辽东早元古宙构造环境及岩石圈结构

辽东早元古宙超镁铁质-镁铁质火山岩的发现,为辽东早元古宙地层层序划分与对比,以及大地构造环境恢复提供了新的依据。地层-岩石组合序列研究表明,辽东早元古宙由大陆裂谷向陆缘裂谷演化过程中,经历了初萌—发育—隆起的发育阶段,与这一演化相对应,岩石圈壳层发生了拱陷-拉张-减薄-叠置增厚等岩石圈结构等方面的变化。以地幔岩浆活动为特点的开放体系是制约辽东早元古宙非金属、有色金属和黑色金属矿床形成的初始原因。     

河北矾山钾质碱性超镁铁岩-正长岩杂岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄

作为华北陆块北缘的碱性岩体之一,河北矾山钾质碱性超镁铁岩-正长岩杂岩体赋存着中国最大的内生磁铁矿-磷灰石矿床。关于其形成时代,已经发表的K-Ar、Rb-Sr和Sm-Nd法定年结果差别较大,因此需要采用更精确的定年方法限定岩体的形成时代。通过对矾山杂岩体的辉石正长岩样品进行SHRIMP锆石U-Pb定年,得到了218±2Ma的结果。由于定年样品取自构成矾山杂岩体主体、形成最晚的第三岩相带,这个年龄限定矾山杂岩体形成于晚三叠世。现有的锆石U-Pb年代学资料表明,晚三叠世侵入岩在华北陆块北缘、东缘、南缘普遍存在,成为中国东部晚三叠世构造-岩浆活动的显著特征之一。     

延边早白垩世高镁闪长岩的成因：地球化学和锆石Hf同位素约束

中国东北中生代岩浆活动广泛发育,产于延边的新屯高镁闪长岩(128 Ma)是其中特殊的一类岩石,对于约束构造背景具有重要意义。新屯闪长岩高Mg#,富含LILEs、亏损HFSEs,εHf的范围为3.2~8.9,指示岩浆主要来自同位素亏损的地幔源区。较高的La/Sm和Th/Yb比值,较低的Ba/La比值,暗示俯冲沉积物参与了岩浆的形成。岩石学特征显示普通角闪石、磁铁矿等矿物结晶较早,表明初始岩浆为富水高氧逸度的体系。水饱和条件下斜长石结晶受到抑制、角闪石等矿物发生分离结晶可能是导致演化的岩浆具备高Sr/Y比值的重要原因。在130~110 Ma期间,东北地区在古太平洋板块俯冲后撤影响下发生弧后伸展,软流圈物质上涌改变了地幔楔热状态,导致俯冲沉积物发生部分熔融,交代上覆地幔楔形成了早白垩世高镁闪长岩。     

稀有气体同位素对岩浆侵入方向的制约:以夏日哈木镍铜硫化物矿床为例

我国东昆仑造山带新发现的夏日哈木镍铜硫化物矿床是造山带环境产出全球镍资源最大的岩浆镍铜矿床。含矿岩体不同类型岩石中橄榄石和辉石的He、Ne和Ar同位素组成表明:~3He/~4He(0.39~0.03Ra)和~(40)Ar/~(36)Ar比值(292.0~316.9)较低,~(20)Ne/~(22)Ne和~(21)Ne/~(22)Ne沿放射性成因Ne及大陆地壳线分布,表明岩浆起源演化过程中有大陆地壳组分和大气饱和流体在橄榄石结晶前加入。He和Ar同位素混合模型计算表明岩浆中有7.8%再循环洋壳组分和87.7%大气饱和流体的加入,再循环洋壳可能带入了大气及地壳组分。~3He/~4He和~(40)Ar/~(36)Ar比值的自西向东系统性降低,以及微量元素、成矿元素和稀有气体同位素的空间协同变化特征表明地壳物质的逐步加入,即岩浆可能自西向东方向侵入,侵位过程中地壳流体的加入促使硫饱和及硫化物的熔离成矿。     

东天山白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体的岩石成因:年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

