地幔橄榄岩中碳酸盐熔体交代作用及其鉴定特征

碳酸盐熔体交代作用是指在地幔碳酸盐熔体与橄榄岩之间的相互作用,是改造地幔的重要方式之一.碳酸盐熔体交代会显著改变地幔橄榄岩的岩石学和地球化学特征.首先,碳酸盐熔体交代作用会改变地幔橄榄岩中的矿物组成和比例.尽管碳酸盐熔体与橄榄岩的反应结果受控于初始反应物成分和反应的温压条件,但多数反应会导致橄榄岩中辉石的比例增加,而且有时还会出现磷灰石、独居石等副矿物.另外,在有些受碳酸盐熔体交代显著的橄榄岩的矿物中不仅可发现大量CO₂流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体,也会出现特殊的反应边结构和熔体囊.其次,碳酸盐熔体在改造地幔橄榄岩过程中,会在地幔矿物中留下明显的地球化学指纹.在主量元素特征上,受到碳酸盐熔体交代的橄榄岩中的单斜辉石往往具有偏高的Mg#和Ca/Al比值（>5）;而在微量元素组成特征上的变化更为显著,包括单斜辉石具有高的（La/Yb）_N、Eu/Ti、Zr/Hf、Y/Ho比值,并显著亏损HFSE等.另外,值得注意的是,碳酸盐熔体与地幔橄榄岩反应的程度不同也会导致这些地球化学特征存在差异,因此在判别碳酸盐熔体交代作用时要采用岩石学和地球化学特征相结合,多方面对比分析.对于引起地幔碳酸盐熔体交代作用的交代介质来源的识别主要用Mg-Zn-Ca-Sr等多种同位素体系进行示踪研究,尤其是近年来微区Sr同位素分析方法的建立为地幔碳酸盐熔体交代作用研究提供了重要手段.      

中国大陆岩石圈地幔镍-钴-铂族元素组成及其成矿意义: 地幔捕虏体证据

镍、钴和铂族元素（PGEs,Platinum group elements）是我国紧缺的关键金属,它们作为亲铁元素主要储存在地核和地幔中。幔源岩浆作用能否超常富集镍、钴和铂族成矿在一定程度上取决于地幔源区这些元素的组成与富集程度,地幔捕虏体可揭示中国大陆岩石圈地幔镍、钴和铂族元素的组成与含量。本文总结了中国华北克拉通、华南克拉通和中亚造山带东部等主要构造单元地幔捕虏体中镍、钴和铂族元素的组成与含量,认为：（1）华北和华南克拉通岩石圈地幔镍、钴和铂族元素原始含量较高,高于原始地幔,且随深度增加而增加,是镍、钴和铂族元素成矿岩浆的有利地幔源区;（2）镍、钴和铂族元素以纳米原子团簇、合金或硫化物等形式赋存、运移与富集;（3）不同构造单元岩石圈地幔镍、钴和铂族元素的富集程度不同;（4）岩石圈地幔镍、钴和铂族元素含量从元古代到新生代有所降低,意味着该区存在镍、钴和铂族元素抽取的岩浆事件,故其成矿潜力巨大。

     

大陆岩石圈地幔的组成与交代作用

结合前人研究成果,总结了大陆岩石圈地幔的研究方法和研究对象,并对研究方法及研究对象作了评述.Griffin等将岩石圈地幔分为Archon、Proton、Tecton三类.Archon大陆岩石圈地幔相对原始地幔来说是强烈亏损的;大多数Tecton相对于原始地幔是适度亏损的;而Proton的组成在Archon和Tecton大陆岩石圈地幔2个端元之间.总体上看,古老岩石圈地幔亏损程度最大,而年轻岩石圈地幔相对古老岩石圈富集.富集过程主要与地幔交代作用有关.从交代作用的表现形式、交代剂的性质与来源方面,通过研究地幔捕虏体/捕掳晶,可以很好地认识岩石圈地幔的富集过程.     

