长白山天池火山气象站期碱流岩辉石环带混沌吸引子的发现及意义

火山岩中矿物的成分环带中蕴含着其生长过程中岩浆成分和温压等物理状态的变化信息,对研究岩浆演化和火山喷发动力过程非常重要.长白山天池火山气象站期碱流岩辉石具有明显的环带结构,其成因尚未讨论.本文通过了辉石环带的电子探针分析,发现MgO和Na_2O等元素的相对含量呈剧烈的振荡形态.同时,利用非线性时间序列分析的方法,对MgO元素沿辉石环带成分进行了相空间重构的探索性研究.结果发现,辉石环带成分时间序列的相空间吸引子为混沌吸引子.这说明辉石斑晶在生长时所处的系统具有高的自由度和高度的复杂性,其结晶和生长时周围岩浆的成分是高度非稳态和不平衡的.我们认为是岩浆房补给混合和热对流作用过程导致辉石所处的岩浆成分在高MgO、低MgO之间激烈振荡变化,形成了辉石环带成分的剧烈振荡.而这些补给-混合-对流的过程可能最终导致岩浆房超压而发生溢流喷发.     

长白山天池火山岩浆系统再认识:岩石热力学模拟

长白山天池火山是一座巨型活火山,在近代至少发生过数次喷发.虽然近年来没有再喷发,但是有关天池火山再次喷发的争论引起学界广泛关注.岩浆系统的研究是火山灾害和预测的基础,主要包括地球物理和岩石学两方面.综合近年来天池火山岩浆房地球物理探测发现,普遍认为在火山区中、上地壳存在分布范围较广的岩浆房,而在中地壳至下地壳也存在范围较为集中的岩浆存储区.鉴于地球物理方法具有多解性和不能给出岩浆成分信息等的局限性,本文用岩石热力学模拟来约束岩浆房的成分和深度.结果显示:(1)天池火山玄武岩在岩石圈地幔或更深处不能经历斜长石的分离结晶,可能只经历少量橄榄石的分离结晶;(2)造盾低MgO玄武岩是原始母岩浆在地壳(约18~27 km,0.5~0.9 GPa)中演化后喷出的,而不是先前认为的从地幔岩浆房中演化后直接喷出形成的;(3)粗面质岩浆是由碱性玄武岩在15~18 km(0.5~0.6GPa,中上地壳)结晶分异形成;(4)天池火山岩浆系统可能要比先前认为的壳幔双层岩浆房模式复杂,地壳岩浆系统应该主体为玄武质岩浆,酸性岩浆只占很小的比例.这些信息对火山岩浆系统和喷发预测的研究有重要意义.     

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.     

北祁连东草河蛇绿岩:一个早古生代的洋壳残片

位于北祁连山俯冲杂岩带南面的东草河蛇绿岩是一个构造移置岩块(大小为3 km×6 km). 其下部岩石组合为多期次侵入的岩床状堆晶纯橄岩-橄长岩-斜(钙)长岩-斜(钙)长质辉长岩-辉长岩系列, 其中可见不谐合的纯橄岩-橄长岩侵入体. 往上过渡到均质的辉长岩-苏长质辉长岩系列, 顶部则有辉绿岩质岩墙与玄武岩质熔岩. 矿物结晶顺序为橄榄石±铬尖晶石→斜长石→单斜辉石→斜方辉石→钛铁氧化物矿物. 堆晶岩中的铬尖晶石成分(Mg#: 42-66, Cr#: 41-57)类似于现今的洋壳特征. 堆晶岩石与均质岩石系列中的斜长石与单斜辉石成分变化, 反映了岩浆结晶分异的过程且与现今的洋壳成分特征相似. 辉绿-玄武质熔岩的全岩地球化学成分与N-MORB类似. 东草河蛇绿岩组成岩石群的REE与微量元素蛛网图分布特征显示它们是N-MORB岩浆分异的结果. 利用SHRIMP锆石U-Pb定年法, 获得苏长质辉长岩的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(497±7) Ma, 代表东草河蛇绿岩的构造侵位年龄. 由岩石建造、矿物化学、全岩地球化学与定年学的研究结果, 可以确认东草河蛇绿岩是一个古祁连洋洋壳残片, 为古祁连洋向北俯冲的一个重要标志.     

