碳酸岩和金伯利岩的相互关系及深部岩浆形成的某些问题

碳酸岩和金伯利岩是认识最深部地球化学作用的信息源之一.这两类岩石的研究关系着上地幔的结构、成分以及地幔岩浆的形成条件这样的基础问题研究的进展.在这些问题的研究中,碳酸岩和金伯利岩的比较研究法是最有前途的.人们将这种方法运用于这两个生成于最深部的岩浆建造发育的一般规律的研究,也运用于表现形式极不相同的地幔岩浆作用的每一种特征的研究.     

科学家发现38亿年前的地幔岩块

加利福尼亚大学K.Collerson为首的研究组在拉布拉多北部海岸工作时发现两块地幔岩块,经加里福尼亚大学Sector质谱年代测定和英国柴郡VG年代测定,其年代为38亿年。这是科学家的首次得到如此古老而又能直接反映地幔演化的标本。样品的成分显示出,地幔在地球历史最初5亿年要比40亿年以前分化出更多的化学成分层。很显然,上地幔是经历了复杂而又剧烈的化学变化,而下地慢也会产生相应的化学变化,以达到平衡。 Collerson说:“如根据我们所掌握的地球的化学知识,这是一个完整的火山群。”“过去,我们只能从古老地壳碎片去了解地幔的成分,而这些样品首次为     

结晶分异在碱性——超基性(碳酸岩)侵入过程中的作用

在图里梅斯(ТурьМыс) 复成分侵入体的透辉石和普通辉石中,用x光光谱分析方法研究了已固结的硅酸熔岩包体成分。已经了解到包体成分与辉石成分有关,而与岩石无关即与岩石的“岩浆”或“交代”形态无关。在超基性岩、碳酸岩和具有异离-斑杂构造的多矿物岩中占优势的透辉石质辉石中,含有许多包体,主要是富钙,其次富镁。相反,黄长岩和碱性岩中的富含普通辉石组分的辉石中,包体则是富含Fe、Al和Na。所以结论是:矿物结晶作用的开始和停止,是严格地与已分异的原生熔体成分和演化程度相对应的。碱性—超基性(碳酸岩)杂岩体中各种岩石的形成,是由于连续地从熔体中(按鲍温原理)晶出不同矿物的组合结果。     

低速带内的岩浆混合作用:宾夕法尼亚州费耶特县金伯利岩中的巨晶

宾夕法尼亚州西南费耶特县浅成相金伯利岩中有两种化学特征明显不同的巨晶和包体:富铬类型的和贫铬类型的。富铬类型由橄榄石(Fo=90-93)、石榴子石(1.64—6.14％的Cr_2O_3)、透辉石(1.89—2.34％的Cr_2O_3)、铬尖晶石和不混溶的硫化物熔体组成。它们的mg变化范围小,其主要元素的组成与受过剪切的石榴子石二辉橄榄岩的相似。次要元素的变化与48—39千巴压力范围内、温度区1310°—1055℃的晶体分离作用一致。贫铬类型演化程度更高。它们由橄榄石(Fo=81-85)、石榴子石(<0.1％Cr_2O_3)、镁钛铁矿(16—37mol％。MgTiO_3;0.05—2.05％Cr_2O_3)和透辉石(<0.1％Cr_2O_3)组成,代表了低速带内贫铬熔浆分离程度较高的阶段。这两种类型的巨晶和包体与它们的寄主熔浆混合,使两种橄榄石表现出了Fo=88-89的反应边和钛铁矿巨晶中的反环带(34—51mol％的MgTiO_3;1.4—3.6％Cr_2O_3)。贫铬类型者是从岩浆房里的熔体中结晶出来的。这些熔体是在低速带从上升的底辟体内分疑的。这些熔体内的结晶分异作用导致了矿物成分的演化和钛铁矿的晶出。而富铬类型代表在上升的底辟体中的熔体内,晶体和不混溶硫化物熔体的分离产物;在这种熔体中,熔体/晶体的比值是低的,熔体中主要元素的成分被周围的地幔成分(未亏损的石榴子石二辉橄榄岩)所缓冲。含有熔体的底辟体上升,破坏了演化程度较高的、贫铬的、包含巨晶的晶体糊状物,导致寄主熔体混合。逆反应和同源捕虏晶在混染岩浆内的结晶,形成了所观察到的环带类型。     

