分、退变蓝片岩部分和脉体。脉体以绿辉石为主、并普遍含有碳酸盐矿物和磷灰石,反映该样品经历过榴辉岩相变质条件下富CO2、P和卤族元素的流体改造。样品的全岩Lu-Hf等时线年龄为332±24 Ma,这与前人用SHRIMP U-Pb锆石定年等方法得到的西天山峰期变质年龄一致。这三部分样品的全岩Th-U-Nb-Ta-Zr-Hf、稀土元素等不易迁移元素的配分模式均类似于洋岛玄武岩(OIB)的特征,表明其原岩与OIB类似。这三部分样品的K、Rb、Cs、Ba等元素相对亏损,且含量变化较大,在蓝片岩部分的含量明显高于榴辉岩部分,表现了这些元素的活动性。另外,白云母中富集Rb、Cs、Ba元素,以及K和Rb、Cs、Ba之间很好的相关性体现了白云母的存在对这些元素的控制作用。这些岩石样品主要经历了两阶段变质作用,即榴辉岩化过程和不同程度水化作用改造。第一阶段中,K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素丢失,而第二阶段中,外来流体造成水化作用改造,并使水化程度高的蓝片岩部分形成了大量白云母等含水矿物,使这些元素表现出再富集并得以保存。因此,如果白云母稳定存在,俯冲大洋岩石圈简单变质脱水则难以解释岛弧岩浆高K、Rb、Cs、Ba等水溶性元素特征。

青藏高原南部地幔包体的发现及其意义

尽管青藏高原碰撞后超钾质岩石代表了上地幔低度部分熔融的产物，增加了对地幔的了解，但是对青藏高原陆下岩石圈地幔的性质依然缺乏清楚认识，其中一个最主要的问题是高原腹地的超钾质岩石中一直缺少幔源包体和巨晶。本文报导了青藏高原南部赛利普粗面安山岩（具有典型的超钾质岩石特征，年龄约为17Ma）中产出的地幔包体的矿物主量元素成分。包体大小为0．5cm—1．5cm，主要为两类，一类是辉石岩（Opx＋Cpx），另一类为二辉橄榄岩（01＋Opx＋Cpx±Phl±Sp）。包体中橄榄石（Mg^#=89—90，CaO=0．05％-0．12％，TiO2〈0．03％，NiO=0．29％-0．80％），单斜辉石（Mg^#=88—91，Al2O3=5．5％-7％），斜方辉石（TiO2=0．05％-0．15％，Al2O3=2％-5％）和尖晶石（Mg^#=58—76，Cr^#=10—44，Cr2O3=9％-35％，MnO=0．09％-0．24％，FeO=11％-18％，Al2O3=29％-57％，MgO=16％-21％）的成分与中国东部新生代玄武岩中的地幔包体特征一致。包体的温度为990—1140℃、压力为16—20kb，显示的地温曲线与中国东部、东非肯尼亚等世界典型裂谷区的上地幔特征一致，表明青藏高原南部在中新世尽管处于印度与亚洲大陆的挤压汇聚状态，但是仍具有区域性伸展作用存在，这与藏南广泛发育的南北向裂谷和地表高热流是吻合的。包体中含水金云母与石英的出现以及尖晶石成分不均一性等揭示了包体中多期交代作用过程。与金云母共生的尖晶石后期改造作用表明导致藏南上地幔改造的交代流体应是与寄主火山岩成分接近的富K，Si和H2O的流体。藏南地幔包体的深入研究将对揭示青藏高原地幔的成分、状态与深部作用过程以及为更好解释超钾质岩石的成因提供更多的证据。

鲁西泰山地区新太古代闪长岩及角闪石岩岩石成因及其对地壳演化的制约

泰山地区的闪长岩及角闪石岩与TTG片麻岩在空间上密切共生,是太古宙地体的重要组成部分,探究其母岩浆性质和岩石成因,对认识华北克拉通鲁西早期大陆地壳形成与演化具有重要意义。以泰山闪长岩和角闪石岩为研究对象,开展了详细的锆石U-Pb年龄、矿物化学和全岩-矿物Sr-Nd-Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,1件闪长岩和2件角闪石岩样品的^(207)Pb/^(206)Pb年龄加权平均值分别为2615±8 Ma、2627±14 Ma和2616±10 Ma,与全岩-矿物(角闪石和斜长石)Rb-Sr等时线定年得到的年龄结果(2621±7 Ma)一致,表明二者均属于新太古代约2.6 Ga岩浆作用的产物。2个岩体形成时代及矿物地球化学特征的相似性,表明它们应为同源岩浆不同演化阶段的产物,其母岩浆在后期上升侵位过程中受到分离结晶作用的影响,而率先形成的角闪石岩受分离结晶作用影响较小。利用角闪石的成分和已知的角闪石-熔体的分配系数计算得到的与闪长岩和角闪石岩中角闪石平衡的熔体表现为低Mg^(#)值(平均值分别为31.9和43.4),富集Ba、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素,以及具有平坦的重稀土元素配分型式。此外,岩石具有低的^(87)Sr/^(86)Sr初始值和接近亏损地幔的ε_(Nd)(t)(-0.01~2.87)、ε_(Hf)(t)(-0.76~4.89),且两阶段Nd模式年龄T_(DM2)为2.97~2.73 Ga。综合来看,研究区闪长岩和角闪石岩的母岩浆可能来自于幔源岩浆底侵引起新生基性下地壳在角闪岩相条件下熔融形成的安山质母岩浆;该母岩浆经历了以斜长石、角闪石等矿物为主的结晶分异。鲁西地区在2.9~2.7 Ga经历了大规模的大陆地壳生长,新太古代晚期2.6~2.5 Ga经历了广泛的大陆地壳重熔再造,幔源岩浆的幕式底侵作用可能是华北克拉通新太古代早期(2.8~2.6 Ga)大陆地壳生长和分异的主要动力学原因之一。