浙江龙游石榴石角闪岩(退变榴辉岩):华夏加里东期碰撞造山事件的新证据

在华夏地块浙江龙游地区发现了榴辉岩退变形成的石榴石角闪岩,其变质演化可分为3个阶段,分别为峰期榴辉岩相阶段(M1),矿物组合为绿辉石+石榴子石变斑晶(核部)+石英;峰后后成合晶阶段(M2),矿物组合为石榴子石变斑晶(边部)+单斜辉石变斑晶+斜长石,峰期榴辉岩相绿辉石在该阶段形成榴辉岩典型的降压分解结构;退变质角闪岩相阶段(M3),矿物组合为角闪石+斜长石,并在石榴子石边部形成角闪石和斜长石的反应边、后成合晶以及斜长石冠状体.由于强烈的退变质过程的影响,传统矿物温压计方法只能得到退变质角闪岩相的温压条件,获得T=664~691℃,P=0.68~0.73 GPa.石榴子石成分环带表明该退变榴辉岩在峰后经历了一近等温降压过程.因此,结合岩相学分析、石榴子石成分剖面和退变质角闪岩相温压数据,可作出退变质过程的顺时针P-T轨迹,与碰撞造山过程一致.故该退变榴辉岩是华夏地块加里东期碰撞造山过程的产物,是华夏地块加里东期碰撞造山事件的新证据.     

鲁西中生代金岭闪长岩中纯橄岩和辉石岩包体的发现及其意义

鲁西中生代金岭岩体闪长岩中含有众多的深源捕虏体, 主要为纯橄岩和辉石岩. 其中纯橄岩又可分为两亚类, 一类具板状结构, 橄榄石的Mg#值(93~94)高; 另一类具变质变形结构, 并叠加有矿物反应结构, 橄榄石的Mg#值(86~87)低. 矿物化学表明前者可能来源于古老的岩石圈地幔, 后者曾遭受过富硅钾质熔体的改造. 辉石岩中矿物出溶结构的存在、辉石较高的Mg#值以及较高的平衡温度均暗示该类捕虏体可能为中生代幔源岩浆在上地幔顶部或壳幔边界附近形成的堆积体.     

大别山毛屋方辉岩中的铬绿辉石及其意义

铬透辉石是超镁铁岩和金伯利岩中的常见矿物,而钠铬辉石目前仅发现于墨西哥铁陨石和缅甸玉中.成分上介于两种矿物之间的变种在前苏联西伯利亚金伯利岩中曾有过报道.作者近来在大别山毛屋方辉岩中也识别出一种富铬钠钙辉石(铬绿辉石),充实了透辉石(CaMgSi_2O_6)-钠铬辉石(NaCrSi_2O_5)类质同象系列的假说.同时,如此高铬单斜辉石在超镁铁岩中尚属首次发现.毛屋镁铁-超镁铁杂岩位于大别地块东南部,与其它超高压变质杂岩伴生.岩体呈透镜     

下地壳地震深反射的可能载体: 来自层状辉长岩组构和高温高压波速实验的证据

通过对四川攀西地区层状辉长岩中斜长石和普通辉石晶格优选方位(LPO)的测量, 发现矿物定向主要表现在斜长石的[010]极密与辉石的[100]极密分别与面理垂直, 显示出一种与晶体结晶习性有关的生长组构, 与晶体在岩浆中结晶并受到一定的压实作用有联系. 利用矿物组构数据计算的地震波速度结构反映出较强的各向异性, Vp, Vs的各向异性分别为5.81%和5.54%. 高温高压条件下波速的测定结果显示出相似的特征: 层状辉长岩的纵波速度介于6.44~6.97 km/s, 纵波最大各向异性值为5.22%, Poisson比介于0.28~0.31. 通过对攀西层状辉长岩组构和波速结构的研究, 推断该区下地壳可能存在较大规模的层状辉长岩体或类似的层状地质体, 这种具有明显地震波各向异性的层状似层状介质是下地壳地震深反射的可能载体.     

