全球苦橄岩与太古宙科马提岩对比：全数据模式的启示

苦橄岩和科马提岩都是富镁的超镁铁质火山岩,早先,学术界大多关注它们之间的相似性,而对于它们之间的差异性很少强调。于是认为二者的地球化学性质近似,成因类似,形成条件类似。本文采用全数据模式的研究方法,从数据库收集了全球太古宙全部科马提岩和后太古宙全部苦橄岩数据,对比的结果表明,太古宙科马提岩与后太古宙苦橄岩完全不同,它们之间几乎没有可比性。科马提岩与苦橄岩,不仅地球化学特征不同,而且成因不同,形成条件不同,产出时代不同,源区组成也不同。这种不同,反映了太古宙和后太古宙不可能属于同样的构造体制。太古宙是火球时代, 地球异常的热, 主导的可能是静止盖幔构造（stagnant lid tectonics）;后太古宙是热球时代,地球相对冷了许多,主导的是板块构造（plate tectonics）。科马提岩在太古宙广泛出露,无需地幔柱模式;而苦橄岩在后太古宙很少出露,才真正需要地幔柱模式。     

太古宙富铁苦橄岩与太古宙早期深部地幔不均一性

富铁苦橄岩是一类特殊的高镁地幔来源岩浆岩,具有高的FeOT含量(>14%)和MgO含量(>12%),并富集不相容元素和具有轻重稀土强烈分异的稀土元素配分模式。富铁苦橄岩通常与科马提岩产出于绿岩带中,或产出于大火成岩省中,因此富铁苦橄岩的形成与地幔柱活动有着密切的联系,与其他高镁地幔来源岩浆岩(科马提岩、苦橄岩)一道成为了探究地球深部地幔的最佳材料。根据太古宙科马提岩成分随时间的演化,以往的研究认为地球深部地幔中出现富集组分的时间约为2.7Ga。而最近在华北克拉通冀东地区发现的古太古代(3.45Ga)富铁苦橄岩表明地球深部地幔中铁和不相容元素的局部富集可能在3.45Ga前后便已出现。对太古宙富铁苦橄岩的进一步研究有助于我们理解地球早期各圈层相互作用的模式。     

喀喇昆仑岔路口地区发现科马提岩及找矿意义

通过对喀喇昆仑岔路口地区不同尺度地球化学数据的分析研究,发现Cr,Ni,Co等幔源元素异常富集,随着工作精度的提高,幔源元素含量显著增加,富集区形态更加清晰,由此推断区内普遍存在超基性岩或高Cr,Ni玄武岩。经野外查证,在团结峰东南发现众多超基性岩。主要岩性有橄榄岩、辉橄岩、玻基橄榄岩、玻基辉橄岩等,与之相关的火山岩有枕状玄武岩、块状玄武岩及火山碎屑岩。据野外产状和岩石地球化学特征,结合宏观、微观尺度鬣刺结构的存在,初步认定属科马提岩。除常规镍黄铁矿、紫硫镍矿、针镍矿和黄铜矿、磁黄铁矿、钛铁矿等外,在科马提岩中还发育有以细小"硫化物碎屑"存在的、铜镍共存的硫化物和高镁钛铁矿,这种情况极为罕见。     

喀喇昆仑岔路口地区玄武岩地幔柱信息

研究区以基性火山熔岩为主,主要岩性为玄武岩,局部发育苦橄岩、科马提岩,科马提岩具微观鬣刺结构。以TiO2=2.8为界,将玄武岩分为高钛玄武岩和低钛玄武岩,空间分布具明显分带性。岩石具与峨眉山玄武岩一致的近似平坦或轻稀土富集的稀土元素分布型式,相容性元素V,Co,Cr,Ni明显亏损,不相容元素和LREE富集。不相容元素在高钛玄武岩中富集程度大于低钛玄武岩。高钛玄武岩、低钛玄武岩的客观存在及产出的特殊构造背景,对喀喇昆仑地区古洋盆的演化和构造环境认识具重要地质意义。地幔柱及相应成矿系列,开拓了区内稀有金属、有色金属、贵金属富集的研究思路,对寻找大型及以上镍-铜-铂族、锡多金属、稀有金属矿床意义重大。     