某些大陆拉斑玄武岩微量元素的地球化学

引言与大洋玄武岩相比,大陆拉斑玄武岩(CT)以具有高的且变化的不相容元素含量及变化的同位素比值为特征.大陆和大洋玄武岩之间的地球化学差异已讨论许多年了,并提出了几种假说来解释CT的地球化学特征,包括:地幔柱成因的母岩浆、不均一的富集上地幔形成的母岩浆、地幔围岩反应、原生苦橄岩浆中榴辉岩的高压分离结晶及地壳混染作用.这些假说解释了CT成因的复杂性.     

板片脱落——阿尔卑斯山脉同碰撞岩浆作用和构造模式

板片脱落就是在大陆碰撞期间俯冲的大洋岩石圈在浮力趋动下同一起俯冲的较轻大陆岩石圈拆离。Davies和von Blanckenburg(1994)在他们近期的文章中通过热力学模拟估算了引起脱落的物理条件,并预言了造山带演化过程中的各种结果。脱落在涌升软流圈的作用下使得掩复岩石圈地幔加热,富集层熔融,形成了双峰态岩浆作用。脱落也导致俯冲地壳岩石圈的受热弱化,使得在地幔深部裂散的地壳碎片因浮力而上升。我们将板片脱落模式用于研究欧洲阿尔卑斯山脉在第三纪的演化。阿尔卑斯山脉玄武质和花岗质岩浆作用出现在42 Ma和45 Ma之间,是在俯冲和大陆碰撞引起洋盆封闭之后发生的。现在认为,花岗岩类是由玄武岩与同化的大陆壳混合而形成的。为了确定部分地幔熔体形成的构造决定因素,我们收集并分析了已发表的整个阿尔卑斯弧的大量镁铁质岩墙的地球化学和同位素数据。痕量元素和同位素成分表明,它们是通过力学上稳定的岩石圈地幔的低度熔融形成的。我们没有见到软流圈地幔熔融的证据。在不到50 km的深处,没有发生减压。板片脱落一旦开始,便迅速地侧向迁移,并在受热弱化的地壳处形成线式岩浆活动带。这解释了为什么所有的阿尔卑斯岩浆几乎同时沿环亚得里亚线性断裂带的走滑断层侵位。通过对俯冲到100 km深处的Penninic高压岩石年龄的分析,发现俯冲作用发生在约55～40 Ma间,隆升作用发生在40～35 Ma间。从隆升和岩浆作用开始的短暂时间间隔来看,我们推断这两个过程都是由脱落作用引起的。板片脱落模式在阿尔卑斯地区得到了验证,因此,也支持了建立在地质基础上设想的理论模式。我们认为,岩浆活动与高压岩石回升地表的特征性组合将可在地表造山带鉴别板片脱落作用。     

大陆莫霍面是地壳与地幔的分界面?

高压捕虏体的研究表明,在绝大多数大陆区的下面,镁铁质岩石是下地壳的主要组成部分,在地幔的最上部也很丰富.根据捕虏体资料可以建立地热和地层剖面,为真实地解释地球物理资料提供岩性条件和物理参数.在高热流大陆区,据地震反射资料确定的莫霍面可能比地壳与地幔的分界面更深.克拉解剖面中"热"下地壳-上地幔剖面所记录到的地震资料的差异,可以仅用温度变化来解释,不必认为岩性有巨大差异.     