广东雷州新生代玄武岩中石榴麻粒岩相岩石捕虏体的发现

报道了广东雷州英峰岭火山碎屑岩中首次发现的麻粒岩相岩石捕虏体,其中高压石榴麻粒岩捕虏体在我国极为罕见。石榴麻粒岩在矿物组成和矿物化学上与辉石麻粒岩有很大的区别。温压计算显示石榴麻粒岩形成于１１ ３０－１１６０℃和１．４－１．７ＧＰａ的高温压条件下,而二辉麻粒岩形成于８００℃左右和０．６５－０．８ＧＰａ的条件下。高的地温梯度指示新生代本区片于裂谷活动区。不同组成的麻粒岩是由玄武质岩浆底侵于不同深度形     

河南“冷”榴辉岩中P2/n,P2,C2/c结构绿辉石的电镜研究

绿辉石是具有复杂结构和复杂成分的辉石矿物,通常在榴辉岩中大量出现,其成分大致上由50%透辉石分子和50%硬玉分子组成(Di_(50)Jd_(50)),另外还含有少量锥辉石分子(Ac).通常用Di-Jd-Ac图来投影其成分,投影点落在Di-Jd联线的中间.在绿辉石与透辉石和硬玉端元之间有两个不混溶区,但许多电子探针成分点都落在不混溶区内(例如Di_(75)Jd_(25)),造成解释上的矛盾.绿辉石的结构也很复杂,主要为C2/c结构,也有P2结构和P2/n结构.C2/c结构是     

大别山区低绿片岩相火山碎屑岩中榴辉岩脉的发现

大别山区的榴辉岩可以产于不同的变质岩中。在对大别山岳西县菖蒲和太湖县寺前榴辉岩带内新发现的一套低绿片岩相浅变质火山碎屑岩的调研中,发现了数条呈脉状产出的榴辉岩、石榴角闪岩,且石榴石、绿辉石中存在柯石英及其假象。据其产状、岩石矿物特征等的研究,确认为岩浆成因的火成榴辉岩,而非构造混杂或变质成因。这一发现对研究大别山榴辉岩的成因、形成条件及时代归属等将具有重大意义。     

安徽铜官山石英闪长岩及其包体锆石U-Pb定年与成因探讨

铜陵地区中酸性侵入岩及其岩石包体的成因与Fe, Cu成矿作用和长江中下游岩石圈动力学演化关系密切. 本文以铜陵地区代表性的中生代中酸性侵入岩铜官山岩体及其岩石包体为研究对象, 进行了仔细的岩相学研究、矿物化学电子探针成分分析和LA-ICPMS锆石U-Pb同位素定年. 铜官山角闪 石-辉石堆积岩包体中辉石、角闪石矿物的化学成分与寄主岩中相应矿物的化学成分呈明显的线性变化, 但Al含量高, 是岩浆侵位前结晶的产物. 铜官山寄主岩及微粒闪长岩包体中辉石、角闪石矿物化学成分相似, 说明它们有密切的成因联系, 形成压力相仿. 铜官山石英闪长岩中锆石颗粒的定年结果表明该岩体的结晶年龄为137.5 1.1 Ma, 与以往不同方法的定年结果十分一致, 但本次锆石U-Pb同位素LA-ICPMS定年同时揭示了晚太古代残留锆石的存在, 证实该地区中生代岩浆作用有古老下地壳物质的参与. 定年结果还表明微粒闪长岩包体的结晶年龄为137.52.4 Ma, 与寄主岩浆的结晶年龄完全一致. 此外, 本文还结合以往的Sr-Nd-Pb同位素资料, 讨论了铜官山石英闪长岩及其包体的成因.     