北部湾涠洲岛橄榄岩中熔体包裹体——大陆岩石圈地幔交代作用的新证据

根据北部湾涠洲岛晚更新世火山岩中尖晶石二辉橄榄岩的矿物化学和形成条件推测,它们是来自地下约40km-50km的大陆岩石圈地幔样品。涠洲岛地幔橄榄岩中同时出现高硅（64％～68％）和低硅（49％～57％）两种熔体成分,它们普遍富碱、Al2O3和H2O、CO2等挥发组分（2％-5％）。研究认为,两种熔体存在不同的成因机制。高硅熔体可能与软流圈上升的玄武质岩浆和斜方辉石反应或下地壳物质循环进入地幔后的部分熔融有关。低硅熔体直接提供了富硅熔体与橄榄石发生交代作用的证据。这可以用富SiO2熔体＋Ol→贫SiO2熔体＋Opx反应解释,其结果是消耗橄榄石生成斜方辉石。涠洲岛橄榄岩中两种熔体的发现,进一步提供了发生在大陆岩石圈地幔流（熔）体与橄榄岩交代作用的普遍性、复杂性,以及地幔熔体多样性的新证据。     

古地幔流体及其在大陆克拉通地幔演化中的意义——以华北地台为例

古生代含捕虏体的金伯利岩和新生代含捕虏体的玄武岩同出于华北地台，提供了研究自古生代以来岩石圈演化的深源探针。古生代含金伯利岩的侵位表明古生代时曾存在冷厚的岩石圈；而新生代含捕虏体玄武岩的喷发，表明新生代时存在热薄的岩石圈。岩石圈减薄与“大洋化”是层圈物质交换作用在一定历史阶段中的反映。地幔流体是地幔演化产物，反之又作用于地幔演化。富含地幔流体的幔内剪切带及交代矿物层作为幔内软薄弱带，存在热、流体、化学及机械的耦合，是岩石圈减薄拆沉作用的重要界面位置。     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区（河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁）新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和Sr-Nd同位素研究.通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富Al2O3、CaO、NaO、K2O、TiO2,但相对贫镁;其单斜辉石的LREE更为富集,但Sr、Nd同位素组成则相对亏损.这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石Mg#的降低和同位素组成的相对亏损.捕虏体的Rb-Sr等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈.同时说明华北新生代岩石圈地幔普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于“大洋型”岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔.     

内蒙古柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩铂族元素(PGEs)的分布特征及分异机制探讨

采用Carius管结合MC-ICPMS法分析了内蒙古柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩中Ir、Ru、 Pt 和Pd 的含量,与典型的地幔橄榄岩进行对比研究,发现柯单山地幔橄榄岩中Ir和Ru明显亏损,Pt和Pd强烈富集,具有极高的Pd/Ir值,PGEs地幔标准化配分模式具有较陡的正斜率,明显不同于通常观测到的代表部分熔融残留相中铂族元素配分模式(负斜率或平坦型)。柯单山地幔橄榄岩的Ir和Ru与MgO呈正相关关系,表明Ir和Ru的亏损可能与部分熔融过程中硫化物的消耗程度有关,而与PGEs在硫化物/硅酸盐间的能斯特分配系数没有直接关系; Pt、Pd的富集表明本区的地幔橄榄岩不仅仅是经历过部分熔融的残余,而与来自深海的橄榄岩和大陆岩石圈地幔(SCLM)中的方辉橄榄岩相似,因此推测,本区地幔橄榄岩在部分熔融后又经历了富Pd的熔/流体交代,而熔/流体的来源可能是在岩浆分异演化过程中"熔离"出来的硫化物。     

中国东部壳-幔、岩石圈-软流圈之间的相互作用带：特征及转换时限

中国东部中—新生代,下部岩石圈存在壳与幔、岩石圈与软流圈两个相互作用带,它们是重要的岩浆源区,在层圈相互作用中,热和物质的交换及其动力学过程是引起中、新生代岩石圈内部层圈间的厚度调整、岩石圈不均匀减薄以及区域构造-岩浆-成矿作用的重要机理。大陆内部的壳-幔作用有3种类型:地幔来源的底侵熔体与下地壳的作用;下地壳拆沉进入弱化(weakening)了的岩石圈地幔二者发生的作用以及陆-陆碰撞深俯冲带的壳-幔相互作用。它们形成的火山岩组合有一定的差别,但源区都含有地壳组分。岩石圈-软流圈的作用带也是重要的岩浆源区,源区是以软流圈地幔为主,基本不含地壳组分。东部岩石圈的减薄时间大体与出现大规模软流圈来源的玄武岩喷发的时间一致,也与上述两类层圈作用转换的时间一致,大约在100Ma以后。     

