太古代地幔柱熔融作用——前部为玄武岩,尾部为科马提岩

大多数太古代绿岩系下部主要为互层的玄武质和科马提质(超镁铁质)熔岩.尽管这两类岩浆在岩石学和地球化学方面明显不同,但它们在空间和时间上关系密切.基于太古代热结构和地幔组成,人们已对异常高温的科马提质流体成因进行了大量的讨论.在此我们认为:在较热的太古代地幔中,上升的初始热地幔柱可以产生玄武岩和科马提岩.流体动力学研究表明,初始地幔柱是一种轴向喷流、其前部为夹杂周围较冷地幔物质头部.我们对这种喷流的计算表明:在高温的地幔柱轴部,熔融可以产生科马提岩;在较低温的地幔柱头部,熔融可以产生玄武岩.这个模式解释了澳大利亚西部和其它地区玄武岩/科马提岩呈互层出现的现象.     

亏损太古代科马提岩中下地幔成分的氦同位素证据

太古代的富镁科马提岩来自于热的推测为深部地幔的源区,但其痕量元素组成和放射性同位素组成类似于现代洋中脊玄武岩,后者起源于上地幔。对从两个太古代科马提岩和一个中元古代科马提岩中分离出来的新鲜橄榄石进行连续碎样,抽取 He 以分析其同位素组成,发现其变化在富~4He 的放射性成因端元和富~3He 端元之间可达3个以上数量级。He 的这种富集特征表明太古代科马提岩中存在下地幔成分。     

乌纳哈绿岩带火山岩的岩石化学特征

阐述了早元古代乌纳哈绿岩带及其邻近边缘中的火山岩岩石化学特点的解释结果。确定了火山岩原岩主要为玄武岩,少为安山岩和英安岩。火山岩为拉斑玄武岩系列和钙碱性系列。根据绿岩带玄武岩的一系列特征,划出了洋中脊拉斑玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩。在岩带的直接边缘中,识别出暗色建造的拉斑玄武岩岩床。提出了乌纳哈绿岩带的形成符合威尔逊旋回的假设。     

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.     

日本中部奥拉层状岩浆杂岩中的铬尖晶石

奥拉(Oura)岩浆杂岩由层状镁铁质和超镁铁质深成岩石序列组成,其中的铬尖晶石为次要的堆积相,呈浸染状分布于富橄榄石的超镁铁质堆积岩中。随着岩浆结晶作用的进行,尖晶石中的Al_2O_3含量明显增加。Al_(尖晶石)/Al(岩浆)分配系数也随铬尖晶石的结晶而增加。根据从体系Fo—An—Di—Qz(含Mg Cr_2O_4尖晶石)获得的实验结果,分配系数的增加可以解释为,由于岩浆中橄榄石的分离,使斜长石组分富集。晚期分离的铬尖晶石Cr/(Cr+Al)比值推测为母岩浆化学条件的指示剂:在标准矿物Pl-Cpx—Opx图解上,随着岩浆中斜长石组分的增加,该比值降低。奥拉岩浆杂岩中出现高铝铬尖晶石,表明岩浆富斜长石和单斜辉石组分,贫斜方辉石组分。它明显与深海拉斑玄武岩浆类似,而不同于富斜方辉石组分的大岩墙和布什维尔德(Bushveld)岩浆。     

从一个早太古代片麻岩杂岩体的剖析看格陵兰西南部3900～3600Ma的地壳演化

格陵兰西南部早太古代杂岩由含火山岩、沉积岩、辉长岩和超镁铁质岩石包体的花岗岩质阿米佐克片麻岩及多期英云闪长岩质-奥长岩质-花岗闪长岩质(简称TTG)岩套构成.据U-Pb锆石定年,该杂岩中产状和成分相近的岩石具有不同的年龄.其中阿米佐克片麻岩有3 870Ma、3 820～3 180Ma、3 760Ma、3 730Ma和3 700Ma;TTG为3 625Ma;花岗岩有3 660～3 650Ma和3 625Ma的年龄值;片麻岩中的包体属几个年龄范围相似的上壳岩石序列.这些结果表明,该杂岩体是随着TTG岩套的幕式加入和把不同年龄的岩石焊合在一起而发育的.一个可能的板块构造发展概要是:约3 700Ma以前,俯冲的镁铁质(洋)壳发生熔融,形成了由含镁铁质包体为主的TTG岩套组成的微陆块.在3 650Ma,微陆块之间的碰撞作用引起地壳增厚、高度变质和淡色花岗岩的侵位.到了3 625Ma,沿大于3 625Ma的大陆块边缘发生的俯冲作用,导致由TTG和花岗岩组成的新地壳增长,而大量花岗岩则侵位于大于3 625Ma的大陆块.     

