Juxtaposition of adakite, boninite, high-TiO2 and low-TiO2 basalts in the Devonian southern Altay, Xinjiang, NW China

We present petrographic and geochemical data on representative samples of the Devonian adakite, boninite, low-TiO₂ and high-TiO₂ basalts and associated rocks in the southern Altay areas, Xinjiang, NW China. These volcanic rocks mostly occur as tectonic blocks within suture zones between the Siberian and Junggar plates. Adakite occurs in the Suoerkuduke area ca. 40 km south of Fuyun, and actually represents a poorly-sorted massive volcaniclastic deposit, mostly consisting of a suite of hornblende andesite to pyroxene andesite. The geochemical features of the adakite suggest its generation by melting of subducted oceanic crust. Boninite occurs in the Saerbulake area ca. 20 km southwest of Fuyun, as pillowed lava or pillowed breccia. It is associated with high-TiO₂ basalt/gabbro and low-TiO₂ basalt. The boninites are metamorphosed, but contain relict clinopyroxene with Mg# (=100*Mg/(Mg+Fe)) of 90–92, and Cr₂O₃ contents of 0.5–0.7 wt% and chromian spinel with Cr/(Cr+Al) ratio of 0.84. The bulk rock compositions of the boninites are characterized by low and U-shaped REE with variable La/Yb ratios. They are classified as high-Ca boninite. The Cr-rich cpx phenocryst and Chromian spinel suggests that the boninites were formed by melting of mildly refractory mantle peridotite fluxed by a slab-derived fluid component under normal mantle potential temperature conditions. Basaltic rocks occur as massive flows, pillowed lavas, tuff breccia, lapilli tuff and blocks in tectonic mélanges. Together with gabbros, the basaltic rocks are classified into high-TiO₂ (>1.7 wt%) and low-TiO₂ (<1.5 wt%) types. They show variable trace element compositions, from MORB-type through transitional back-arc basin basalt to arc tholeiite, or within plate alkalic basalt. A notable feature of the Devonian formations in the southern Altay is the juxtaposition of volcanic rocks of various origins even within a limited area; i.e. the adakite and the boninites are associated with high-TiO₂ and low-TiO₂ basalts and/or gabbros, respectively. This is most likely produced by complex accretion and tectonic processes during the convergence in the Devonian–Carboniferous paleo-Asian Ocean between the Siberian and Junggar plates.     

新疆西天山莫斯早特石英钠长斑岩铜矿床——一个与埃达克质岩石有关的铜矿实例

与埃达克岩石有关,在环太平洋地区发现了大型、超大型斑岩型铜矿床.本文提供了一个产于中亚成矿域新疆西天山的莫斯早特铜矿床研究的实例.含矿岩体为石英钠长斑岩,岩体主量、微量元素地球化学特点与埃达克质岩石一致富Na、Al;高Sr,低Y;Sr/Y＞40,亏损HREE;La/Yb＞20;Eu为正异常(δEu/Eu*为～1.27).全岩40Ar/39Ar年龄268±5Ma,Rb-Sr年龄248±12Ma,K-Ar年龄254.5Ma,属中晚二叠世.矿体呈脉状、网脉状;围岩蚀变为绿帘石化、青盘岩化和黄铁矿化.铜品位1%～5%,主要工业矿物为辉铜矿、斑铜矿.矿石富含Ag(5.35～240μg/g)、Pb(0.01%～0.16%)、Zn(0.26%～2.40%)、Au(0.02～0.16μg/g).矿石矿物S同位素δ34S为-6.0‰～5.81‰,平均-0.28‰;辉铜矿、斑铜矿和孔雀石的207Pb/204Pb为15.46～15.77,206Pb/204Pb为18.01～18.42,属造山带与地幔Pb之间;矿石矿物包裹体的818O-2.54‰～-8.11‰,δDH2O-68.9‰～-98.8‰,属岩浆水与大气降水之混合.矿石矿物的(87Sr/86Sr)i为0.70596,(143Nd/146 Nd)i为0.512403,εNd(t)为+1.5,其Sr-Nd同位素组成及同位素年龄与合矿埃达克质石英钠长斑岩一致.含矿埃达克质石英钠长斑岩形成于后碰撞阶段,属由碰撞、挤压向伸展、拉张转变的构造动力学格架转折期.埃达克岩浆的较高温度、压力、富挥发分、较高氧逸度和岩浆快速上升,可能是其成矿的重要控制因素.     