河南周庵铂族-铜镍矿床的稀土和铂族元素地球化学特征: 热液成矿的证据

河南周庵超基性岩体蕴含大型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床,矿化带位于超基性岩体边缘与围岩的接触带.周庵超基性岩体轻稀土富集,其La/Sm_N比值为1.3～4.7,Sm/Yb_N比值为1.9～4.4,显示一定程度的LREE/HREE分异.原始地幔标准化的微量元素配分型显示弱的负Nb异常.岩体的M含量为70×10~(-60～2120×10~(-6),Cu含量为15×10~(-6)～1056×10~(-6);矿石的Ni含量为2592×10~(-6)～6549×10~(-6),Cu含量为1147×10~(-6)～3239×10`(-6).矿石的Ni/Cu比值(2.0～2.3)低于岩石样品(5-83).强蚀变矿化样品的PGE元素含量高于弱蚀变样品约一个数量级,所有样品的Pd/Ir和Pt/Ir比值高,Pd/Ir=1.4～21,Pt/Ir=2.4～22,表明PPGE相对IPGE富集.上述特征显示周庵岩体是构造侵位的地幔岩,岩体与围岩发生了较强烈的物质交换,含水流体交代作用导致了岩体-围岩物质交换和岩体边缘矿化.     

蛇绿岩记录的大洋地幔内熔体迁移过程

大洋岩石圈形成演化的关键过程是熔体如何从软流圈地幔中抽取、迁移汇集并最终形成洋壳.蛇绿岩可能为揭示上述过程提供关键对象.前人研究发现,熔体在地幔中主要通过网脉状纯橄岩通道发生迁移汇聚,这种地幔通道与壳幔过渡带和洋壳内的岩浆体系共同构成大洋扩张中心的巨型熔体抽取系统.地幔深部来源的熔体在通过纯橄岩通道时,会发生复杂的熔岩相互作用,使得熔体和地幔的组成均发生变化,形成大洋岩石圈壳-幔组成解耦现象.在不同的大洋扩张中心,地幔内熔体迁移方式和过程是多样的,导致大洋岩石圈的结构和组成复杂多变.我国西藏雅江带蛇绿岩形成于多种构造体制(洋中脊、俯冲带等),其地幔内发育较为新鲜的纯橄岩通道样品,如纯橄岩、铬铁矿岩、辉石岩等.这些样品能够为深入研究地幔纯橄岩通道的成因、熔体在通道内的反应迁移过程,以及不同构造体制下大洋岩石圈壳-幔组成解耦与否的原因,提供新的窗口,同时有助于进一步认知大洋扩张中心巨型岩浆-动力系统、壳幔圈层分异和地球物质循环过程.     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

Recycling process and proto-kimberlite melt metasomatism in the lithosphere-asthenosphere boundary beneath the Amazonian Craton recorded by garnet xenocrysts and mantle xenoliths from the Carolina kimberlite

Here we present new data on the major and trace element compositions of silicate and oxide minerals from mantle xenoliths brought to the surface by the Carolina kimberlite, Pimenta Bueno Kimberlitic Field, which is located on the southwestern border of the Amazonian Craton. We also present Sr-Nd isotopic data of garnet xenocrysts and whole-rocks from the Carolina kimberlite. Mantle xenoliths are mainly clinopyroxenites and garnetites. Some of the clinopyroxenites were classified as GPP–PP–PKP (garnet-phlogopite peridotite, phlogopite-peridotite, phlogopite-K-richterite peridotite) suites, and two clinopyroxenites (eclogites) and two garnetites are relicts of an ancient subducted slab. Temperature and pressure estimates yield 855–1102 °C and 3.6–7.0 GPa, respectively. Clinopyroxenes are enriched in light rare earth elements (LREE) (La_N/Yb_N = 5–62; Ce_N/Sm_N = 1–3; where N = primitive mantle normalized values), they have high Ca/Al ratios (10–410), low to medium Ti/Eu ratios (742–2840), and low Zr/Hf ratios (13–26), which suggest they were formed by metasomatic reactions with CO₂-rich silicate melts. Phlogopite with high TiO₂ (>2.0 wt.%), Al₂O₃ (>12.0 wt.%), and FeO_t (5.0–13.0 wt.%) resemble those found in the groundmass of kimberlites, lamproites and lamprophyres. Conversely, phlogopite with low TiO₂ (<1.0 wt.%) and lower Al₂O₃ (<12.0 wt.%) are similar to those present in GPP-PP-PKP, and in MARID (mica-amphibole-rutile-ilmenite-diopside) and PIC (phlogopite-ilmenite-clinopyorxene) xenoliths. The GPP-PP-PKP suite of xenoliths, together with the clinopyroxene and phlogopite major and trace element signatures suggests that an intense proto-kimberlite melt metasomatism occurred in the deep cratonic lithosphere beneath the Amazonian Craton. The Sr-Nd isotopic ratios of pyrope xenocrysts (G3, G9 and G11) from the Carolina kimberlite are characterized by high ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.51287–0.51371) and εNd (+4.55 to +20.85) accompanied with enriched ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.70405–0.71098). These results suggest interaction with a proto-kimberlite melt compositionally similar with worldwide kimberlites. Based on Sr-Nd whole-rock compositions, the Carolina kimberlite has affinity with Group 1 kimberlites. The Sm-Nd isochron age calculated with selected eclogitic garnets yielded an age of 291.9 ± 5.4 Ma (2 σ), which represents the cooling age after the proto-kimberlite melt metasomatism. Therefore, we propose that the lithospheric mantle beneath the Amazonian Craton records the Paleozoic subduction with the attachment of an eclogitic slab into the cratonic mantle (garnetites and eclogites); with a later metasomatic event caused by proto-kimberlite melts shortly before the Carolina kimberlite erupted.     

