新疆喀拉通克镁铁质岩体群的岩石成因研究

喀拉通克镁铁质岩体群位于准噶尔板块北缘,由13个小岩体组成。主要岩石类型为方辉橄榄岩、橄榄苏长岩、辉长苏长岩、辉长岩、淡色辉长岩、辉长闪长岩等。主要造岩矿物为贵橄榄石、普通辉石、紫苏辉石、斜长石和数量较多的褐色普通角闪石、黑云母等。主量元素分属钙碱性系列、岛弧拉斑玄武岩系列和具有MORB属性的拉斑玄武岩系列。大多数样品具有高LREE/HREE比值、富集大离子亲石元素,相对亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti）。ε_Nd(t)=＋6.2~＋8.2,4件样品的ε_Sr(t)=-0.6~-36.3,另有1件样品为+36.5;(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb) _i=17.784~18.008,(²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb) _i=15.400~15.555,(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb) _i=36.973~37.560。元素地球化学和Nd、Sr、Pb、Os、O、S同位素体系证明,岩浆仅在局部遭受了同化混染作用。原生岩浆为高镁的拉斑玄武岩浆（MgO=11.6%）。岩浆在上侵和运移过程中经历了以单斜辉石为主的暗色矿物的广泛分离结晶作用和斜长石的凝聚,导致了淡色辉长岩的广泛分布和超镁铁岩的严重缺失。岩浆源区由被消减板片交代的地幔楔物质和软流圈地幔物质组成,因而富集不相容元素和水,并因交代作用与岩浆生成的时差短,而保持放射成因同位素的亏损状态。在岩石圈根部拆沉和软流圈地幔上涌过程中生成了喀拉通克镁铁质岩体群。     

松辽盆地徐家围子营城组流纹岩地球化学特征及构造指示意义

松辽盆地徐家围子营城组发育一套以流纹岩为主的中酸性火山岩。岩石薄片观察和主量、微量元素研究发现,后期热液蚀变、区域埋深及低温水合作用对流纹岩的Si、K、Rb等元素含量产生一定影响; 流纹岩明显富集Rb、Th、U、Pb等强不相容元素,Ba、Sr、Ti、Eu、P 负异常,暗示其经历了斜长石、磷灰石和钛铁矿分离结晶作用。流纹岩的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i(0.705265 ~ 0.711895)值变化范围较大,大多数ε_Nd(t)为正值(1.83 ~ 3.38),Pb同位素比值相对集中,(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb)_i=18.09～18.32,(²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb)_i=15.50 ~ 15.54,(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb)_i=37.80 ~ 38.10。研究表明,岩石的源区为大比例年轻成分与少量古老地壳的混合部分熔融,其演化过程中经历了不同程度的地壳混染。松辽盆地早白垩世火山岩为板内伸展环境喷发的产物,可能与太平洋板块俯冲导致的中国东部岩石圈减薄、软流圈上涌密切相关。     

华北克拉通基性岩墙成因模式：来自锆石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素证据

本研究共涉及来自太行山和郯庐断裂岩浆带的12组基性岩墙群,岩墙群具体出露于河北省、山西省、山东省和安徽省。研究中给出了新的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素基性岩墙测试数据。基性岩墙形成于128.1±1.2Ma与115.0±0.8Ma之间,且具有典型的辉绿结构。另外,基性岩墙富集轻稀土元素（LREE）、个别大离子亲石元素（如,Rb、Ba、Sr）、Pb和Th,亏损Nb、Ta和Ti,具有高的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值（0.7056~0.7105）,负的ε_Nd（t）（-15.5~-12.4）、相对一致的初始Pb同位素比值（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=16.45~16.49、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.44~15.51、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=36.49~36.53）及较大的Nd模式年龄（t_DM2^Nd=1.82~2.69Ga）。研究结果表明,基性岩墙来自石榴石二辉橄榄岩地幔源区（类似EM1）一定程度的（1.0%~5.0%）部分熔融,岩浆侵位前经历了橄榄石、单斜辉石和角闪石的分离结晶作用,同时受到少量地壳混染的影响。目前,关于华北克拉通破坏和中生代岩浆作用的成因已有较多可能模式,本研究基性岩墙成因的新模式：古太平洋板块与华北克拉通的持续碰撞,导致华北克拉通岩石圈（地幔和地壳）加厚,并发生可能的榴辉岩化,并在一定时间发生拆沉作用。在新模式的制约下,导致了研究区中生代基性岩墙的产生和侵位。     

