苏皖鲁某些新生代火山岩的钕同位素组成及意义

江苏安徽和山东一带广泛分布第三纪至第四纪更新世的玄武质火山岩,其中早第三纪以拉斑质玄武岩为主,晚第三纪为碱性玄武岩,更新世为碱性玄武岩、碧玄岩和霞石岩,以晚第三     

不同时空背景幔源物质对比与华北深部岩石圈破坏和增生置换过程

华北克拉通地幔破坏作用, 使之成为世界研究大陆形成演化的最理想地区之一. 但有关破坏机制、时限、范围及其动力学背景, 甚至破坏前岩石圈状况等相关联问题都存争议. 华北东部不同时代(如古生代、中生代和新生代)、位置(如地块内部与边缘、郯庐断裂带和重力梯度带)火山岩所携带捕虏体橄榄岩, 及其南侧苏鲁-大别造山带地质体橄榄岩等直接的岩石圈地幔物质对比表明: 华北古老岩石圈是不均一的、存在幔内薄弱带, 中生代、新生代岩石圈减薄作用包括地幔伸展、熔体-岩石作用、不均匀侵蚀减薄与小幅增生增厚, 从而实现难熔克拉通地幔被新生饱满岩石圈地幔置换作用等复杂过程. 早中生代时, 扬子大陆深俯冲碰撞引起华北岩石圈的完整性受影响甚至破坏、边缘受俯冲陆壳释放熔/流体交代改造、岩石圈地幔伸展和构造侵位以及受山根断离扰动软流圈物质上涌侵蚀等; 早白垩世-早第三纪时, 太平洋板块俯冲进一步扰动软流圈并强烈上涌侵蚀上覆岩石圈引起它的巨大减薄作用; 晚第三纪以来上涌软流圈的热沉降作用带来小幅度岩石圈增生增厚过程, 最终实现了已存岩石圈被新生地幔置换和岩石圈整体的减薄作用, 并由此构成了陆内造山和克拉通盆地形成耦合过程的深部驱动力. 郯庐等岩石圈深大断裂带是软流体物质上涌的良好通道, 同时由于在岩石圈内部起通道作用的幔内薄弱带是不规则的, 它们引导着软流圈物质侵蚀岩石圈和岩浆喷出地表的时间存在早、晚不一致现象. 喷发时代为100 Ma的玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的, 说明华北东部的一些地区在此之前(如125~100 Ma)曾有过地幔置换作用发生.     

新疆托云地幔单斜辉石微量元素与西南天山岩石圈深部过程

根据新疆西部早白垩世纪玄武岩中橄榄岩捕虏体单斜辉石的激光探针（LAM-ICPMS）微量元素分析了托云盆地陆下岩石圈地幔的性质及其所经受的部分熔融作用和地幔交代作用等深部过程。塔里木盆地北缘（西南天山）中生代时的陆下岩石圈具显生宙的“大洋型”地幔特征，经历了低于10%的部分熔融作用和复杂的地幔交代作用影响。交代介质类似于含水硅酸盐质碳酸岩熔体，可能是SiO2不饱和的硅酸盐溶体与碳酸岩体叠加结果。该地幔与中国东部新生代时的主全地幔性质相似，但岩石的太物颗粒总体较细、岩石中透辉石的总体含量较高、地幔显交代作用较明显。     

西南天山早白垩世火山岩中发现地幔和下地壳捕虏体

在中国西南天山托云地区早白垩世火山岩中存在地幔和下地壳捕虏体,火山岩的年龄为１２３－１０１Ｍａ,地幔捕虏体既有钛角闪石和韭闪石,长石,云母及辉石等矿物巨晶,也有橄榄岩,辉石岩,角闪石岩和云母岩等岩石碎块,下地壳捕虏体主要是条带状和块状的麻粒岩,火山岩是板内岩浆活动的产物。含水矿物巨晶和地幔岩石碎块中存在含水矿物,表明发生过强烈的地幔交代作用。     