鲁西纯橄岩捕虏体中富硅质熔（流）体的交代作用：对中生代岩石圈地幔减薄的意义

鲁西中生代辉长-闪长质岩石中纯橄岩捕虏体的岩石学、矿物化学及微量元素地球化学研究表明,纯橄岩捕虏体代表了古老岩石圈地幔的残留;地幔纯橄岩捕虏体中存在两种类型的交代作用,一是以填隙型金云母为代表的早期富含CO_2和H_2O的不活动流体的交代作用;二是以斜方辉石交代脉和网络状斜方辉石为代表的晚期富硅质熔(流)体的交代作用。后者代表了起源于软流圈的富硅质熔(流)体对古老岩石圈地幔的一种化学侵蚀。这对认识华北地块东部中生代岩石圈地幔的性质以及岩石圈减薄机制具有重要意义。     

Multiple mantle metasomatism beneath the Leizhou Peninsula,South China: evidence from elemental and Sr-Nd-Pb-Hf isotope geochemistry of the late Cenozoic volcanic rocks

ABSTRACT

We analysed whole-rock major and trace elements and Sr-Nd-Pb-Hf isotopes of the late Cenozoic volcanic rocks in the Leizhou Peninsula, South China to investigate their mantle source characteristics. These volcanic rocks, collected from Jiujiang, Tianyang and Huoju areas of the Leizhou Peninsula, are characterized by incompatible element enrichment but variable isotopic depletion. The volcanic rocks from Jiujiang and Tianyang show prominent primitive-mantle-normalized positive Nb, Ta and Sr anomalies and depleted Sr-Nd-Pb-Hf isotope compositions, whereas those from Huoju show slight positive to negative Nb and Ta anomalies, a prominent positive Pb anomaly, and more enriched Sr-Nd-Pb-Hf isotope compositions. Two types of mantle metasomatism are required to explain the geochemical characteristics of these rocks. The Jiujiang and Tianyang samples were largely derived from a mantle source metasomatized recently by a low-F melt. Such low-F melt is generated within the asthenospheric mantle, which is enriched in volatiles and incompatible elements with positive Sr anomaly and depleted Sr-Nd-Pb-Hf isotope compositions. The Huoju samples were largely derived from a mantle source metasomatized by recycled upper continental crust material. These two types of mantle metasomatism beneath the Leizhou Peninsula are consistent with trace element characteristics of mantle mineralogy (e.g. clinopyroxene vs. amphibole), which reflects source evolution in space and time (e.g. tectonic setting change).     

Geochemical characteristics of the platinum-group elements in the Abulangdang ultramafic intrusion,Sichuan Province,China

The contents of the platinum-group elements (PGEs: Os, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd) in the Abulangdang ultramafic intrusion have been determined using ICP-MS after nickel sulfide fire assay preconcentration. Different samples show significant differences in absolute PGE abundance. They display a pronounced negative incline in mantle-normalized patterns which are characterized by strong enrichment in IPGEs (Os, Ir, Ru) and depleting to slight enrichment in PPGEs (Rh, Pt, Pd). The characteristics of PGE distribution in the Abulangdang rocks are due to the combined action of sulfide and non-sulfide (spinel/chromite or alloy or micro-granular aggregation of metals). In comparison with the mafic-ultramafic rocks which host Ni-Cu-PGE deposits in the Emeishan Large Igneous Province (ELIP), it is assumed that the Abulangdang ultramafic intrusion may be the product of early-stage magma activity in the ELIP.     

