西南天山托云盆地新生代玄武岩中巨晶的研究

西南天山托云盆地新生代玄武岩中同时产出有深源岩石包体和辉石、角闪石、长石、金云母等高压巨晶. 巨晶主要产于火山活动早期形成的锥状岩席中, 辉石巨晶主要产于剖面下部, 角闪石、金云母以及深源岩石包体主要分布在中部, 长石巨晶主要分布在上部. 晶体的完整性、缺乏变形组构及其与寄主岩的关系表明, 它们是从寄主岩浆中晶出并快速上升到地表的. 矿物学研究表明, 辉石巨晶为铝质普通辉石, Al₂O₃含量高(>9%); 角闪石TiO₂含量很高(>4.5%), 为钛闪石; 长石巨晶主要为歪长石, 双晶发育. 部分普通辉石和钛闪石巨晶发育磁黄铁矿包裹体. 巨晶辉石结晶温度为1185~1199℃, 压力约为1.53~1.64 GPa, 为壳幔边界晶出的产物; 巨晶角闪石结晶压力约为0.85 GPa, 温度约为1000℃, 大致于30 km处晶出. 巨晶歪长石结晶压力在0.8~1 GPa, 温度为900℃左右. 角闪石巨晶中没有金红石等富钛包裹体, 反映了岩浆的快速上升. 辉石巨晶和斑晶成分计算的温压条件位于玄武岩液相线附近, 其大致的P-T轨迹斜率较大, 也可以作为岩浆快速上升的证据之一. 但是, 角闪石巨晶形成温度明显低于同等压力条件下的辉石巨晶, 可能暗示角闪石巨晶形成于岩浆活动前锋温度较低且富含挥发分的环境. 因此, 托云新生代玄武岩应当形成于拉张环境中, 巨晶的形成和上升具有较为复杂的历史.     

塔什库尔干新生代碱性杂岩造岩矿物化学成分及成因意义

新疆塔什库尔干碱性杂岩体主要由苦子干碱性正长岩体和卡日巴生碱性花岗岩体组成，是帕米尔地区最大的新生代碱性杂岩体。本文在岩相学和矿物化学的基础上，着重研究了苦子干岩体主要造岩矿物的种属、共生关系和结晶顺序。研究表明，苦子干岩体中的不同岩石类型系同源岩浆演化的产物；岩浆在整个演化过程中平衡结晶作用占主导，分离结晶作用的影响极小。据岩浆房中矿物结晶时的温度和压力条件、矿物的结晶特征及演化趋势，推测岩浆上升速度较快，侵位较浅。     

壳幔过渡层及其大陆动力学意义

根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。     

榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述

榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏,使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。为此本文选取文献中已报道的来自西南天山洋壳冷俯冲造山带、大别-苏鲁陆壳碰撞造山带和南非卡普瓦尔克拉通三种构造环境中的64对单斜辉石—石榴子石矿物对镁同位素数据利用δ~(26)Mg_(Cpx)-δ~(26)Mg_(Grt)图解筛选出50对达到镁同位素平衡分馏的数据,采用Huang et al.(2013)通过第一性原理计算和Wang et al.(2012)、Li et al.(2016)分别通过经验估计得出的镁同位素温度计计算榴辉岩的峰期温度并与前人研究结果进行对比。通过分析计算结果发现对于造山带榴辉岩,Huang et al.(2013)的温度计计算结果与前人通过传统温度计和相平衡模拟研究结果较一致,较好地重现了榴辉岩的峰期温度,而Wang et al.(2012)和Li et al.(2016)的温度计计算结果明显低于前人获得的峰期温度;对于克拉通榴辉岩,三种镁同位素温度计的计算结果与前人通过传统温度计获得的研究结果大多数相差在50℃以上,很可能是早期退变质过程中镁同位素在高温条件下再平衡导致的这表明三种镁同位素温度计均不适用于克拉通榴辉岩。同时,基于这些榴辉岩样品数据,本文利用经验估计的方法进行校准,得到了新的单斜辉石-石榴子石镁同位素公式△~(26)Mg_(Cpx-Grt)=1.11×10~6/[T(K)]~2(R~2=0.92)。此外,本文也对单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计的应用前景及应用时应当注意的问题进行了简单的探讨。     

