碱性A型花岗岩中的富钍锆石: 矿物学研究

浙江桃花岛、青田和山东崂山A型花岗岩是中国东部沿海三个典型的燕山期碱性A型花岗岩体. 利用电子探针对这些花岗岩中锆石的内部结构和矿物成分进行了分析, 结果显示大部分所观察到的锆石颗粒都由两部分组成. 一部分显著富钍, ThO₂含量大于1%, 最高达10.1%, 超过了前人实验获得的锆石中钍的溶解极限值(ThO₂2=5.5%±2.5%), 且ThO₂/UO₂>2, 而另一部分则贫钍, ThO₂含量小于1%, 但该区域以包含微米级钍石包裹体为特征, 并常伴有微小的孔洞. 同时进行的初步对比研究发现, 铝质A型花岗岩中的锆石ThO₂含量一般小于1%, ThO₂/UO₂<2, 并且不含任何钍石包裹体. 锆石成因矿物学特征表明, 富钍锆石可以看作为碱性A型花岗岩的标志性副矿物之一. 锆石的富钍性源于其原始岩浆, 预示其深源特点. 因此, 碱性A型花岗岩中高度富钍锆石形成于深源、高温、富钍岩浆的早期结晶阶段; 岩浆分异至晚期出现流体相富集, 富钍锆石受到流体作用发生溶解重结晶作用, 导致低钍锆石和钍石包裹体共生现象.     

西华山花岗岩中石榴子石的钇环带构造及其岩石学意义

西华山花岗岩以富稀土元素为特征, 尤其是第二阶段花岗岩(G-b)和第三阶段花岗岩(G-c)中钇含量很高, 除了复杂的钇矿物组合外, 石榴子石具有特殊的钇环带构造, 中心部分既富钇, 又含有多相钇矿物显微包裹体, 而晶体的边部被称为“净边”, 即钇含量很低, 而且也不含任何矿物包裹体. 我们提出, 石榴子石中心部分富钇与岩浆分异作用造成的熔体富钇是一致的; 而石榴子石的“净边”现象则可能是岩浆中越来越富流体的直接结果, 流体环境不利于稀土元素进入石榴子石晶格.     

湖南骑田岭花岗岩中的原生含锡榍石: 一个重要的含锡矿物及其找矿指示意义

在湖南骑田岭花岗岩体东南部的淘锡窝钙碱性花岗岩中, 通过精细的矿物学研究, 发现了一类重要的含锡矿物——榍石, 它通常与黑云母共生, 自形, 具典型“信封状”外形, 并且内部环带构造发育, 其中的SnO₂平均含量0.43 wt%, 最高可达1.12 wt%. 分析表明, 这类榍石为岩浆阶段结晶的产物, 伴随着花岗岩结晶作用, 从岩浆中分异出的流体会交代早期矿物, 从而原生含锡榍石可部分或全部发生热液蚀变, 但仍然保留榍石特有的“信封状”外形, 在大多数情况下, 蚀变产物中可包含微粒锡石, 此外还包括钛铁矿 + 含锡金红石 + 萤石 + 石英矿物组合系列. 因此, 作为钙碱性花岗岩中的常见副矿物, 榍石是含锡矿物中的重要聚锡矿物之一, 反映了花岗岩岩浆中的初始锡富集特征, 而榍石的热液分解作用则体现了后期锡元素的迁移和聚集过程. 由此可见, 湖南骑田岭花岗岩中的原生含锡榍石不仅是一个重要的含锡矿物, 而且对找矿具有重要指示意义.     