华北中生代玄武岩的地球化学特征与岩石成因:以辽宁阜新为例

辽宁阜新白垩纪玄武岩的出现为了解中生代时期华北北缘地幔过程提供了可能. 阜新碱锅玄武岩为火山通道相, 柱状节理发育, 并含少量的尖晶石二辉橄榄岩和辉石岩捕虏体. 其化学组成贫硅、富碱、高钛和铝, 属碱性玄武岩. 在微量元素组成上, 碱锅玄武岩中等程度地富集轻稀土元素和大离子亲石元素, 但不亏损高场强元素. 其Sr同位素比值低, Nd和Pb同位素比值高. 这表明碱锅玄武岩起源于亏损的软流圈地幔, 代表未分异无混染的原始岩浆. 该玄武岩的出现暗示华北北缘此时的岩石圈厚度小于65 km, 岩石圈地幔主要由“富集”的含韭闪石尖晶石二辉橄榄岩和斜长石辉石岩组成. 早侏罗~晚白垩大量且持续的中基-中酸性岩浆活动表明华北北缘岩石圈减薄作用的开始和结束时间较华北南缘的早, 因为鲁西南地区大量的中基性火山活动仅出现于白垩纪, 而且具软流圈同位素特征的玄武岩出现在第三纪, 显示华北岩石圈演化的时空不均一性.     

中国东部出露的最年轻侵入体的锆石离子探针年龄

高精度的离子探针分析显示，出露于吉林省桦甸县南部华北地台上的永胜岩体，其锆石 Ｕ－Ｐb同位素年龄为（３１．６±１．３） Ｍａ，代表了该岩体的侵位结晶年龄，尽管地球化学资料显示岩石在形成过程中存在强烈的结晶分异作用，但Ｓｒ和Ｎｄ同位素特征表明其岩石圈地幔源区具弱亏损性质，反映老第三纪时，华北地台原有的富集型岩石圈地幔已被新生的软流圈型地幔所取代．     

用火山岩制约南海的形成演化:初步认识与研究设想

同其他边缘海相比,南海海山众多,且分布广泛,记录了南海演化以及相关深部过程的重要信息.南海及邻区的火山作用可分成3期:南海张开之前(pre-spreading,>32Ma),张开期间(syn-spreading,32～16Ma)和张开期后(post-spreading,<16Ma).南海张开之前的岩浆活动(64～35Ma)主要局限在南海北缘和华南沿海一带,以双峰式火山岩为基本特征.南海扩张期岩浆活动在南海周边的分布非常少见,而主要分布于南海海盆,但由于海盆中沉积物非常厚,至今未获得该期岩浆的样品.南海扩张期后的岩浆活动广泛分布于中央海盆、西南次海盆、海南岛、雷州半岛、泰国、越南等地,以碱性玄武岩为主,少数为拉斑玄武岩,具有OIB地球化学特征,源于DM-EM2之间的混合地幔源,显示DUPAL同位素异常;火山岩中橄榄石斑晶的Fo含量达90.7%,表明火山岩可能是海南地幔柱活动的产物.南海及邻区新生代火山岩的时空分布可能与南海扩张过程中洋中脊对地幔柱的抽吸作用(ridge suction)有关,如是,南海海盆火山岩可能不是典型的MORB.但令人费解的是,华南大陆边缘-南海海盆的过渡带不具备火山裂解边缘(volcanic rifted margin)的特点.显然,地幔柱活动与南海张开之间的关系尚需进一步的研究.在南海重大研究计划的实施过程中,只有有效规划和组织海底火山岩样品的采集,并加强火山岩成因和深部动力学研究的联系,才能阐明深部过程与南海张裂演化之间的联系.     

汉诺坝玄武岩及其地幔橄榄岩、麻粒岩捕虏体的PGE分布特征

采用镍锍金预富集和中子活化法测定汉诺地坝玄武岩,地幔橄榄岩和麻粒岩捕虏体的Ｒｕ,Ｒｈ,Ｐｂ,Ｏｓ,Ｉｒ,Ｐｔ等铂族元素和Ａｕ的含量。球粒陨石和原始地幔标准化后的ＰＧＥ分布模式大体表现为：（１）平坦的（二辉橄榄岩）;（２）负斜率式的（方辉橄榄岩）;（３）正斜率式的（二辉麻粒岩和玄武岩）。另外,汉诺坝玄武岩和麻业岩捕虏体不呈强烈的Ｉｒ的负异常,二辉橄榄岩捕虏体也略有显示。     