基于嫦娥四号光谱探测数据发现月球背面幔源物质初步证据

<正>月球是地球之外我们研究得最深刻的星球.与地球一样,月球也可分为月壳、月幔以及月核.与地球不同的是,月球并没有板块运动,其早期演化历史的痕迹依然存在.月球就像化石,我们可以通过对月球的研究一窥地球或其他行星的早期演化历史.与月球早期演化有关的岩浆洋理论推断,随着岩浆的演化,如橄榄石、低钙辉石等较重的镁铁质矿物(富镁和     

南阿尔金含假蓝宝石高压基性麻粒岩及其意义

含假蓝宝石的高压基性麻粒岩发现于南阿尔金的巴什瓦克地区, 在空间上与石榴橄榄岩伴 生, 并与后者一起呈透镜状分布在含蓝晶石的高压长英质麻粒岩中. 假蓝宝石与刚玉、尖晶石和富钙的斜长石组成后成合晶, 分布在石榴子石和辉石之间. 从反应结构和矿物成分推断, 这些含假蓝宝石的后成合晶为早期蓝晶石分解反应的产物. 同时, 这些后成合晶的形成还涉及到早期的石榴子石和单斜辉石. 因此, 早期的矿物组合为石榴子石+单斜辉石+蓝晶石+金红石, 并推断其形成的压力条件大于2.1 GPa, 温度在1000℃左右. 含假蓝宝石的后成合晶形成于近等温降压或略降温降压的条件下, 为岩石在折返或抬升作用过程中的产物.     

大别山道士冲地区辉石岩锆石的氧同位素组成:壳幔相互作用的新信息

利用离子探针技术测定了大别山道士冲地区燕山期（约145Ma）辉石岩中锆石的氧同位素组成,结果表明,无论是单个锆石内部还是不同锆石之间,氧同位素比值都是均一的,表现出富集18O的特征:δ18O值为7.66‰±0.46‰（1SD,1σ=0.10,n=22）.高δ18O值特征表明辉石岩的幔源母岩浆经历了与地壳物质的相互作用,结合前人的地球化学研究来看,壳幔相互作用的方式是源区混合而不是地壳混染.壳幔相互作用的发生和辉石岩母岩浆的形成都是在燕山期,时间间隔最多为几百万年.参与壳幔相互作用的地壳端元是基性下地壳,辉石岩母岩浆中可能含有相当大比例（>37％）的基性下地壳组分.     

新疆托云麻粒岩捕虏体地球化学和锆石年代学: 岩石成因及西南天山下地壳性质

新疆西部托云盆地晚白垩世玄武质岩石中有麻粒岩捕虏体. 它们的矿物组合是Opx + Cpx + Pl ± Grt ± Qtz ± Kfs. 本文报道了这些捕虏体的矿物成分、岩石地球化学和锆石U-Pb颗粒年龄, 并对其成因及所反映的西南天山下地壳性质和壳-幔作用过程进行了讨论. 托云麻粒岩以基性为主、含少量中性成分, 是岩浆物质经变质改造所形成的下地壳产物. 它们的平衡温度和最大压力估计分别是910±35℃和13.5×10⁸ Pa, 表明寄主岩喷发时西南天山的地壳厚度≤44 km并有高的古地温特征(> 80 mW/m²). 在这些捕虏体的岩石成因中, 曾发生过橄榄石、辉石和钛铁矿的结晶分异, 斜长石的结晶分异和堆积, 以及陆壳组分的混染作用或流体的交代作用. 253 Ma的锆石变质年龄, 可能记录着西南天山造山带根部塌陷的壳-幔相互作用事件.     