燕山造山带中段中晚侏罗世中酸性火山岩的成因及其意义

燕山造山带中段(冀北下板城)中晚侏罗世髫髻山组火山岩主要由粗安岩和粗面岩组成。火山岩具有高的SiO_2(>55％)、Al_2O_3(15.70％～17.55％)、Na_2O(3.79％～5.42％)、Na_2O K_2O(5.99％～9.38％)、CaO(2.31％～6.48％)和低的MgO(≤4.01％,Mg~#≤0.50),高Sr(428～816μg/g)及Na_2O/K_20比值(一般1.11～1.88),轻稀土元素富集,Sr/Y和Rb/Sr比值低。其中,粗安岩相对亏损重稀土元素(Yb_N<8.5,Y<19μg/g),Y/Yb(12.62～15.06)和(Ho/Yb)_N(1.23～1.50)比值较高,Eu负异常不明显(Eu/Eu~*=0.90～0.95),具有埃达克岩地球化学特征。我们认为髫髻山组粗安岩起源于大陆下地壳玄武质岩石的部分熔融,粗面岩为粗安岩浆结晶分异的产物。     

皖东滁州、上腰铺埃达克质侵入岩年代学及地球化学特征：岩石成因与成矿意义

皖东的滁州、上腰铺岩体位于扬子地块东缘、毗邻郯庐断裂带东侧,与之伴生有一些铜(金或铁)矿化。它们的黑云母的~(40)Ar-~(39)Ar 定年结果分别为127.17±0.40Ma,129.90±0.23 Ma。滁州、上腰铺侵入岩在地球化学特征上与埃达克岩基本一致:如 SiO_2>56%,高 Al_2O_3(14.84%～16.38%)、Sr(369×10~(-6)～1335×10~(-6))、Sr/Y(43～185)与 La/Yb(22～44),但低 Y(5.51×10~(-6)～11.0×10~(-6)),Yb(0.51×10~(-6)～1.09×10~(-6)),无明显 Eu 异常-正的 Eu 异常(δEu=0.75～1.28)。另外,岩体中部分样品具有较高的 MgO(2.23%～5.25%)、Mg~#(53～68)和 Cr(89.6×10~(-6)～206×10~(-6))、Ni(43.0×10~(-6)～72.0×10~(-6)),类似于高镁安山岩。这两个岩体的 Nd-Sr 同位素特征为:(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7060～0.7067,ε_(Nd)(t)=-11.53～-14.07,说明其由俯冲洋壳熔融形成的可能性较小。我们认为,滁州、上腰铺埃达克质侵入岩可能由拆沉下地壳熔融形成,熔融产生的岩浆在穿过上覆地幔的过程中,与地幔橄榄岩发生强烈相互作用,一方面,由于地幔橄榄岩的混染而使得埃达克质岩浆的MgO、Cr 和 Ni 含量显著增高;另一方面,岩浆中的 Fe_2O_3可能加入到地幔中,导致地幔的氧逸度(f_(o_2))增高,地幔中金属硫化物被氧化,地幔中亲铜元素则以硫酸盐的形式进入熔体中。富含 Cu、Au 等成矿物质的熔体在快速上升到地壳浅处时,可能由于温度、压力或氧逸度(f(o_2))的降低,释放出 Cu、Au 等成矿物质,导致矿化。     

深部过程对埃达克质岩石成分的制约

埃达克岩、太古宙TTG和中国东部广泛出露的燕山期埃达克质中酸性火山-侵入岩在岩石地球化学特征方面有许多相似之处,也有一些显著的差异。与典型的埃达克岩相比,太古宙TTG具有相对高Si和低Mg^#的特点：中国东部埃达克质岩石多表现为低Mg^#贫A120,和高K特征。埃达克岩相对高Mg^#是由于俯冲洋壳部分熔融产生的原生埃达克岩熔体受到了地幔橄榄岩的混染,太古宙TTG多无明显的地幔混染印记,反映其可能主要形成于下地壳底侵玄武岩的部分熔融,而与洋壳俯冲没有直接联系。中国东部埃达克质岩石相对低Mg^#畜K,暗示其可能是下地壳底侵玄武岩部分熔融或拆沉-熔融的产物,而幔源富钾熔体的混合、壳内分异和混染过程都有可能影响其成分特征中国东部部分地区的高镁埃达克质岩石可能揭示了下地壳拆沉一熔融和地幔混染过程。钾质埃达克岩的源区可能是被小比例软流圈熔体交代富集的底侵玄武岩层(增厚的下地壳)。结合燕山期岩浆作用和构造转换的特点来看,埃达克岩的形成是中国东部晚中生代岩石圈强烈减薄和大规模岩浆作用产物的一部分,这一重大构造体制的转换可能与地幔柱上涌对岩石圈的侵蚀和导致的伸展作用有关。     