沂沭断裂带北段早白垩世高钾钙碱性火山岩地球化学特征与岩石成因

沂沭断裂带内发育了大量的中生代火山岩,其成因研究对剖析断裂带活动规律具有重要意义。本文对断裂带北段潍坊、安丘、鄌郚地区中生代火山岩进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素分析。探讨了沂沭断裂带中生代火山岩成因及其形成的地球动力学过程。断裂带北段火山岩年龄集中在131~124Ma之间,喷发于早白垩世。岩石为一套高钾钙碱性火山岩,包括玄武安山岩、粗安岩、粗面岩、英安岩。火山岩富集Rb、Ba等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。稀土元素含量高（∑REE=140.5×10^-6~433.1×10^-6）,富集轻稀土、亏损重稀土（∑LREE/∑HREE=9.8~31.0）,无明显的Eu负异常。火山岩具有富集且变化范围较大的Sr-Nd-Pb同位素组成,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.708054~0.711692,ε_Nd（t）值为-15.3~-7.4,（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb）_i=17.213~17.962,（²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb）_i=15.425~15.590,（²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb）_i=37.597~38.365。研究表明,高钾钙碱性火山岩的源区与区域基性岩源区一致,均为富集岩石圈地幔。玄武安山岩、粗安岩、粗面岩经基性岩浆分离结晶作用形成,英安岩则遭受了华北下地壳强烈混染。三叠纪末期,由于扬子板块向华北克拉通俯冲,扬子地壳析出的流体/熔体交代了华北古老岩石圈地幔,形成富集岩石圈地幔。早白垩世,受古太平洋板块俯冲和后撤作用,富集岩石圈地幔部分熔融形成基性岩浆,岩浆在上升过程中发生分离结晶作用,受沂沭断裂深切作用影响,部分地区遭受华北下地壳混染,最终形成区内各类高钾钙碱性火山岩。     

大同第四纪玄武岩成因:主微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究

大同火山区位于大兴安岭-太行山重力梯度带西侧,所发育的第四纪玄武岩岩石地球化学特征为探索该区火山岩成因提供了重要约束,同时也为华北克拉通西部岩石圈地幔与软流圈的相互作用提供重要依据。根据火山地貌和岩性的不同,沿着北东向陈庄-许堡断裂可将大同玄武岩大致分为东、西两区,西区火山多呈锥状,以碱性玄武岩为主;东区则以溢流拉斑玄武岩为主,锥体少。镜下岩相学研究观察到大量橄榄石和单斜辉石斑晶,结合Ni、Cr两种元素随着MgO含量降低而减小,这两种矿物应是分离结晶作用下的主要产物。这些玄武岩的SiO₂和（K₂O+Na₂O）含量分别为45.02%~53.3%和3.60%~6.53%,相对富集轻稀土元素（（La/Yb）_N=5.8~31.6）,并显示富集LILE（Rb、Ba、Sr正异常）以及HFSE（Nb、Ta、Zr正异常）的洋岛玄武岩（OIB）特征。根据La/Yb-Sm/Yb图解模拟计算得出大同玄武岩均是石榴石相二辉橄榄岩低程度部分熔融的结果,其中碱性玄武岩部分熔融程度约为1.5%~3%,拉斑玄武岩约为4%~8%。所研究的玄武岩有较低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（0.703302~0.705102）、较高¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd（0.512561~0.512963）和¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf（0.282922~0.283072）比值。在¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr图解上大同玄武岩落在OIB范围内;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb图解表明它们来自PREMA和EMⅠ端元的二元混合。大同碱性玄武岩和拉斑玄武岩的地球化学特征不同可以用两点原因来解释：（1）主量与微量元素特征的差异是两种玄武岩部分熔融程度不一样形成的;（2）同位素特征表明两种玄武岩都来自软流圈亏损端元的部分熔融并存在少量岩石圈富集端元物质的加入,其差异则是加入比例不同造成的。     