新疆北准噶尔乔夏哈拉-老山口苦橄岩建造及其构造意义

近年在新疆北准噶尔构造带的乔夏哈拉-老山口地区发现有苦橄岩存在.苦橄岩与苦橄质玄武岩、玄武玢岩、辉绿岩、安粗岩、粗面岩以及凝灰岩、碳酸盐岩组成洋底苦橄岩建造,总厚大于1780 m,为新的岩层,建议采用"乔夏哈拉组"组名.苦橄岩有橄榄石苦橄岩、橄榄石-辉石苦橄岩和辉石苦橄岩3种.苦橄岩ω(SiO2)39.9%～46.78%;ω(MgO)16.4%～36.67%;ω(Na2O+K2O)0.17%～1.47%,多数小于0.5%;ω(TiO2)0.28%～0.62%,个别1.05%.总体具低硅、低铝、低钛、低碱、高镁特征.稀土元素总量＜45×10-6,轻稀土略富集,Eu低正异常.微量元素Li、Be、U、Rb、Sr、Ba、V、F、Bi、Pb等元素明显富集,而Ni、Cr、Co和S明显亏损.表明经过一定程度的分异作用,并有上地壳成分的污染,铂族元素含量接近世界其它地区苦橄岩,具有Pt/Pd＜1和贫Os、Ir的特征.     

蒙阴县苏家沟科马提岩

苏家沟科马提岩呈透镜状残留体赋存于早元古代二长花岗岩中,主要由蛇方石化橄榄科马提岩、透闪石岩、透闪片岩、阳起诱闪片岩、绿泥透闪片岩、黑云阳起片岩等组成,具典型的鬣刺结构及变余鬣刺结构。该科马提岩的岩石学、岩石化学及结构特征与民办典型地区科马提岩极为相似,属橄榄科马提岩。     

澳大利亚伊尔岗克拉通科马提岩型镍矿成矿作用及找矿方法

澳大利亚西部伊尔岗克拉通卡尔古利地体是世界上太古宙与科马提岩有关的硫化物镍矿床最为集中的地区。该区科马提岩型硫化镍矿床主要有两大类型:①由高品位的块状、海面陨铁状和网状矿石组成,赋存于科马提岩熔岩流(主要为火山橄榄岩)底部,以卡姆巴尔达矿床为代表;②以低品位的浸染状镍硫化物矿石为主,赋存于厚层纯橄榄岩的中部,以芒特基斯为代表。与镍成矿有关的科马提岩形成于晚太古代(2.70Ga),具铝不亏损(Al2O3/TiO2=15~25)地球化学特征,一般形成于具含硫围岩的动态高岩浆流环境。伊尔岗克拉通科马提岩型镍硫化物矿床形成于经历岩浆作用(结晶、分异和浓集)和地壳硫混染作用的硫不饱和镁铁质—超镁铁质岩浆的熔岩通道或管道中。在矿床成因讨论的基础上,提出该类型矿床的找矿标志和勘查方法。     

山东蒙阴科马提岩地球化学特征及其意义

山东蒙阴科马提岩具有典型的鬣刺结构，高镁低钛，铝不亏损，具有正的Rb、Ba、Sr、U异常，轻稀土元素亏损，重稀土元素平坦，稀土元素总量很低，高场强元素与稀土元素发生分异，Nb/Nb^＊〉1，与加拿大蒙罗镇科马提岩地球化学特征和同位素特征相似。研究表明，蒙阴科马提岩可能起源于长期亏损的地幔源区，岩浆不可能来源于以橄榄石、辉石和石榴石（或者majorite）为主要矿物相的地幔源区。最新Sm-Nd同位素研究显示，蒙阴科马提岩样品的εNd值为-0．4～＋3．6，新鲜样品一般为＋3．3，也证实了科马提岩来自长期亏损的地幔源区，并且地幔柱在上升过程中受到地壳混染程度很小，推测研究区科马提岩的喷出可能是新太古代大陆增生事件的重要组成部分。     