华南显生宙时期岩石圈地幔的性质与形成时代

火山岩携带的橄榄岩捕虏体是研究深部岩石圈地幔成分特征与热结构状态的最直接样品。湖北大洪山早奥陶世钾镁煌斑岩携带的石榴二辉橄榄岩具有富集的地球化学特征,指示当时的岩石圈厚度可达110 km。华南内陆地区宁远和道县早侏罗世玄武岩所携带的地幔包体具有饱满的成分特征,代表遭受了较低程度部分熔融的地幔残留。宁远地幔包体的全岩Re-Os同位素特征显示该地区中生代大陆岩石圈地幔为从软流圈新增生而形成的新生地幔。这表明内陆地区古生代存在的富集地幔被完全拆沉,并被新生地幔所取代;中生代内陆地区的岩石圈拆沉作用可能与该地区自225 Ma以来大规模的岩石圈伸展作用有关。华南新生代地幔包体主要分布在沿海地区。通过地幔包体矿物成分估算获得的温度与压力资料揭示新生代沿海地区岩石圈厚度约为80～90 km,并具有热的地温梯度。无论是全岩还是硫化物的Re-Os同位素特征都表明沿海地区在新生代仍残留有古元古代岩石圈地幔,表明新生代沿海地区的拉张作用仅导致了岩石圈地幔的部分拆沉和减薄。     

塔里木板块东北缘坡北杂岩体矿物成分和铂族元素特征:对硫化物熔离和构造环境的约束

坡北杂岩体位于塔里木板块东北缘北山裂谷带,主要由橄榄岩相、单辉辉石岩相、二辉岩相、辉长岩相、苏长岩相和辉长苏长岩相组成。坡一岩体中硫化物矿体赋存于超镁铁质岩中,而坡东岩体中硫化物矿体赋存于辉长苏长岩相中。坡一和坡东岩体不同岩相中单斜辉石的MgO和CaO含量、斜长石的An值和SiO_2含量连续变化且呈负相关,说明二者可能是同一原始岩浆分离结晶的产物。根据前人计算的原始岩浆成分,我们利用MELTS软件模拟了坡北杂岩体的分离结晶过程。结果表明矿物结晶顺序为:橄榄石→橄榄石+单斜辉石→橄榄石+单斜辉石+斜长石→单斜辉石+斜长石+斜方辉石,与岩相观察一致。坡北杂岩体原始岩浆经过20%分离结晶达到S饱和而发生早期硫化物熔离,形成坡一岩体中矿体。因此,在利用具有最高Fo值(90.9mol%)的橄榄石成分进行的模拟中,坡一岩体早期结晶的纯橄榄岩中橄榄石成分与分离结晶趋势线一致,而斜长橄榄岩中橄榄石成分低于趋势线,可能形成于早期硫化物熔离之后。随后岩浆中S再一次不饱和,但坡一岩体橄榄单辉辉石岩和辉长岩中橄榄石Fo和Ni含量在分离结晶趋势线之下,同时坡东岩体不含矿岩石中铂族元素总量主要在8.9×10~(-9)～29.0×10~(-9)之间,且相对于Ni和Cu明显亏损,说明在岩浆分离结晶晚期再次发生硫化物熔离,而且可能是地壳混染引起的,并形成了坡东岩体中的硫化物矿体。坡东岩体橄榄二辉岩和橄榄辉长苏长岩中橄榄石Fo值(74.5mol%～81.0mol%)较低,但变化范围较大,且Fo和Ni呈负相关关系,这可能是由于橄榄石和硫化物熔体在不平衡状态下发生成分交换造成的。坡北杂岩体超镁铁质岩石中单斜辉石Ti O2含量为0.21%～0.83%,阳离子中呈四次配位的Al(AlZ)为0.8mol%～7.8mol%,与裂谷环境堆晶岩中单斜辉石成分相似。因此,坡北杂岩体可能形成于和塔里木二叠纪地幔柱活动相关的裂谷环境。然而,超镁铁质岩石全岩Nd同位素指示其来源于亏损地幔,并不是地幔柱物质熔融的直接产物。纯橄榄岩和异剥橄榄岩La/Sm,Sm/Yb和La/Yb比值指示其源区为尖晶石二辉橄榄岩地幔。因此,坡北杂岩体源区应为浅部以尖晶石二辉橄榄岩为主的亏损岩石圈地幔,地幔柱在源区部分熔融过程中提供了大量的热。     

Behavior of Siderophile and Chalcophile Elements in the Subcontinental Lithospheric Mantle beneath the Changbaishan Volcano,NE China