欧洲下地壳的性质——深源包体岩石学和地球化学证据

欧洲碱性火山岩中下地壳包体的研究揭示出,下地壳存在多种岩石类型,从榴辉岩、含或不含石榴石的镁铁质麻粒岩、长英质麻粒岩到高级变沉积岩。包体岩套及推测的下地壳的化学成分与矿物学变化非常大。依据一个包体岩套中不同岩石类型的比例估计出下地壳的组成可以从基性(SiO_2<50ω_B％)到中性(SiO_2≈55ω_B％)。下地壳的年龄尚未确定,但地壳包体中的锆石却常常比地表出露的最老岩石要年轻。这预示着较多的镁铁质下地壳已通过侵入或垫托作用加积到先存地壳的底部了。这种加积作用可能发生在俯冲、裂陷或造山塌陷的过程中。放射性和稳定同位素证据表明确实存在镁铁质岩浆被先存地壳广泛混染的作用。地震波速度限制显示在,欧洲的某些地区,如德国,镁铁质麻粒岩被限制于地壳底部,但在其它地区(苏格兰西北部,匈牙利)则占据下地壳的大部分。在波罗的地盾(科拉)的北部,厚地壳在30～48km深度上含有变化于退变质和变质之间的榴辉岩。     

大陆与大洋拉斑玄武岩的差异:流体动力学解释

许多事实说明,大陆拉斑玄武岩岩浆可能经受过广泛的地壳混染.Moorbath和Bell'1965)对斯凯花岗岩和玄武岩所作的同位素研究表明,这两种岩石都受到了刘易斯群基底岩石的混染.Cartcr等(1978)和Thompson等(1984)详细研究了不列颠第三纪岩区的玄武岩后,认为地壳混染高达10%.Carlson等(1981)曾指出,哥伦比亚河玄武岩的同位素值范围较宽.他们认为是地壳混染程度不同所致.Sun(1984)曾对层状侵入体的合理的Nd同位素资料作过总结,发现大多数浸入体εChur值为负.而大洋中脊玄武岩和科马提岩εChur值为     

东亚前寒武纪地壳演化的主要趋势

东亚前武纪构造记录了30亿年大陆地壳的演化,它含有一些独待的、不同阵列的构造过程。本文目的是简单评述地壳演化主要趋势的某些关键方面.在东亚存在五个前寒武纪区,它们是: 1.西伯利亚和苏联远东区; 2.蒙古—中国东北区; 3.华北—朝鲜区; 4.华南区; 5.东南亚—中国东南区。每一个前寒武纪区可能由一个或更多个稳定地台或克拉通组成。前寒武纪岩石的分布特征表明,现代大陆地区的2/3以上是在前寒武纪形成。前寒武纪地壳演化经历了三个不同的大阶段,它们是太古代、早元古代和中、晚元古代。每一个大陆阶段都以特殊构造样式和特定岩石组合特征为标志,它反映了岩石圈     

科罗拉多圣胡安山脉手帕平顶山混合岩浆杂岩的岩石学和地球化学

手帕平顶山混合型岩浆杂岩体,是圣胡安山脉以流纹英安岩和玄武岩的混合和有限混合为特征的几个晚新生代火山杂岩体之一。在手帕平顶山切割的脉状杂岩内,从地层学上可分出三个火山作用相。第一和第三相显示了镁铁质岩浆和酸性岩浆同喷发的特征。相1和相2分别喷发过酸性火成碎屑岩和玄武质熔岩流。相3的喷发产物主要是流纹英安岩熔岩流、流纹英安岩岩墙和大量的混合混染熔岩。     

大陆的早期演化

有关大陆演化过程可以通过测定不同年龄的地壳岩石中钕同位素丰度来解决。对来自早期地幔火山岩的Nd 同位素值测量表明,产生低 Sm/Nd 比值大陆壳的地幔源具有高 Sm/Nd 值。通过研究由地幔熔融产生的火山岩,重建亏损地幔的早期状态。澳大利亚西部2.7Ga 岩区的玄武岩 Nb/U 比值与现代地幔岩石的 Nb/U 比值非常接近,这说明2.7Ga 前大陆地壳的数量与现今相同。     

元古宙地壳伸展及太古宙花岗岩-绿岩区穹-脊构造的形成

在太古宙花岗岩-绿岩区,狭窄的"绿岩"(超镁铁质及镁铁质火山岩)带及上覆沉积岩与广阔的"花岗岩"(花岗质侵入岩、片麻岩及混合岩)区相伴出现,因其缺乏任何清楚的现代类比物而长期困惑着地质学家们.不仅不能确定绿岩最初如何形成,而且对这类地区独特的构造、变质格局的成因及发育时间也争论不休.许多花岗岩-绿岩区显示出穹-脊的几何学特征,其中带状表壳岩(火山岩和沉积岩)出现在构造槽中,楔入于穹状花岗岩-片麻岩-混合岩杂岩体之间.在邻接穹隆的表壳岩系中出现典型的变质晕,接触带本身是剪切带.本文报道了巴西一个花岗岩-绿岩区的野外研究成果,研究结果表明,这种结构型式形成于元古宙,比绿岩喷出时间晚500Ma.作者认为形成这种格局所必要的热体制及变形运动学可能发生于地壳伸展期,当时,热的基岩沿着超壳正断层系统向上输送到表壳岩系的底部.     