上地幔中的岩浆混合作用: 东太平洋海隆13°N附近玄武岩高Mg# 橄榄石内熔体包裹体证据

洋中脊玄武质岩浆中早期结晶产物: 高Mg#橄榄石常捕获有早期熔体, 从而形成熔体包裹体. 这些熔体包裹体记录了岩浆早期演化的重要信息. 本研究获得的东太平洋海隆(EPR) 13°N附近5个站位玄武岩具有很小的K/Ti (0.07~0.12), Tb/Lu (1.72~1.84), Sm/Nd (0.310~0.332)变化范围和相似的稀土元素配分型式, 说明亏损上地幔源区具有相似的矿物组成. 结合前人的Sr和Nd同位素分析结果表明这些玄武岩未经受明显的洋壳混染作用. 通过对校正橄榄石分异和“铁丢失”作用后获得的65个初始熔体包裹体组成分析, 表明这些熔体包裹体具有较寄主玄武岩高的MgO含量, 因此, 可能是寄主岩浆早期不同演化阶段的产物, 从而能够指示岩浆较早期阶段的演化过程. 寄主玄武岩尚处于橄榄石+斜长石共结结晶阶段, 但熔体包裹体具有较寄主玄武岩更高的CaO/Al₂O₃比值, 且该比值与MgO正相关和Na₂O负相关的事实表明寄主玄武岩经历了较高压下的单斜辉石结晶分异. 同时, 根据单斜辉石结晶和熔体包裹体液相线组成计算其平均结晶压力为(0.83±0.25) GPa, 说明这些熔体包裹体平均捕获于洋底以下~24 km左右的上地幔中. 熔体包裹体的Ca₈/Al₈, Na₈与Fe₈ 之间良好的负相关性, 及其明显高于寄主玄武岩的Ca₈/Al₈, Na₈, Fe₈和K/Ti变化范围, 显示这些熔体包裹体形成于不同熔融程度和深度的岩浆混合作用. 另外, 根据寄主玄武岩和熔体包裹体Ca₈/Al₈, Na₈, Fe₈和K/Ti的变化范围和平均值, 这些玄武质岩浆仍需要在洋壳中经历其他组成端元的岩浆混合作用. 由此可见, 洋中脊玄武岩斑晶内熔体包裹体组成的多样性并不都反映岩浆在洋壳内的混合和结晶作用, 形成于上地幔压力下的橄榄石中熔体包裹体不能直接与其他矿物斑晶中熔体包裹体共同用于指示洋壳内的岩浆过程. 本次高Mg#橄榄石中熔体包裹体研究证明东太平洋海隆下部地幔中的确存在不同来源深度和熔融程度的岩浆混合作用.     

大别山北部榴辉岩的发现及其岩相学特征

大别山北部造山带变质地区发现新鲜的榴辉岩头是最新发现,这些榴辉岩产于面理化的橄榄岩中,外围是条带状的片麻岩,主要矿物成分为绿辉石、石榴子石、透辉石、斜方辉石、金红石、尖晶石、橄榄石、刚玉、石英、角闪石、斜长石及不透明矿物;根据岩相学的研究,早期的矿物组合为绿辉石,石榴子石,金红石,大别山北部地区榴辉岩的发现,表明大别山北部变质岩带曾经深俯部并且受到过超高压变质作用,这无论是对了解大别山北部超镁铁岩     

CCSD榴辉岩折返过程中短时增温作用的微量元素记录

利用LA-ICP-MS对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔部分榴辉岩进行的单矿物微区微量元素空间剖面研究, 发现主量元素组成均一的石榴石和绿辉石具有明显的微量元素组成分带. 石榴石边部表现出明显的中稀土元素(MREE)富集特征, 绿辉石边部显著富集所有稀土元素(REE), 磷灰石边部则富集重稀土元素(HREE)而低轻、中稀土元素. 结合微量元素在榴辉岩各主要矿物中分配系数随温度、压力变化的实验研究, 石榴石、绿辉石和磷灰石中的微量元素组成分带应反映榴辉岩在折返过程中可能经历的快速增温过程.     

2011 年3月11日日本宫城Mw 9.0 级地震对其周边地区火山活动的影响

2011年3月11日日本宫城Mw 9.0 级大震后的两天九州岛上新燃岳火山发生大规模喷发. 此次火山喷发是否是受地震触发所致, 以及地震是否同样也会造成富士山火山和长白山火山的喷发成为人们关注的热点. 通过对地震造成的区域应力应变场的计算, 发现富士山火山、新燃岳火山和长白山火山均处于体膨胀区, 在地下10 km 处体膨胀分别达到~220, ~8 和~14 nano-strain. 由同震GPS 位移场计算得到的3 个火山地区地表面应变也表现为膨胀, 符合模型计算结果. 考虑到拉张应力可能对岩浆通道产生的扩张作用、对包容在岩浆内二氧化碳气体的分异作用以及由此引发的一系列正反馈过程, 此次地震可能造成这些火山活动的增加, 应当警惕触发影响可能造成的火山喷发.