集宁石(Jiningite)——一种新的釷石变种

在我国內蒙的白云母型花崗偉晶岩中,找到了一种赤褐色的矿物,与变种鋯英石、氟铈鑭矿、微斜長石、白云母、石英及柘榴石等矿物共生。比重=4.0108,其他物理性质与钍石类矿物类似。溶解于热磷酸,热时溶液呈现黄色,冷却后溶液的颜色变淡。化学分析的结果如下: 在化学組成上,与一股的钍石类矿物比較,木矿物有以下几个特点: (1) Fe_2O_3的含量高,这一点与铁钍石类似,但与鉄钍石比較,CaO及P_2O_5的含量过高,而SiO_2的含量过低。即铁钍石为矽酸鹽,而木矿物为富含鈣的磷矽酸鹽。 (2) SiO_2及P_2O_5的含量与磷矽钍矿类似,但Fe_2O_3及CaO的含量比磷矽釷矿要高得多。     

山东临朐新生代地幔捕虏体中的流体/熔体包裹体：软流圈-岩石圈相互作用的信息

橄榄岩捕虏体中的流体(熔体)包裹体是研究地幔流体的最直接样品. 应用流体包裹体显微测温学和激光拉曼技术, 研究了山东临朐乔山地幔橄榄岩捕虏体中的各类流体(熔体)包裹体(早期富CO₂流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体, 晚期富CO₂流体包裹体和硅酸盐熔体包裹体). 其中早期富CO₂流体包裹体多为高密度纯CO₂流体包裹体, 部分含有石墨, CO, N2, 菱镁矿等多种杂质. 两期流体包裹体的最小捕获压力分别为1.42 GPa和0.80 GPa. 由于碳酸盐熔体包裹体的寄主矿物主要是斜方辉石, 据此推测碳酸盐熔体的形成可能与CO₂流体和橄榄石、单斜辉石之间的反应有关. 富CO₂流体包裹体中杂质组分的多样性说明橄榄岩曾经经历与流体/熔体灌入有关的氧化还原反应. 乔山地幔捕虏体的流体(熔体)包裹体证据说明该区陆下岩石圈地幔曾经被软流圈来源的富CO₂流体/熔体所改造.     

湖南丫江桥花岗岩中锆石的Hf同位素地球化学

在丫江桥过铝花岗岩中, 锆石可以分作两期, 分别形成于岩浆定位前的深部岩浆房内和岩浆定位后的侵入部位. 这两期锆石的原位Hf同位素分析揭示, 该花岗岩浆主要来自地壳物质的深部熔融. 然而, 部分较高的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf数据表明, 这些花岗质锆石中可能包裹了形成于幔源岩浆的细小锆石(其粒径小于激光束斑). 事实上, 背散射电子图像和电子探针分析显示, 在部分第1期锆石内部存在着另一种形态和成分不同的锆石晶体, 它们可能是在花岗质岩浆形成初期混入的幔源岩浆中的结晶产物. 因此, 推测丫江桥过铝花岗岩的产生与地幔岩浆的底侵作用有联系.     

碾子山A型花岗岩两阶段水-岩相互作用的氧同位素证据

利用常规BrF5法和激光探针技术对中国东部有代表性的中生代碾子山A型花岗岩全岩、石英、碱性长石、磁铁矿以及锆石进行了系统的氧同位素分析。与造岩矿物δ^18O值变化范围相对较大（＞3．0‰）形成鲜明对照的是,锆石样品δ^18O值的分布相对较为集中（3．12‰－4．19‰）并明显偏低。表明该岩体曾先后经历过两阶段的水－岩相互作用。早期与海水发生过高温同位素交换的下部洋壳通过板块俯冲发生低程度部分熔融衍生出低δ^18O值的A型花岗岩浆。在岩浆期后高温亚固态条件下花岗岩与大气降水之间发生第2次同位素交换。第1阶段的水－岩交换导致碾子山A型花岗岩源岩δ^18O值明显低于正常地幔氧同位素组成变化范围。第2次水－岩朴素作用则造成锆石与造岩矿物之间不平衡的氧同位素分馏。     