芬兰西南的land地区瑞芬造山期后花岗岩类侵入体中玄武质与花岗质岩浆间的相互作用

Lemland侵入体是产于芬兰西南地区的四个造山期后花岗岩类侵入体之一,侵入体主要由斑状花岗岩和基一中性岩组成,它们显示出双峰式岩浆作用的性质,引起网脉化,形成混合岩. 近来对Lemland侵入体南边部分的研究揭示,基一中性岩形成一环状构造,在环状构造中,岩石可暂分为三个组合:(1)斑状花岗岩中的细粒镁铁质枕状体;(2)混杂基体中含镁铁质包体的混合岩;(3)中粒镁铁质岩。本文认为这种具不同单元的环状构造是从搅动的带状岩浆房中侵位形成的,而不同的岩石组合是由于岩浆的物化性质不同造成的. 岩浆间相互作用的过程,以基性岩浆侵入到上覆的酸性岩浆中,并在其中形成基性枕状体开始,在向上移动的过程中,在基性岩浆留在后面的地方,基性的和酸性的岩浆迅速地混染和混合,形成的混合岩浆侵入到镁铁质枕内,这种镁铁质枕在靠较冷的酸性岩浆一侧形成一隔离边。环状构造中部的中粒镁铁质岩被认为与细粒镁铁质岩为同一种岩石,其较粗的粒度取决于较长的结晶时间.这种岩石被混合岩浆回复脉入和角砾化,形成巨形角砾。在这之后,酸性岩浆继续活动,在镁铁质岩石和混合岩中形成切割的岩墙.     

地壳伸展期的Ag-Pb-Zn矿脉、变质核杂岩和流体流动途径

科卡尼山脉的Ag-Pb-Zn脉型和交代型矿床形成于始新世地壳伸展期和瓦尔哈拉变质核杂岩揭顶期,位干穿壳的斯洛坎湖断层的上盘.矿脉矿物的δ~(34)S_(硫化物)、δ~(18)O_(石英)、δ~(18)O_(蔓铁矿)和方铅矿的Pb同位素比值显示了区域分带性,揭示了大规模古水热系统的流体流动轨迹.硫来源于周围围岩,而碳则来自深源,可能是上地幔,Pb则是来自于上地壳与下地壳及亏损的上地幔的Pb的混合物.区域性同位素的这种分带现象是受深部断裂带控制的,如斯洛坎湖断层.该断层将下地壳和地慢Pb以及地幔的CO_2运移到地壳上部,在那里与演化程度高的大气水混合并从围岩中淋滤出,硫从上地壳淋滤出Pb.这是第一个说明成矿作用与变质核杂岩揭顶具成因联系的Ag-Pb-Zn矿脉区.     

利用多阳离子参数对花岗岩系作成因解释

由de la Ronche 和他的同事提出的多阳离子图划分了不同构造环境的花岗质岩石的成分。该图表明,花岗质岩石在一个造山旋回从始到终有系统的变化,最终导致形成碱性岩浆。根据矿物成分向量分析研究了形成岩浆可能的来源物质和机制。这些研究说明,一些花岗质岩系是由两个阶段的作用形成的。首先,单斜辉石、橄榄石和钙质斜长石从拉斑玄武质的基性源中分离结晶形成一种中性成分的岩浆。这种岩浆再间或受到长英质岩浆混染,继而原地分离形成花岗质岩系中的独立侵入体。     

铜-镍矿床的形成条件

目前,学者都确信:铜-镍矿床中的含矿物质主要来自地幔,并且确信:它们是由基性-超基性岩浆带进地壳的.因此,探讨铜-镍矿床的成因,必须分析含矿基性-超基性岩浆的演化模式,并且对这类岩浆的成因、注入条件和结晶作用进行研究.下面所叙述的成因结构是根据笔者所编制的《含矿岩浆建造特征、分类及含铜-镍硫化物岩浆矿床表》中所汇集的资料做出的,该表反映了含矿区的地质构造、成分、矿体建造     

大陆和大洋岛屿不同大地构造中的碱性橄榄玄武岩和碱性玄武岩类的化学成分特点

查明赋存于不同地质构造中各自的岩石类型或火山岩系列的成分特点,不仅要根据造岩氧化物的含量,而且要根据岩石中稀有元素的分配.同时认为,与岩石化学资料相比,地球化学资料给这个问题带来了更大量的信息.虽然稀有元素毫无疑问是岩浆形成和演化条件的灵敏指示剂,但是大部分火山岩组合的地球化学研究程度,目前还有相当的差异,即测定元     