The mantle xenoliths in the Quaternary ChangbaishanVolcano in southern Jilin Province contain spinel-facies lherzolites. The equilibration temperatures for these samples range from 902oC to 1064oC based on the two-pyroxene thermometer of Brey and K?hler (1990), and using the oxybarometry of Nell and Wood (1991), the oxidation state was estimated from FMQ-1.32 to -0.38 with an average value of FMQ-0.81 (n?=?8), which is comparable to that of abyssal peridotites and the asthenospheric mantle. The fO2 values of peridotites, together with their bulk rock compositions (e.g., Mg#, Al2O3, CaO, Ni, Co, Cr) and mineral compositions (e.g., Mg# of olivine and pyroxene, Cr# [=Cr/[Cr+Al]] and Mg# [=Mg/[Mg+Fe2+] of spinel), suggest that the present-day subcontinental lithospheric mantle (SCLM) beneath the Changbaishan Volcano most likely formed from an upwelling asthenosphere at some time after the late Mesozoic and has undergone a low degree of partial melting. The studied lherzolite xenoliths show low concentrations of S, Cu, and platinum group elements (PGE), which plot a flat pattern on primitive-mantle normalized diagram. Very low concentrations in our samples suggest that PGEs occur as alloys or hosted by silicate and oxide minerals. The compositions of the studied samples are similar to those of peridotite xenoliths in the Longgang volcanic field (LVF) in their mineralogy and bulk rock compositions including the abundance of chalcophile and siderophile elements. However, they are distinctly different from those of peridotite xenoliths in other areas of the North China Craton (NCC) in terms of Cu, S and PGE. Our data suggest that the SCLM underlying the northeastern part of the NCC may represent a distinct unit of the newly formed lithospheric mantle.     

镁铁—超镁铁质岩浆中铂族元素的富集机理：综述与实例

目前陆地上可利用的铂族元素(PGE)资源主要来自与镁铁—超镁铁质岩浆密切相关的岩浆硫化物矿床。岩浆硫化物矿床成矿理论关注的一个重要问题就是镁铁—超镁铁质岩浆中PGE的富集机理。经典成矿理论认为,由于PGE在平衡的硫化物熔体与硅酸盐熔体之间具有极高的分配系数(105～106),PGE富集成矿主要与成矿体系中硅酸盐熔体与硫化物熔体的质量比有关(R-factor)。但是近些年来,许多新的实验岩石学结果和天然矿石样品纳米尺度PGE赋存状态的观测结果对这一经典理论提出了挑战。本文列举了一些相关的研究实例,显示硅酸盐熔体中的PGE纳米颗粒可以被硫化物或铬铁矿机械捕获、并通过定向附着生长、聚集、粗化和融合,最终形成纳米颗粒集合体和纳米合金。另外,岩浆中半金属元素(TABS,即Te、As、Bi、Sb、Sn)和Se可以与PGE优先形成各种互化物,从而富集于砷化物、铋化物、碲化物或硒化物中,而非硫化物中。因此,镁铁—超镁铁质岩浆体系中PGE的富集可能不仅受其在硫化物熔体中极高的分配系数控制,一些物理过程导致的PGE分配以及半金属元素对PGE的富集作用也不容忽视。由于矿石中的铂族矿物一般为纳—微米级,采用聚...     

黄土高边坡土钉-预加固桩复合支护体系性状分析

土钉-预加固桩复合支护技术已在基坑及边坡工程中取得了大量应用,但在黄土高边坡开挖中的应用相对较少。基于详细的现场监测数据并辅以有限元数值计算,分析了边坡开挖过程中支护体系受力及变形随时间和空间的变化规律。结果表明：预加固桩的水平位移随着时间的推移与开挖深度的增加呈增大趋势,并最终趋于稳定,同时,桩身剪力及弯矩亦随开挖的进行而不断增大;剪力最大值的位置不断下移,说明边坡的潜在滑动面有不断向下扩展的趋势。与深基坑支护桩的土压力分布相比,土钉-预加固桩复合支护体系中桩后土压力随开挖呈不断减小的趋势,但桩前土压力随着开挖深度的增加,有增有减。随着施工开挖深度的增加,土钉所测得的应力有着明显的增大,说明土钉对抑制坡体变形起到了一定作用。在预加固桩的影响下,桩上方坡体的最危险破裂面为圆弧状,其剪出口位于预加固桩桩顶处。开挖深度较浅时,土钉对整体稳定性的贡献较大,而随着开挖深度的变大,预加固桩的加固效果开始占主导地位。