太行山中生代板内造山作用与华北大陆岩石圈巨大减薄

近年来,华北大陆岩石圈巨大减薄成为国际地学界关注的焦点之一,但对其减薄的时间、机制仍然知之甚少。约束条件的多解性和表面上相互矛盾的证据导致了对区域构造发展史的模糊认识。笔者认为,华北板内造山过程是理解岩石圈巨大减薄机制的关键,因为华北岩石圈是在造山带而不是在克拉通基础上开始减薄过程的。岩石圈减薄过程可以划分为拆沉减薄、伸展减薄、热减薄和化学侵蚀减薄4种类型。前者依赖于岩石圈重力不稳定性,是一种突变过程;后三者取决于软流圈挤出构造,属于渐变过程。减薄过程主要始于120~110Ma的拆沉减薄,其标志是造山后脉岩组合的形成。亚洲大陆软流圈的多阶段汇聚过程造成软流圈向东挤出,是中国东部中新生代以来岩石圈持续减薄的重要基础。因此,大陆动力学与大洋最重要的区别之一就是大陆岩石圈经常发生减薄作用,特别是拆沉作用,并由此将软流圈系统区分为浅部混染系统和深部纯净系统,火成岩的地球化学属性主要取决于岩浆起源的深度。     

镁同位素地球化学研究新进展及其应用

作为一种新兴的地质示踪剂,Mg同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。Mg同位素地球化学研究已取得了巨大的进展,近期研究工作主要包括两个方面。首先,调查了地球各主要储库和陨石的Mg同位素组成特征,结果表明陨石和地球地幔具有均一并且相似的Mg同位素组成,平均δ²⁶Mg值分别为-0.28±0.06‰和-0.25±0.07‰;相反,上地壳和水圈的Mg同位素组成很不均一,δ²⁶Mg值变化范围分别为-4.84‰~+0.92‰和-2.93‰~+1.13‰。其次,对一些地质和物理化学过程中Mg同位素的分馏行为进行研究,结果表明:(1)地表风化作用可以造成大的Mg同位素分馏,导致重Mg同位素残留在风化产物中而轻Mg同位素进入水圈;(2)岩浆分异过程中Mg同位素平衡分馏很小;(3)高温化学扩散和热扩散过程中Mg同位素会发生显著的动力学分馏。基于这些研究成果,Mg同位素体系已经被初步应用于示踪早期地球形成和壳内物质再循环等过程,并有望在不久的将来应用于示踪大陆地壳的化学演化和地质温度计等研究领域。     

塔什库尔干新生代碱性杂岩的地球化学特征及岩石成因

帕米尔构造结是青藏高原构造挤压最强烈、地壳短缩量最大的地区之一。位于帕米尔构造结中东部的塔什库尔干碱性杂岩是区内最大的新生代碱性杂岩体,由苦子干正长岩岩体和卡日巴生碱性-偏碱性花岗岩岩体组成。霓辉石正长岩和正长花岗岩是苦子干碱性岩体的主要岩石类型。根据锆石SHRIMP定年,获得苦子干岩体正长岩和正长花岗岩的岩浆锆石年龄分别为11．1±0．3Ma和11．3±0．6Ma。苦子干岩体具富钾(平均6．22%)富钙的特点,属于钾质(K_2O/Na_2O＞1)碱性花岗岩类。各类岩石的稀土元素总量很高,强烈富集LREE,(La/Yb)_N比值(88～21)高,Eu异常不明显,表明岩浆来自斜长石不稳定区,而且源区有石榴石残留,相当于榴辉岩矿物组合。微量元素分析表明,岩石具有高Ba、Sr、Sr/Y比值的特征,同时富集大离子亲石元素LILE,相对贫HREE、HFSE,出现明显的Nb、Ta、Ti负异常,后者系源区残留有金红石的有力证据。根据斜长石、石榴石和金红石实验岩石学的约束,结合Sr、Nd、Pb同位素的特征,表明苦子干岩体来源于源区为榴辉岩相的加厚镁铁质下地壳,地壳厚度至少大于50km,且源区可能受到了来自俯冲带流体的影响。     