大兴安岭北端洛古河东花岗岩的地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年龄和岩石成因

大兴安岭北端漠河县洛古河东岩体主要岩石类型为二长花岗斑岩、正长花岗斑岩和石英二长斑岩,内部可见闪长质微粒包体,属高钾钙碱性I型花岗岩。花岗岩的元素地球化学和锆石SHRIMP铀-铅年代学研究结果表明,洛古河东岩体形成于早白垩世,其花岗斑岩体的锆石SHRIMP铀-铅年龄为129.8±2.2Ma。花岗岩的SiO₂含量介于68.03%~74.32%之间,Al₂O₃含量介于13.06%~14.55%之间,Na₂O/ K₂O介于0.45~0.86之间,铝饱和指数为0.94~1.11,Mg^#指数介于18~42之间且多小于30。稀土元素总量为160.00×10^-6 ~ 235.15×10^-6,δEu介于0.31~0.52,(La/Yb)_N介于8.99~17.87,为轻稀土富集型。岩体Sr含量低,介于118×10^-6 ~ 268×10^-6之间,而Y含量高,介于16.9×10^-6~ 26.1×10^-6之间,Sr/Y比值低,介于5.62~13.81之间,属低锶高钇型岩石。在原始地幔标准化的微量元素蛛网图中,Rb、Th、U、K、Zr、Hf和轻稀土元素（如La、Ce、Nd和Sm等）富集,Ba、Sr、P和Ti等元素强烈亏损,Nb和Ta具有中等-弱亏损。主量、稀土和微量元素特征表明,岩石具后碰撞花岗岩类的地球化学特征,属后碰撞花岗岩。岩体ε_Nd (t)值介于-3.45~-2.64,平均-3.01;亏损地幔Nd模式年龄介于969~1131Ma之间,平均1018Ma;锶初始比值 (I_Sr)介于0.702486~0.707269之间,平均0.705434;钾长石²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围分别为18.5939~18.6721、15.6019~15.6058和38.4058~38.5249,平均值分别为18.6426、15.6035和38.4613;岩体中的钾长石氧同位素组成很低,δ¹⁸O (‰)值介于-8.1 ~ 4.1之间,多为负值,表明洛古河东岩体为低¹⁸O花岗岩。Nd、Sr、Pb和O同位素组成显示洛古河东岩体形成于含有较多幔源成分的源区物质的部分熔融作用,推测源区主要为Rodinia超大陆会聚过程中（中元古代—新元古代之交）形成的初生地壳。由于古亚洲洋和蒙古-鄂霍茨克洋分别于古生代末期和二叠纪—中侏罗世闭合,因此大兴安岭北端早白垩世花岗岩应该形成于中朝-蒙古大陆与西伯利亚大陆碰撞造山过程的后碰撞阶段。     

西藏努林晚白垩世花岗闪长岩地球化学特征及成因

南冈底斯晚白垩世岩浆岩的成因及地球动力学机制一直存在争议。本文对冈底斯南缘努林花岗闪长岩开展地球化学、锆石U-Pb年代学及同位素示踪研究。结果显示,该岩体具有富SiO₂（66.62%～67.81%）、高Al₂O₃（15.11%～15.66%）、高Sr（>481×10^-6）,低Y（≤8.13×10^-6）和低Yb（≤0.73×10^-6）特征,Sr/Y比值达59～111,显示埃达克岩的特征;岩石轻稀土富集,重稀土亏损,具有显著的Eu正异常;富集大离子亲石元素,亏损高场强元素。（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.704011～0.704244,ε_Nd（t）=＋3.61～＋5.75,总体反映地幔源区的Sr、Nd同位素特征。锆石U-Pb LA-ICP-MS测年显示存在83Ma和89Ma两组年龄。结合地质及地球化学分析,认为努林花岗闪长岩是新特提斯洋洋脊俯冲引起的镁铁质新生下地壳部分熔融的产物。     

栖霞牙山花岗岩及其暗色包体地球化学特征及成因研究

栖霞牙山花岗岩体形成于中生代早白垩世（118 Ma）,其岩石类型以花岗岩和花岗闪长岩为主,岩体中发育大量的暗色闪长质微粒包体。通过对牙山花岗岩及其暗色包体地球化学特征研究表明,包体围岩w（SiO₂）=65.5%~68.82%,铝饱和度（A/CNK）为0.89~1.03<1.1,为准铝质钙碱性Ⅰ型花岗岩;暗色包体具有较低w（SiO₂）值（54.82%~60.89%）、高w（TFe₂O₃）值（6.11%~8.15%）、高w（MgO）值（3.57%~5.19%）的特征。稀土元素配分模式图显示二者皆为轻稀土富集的右倾型曲线,微量元素蛛网图中二者均表现为富集Ba、K等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb、Ti等高场强元素,具有大陆地壳的特征。暗色包体与寄主岩石的Sr同位素初始比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i分别为0.709 29~0.709 58和0.709 21~0.709 71,应为同源岩浆的产物。两阶段Nd模式年龄（T_2DM）分为2 291 Ma-2 391 Ma和2 208 Ma-2 353 Ma,表明可能是古元古界陆壳物质部分熔融的产物。Pb同位素特征显示牙山岩体的原始岩浆以下地壳为主,w（Nb）/w（Ta）值介于下地壳与原始地幔之间,表明可能受到幔源物质的影响,包体中大量磷灰石呈针状结晶状态,进一步暗示存在岩浆混合作用。综上并结合区域构造背景认为,牙山岩体为早白垩世中晚期起源于火山弧环境的壳源特征花岗岩,形成过程中存在幔源物质的加入,它的形成与太平洋板块的俯冲作用密切相关。     