新疆北准噶尔苦橄岩的发现及其地质意义

在新疆北准噶尔构造带的乔夏哈拉—老山口地区发现了苦橄岩。苦橄岩、苦橄质玄武岩和玄武岩组成的熔岩层厚100～200m。在乔夏哈拉-老山口铁铜矿区,铁铜矿层于苦橄岩层内或其底板产出。苦橄岩SiO2为39.9%～46.78%,9个分析样品平均44.39%;MgO为16.4%～36.67%,平均22.01%;Na2O K2O为0.17%～1.47%,多数小于0.5%,平均0.59%;TiO2为0.28%～0.62%,个别达1.05%,平均0.50%。总体具有低硅、低铝、低钛、低碱、高镁的超镁铁喷出岩特征。其稀土元素总量小于45×10-6,轻稀土略富集,铕低正异常。微量元素Li、Be、U、Rb、Sr、Ba、V、F、Bi、Pb等明显富集,而Ni、Cr、Co和S明显亏损。表明经过一定程度的分异作用,并有上地壳成分的污染。铂族元素含量接近世界其他地区的苦橄岩,具有Pt/Pd<1和贫Os、Ir的特征。     

澳大利亚伊尔岗克拉通科马提岩型镍矿成矿作用及找矿方法

澳大利亚西部伊尔岗克拉通卡尔古利地体是世界上太古宙与科马提岩有关的硫化物镍矿床最为集中的地区。该区科马提岩型硫化镍矿床主要有两大类型：①由高品位的块状、海面陨铁状和网状矿石组成,赋存于科马提岩熔岩流（主要为火山橄榄岩）底部,以卡姆巴尔达矿床为代表;②以低品位的浸染状镍硫化物矿石为主,赋存于厚层纯橄榄岩的中部,以芒特基斯为代表。与镍成矿有关的科马提岩形成于晚太古代（2．70Ga）,具铝不亏损（Al2O3／TiO2=15～25）地球化学特征,一般形成于具含硫围岩的动态高岩浆流环境。伊尔岗克拉通科马提岩型镍硫化物矿床形成于经历岩浆作用（结晶、分异和浓集）和地壳硫混染作用的硫不饱和镁铁质-超镁铁质岩浆的熔岩通道或管道中。在矿床成因讨论的基础上,提出该类型矿床的找矿标志和勘查方法。     

大兴安岭吉峰地区中元古代科马提岩及成因类型

大兴安岭吉峰地区的橄榄质科马提岩具有良好的显微鬣刺结构,在橄榄石和辉石晶体间隙中充填有基质物质,说明其为火山岩.通过研究,对其初步划分了冷凝带和鬣刺带,它们构成一个不完整的冷凝单元.吉峰科马提岩在岩石化上表现了良好的科马提岩属性,与南非及西澳大利亚橄榄质科马提岩一致.岩石地球化学研究表明,科马提岩及与其伴生的玄武岩具有紧密的成因联系,它们的演化符合科马提岩-拉斑玄武岩的演化趋势,具良好的正相关特点.在主量元素、微量元素及REE特征上,本区科马提岩具有较好的II类科马提岩属性,与南非巴伯顿、印度、西格陵兰II类科马提岩极为相似.吉峰科马提岩的ε_Nd（T）=+7.51,说明源于亏损地幔,并且以LREE轻度富集为特征,显示它们系亏损地幔经较小程度部分熔融产生的.吉峰拉马提岩的形成时代为中元古代,其形成环境可能是地壳拉伸减薄,上涌的科马提质岩浆在淬火快速冷却的条件下形成.这一岩石类型的发现为研究大兴安岭地区元古宙大地构造演化提供了一个新线索.     