南苏鲁超高压岩石含柯石英锆石中的流体包裹体

对锆石微区性质、显微结构、激光Raman测试及阴极发光图像的研究结果表明, 南苏鲁中国大陆科学钻探工程主孔片麻岩和退变榴辉岩中的锆石均保存了与柯石英等典型超高压矿物共存于同一变质增生锆石微区中的流体包裹体, 多数为CO₂(气)-H₂O(液)两相, 且以H₂O液相为主的流体包裹体, 少数为单一的H₂O液相流体包裹体, 表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压变质阶段并非处于“干体系”环境, 而是处在有流体参与的相对“湿体系”环境. SHRIMP定年结果显示, 含柯石英+流体包裹体的变质增生锆石微区的U-Pb年龄为233.7±4.3 Ma, 可能代表了苏鲁地体超高压变质峰期阶段至峰后降压初始阶段锆石生长时间. 其他锆石边的U-Pb年龄为213.2±5.2 Ma, 代表角闪岩相退变质过程中锆石增生的时间. 因此, 苏鲁地体超高压岩石折返过程中的流体活动主要出现在中晚三叠世, 不过在超高压阶段依然存在流体活动. 这些结果不仅为进一步深入探讨超高压变质过程中流体性质、演化以及流体-岩石相互作用机理提供重要的信息, 而且为今后在世界各地超高压岩石中准确识别原生流体包裹体提供了新的研究方法.     

大别山超高压带片麻岩锆石中柯石英包裹体

利用显微Raman光谱,辨认了大别山超高压带片麻岩锆石中的矿物包裹体。作为锆石中包裹体,柯石英出现在所有类型的片麻岩中,其他重要的包裹体矿物还有硬玉、绿辉石、文石、重晶石和硬石膏等。这些发现表明：（1）榴辉岩与围岩片麻岩有同变质历史;（2）与柯石英共生的重晶石和硬石膏指示出高压过程中有含SO4^2-流体参与。     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

阿尔卑斯型铬铁矿中岩浆包裹体的发现及其意义

近20年来,国内外陆续有研究者报道了蛇绿岩套阿尔卑斯型铬铁矿中有含水溶液流体包裹体、气液包裹体、全结晶化硅酸盐熔体包裹体和晶体-流体包裹体。最近,作者在我国西部西准噶尔地区萨尔托海阿尔卑斯型铬铁矿中,又进一步发现了原生含玻璃相和晶相子矿物的岩浆包裹体,这对研究蛇绿岩中豆荚状铬铁矿的形成条件及成因有着重要意义。     

一种特殊的“M”与“W”复合型稀土元素四分组效应:以水泉沟碱性正长岩为例

用不同溶样方法、国外实验室检验对比和同位素稀释质谱法确定了河北省东坪水泉沟钾长石化-硅化碱性正长岩具有MW复合型(MW型)稀土四分组效应,这是M型与W型同时存在的一种新类型的稀土四分组效应.对这种岩石中磷灰石和锆石进行了单颗粒矿物稀土定量分析,稀土组成特点一致显示了熔体结晶(岩浆)及热液流体交代叠加作用的特点,并可能至少有两期热液活动.熔体-流体共存及富Cl,CO2和Si,K,Al,高温、中低盐度流体热液流体交代蚀变作用的叠加是形成MW复合型稀土四分组效应的主要控制因素.MW复合型稀土四分组效应可作为岩体改造型Au矿的成矿标志。     