青海玉树莫海拉亨铅锌矿床S、Pb、Sr-Nd同位素组成: 对成矿物质来源的指示——兼与东莫扎抓铅锌矿床的对比

青海玉树地区莫海拉亨铅锌矿床和东莫扎抓铅锌矿床均位于青藏高原金沙江缝合带和班公湖-怒江缝合带夹持的羌塘地体东北缘,是"三江"北段铜铅锌多金属成矿带铅锌矿床的2个典型代表。笔者曾通过对东莫扎抓铅锌矿床的S-Pb-Sr-Nd同位素组成特征研究,认为其成矿物质来源于沉积地层。本文在野外地质观察基础上,亦对莫海拉亨铅锌矿床的矿石矿物和重晶石进行了S同位素组成分析,对矿石矿物、脉石矿物和区域地层进行了Pb同位素组成分析,对脉石矿物进行了Sr-Nd同位素组成分析。分析结果表明,硫化物δ³⁴S值为-30.0‰~7.4‰,峰值为-18‰~-2‰,反映了总体富轻硫的特征,而重晶石δ³⁴S值为20.2‰~+24.2‰,来自于第三纪陆相盆地。宽的δ³⁴S变化可以解释为流体在盆地内活动期间与不同地层单元发生相互作用,从而继承了不同物质单元的S同位素特点,还原硫应主要来自于硫酸盐的细菌还原或者含硫有机质的热还原,反映硫来自沉积盆地。矿石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.298~18.694、15.298~15.721、38.169~38.894,而脉石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.418~18.672、15.418~15.719、38.403~38.845。矿石矿物和脉石矿物的Pb同位素组成介于区域上地壳Pb组成范围内,总体类似于MVT矿床,显示Pb等金属元素来源于上地壳岩石。脉石矿物的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i、ε_Sr(t)、(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_i和ε_Nd(t)分别为0.70851~0.70906、57.4~65.2、0.512265~0.512361、-6.5~-4.6。Sr-Nd同位素特征亦显示脉石矿物的物质来源于上地壳岩石。总体来说,莫海拉亨铅锌矿床的S-Pb-Sr-Nd同位素特征均与东莫扎抓铅锌矿床的一样,显示均来自沉积地层。并结合矿床地质特征和地球化学特征,讨论了莫海拉亨铅锌矿床和东莫扎抓铅锌矿床形成的动力学背景。     

青海玉树东莫扎抓铅锌矿床S、Pb、Sr-Nd同位素组成:对成矿物质来源的指示

青海玉树地区东莫扎抓铅锌矿床位于青藏高原金沙江缝合带和班公湖-怒江缝合带夹持的羌塘地体东北缘,是"三江"北段铜铅锌多金属成矿带铅锌矿床的典型代表。在野外地质观察基础上,本文对矿石矿物和重晶石进行了S同位素组成分析,对矿石矿物、脉石矿物和区域地层进行了Pb同位素组成分析,对脉石矿物进行了Sr-Nd同位素组成分析。结果表明,硫化物δ³⁴S值为-29‰~6‰,峰值为-8‰~-6‰,反映了总体富轻硫的特征,而重晶石δ³⁴S值为18.3‰~+22.8‰,来自于第三纪陆相盆地。宽的δ³⁴S变化可以解释为流体在盆地内活动期间与不同地层单元发生相互作用,从而继承了不同物质单元的S同位素特点,还原硫应主要来自于硫酸盐的细菌还原或者含硫有机质的热还原,反映硫来自沉积盆地。矿石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.387~18.703、15.391~15.768、38.372~38.809,而脉石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.423~18.612、15.491~15.701、38.497~38.612。矿石矿物和脉石矿物的Pb同位素组成介于区域上地壳Pb组成范围内,总体类似于MVT矿床,显示Pb等金属元素来源于上地壳岩石。脉石矿物的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_ⅰ、ε_Sr(t)、(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_ⅰ和ε_Nd(t)分别为0.70855~0.70928、58.0~68.4、0.512273~0.512353、-6.2~-4.7。Sr-Nd同位素特征亦显示脉石矿物的物质来源于上地壳岩石。