扬子板块北缘碧口地区阳坝花岗闪长岩体成因研究及其地质意义

本文对出露于勉略缝合带南侧碧口地区的阳坝岩体进行了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和地球化学研究研究,重点讨论了阳坝岩体的岩石成因、成岩物质来源及其地质意义。岩体的主体岩性为花岗闪长岩,其中广泛发育代表岩浆混合作用的暗色微粒包体。锆石LA-ICP-MS定年结果表明阳坝花岗闪长岩的成岩年龄为215．4±8．3Ma,晚于秦岭造山带的主造山期。地球化学特征上,寄主花岗闪长岩显示部分埃达克岩的地球化学特征,具体表现为SiO2≥56％,Al2O3>15％, Na2O>K2O,Mg#(50．8-54．5)>47,富集LILE和LREE,Sr>900μg/g,Sr／Y比值(65-95)>65,负Eu异常不明显(δEu=0．84 -0．89),亏损HREE、Y(Y=9．51-14．5μg／g,Yb=0．74-1．20μg／g,Y／Yb=11．12-15．10),REE强烈分异((La／Yb)N= 22．18-29．51),但是,花岗闪长岩相对高的K2O含量和HREE相对平坦的特征更类似于中国东部中生代C型埃达克岩,暗示其可能是由加厚基性下地壳脱水部分熔融形成的,岩石的高Mg#暗示其受到地幔物质混染。暗色微粒包体显示钾玄岩的地球化学特征,具体表现为SiO2≤63％,σ(4．54-6．18)>3．3,K2O含量(4．22％-6．04％)高,大多数样品K2O／Na2O>1;在K2O -SiO2图中,所有样品均落入钾玄岩区域,暗色微粒包体强烈富集LILE和LREE及明显的Nb、Ta和Ti负异常暗示其可能起源于曾经受到俯冲流体交代的富集地幔。Harker图解上,寄主花岗闪长岩和暗色微粒包体的主量和微量元素表现出混合成因的演化趋势,表明岩体可能是富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳酸性岩浆混合的产物。结合秦岭地区已有研究成果,本文的研究认为阳坝岩体的形成可能代表了西秦岭地区在秦岭主造山晚期或造山期后发生的下地壳的拆沉作用和幔源岩浆的底侵作用。     

西秦岭埃达克岩的SHRIMP定年及其构造意义

西秦岭从夏河-礼县一带发育许多具有埃达克岩地球化学特征的花岗岩,本文对其中的冶力关和夏河岩体进行了 SHRIMP测年,为245±6 Ma和238±4 Ma,属印支早期。西秦岭埃达克岩富K,属于高钾钙碱性系列,地质与地球化学资料表明,西秦岭埃达克岩可能形成于板块消减的活动陆缘环境,与活动陆缘加厚的下地壳熔融作用有关,说明古特提斯洋盆北部的消减作用发生在印支早期。     

大别山燕山期亏损重稀土元素花岗岩类的成因及动力学意义

本文通过岩石和元素地球化学研究对大别山(主要是张家咀地区)燕山期的花岗岩类进行了分类和成因研究,结果表明(1)大别山燕山期存在两类花岗岩,一类为重稀土元素(HREE)和Y强烈亏损(Sr/Y≥40.0,La/Yb≥40.0,Yb≤1.90μg/g,Y≤18.0μg/g,Sr≥400μg/g,Rb/Sr≤0.20,Rb/Ba≤0.08)的花岗岩,另一类为重稀土元素(HREE)和Y亏损不明显(Sr/Y＜40.0,La/Yb＜40.0,Rb/Sr＞0.20,Rb/Ba＞0.08)花岗岩(包括A型和一些I型花岗岩).重稀土元素(HREE)和Y强烈亏损的花岗岩存在两个亚类,一类富钠,与埃达克质岩石类似;另一类主要富钾,与富钾的高Ba-Sr的花岗岩类似.(2)大别山燕山期HREE和Y强烈亏损的花岗岩由增厚(＞40km)的下地壳物质熔融形成,其热源可能是同期底侵的镁铁质-超镁铁质岩浆.这些花岗岩的形成可能诱导下地壳拆沉作用的发生.     

宁镇地区中生代安基山中酸性侵入岩的地球化学：亏损重稀土和钇的岩浆产生的限制

江苏省宁镇地区的中生代安基山中酸性侵入岩以亏损重稀土和钇及富集锶为成分特征，它们与消减过程的板片熔融无关，也不是基性岩浆分离结晶和地壳物质混染的产物，很有可能是相对较厚的地壳下部的镁铁质物质部分熔融产生的。相比，与安基山岩体邻近的同时代的苏州－无锡地区的和江浙地区的中酸性侵入岩和火山岩不具有亏损重稀土和钇特征，它们可能是中上地壳物质部分熔融的产物。研究表明，中生代时宁镇地区可能存在一个相对较厚的地壳（＞40km)。由于宁镇地区现在地壳的厚度仅30km左右，因此该地区中生代域之后可能经历了一个地壳的减薄过程。     

中国东部燕山期埃达克岩的特征及其构造—成矿意义

埃达克岩是一套中酸性的火成岩，以亏损HREE和无负铕异常为特征，表明其形成深度很大，源区有石榴石残留。中国东部燕山期有许多中酸性岩浆岩类似埃达克岩的地球化学特征，但其形成环境却与消减作用无关。因此，本文将埃达克岩分为O型和C型两类：O型埃达克岩富Na，其成因与板块的消减作用有关；C型埃达克岩富K（大部分仍然是钠质的，少数为钾质的），可能是玄武岩底侵到加厚的陆壳（＞50km）底部导致的下地壳麻粒岩部分熔融的产物。C型运行达克岩对解释中国东部燕山期许多地质现象是有启发的。由于C型埃达克岩保存了下地壳的许多印记，因此，还可以利用C型埃达克岩来反演下地壳的组成，探讨与下地壳及壳－幔过程有关的成矿作用问题。