褐帘石稀土活化对离子吸附型稀土矿床成矿的指示

古城矿床为华南地区新发现的一个同时富含轻重稀土的离子吸附型稀土矿床,矿体位于粗粒黑云母花岗岩风化壳中.褐帘石是粗粒黑云母花岗岩中一种重要的副矿物(占比约为0.09%(vol)), U-Pb年龄分析结果显示其结晶年龄为102.8±4.3 Ma.化学成分分析结果显示原生褐帘石具有富轻稀土的特征,其轻稀土、重稀土和轻稀土/重稀土比值分别为179778～189429、2165～4595 ppm(1 ppm=10–6m3/m3)和41～84.这些原生褐帘石轻稀土含量约占全岩轻稀土总量的97%,为古城矿区轻稀土元素的主要来源.褐帘石结构与成分分析指示,稀土元素的存在会导致其晶体结构中稀土元素与氧原子构成的化学键键长增加而键强减弱.在被岩浆-热液流体交代时,这些化学键发生破裂,进而导致轻稀土元素会被淋滤出来并进入到热液流体中,并在随后主要进入了氟碳钙铈矿中.综上,褐帘石被交代后形成氟碳钙铈矿的过程中轻稀土元素发生了活化、迁移和富集,且在该过程中轻稀土元素之间发生了分馏.本研究表明,原生褐帘石被热液流体交代有利于轻稀土元素的富集成矿,但对重稀土矿化的贡献较小.     

华夏地块古元古代陆壳再造: 锆石微量元素与U-Pb和Lu-Hf同位素证据

应用LA-ICPMS 锆石U-Pb微区定年和锆石微量元素及Hf同位素分析方法, 对浙西南景宁三枝树片麻状花岗岩进行了系统的研究. 花岗岩中几乎所有的锆石都显示典型的韵律振荡环带, Th/U比值较高(均大于0.1), 锆石稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈左倾型, 并显示明显的正Ce异常和负Eu异常, 表明这些锆石为岩浆成因. 锆石U-Pb定年得到花岗岩的成岩年龄为(1860 ± 13) Ma (MSWD = 0.084), 锆石εHf (1860)值均为较低的负值(-15.6 ~ -10.0), 二阶段Hf模式年龄T_DM2为3.1~3.4 Ga, 指示三枝树片麻状花岗岩为古-中太古代陆壳再造的产物. 主量和微量元素研究表明, 三枝树花岗岩为准铝质高钾钙碱性花岗岩, 具典型的铝质A型花岗岩特征, 形成于造山后的伸展拉张环境. 华夏地块古元古代陆壳再造事件(1.86 Ga)很可能记录了Columbia超大陆聚合向裂解转折的信息.     

内蒙古大井锡多金属矿床流体成矿作用研究: 单个流体包裹体组分LA-ICP-MS分析证据

应用LA-ICP-MS分析方法进行大井矿床中心部位的锡铜矿体及黄岗梁矿床锡矿体萤石及石英中单个包裹体流体组分分析, 以包裹体流体中微量元素Rb/Sr, Sn/Cu等比值追踪大井矿床富铜及富锡流体的来源与演化. 研究结果表明大井矿床富铜流体Cu > Sn, Sr > Rb几至几十倍, 相对富集Na, 主要产出于萤石中, 流体可能来源于深源较基性岩浆. 富锡流体Sn > Cu, Rb > Sr几至几十倍, 相对富集K, 产出于石英及萤石中, 流体可能来源于浅源的花岗岩浆. 富锡与富铜两种流体在中低温-低盐度阶段强烈叠加富集成矿, 形成大井矿床中心部位锡铜富矿体, 解决了前人研究中难于解决的富锡、富铜流体成矿机理问题.     

锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约

锆石U-Pb定年是同位素年代学研究中最常用的方法, 如何对所得到的年龄值给予合理的地质解释是锆石U-Pb年代学研究的重点. 本文对近年来锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约方面有关的进展进行了系统的总结和评述. 不同地质环境中形成的锆石具有不同的结构类型: 岩浆锆石具有典型的振荡环带和/或扇形分带结构; 变质锆石有其特征的内部结构, 主要有无分带、弱分带、云雾状分带、扇形分带、面状分带和斑杂状分带等, 不同成因变质锆石具有其特征的内部结构特点. 岩浆锆石的微量元素特征与其岩石类型有关, 从超基性岩到酸性岩中的锆石的微量元素含量逐渐升高; 不同成因变质锆石具有不同的微量元素特征, 变质锆石的微量元素特征可以反映变质锆石的形成环境. 通过锆石与石榴石之间微量元素的配分, 可以很好地确定含石榴石的高级变质岩中变质锆石形成的具体P-T条件. 锆石中原生包裹体矿物组成同样可以为锆石的形成环境提供明确的限定. 因此, 在进行锆石U-Pb定年的同时, 对锆石进行显微结构、微量元素特征和矿物包裹体成分等方面的综合研究, 限定锆石的形成环境, 能够为锆石U-Pb年龄的合理解释提供有效的制约.     