西藏大竹卡蛇绿岩中地幔橄榄岩铂族元素分布特征

西藏大竹卡蛇绿岩中地幔橄榄岩铂族元素（ＰＧＥ）总量为２８．３７～５０．６７ｎｇ／ｇ，比原始地幔和世界范围内一些典型蛇绿岩中地幔橄榄岩及阿尔卑斯型地幔橄榄岩偏高，ＰＧＥ分布型式也不同于部分熔融残留成因地幔橄榄岩中通常所观察到的负斜率型或平坦型，而以ＰＧＥ总量高，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ富集及“正倾斜型”或“燕子型”分布型式为特征，反映本区上地幔及其过程的特殊性。Ｐｔ和Ｐｄ以及Ｃｕ，Ａｕ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｂａ，Ｔ     

华北中生代玄武岩中地幔橄榄石捕虏晶: 对岩石圈地幔置换过程的启示

山东方城玄武岩(125 Ma)中发现罕见的具有明显环带结构的橄榄石. 橄榄石中心部分的组成(Mg# = 87.2~90.7)类似于华北新生代玄武岩携带的橄榄岩捕虏体中橄榄石的组成, 其边缘部分(Mg# = 76.8~ 83.9)接近于玄武岩中斑晶橄榄石的组成(75.7~79.0). 橄榄石的这种化学成分特征及其浑圆的晶体形态和较小的颗粒(300~800 μm)皆说明这些橄榄石是地幔矿物捕虏晶, 即地幔橄榄岩的解体矿物. 其中心部分能够代表地幔橄榄岩的组成. 橄榄石的环带结构是橄榄石捕虏晶与寄主玄武岩快速反应造成的. 这种橄榄石与玄武质岩浆的相互反应可能在华北中生代岩石圈地幔中普遍存在, 即为岩石圈地幔置换作用的重要方式. 从而使古生代主量元素亏损的高镁橄榄岩转变为中生代晚期的主量元素饱满同位素富集的低镁橄榄岩, 造成古老岩石圈地幔的消失.     

华北克拉通上地幔不均一性及其起源:钕同位素证据

根据近下来所获得的华北克拉通太古宙变质镁的质火山岩较为准确的Ｓｍ－Ｎｄ同位素年龄及初始Ｎｄ同位素组成和演化的时空关系的对比研究表明,华北克拉通太古宙上地幔的同位素组成是不均一的,且钕同位素初始值在整个太古宙并没有随时间变化而发生规律性的变化,但不同地区的钕同位素初台值有较为明显的差异,这种同位素时空演化的差异反映了华北克拉通太古宙上地幔的不均一性是对源区初始不均一性的继承,华北克拉通应起源于星子扔     

华北克拉通破坏机制与古元古代板块构造体系

在对华北克拉通岩石圈地幔性质发生变化的物理、化学过程和时空范围深入研究的基础上, 探寻其动力学作用, 需要对华北克拉通岩石圈及其周围的地幔状态和构造有整体的认识. 从地震学研究构建的华北克拉通地壳、上地幔速度结构出发, 分析研究了岩石圈厚度、壳-幔边界性质、上地幔结构和变形的构造特征和变化规律; 结合岩石地球化学研究结果, 提出了华北克拉通上地幔流动模型. 我们认为: 主要是太平洋板块俯冲使东亚大陆下方地幔流动呈现快速和不稳定的特点. 这一独特的区域地幔流动体系促进了华北克拉通上地幔中熔流体含量的增加和岩石圈软化, 导致了华北克拉通不同地区分别以拆沉和热侵蚀为主的不同方式被破坏. 同时, 根据华北克拉通地壳记录的东-西块体碰撞拼合、古洋壳消减以及古陆壳残留的证据, 揭示了地球在古元古代已经进入与现今相似的板块构造体系.     

中国东部地幔包体的氦同位素组成及其地幔地球化学演化意义

近来对不同幔源包体,特别是大陆幔源包体的氦同位素组成研究表明,地幔氦同位素组成的变化反映了地幔的演化历史,为我们进一步认识海洋地幔和大陆地幔的地球化学演化提供了独特而又极其重要的线索。本工作首次对中国辽宁宽甸、吉林辉南和河北汉诺坝玄武岩中地幔包体的氦同位素组成进行了研究,结合其他地球化学研究结果,为我们解释中国东部大陆地幔的地球化学演化提供了重要的理论依据。     