地壳下部的增生作用

对地球科学家来说,深约20～40km的下陆壳是接触不到的。由于最深的大陆钻井只有12km,因此,已知的下地壳麻粒岩相高压岩石样品,或者是由构造作用露出地表,或者作为火山作用的捕虏体被带到地表。Voshage等报道了意大利阿尔卑斯山著名的Ivrea带上出露的深达8.5km剖面中下地壳麻粒岩新的分析结果。它们的成分说明:下地壳是通过地幔分异岩浆板底垫托作用增生的。由于Ivrea带的岩石在成分上含有大量铁镁质,这就十分类似麻粒岩捕虏体,因此和其它一些麻粒岩露头相比是独特的。Voshage等考察了这条剖面后认为,所含铁镁质麻粒岩是部分熔融变质沉积岩围岩的玄武岩熔浆侵入到现存地壳而后分凝的结果。作者认     

碱性岩浆活动中的挥发份

最能提供气体与碱性岩浆活动有关资料的直接例子可能是Mount Nyiragongo(Zaire)活火山。它的喷发形成了一个黄长岩-霞石岩的熔岩湖。熔体化学和流体静压差两方面资料表明;熔岩湖直接与地幔的岩浆源区相连,熔岩湖的喷火和连续的搅动是气体通过岩浆柱释放的结果,这样,该火山成了当地大陆地幔的排气口。在最早的观察中已发现有稠密的,紧靠地面的CO_2流体。在第一个直接采取的岩浆气体的样品中,也报道有高浓度的CO_2。以后,直接收集到气体样品的工作很少成功,因为难以保持高温,并排除大气的混染。从新鲜的玻璃中熔化提取气体,提供了一种重要的间接研究的方     

早前寒武纪地壳演化——镁铁质岩浆作用类型的变化

Sutton和Watson(1951)的著作对说明早前寒武纪(太古代和早元古代)片麻杂岩的演化以及造成对增生的太古代克拉通中镁铁质岩墙群的研究奠定了基础。此后,关于地体和地体增生的概念已扩展到了太古代。各种地质事件都可通过日益精密的同位素测时技术予以区分。越来越多的证据表明,均变论原理在一定条件下也可应用到早前寒武纪。以镁铁质岩浆作用而论,一些古老的岩石组合不论是侵入的或是喷出的都与近代岩石组合有相似之处,但也有明显的差别,比如太古代出现有科马提岩,晚太古代末和早元古代则形成了大规模层状侵入体和广泛的岩墙群。随着镁铁质岩浆的逐渐析出,地幔不断演变,但大陆拉斑玄武岩却似乎并没有随时间而发生多大变化。至于古老的大洋中脊玄武岩,由于保存得很差,而令人难以捉摸。许多绿岩带中出现的镁铁质火山岩在地球化学上常显示有大陆混染成分并与现在的岛弧火山岩非常相似。早前寒武纪镁铁质侵入岩组合的相对丰度与地壳生长曲线相似,这反映出接近太古代末期全球性的地壳增生-分解超级事件。双峰式拉斑玄武岩质-苏长岩质的镁铁质岩浆作用及相伴的侵入岩组合均起源于地幔-镁铁质地壳-陆壳体系的迅速循环。反之也说明了从太古代到现代的科马提岩质组合、苏长岩质组合和玻古安山岩质组合各个演变阶段之间的可能联系。     

玄武岩地球化学和构造环境——有关构造和岩浆作用的新方法

最近几年来,已经证实了在各种确认的构造环境中地幔不均一性,地幔交代,地壳混染和其它与分异无关的作用对玄武岩成分的影响.对特定的构造环境而言,这些影响没有一个是唯一的,这一事实表明,在使用经验判别图解对玄武岩进行构造岩浆分类时,存在着根本的逻辑错误.关于构造学和玄武岩的地球化学问题,更有意义的是对记录了熔体成分重要时空变化的地层进行仔细的地球化学研究,应用这种方法,也许能够识别具有特定构造旋回特征的某一层序的成分.在所有这类研究中,首先遇到的问题是确定单一构造区内明显的成分变化,本文提出的铌标准化配分图解,对于迅速确定源区的不均一性或玄武岩中其它与分异作用无关的成分变化,是一个简单而有力的工具.     