新疆托云火山群SHRIMP锆石U-Pb年代学及其动力学意义

新疆西南天山托云盆地是一个新生代火山构造盆地。盆地内火山岩主要为玄武质岩石,呈锥状岩席、熔岩被、塌陷破火山口、火山颈和岩脉产出,常见流动自碎角砾岩。锥状岩席含有大量深源岩石包体,具有原生岩浆的性质,其 SHRIMP 锆石 U-Pb 法定年结果为48.1±1.6Ma。塌陷破火山口附近熔岩层底部的锆石(样品 A015D)给出比较集中的新太古宙和古元古代年龄,最老可达2.5Ga,可能代表了塔里木地块基底的卷入;而上部岩层的锆石(样品 A015E)年龄则比较分散,几乎关贯穿整个古生代(寒武纪和泥盆纪除外),是天山古造山带演化历史的记录。火山颈锆石(样品 A-D016)的年龄时间跨度最大,包括古元古代,古生代泥盆纪和二叠纪以及中生代三叠纪。SHRIMP 测年结果证实了托云火山群开始活动的时代为古近纪,与藏北新生代岩浆活动的起始时间大致相同,揭示了天山新生代板内造山过程与印度-亚洲大陆碰撞的内在联系。不同成因与形成时间的锆石共存,显示了西南天山岩石圈演化的复杂性,托云火山群的形成与岩石圈拆沉作用有关。     

花岗质岩石的基本问题

当代地球科学的两个前缘领域一个是地球的早期历史，一个是地球的深部过程，这两个问题都与花岗质岩石紧密相关。花岗质岩石主要由石英、斜长石和碱性长石组成，并因此具有较低的密度。这种性质决定了花岗质岩石具有正的浮力，记录了很长的地球演化历史。因此，花岗岩类是地质学最复杂的话题之一，因为其源区岩石多种多样和形成过程非常复杂。本文的目的是帮助普通旅游者识别花岗质岩石及其重要意义。通常，花岗岩（狭义）被定义为由石英（〉20％，按体积计算）和长石（碱性长石大于斜长石）组成的深成岩。但是，地质学家常常将特征与花岗岩（狭义）类似的深成岩称为花岗质岩石或花岗岩类，也就是广义花岗岩。因此，花岗岩类是深成岩的一个大类，包括象花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩、英云闪长岩等这样的岩石。火成岩的多样性不仅仅取决于岩浆作用过程，而且也取决于岩浆形成过程。岩浆的产生是源区岩石部分熔融的结果，因而火成岩的化学成分取决于源区成分、熔融温度和压力、挥发分以及熔融程度。尽管岩浆作用过程对火成岩的成分具有重要影响，花岗质岩石多样性的关键因素却是部分熔融作用。基于此，岩石学家更注意花岗质岩浆的起源而不是它们的演化。花岗质岩浆虽然起源于地壳，却是受地幔热引擎的驱动。因此，花岗质岩石也记录了大量地球深部过程的信息。     

帕米尔构造结塔什库尔干碱性杂岩同位素年代学研究

利用高精度锆石SHRIMP U-Pb法测定了帕米尔构造结中东部塔什库尔干碱性杂岩的年龄,岩体不同岩石类型的年龄均为11Ma,与野外证据吻合。通过与该杂岩体钾长~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄(23Ma、13Ma)对比研究,~(40)Ar/~(39)Ar定年结果明显偏老,认为是由于钾长石中含有过剩氩所致,并分析了过剩氩存在的可能原因。因此塔什库尔干碱性杂岩的活动时代可以确定为11Ma,而且钾长石不宜作为该杂岩体测年的理想对象。结合岩体的成因及构造意义,认为在11Ma前,帕米尔构造结地区已具有加厚下地壳的特征。