国内外科马提岩研究现状

从Viljoen兄弟(1969)研究南非Barberton科马提岩以来,国外先后报导了多处科马提岩,主要分布在澳大利亚、加拿大、巴西、印度、芬兰、南非、津巴布韦、哥伦比亚和希腊等国。其中有影响的一项成果是Arndt和Nisbet在1982年编辑的《Komatiite》的专著。经过20余年的研究已确认,科马提岩是一种具有重要岩石学及构造学意义的、化学成分较接近地幔橄榄岩的火山岩,常与科马提质玄武岩及拉斑玄武岩密切伴生,组成科马提岩套或科马提岩-玄武岩组合,是确定绿岩带的重要证据之一;在年代分布上,科马提岩主要产于太古宙绿岩带内,也有一些分布在元古宙和显生宙,迄今报导的最年轻的科马提岩(90Ma)产于哥伦比亚的Gorgona岛;科马提岩与许多重要矿产(如Au、Cu、Ni、Cr、V、Pt等)有密切联系。近年国外学者更强调它是探讨地幔成分、壳幔演化、地史中地幔化     

二滩玄武岩的水含量：峨眉山大火成岩省地幔源区水含量的区域性分布特征

近期对科马提岩以及许多大火成岩省中的苦橄岩进行的水含量分析以及地幔潜能温度的研究表明,无论是太古宙还是显生宙的大火成岩省的形成都和含水的地幔柱有关。晚二叠纪的峨眉山大火成岩省（ELIP）位于扬子克拉通西缘,目前主流观点认为其是由地幔柱形成的。前人根据大量的岩石地球化学工作将ELIP分为西区、中区和东区;证明了位于西区的大理、宾川的苦橄岩和玄武岩地幔源区的水含量高于2500×10^-6。然而对于其他区域玄武岩源区的含水性还不清楚。文章以位于中区的二滩剖面底部高钛型玄武岩为研究对象,采用单斜辉石斑晶反演的方法研究恢复了其原始岩浆的水含量。结果表明,单斜辉石斑晶水含量范围为76×10^-6 ~424×10^-6, 对应的平衡熔体水含量为3.01 wt%。在考虑分离结晶影响后,恢复的原始岩浆水含量达到2.71±0.95 wt%。该水含量略低于大理苦橄岩水含量,与宾川苦橄岩相当。而计算的地幔源区水含量最低估计为1357×10^-6,该值低于大理、宾川苦橄岩的源区水含量,但仍显著高于正常洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩源区。ELIP中不同区域的苦橄岩和玄武岩都存在高水含量,这表明在ELIP的形成和演化过程中水都扮演了很重要的角色。     

哥伦比亚发现中生代科马提岩

维尔乔恩(M.J.Viljon and R.P.Viljon,1969)在研究南非巴伯顿地区科马提河流域的太古界剖面时,确认了一类火山成因的超基性熔岩,以及与之伴生的基性熔岩和超镁铁质岩墙、岩床等,并根据这套岩石产出的地点将这种富镁的超基性熔岩系列命名为科马提岩(Komatiite).在1979年8月彭罗斯(Penrose)科马提岩会议上,与会者将科马提岩定义为橄榄岩的火山岩当量体,亦即喷发的超镁铁质岩.其特征是呈岩流     

阿尔泰造山带南缘中泥盆世苦橄岩及其大地构造和岩石学意义

阿尔泰造山带南缘中泥盆世苦橄岩位于北塔山组地层的下部, 其上依次为玄武岩和安山岩.3种岩性共同的特点是贫钛、富铁, 具Nb和Ta的负异常以及高场强元素的丰度与MORB相当, 具有典型的岛弧火山岩系的特点, 是准噶尔洋板块向南西俯冲的结果.苦橄岩和玄武岩的Zr/Nb和Sm/Nd比值与MORB相当, 表明其源区为亏损的MORB源.然而玄武岩的Ti/V和Zr/Sm比值均高于苦橄岩, 而且玄武岩的稀土元素配分曲线呈平缓型, 而苦橄岩则显示出低的稀土总量以及弱富集轻稀土型, 指示了玄武岩是被从俯冲的洋壳释放的流体交代的含角闪石的尖晶石橄榄岩的地幔源区低程度部分熔融形成的, 苦橄岩则是在高温条件下被流体交代过的石榴石橄榄岩高程度熔融的产物.安山岩则可能是榴辉岩部分熔融形成的.      