苏鲁造山带超高压变质岩的差异性折返: 流体包裹体证据

苏鲁超高压变质带的南部和北部经历了具有明显不同的折返过程, 主要表现为在北部榴辉岩中有麻粒岩相叠加变质作用. 流体包裹体研究表明, 苏鲁高压-超高压榴辉岩矿物及脉石英中存在有五种类型包裹体: 在超高压-高压榴辉岩相条件下捕获的A型N2±CO₂包裹体; 在榴辉岩发生麻粒岩相叠加变质作用期间被捕获的B型纯CO₂液相包裹体; 在高压榴辉岩重结晶阶段被捕获的C型CO₂-H₂O包裹体和D型高盐度水溶液包裹体; 超高压岩石折返过程中最晚(角闪岩相退变质甚至更晚)阶段捕获的E型低盐度水溶液包裹体. 石榴石中密集分布的B型高密度CO₂流体的发现为本区榴辉岩相岩石遭受了麻粒岩相叠加提供了又一佐证.     

金刚石中流体包裹体的研究

金刚石中包裹体的研究涉及金刚石成因和地幔岩石圈性质及演化等重大问题.前人把在金刚石中找到的矿物包裹体分为橄榄岩型(P型)和榴辉岩型(E型),近年来在金刚石中又相继发现MARID、巨晶组、复杂岩石包裹体组合、石盐和高钾高氯包裹体.Navon等和Martin在博茨瓦纳和扎伊尔的立方体金刚石中及包壳金刚石的包壳中发现了显微流体包裹体,并分析了其流体组分,该流体代表了这种金刚石生长环境中的流体介质性质.流体包裹体的发现,更把金刚石包裹体和地幔流体相物质研究联系起来,引起广大国内外学者的关     

浙江西垄地区上地幔流体性质的研究

碱性玄武岩所含幔源岩石包体中的流体(和岩浆)包裹体是能够向我们提供有关上地幔流体(及熔体)性质的唯一直接样品,也是了解和研究地幔深部地质作用(部分熔融作用、地幔岩浆作用、地幔交代作用)特点最重要的线索。本文将介绍笔者有关浙江省衢县西垄地区上新世-更新世橄榄霞石岩所含退化石榴子石二辉橄榄岩包体中CO_2流体(及岩浆)包裹体的最新研究成果,并试图确定存在于该区上地幔中流体(及熔体)相的性质。     

北阿尔金恰什坎萨依花岗闪长岩的锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

恰什坎萨依花岗闪长岩虽然经历了强烈的片麻岩化作用, 但其铝饱和指数(A/CNK)为0.81~0.99, Na₂O/ K₂O>1, TiO₂<1.0%, 轻稀土富集, 分馏程度高, 重稀土富集程度较低, 分馏系数小, Eu弱负异常或无异常, 微量元素Ba, Ti为负异常及在微量元素构造环境判别图解上样品点落在岛弧型花岗岩区等都展示出岛弧型花岗岩的典型特征. 阴极发光图像反映锆石内部存在清晰的韵律生长纹, 无残留锆石晶核和新生长的环边结构, U, Th含量分别变化于574~870和279~556 μg/g之间, Th/U值在0.52~0.68之间, 显示出岩浆锆石性质. 锆石SHRIMP U-Pb定年结果为481.5±5.3 Ma, 代表花岗闪长岩侵位时代, 与北祁连岛弧火山岩带的形成时代一致, 证实了该区存在早古生代岛弧岩浆活动.