华北等中国主要地块早古生代早期古地理位置探讨

在总结近年来在华北等中国主要地块上所取得的早古生代早期古地磁数据的基础上，结合岩相古地理和古生物地理等资料，探讨华北、华南和塔里木地块早古生代早期（寒武－奥陶纪）在全球古地理重建中的位置。早寒武世，华北、华南和塔里木地块均位于南半球低纬度地区，且分别毗邻于冈瓦纳古大陆；旱、中奥陶世，华南和塔里木地块仍“滞留”在南半球中、低纬度地区，与冈瓦纳古大陆相邻，而这一时期华北地块很可能已从冈瓦纳古大陆上裂离     

大别-苏鲁造山带橄榄岩的变质和交代过程

详细的岩石学研究表明,大别-苏鲁造山带橄榄岩和辉石岩记录了俯冲带之上地幔楔的交代和变质信息.在苏鲁芝麻坊石榴二辉橄榄岩中识别了七期变质矿物组合,反映了大陆俯冲-碰撞-折返过程中多期的变质和交代作用.大别毛屋石榴斜方辉石岩同样保存了大量的交代结构,高Ni和富集轻稀土(LREE)的斜方辉石核部包裹了早期原岩橄榄石,表明它是俯冲地壳熔/流体与原岩橄榄石在超高压条件下反应的产物.毛屋石榴斜方辉石岩记录了六期变质作用,对应了岩石从浅部地幔楔沿俯冲隧道进入深部地幔楔,最后随陆壳岩石折返回浅部地壳的全部过程.其中石榴石变斑晶核部包裹了大量的以含水矿物为主的角闪岩相多相包裹体,具有高XMg和Ni含量,并富集大离子亲石元素(LILE)和LREE,表明它们是早期岩石在浅部地幔楔与地壳流体交代的产物.角闪岩进入深部地幔楔经历高压和超高压变质,早期含水矿物完全脱水分解,形成超高压石榴斜方辉石岩,释放LILE和LREE富集的流体进入上覆高温地幔楔,从而导致高温地幔楔发生部分熔融并产生岛弧岩浆.     

新疆托云地幔单斜辉石微量元素与西南天山岩石圈深部过程

根据新疆西部早白垩世玄武岩中橄榄岩捕虏体单斜辉石的激光探针(LAM-ICPMS)微量元素分析结果, 分析了托云盆地陆下岩石圈地幔的性质及其所经受的部分熔融作用和地幔交代作用等深部过程. 塔里木盆地北缘(西南天山)中生代时的陆下岩石圈具显生宙的 "大洋型" 地幔特征, 经历了低于10%的部分熔融作用和复杂的地幔交代作用影响. 交代介质类似于含水的硅酸盐质碳酸岩熔体, 可能是SiO2不饱和的硅酸盐熔体与碳酸岩熔体叠加结果. 该地幔与中国东部新生代时的主体地幔性质相似, 但岩石的矿物颗粒总体较细、岩石中透辉石的总体含量较高、地幔显交代作用较明显.     

科洛橄榄岩地幔捕虏体中富P, F地幔熔/流体的发现及其交代作用

黑龙江科洛地区响岩质碱玄岩中包含尖晶石二辉橄榄岩地幔捕虏体, 电子探针精细研究发现, 铬尖晶石周围发育有丰富的磷酸盐及交代形成的矿物, 这些磷酸盐为一种特殊富P, F地幔熔/流体的结晶(?)残余物. 激光拉曼光谱分析确定上述磷酸盐绝大部分为玻璃相. 这种地幔熔/流体可以进一步交代原始矿物而形成新的尖晶石、橄榄石和透辉石等. 因此, 科洛地区上地幔的交代作用与富P, F熔/流体有关. 中国东部其他地区的岩石圈地幔可能也存在相似的地幔交代作用, 这项研究对进一步揭示中国东部岩石圈地幔交代熔/流体的类型和复杂性具有重要意义.     

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围:以华北陆块东南部为例

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围是大陆动力学研究的核心问题之一,来源于大陆岩石圈地幔的火成岩为探索这一科学问题提供了重要资料.我们对华北陆块东南部朝鲜-辽东半岛以及辽南-吉南地区晚三叠世花岗质-镁铁质火成岩进行了详细的岩石学、同位素年代学和地球化学研究,结果表明它们是由华南与华北陆块俯冲碰撞后伸展过程中多元岩浆混合形成;相对亏损和富集地幔组分的识别标志着晚三叠世期间华北陆块东南部表现为亏损与富集岩石圈地幔共存的属性.鲁西-辽南-吉南地区早白垩世镁铁质火成岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成表现出与郯庐断裂距离有关的空间变化,结合吉南地区三叠纪变质锆石和新元古代岩浆锆石的发现,推测起源于深俯冲华南陆块部分熔融的熔体改造了靠近郯庐断裂带的鲁西一侧(如方城、费县、上峪)和辽南地区的岩石圈地幔,而起源于华北陆块加厚地壳部分熔融的熔体则主要改造远离郯庐断裂带的鲁西西北部(如济南、金岭)和吉南地区的岩石圈地幔.因此,华南大陆深俯冲作用对邻区华北岩石圈地幔影响的时间为晚三叠世-早白垩世,影响的空间范围约为200 km.     