自20世纪70年代以来,新疆东天山觉罗塔格构造带库姆塔格沙垅以东地区发现了大量的镁铁-超镁铁岩体和岩浆铜镍硫化物矿床,但是在沙垅以西地区没有大的找矿突破。白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体为近几年在库姆塔格沙垅以西地区发现的岩浆铜镍硫化物矿床,研究工作薄弱,本文通过对白鑫滩岩体的岩石学、年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素分析来解释其岩石成因。白鑫滩岩体不同岩相中矿物的粒径和含量的变化规律说明岩体为三期岩浆侵入作用形成,第一期为顶部的角闪辉长岩;第二期的橄榄辉长岩、斜长二辉橄榄岩和含长橄榄二辉岩,矿物种类相同,含量呈渐变关系;第三期为底部为的辉长岩,矿物粒径相对顶部的角闪辉长岩较小。白鑫滩岩体与黄山东、黄山西岩体具有相似的稀土元素和微量元素配分型式,大离子亲石元素(Rb、Ba、U、K)相对富集,而部分高场强元素(Nb、Ta、Ti)相对亏损,稀土元素呈轻稀土略微富集的右倾样式,均表现出岛弧火山岩的地球化学性质,εNd(t)值(2. 84～5. 05)和(~(87)Sr/~(86)Sr)(t)值(0. 704113～0. 705682)介于软流圈地幔与岩石圈地幔之间。但是与黄山东、黄山西岩体相比,白鑫滩岩体不相容元素含量更高,且εNd(t)值更低,(87Sr/86Sr)(t)值更高,还具有较高的La/Nb(2. 00～3. 33),较低的La/Ba(0. 02～0. 15),这些特征说明白鑫滩岩体的原始岩浆为岩石圈与软流圈物质相互作用的产物,且白鑫滩岩体的原始岩浆中软流圈物质相对于黄山东和黄山西岩体加入的比例更小。白鑫滩橄榄辉长岩年龄为287±3Ma,晚于该地区蛇绿岩(336～503Ma)、岛弧火山岩(320～322Ma)、岛弧花岗岩(316～328Ma)和含矿斑岩侵入体(326～334Ma)的年龄,与A型花岗岩和双峰式火山岩(284～294Ma)的年龄基本一致,而且白鑫滩岩体单斜辉石的化学成分与拉张裂谷环境的堆晶岩相似,因此推断白鑫滩岩体形成于后碰撞拉张环境。     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

柴北缘西端盐场北山铜镍硫化物矿床镁铁-超镁铁质岩体岩浆演化过程及含矿性分析

盐场北山岩体位于柴北缘造山带西段,是区内近年来新发现的具有良好铜镍矿化的镁铁-超镁铁质岩体,由橄榄岩相、辉石岩相和辉长岩相岩石组成。锆石U-Pb年代学研究表明,岩体形成时代为258.5±1.6Ma,为晚二叠世岩浆作用的产物。岩石中橄榄石Fo分子为82.8~86.7,均为贵橄榄石,辉石由斜方辉石和单斜辉石组成,斜方辉石种属为古铜辉石,单斜辉石为透辉石、普通辉石和顽透辉石。岩石地球化学特征显示,岩石属于亚碱性岩系列,主要氧化物SiO_2、Al_2O_3、CaO、Ti O_2、Na_2O+K_2O等与MgO呈规律性变化趋势,显示不同岩相岩石为同源岩浆演化的产物;岩石相对富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr),而强烈亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti),具有岛弧岩浆岩特征;锆石Hf同位素显示εHf(t)均为正值,变化范围为0.1～6.7之间,具有幔源岩浆成因特征;岩石原生岩浆为MgO含量略大于13.21%的高镁拉斑玄武质岩浆,岩浆源区为受俯冲洋壳析出流体交代地幔楔而成的富集地幔。岩石结晶过程中发生了强烈的结晶分异作用和同化混染作用,结晶分异作用在岩浆演化的初期使岩浆中硫发生初步富集,地壳混染作用是岩浆中硫化物达到饱和并发生熔离的主要因素。     

华北东南缘五河杂岩中镁铁质麻粒岩的变质演化

华北东南缘五河杂岩的变质演化过程研究有助于揭示研究区前寒武纪变质基底的形成与演化历史.基于对五河杂岩中镁铁质麻粒岩进行的详细岩相学观察、矿物电子探针及锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析,识别出古元古代变质演化的3个阶段,重建了峰期后近等温减压及降压冷却的顺时针P-T-t轨迹.峰期高压麻粒岩相变质阶段的代表性矿物组合为石榴子石（富Ca核部）+单斜辉石（富Al）+斜长石+石英+金红石±角闪石（富Ti）,所记录的峰期温压条件为850~900 ℃、1.5 GPa;峰期后近等温减压麻粒岩相变质阶段,富Ti角闪石分解在周围形成石榴子石+斜方辉石+斜长石±单斜辉石的矿物组合,所记录的温压条件为~900 ℃、1.1~1.2 GPa;晚期角闪岩相退变质阶段,石榴子石分解产生角闪石+斜长石±石英,所记录的温压条件为600~680 ℃、0.65~0.75 GPa.锆石U-Pb定年结果表明,高压麻粒岩相、中压麻粒岩相和角闪岩相变质时代分别为~1.90 Ga、~1.85 Ga和~1.78 Ga.因此,研究区镁铁质麻粒岩的变质演化过程与胶北地体可以对比,结合已有的2.1 Ga花岗质岩石的成因和锆石年代学等方面研究成果,进一步证明五河杂岩属于胶-辽-吉带的西延,二者共同构成了华北克拉通东部一条古元古代碰撞造山带.