峨眉火成岩省地幔热柱的主要元素及Cr、Ni地球化学特征

峨眉山玄武岩省晚古生代镁铁超镁铁岩可分为苦橄岩—橄榄玄武岩系和玄武岩系等两个岩石系列。它们的常量及微量元素特征均存在区别,这些区别可以通过对比两个岩系的Ni与Cr、MgO、Al2O3的相关关系加以明确。据此估算了峨眉火成岩省地幔、地幔热柱不同部位主元素、Mg#值和Cr、Ni含量,推算出成分接近原始岩浆的玄武岩、苦橄岩类和橄榄岩类分别为地幔7%～15%、25%～40%和 >50%的部分熔融产物。     

桂北中元古代的科马提岩

桂北四堡群的科马提岩,自下而上分为堆晶带、鬣剌带和冷凝带。它们分别由辉石质科马提岩、具鬣刺结构的玄武质科马提岩和淬碎熔岩组成。与国外太古代绿岩带科马提岩对比,岩石化学成分、分带性、特有的鬣刺结构及区域变质特征、含矿性等方面亟相似。但我国华南元古代科马提岩也有自己的特点,产于元古代古大陆边缘,化学成分为超镁铁—镁铁质,且以镁铁质为主。     

峨眉山大火成岩省二滩高钛玄武岩和白马层状岩体中单斜辉石的成分特征及其成因指示

本文通过研究峨眉山大火成岩省白马层状岩体和二滩高钛玄武岩中单斜辉石的主量和微量元素组成,反演与单斜辉石平衡的熔体成分,以查明层状岩体和高钛玄武岩之间的成因联系。结果显示,不同岩石中单斜辉石的稀土配分型式基本相似,在微量元素配分图解中均表现出Sr、Zr、Hf、Ti、Zn、Co和Ni负异常。二滩高钛玄武岩中单斜辉石斑晶环带核部的成分与高钛苦橄岩中单斜辉石斑晶的成分类似。模拟结果显示,白马岩体中与单斜辉石平衡的熔体成分与峨眉山高钛玄武岩成分类似,单斜辉石的Zr-Hf负异常与Zr和Hf在单斜辉石和熔体之间的分配系数较低有关。因此,高钛玄武岩和白马岩体分别代表深部岩浆房高钛苦橄质岩浆经分离结晶作用产生的高钛玄武质岩浆的喷出和侵入产物。     

鲁西科马提岩研究进展

太古宙地幔的热状态是研究早期历史的核心问题之一,而科马提岩是研究早期热状态最直接的标本.科马提岩是一种无水MgO含量大于18%,具鬣刺结构的一种超镁铁质火山岩[1];它是太古代绿岩带的重要标志,被认为是高度熔融的地幔柱的产物[2,3],记录了大量地球深部过程的直接信息,其成分特征可以用来示踪太古宙地幔熔融的深度和温度并反演其形成过程[4,5].因此对了解太古代地幔的组成、热状态以及太古代绿岩带的层序和构造背景具有重要的地球化学和动力学意义6.     

徐州北部西村苦橄玢岩地球化学特征及其与金伯利岩的对比

在江苏北部寻找金刚石原生矿的过程中,于徐州北部西村发现18条苦橄玢岩脉（管）。研究发现,在岩石地球化学方面,该区苦橄玢岩与山东、辽宁等地区的金伯利岩具有相似性：二者均属偏碱性超基性岩,徐州西村苦橄玢岩以MgO含量低,Al2O3、CaO、K2O含量偏高,w(Fe3+)/w(Fe2+)比＞1为特征,与碳酸盐化金伯利岩的地球化学特征相似;二者的过渡族金属元素球粒陨石标准化配分曲线均为“M”型,且以显著的Ti、Nb正异常及陡倾斜为特征,稀土元素球粒陨石标准化配分曲线均显示轻稀土相对富集、重稀土相对亏损;辽宁、山东地区金伯利岩富集Nb,Nb与Cr、Ni、Co等呈正相关,而徐州西村苦橄玢岩中的Nb则与Cr、Ni、Co等呈负相关。这些地球化学特征说明,徐州西村苦橄玢岩与辽宁、山东地区的金伯利岩具有一定的成因联系,为该区金刚石找矿提供了有利线索。