板内洋岛玄武岩(OIB)成因的一些基本概念和存在的问题

板内洋岛玄武岩岩浆作用在成因上通常被认为与“热点”或“地幔柱”有关. 因此, 在讨论地幔柱假说时人们不可避免地要讨论为什么洋岛玄武岩(OIB)在地球化学上高度富集. 然而 OIB源区物质的来源至今并不十分清楚, 且颇有争议. 最流行的观点认为OIB源区物质是循环的古洋壳(ROC). ROC模型的诸多问题之一在于, OIB高度富集(如 [La/Sm]_PM >> 1)而洋壳则相当亏损( [La/Sm]_PM <1), 故循环洋壳不可能是OIB的源区物质. 另一个流行的观点认为OIB中富集的组分来自循环陆壳(RCC, 陆源沉积物). 尽管陆壳(CC)和OIB富集很多不相容元素(如[La/Sm]_PM >>1), 但是CC极度富Pb而贫Nb, Ta, P和Ti. CC的这一独特的地球化学性质强度很大, 若的确是OIB源区重要组成的话, 那它一定会在OIB有所显示, 然而OIB并不具有这种CC特征, 因此CC不会是OIB的富集组分. 板块运动和地幔对流允许玄武岩的地幔源区中有ROC和RCC存在, 但它们对洋岛玄武质岩浆作用的贡献微不足道. OIB不仅富集不相容元素, 而且越不相容的元素越富集. 这表明OIB中的富集组分是岩浆起源的, 而且最有可能与熔融程度很低的熔体的交代作用有关. 在地震波低速带(LVZ)中最初可能会形成一些富H2O和CO2熔体. 这些熔体由于浮力作用上升, 聚集在LVZ顶部形成一富熔体层, 交代正在生长的岩石圈, 形成交代脉岩等. 喷发的OIB熔体可能含有3个组分: (a) 占主导地位的来源于深部的“肥沃”易熔OIB源区物质; (b) LVZ顶部的熔体层; (c) 被同化的岩石圈中早期形成的交代脉岩. 很有可能源于深部的“肥沃”易熔物质本身就是(或包含有)循环的古老大洋岩石圈底部的交代橄榄岩. 在解释全球OIB数据所显示的多种地幔同位素端元的成因时, 我们必须牢记: (a) 最初的假设认为地核熔离后的原始地幔(PM)在成分上是均一的, 且地幔同位素不均一性与地核无关; (b) 在正确认识俯冲带变质作用对元素迁移/分异的影响之前不能用OIB同位素来推断源区物质的性质和组成; (c) 确保模型和假设与最基本的岩石学和主量/微量元素特征相吻合.     

鲁西富钾火山岩和煌斑岩的40Ar-39Ar定年及源区示踪

高精度的^40Ar-^39Ar定年结果表明，鲁西富钾火山岩的形成年龄为124．3－114．7Ma，煌斑岩的形成年龄为119．6Ma，富钾火山岩的^87Sr-^86Sr值较高（0．708715－0．711418），εNd值显著偏低（－11．47－－17．54），并富放射成因铅（^206Pb/^204Pb=17．341－17．622，^207Pb/^204Pb＝15．525－15．538，^208Pb/^204Pb＝37．563－37．684），与富钾火山岩一样，煌斑岩也具有显著低偏的εNd值（－11．57－－19．64），根据富钾火山岩全岩与从全岩中分离出来的单斜辉石单矿物具有一致的Sr,Nd和Pb同位素组成，结合区域范围内岩石产出构造背景的分析，以及同时代相关岩Sr和Nd同位素组成的广泛对比，表明它们最可能起源于俯冲陆壳在地幔源区发生混杂和交代作用时所形成的富集型地幔的部分熔融体。