花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

浅析岩石圈地幔的组成和演化

大陆岩石圈地幔(SCLM)的组成与上覆地壳的构造年龄有关,代表了一种大陆岩石圈地幔形成过程中的长期变化。基于对一套捕掳体和捕掳晶体的研究,多数研究者认为贫石榴二辉橄榄岩具有高的斜方辉石岩或橄榄岩。全球和区域的地震断层扫描表明,大多数克拉通捕掳体岩体来自低速的岩石圈块体,我们提出假设,绝大多数的太古宙大陆岩石地幔原始组成是高的贫纯橄岩/方辉橄榄岩,与挪威西部的太古宙造山带地块相似。这种位克拉通上部的地震和重力数据说明大量的岩石保存在克拉通核部,但是火山岩样品很差,我们认为这不是大陆岩石圈地幔形成进程中逐渐演化,而是太古宙和更年轻的构造体系之间的尖锐的分立。大陆岩石圈地幔的两种类型在浮力和粘度之间的差异在陆壳的组成,保存和循环方面起到了重要作用。     

含钾-碱镁闪石钾镁煌斑岩的矿物学

对十一个含金云母-碱镁闪石的钾镁煌斑岩进行了化学成分和矿物学研究,发现这种矿物组合(也见于交代蚀变的超基性捕虏体中)对过碱性钾镁煌斑岩来说,是典型的组合.这些火山熔岩典型地富K和Mg,并且K与Mg正相关.Ti含量是变化的,但TiO_2可达7%.钾镁煌斑岩的过碱性特征在结晶作用开始之前就已获得,其所有矿物,包括最初的岩浆矿物,Al含量都很低.岩浆部分或完全固结成岩之后,碱丢失,这可以从某些样品中得到证实.典型的矿物组合除金云母和碱镁闪石之外,还包括富Cr贫Al尖晶石、橄榄石、透辉石、富Ti氧化物(钛铁矿、假板钛矿、红柱石).两个样品中存在似罗镁大隅石矿物,进一步突出了钾镁煌斑岩的过碱性特征.电子探针分析表明,钾镁煌斑岩中大多数含Al硅酸盐矿物四面体位置上的离子一般不足,其Si+Al总和系统地低于理论值.共结晶矿物间大多数元素的分配都是规则的,例如,碱镁闪石和金云母之间的Fe、Mg、Ti分配,长石和碱镁闪石之间Na和K的分配,金云母和碱镁闪石之间四面体离子不足.由这些现象得出结论,这些钾镁煌斑岩的过碱性特征影响和控制着矿物成分,然而,全岩Si饱和的程度并不影响矿物成分.钾镁煌斑岩的主要自生矿物可以与解释为交代组合并推测形成于上地幔高压条件下的超基性团块的相应矿物进行比较.大多数主要元素分配趋势不受压力的影响,但硅酸盐矿物中Ti的可溶性随压力的增加而有相当大的减小.钾镁煌斑岩质溶液的成因不能与玄武质岩浆联系起来,在钾镁煌斑岩区确实没有玄武岩出现.已有的钾镁煌斑岩总成分可以形成于地幔中含金云母+碱镁闪石的超基性组合的熔融事件.计算表明,本文涉及到的所有样品中,矿物的原始比例为:30-50%的碱镁闪石,56-68%的金云母.熔融体晶出橄榄石(有或无透辉石)后的残留岩浆即是钾镁煌斑岩岩浆.     

哈萨克斯坦黄玉岩岩墙及其形成条件

近年来,分出一种稀有金属石英-黄玉岩石的新变种——黄玉岩(??),相当于富含黄玉的翁岗岩.这些在科学上及实际上有意义的、具有岩浆黄玉的岩石,根据地球化学特点(首先是极富氟及一些亲花岗岩元素)相近于美国的含黄玉的流纹岩.对哈萨克斯坦一个锡矿化区的富含黄玉-石英斑岩的研究表明,这种岩石可以是交代成因的,用黄玉岩这个术语符合最初对由石英和黄玉组成的云英岩变种的理解,或者对有时具碱性云母和残余长石的粒状石英-黄玉岩石的理解,或者对具未知矿物成分及成因的石英-黄玉岩石的理解.