大兴安岭加格达奇地区早白垩世侵入岩的岩石特征

天山-兴蒙造山带东段、大兴安岭成矿带北段的加格达奇地区中生代岩浆活动强烈,火山岩、侵入岩都有发育,但一直以来研究程度很低,岩石成因不清,构造意义不明,鉴于此,文章在详细的野外地质调查基础上,选择早白垩世侵入岩为研究对象,通过镜下观察与元素地球化学分析,研究岩石特征。研究表明,该地区早白垩世侵入岩总体近NNE向展布,主要呈岩基、岩株、岩脉状产出。     

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.     

安大略和魁北克省拉德尔湖“断裂带”内太古代脉型金矿床的成因

太古代中-晚期的脉型金矿床是目前世界黄金生产的主要来源之一.这些矿床虽然性质各异,然而却总是出现在镁铁质和超镁铁质火山岩附近,且与古地壳中的构造变动带,或"断裂带"关系密切.本文试以安大略省北部和魁北克省之间的拉德尔湖"断裂带"为例,对这类矿床的成因的一般性理论作一探讨.拉德尔湖"断裂带"星线形分布,宽4英里,长约150英里.沿断裂分布着一系列品位高、规模大的脉型金矿床.该"断裂带"具强烈褶皱,断层发育以主要沉积地层单位为特征.其属阿比蒂比绿岩带的Blaen河地槽演变的一部分.在太古代贫氧的弱酸性风化条件下,金及其伴生组分作为镁铁质-超镁铁质火山岩的风化产物,可能是以溶液和溶胶的形式在沿古陆边缘分布的泥质地表堆积物内富集的;而且转到浅海相环境中,含金溶液则转入富集在含燧石和黄铁矿的蒸发岩的残余物内.这些残余物在以后的地槽发育过程中发生褶皱,经变质和再活化改造,在拉德尔湖"断裂带"形成一系列复杂的金矿床.含金风化残积物的分布方式及其主岩变质作用广泛及多样.在弱变质状况下,矿脉不发育,而主岩仍保持原始沉积特征.在强烈变质状况下,热液脉体活动明显,主岩发生完全重结晶作用,随侵入能量的加剧,有时达到形成熔浆程度.在任何情况下,金及其有关矿脉组分与原始主岩的物质成分密切相关,原始主岩组分的重结晶作用是引起各种蚀变作用的原因.本文所推论的矿床成因模式揭示了该"断裂带"有关各类脉型金矿床之间的联系,概述了"断裂"复杂的地层及地质构造,同时确立了拉尔德湖"断裂带"与加拿大地盾苏比利尔区内的其它含金"断裂",即变动带间的准同期关系.该原理适用于新"断裂带"的发现及新矿床的勘探.     

巴基斯坦北部Kohistan岛弧内变辉长岩中的冠状体和高压岩脉——降温期间地壳加厚的证据

喜马拉雅地区西北部东西走向的Kohistan地体,是夹持于两个碰撞板块即喀喇昆仑(Karakoram)板块(即亚洲板块)与印度板块之间三明治式的岩浆弧。Kohistan岩浆弧南部,主要是早石炭纪火山岩和深成侵入岩变成的斜长角闪岩。斜长角闪岩中的残留体辉长岩显示钙碱性特征,矿物学特征类似于报道过的现代和古代岛弧内的低压深成侵入岩类。最大的残留辉长岩体产于Khwaza Khela附近斜长角闪岩带南缘,总体近圆形,长约1km,由堆积辉长岩和相关岩石组成,它们记录了地壳加厚和降温过程。由橄榄石和钙长石反应形成的冠状体,有斜方辉石+单斜辉石+Mg-Fe~(2+)-Al尖晶石土钙镁角闪石,形成温度约800℃,压力(5.5—7.5)×10~8Pa。这种热动力构造事件是区域性的,可能还与约85Ma时(甚至更早)喀喇昆仑板块逆冲于Kohistan岩浆弧上的事件有关。后来辉长岩局部被含有高压矿物组合(石榴石、蓝晶石、黝帘石、钠云母、更长石、方解石、方柱石和石英土绿泥石土刚玉土透辉石)的岩脉所穿插。该矿物组合生成温度为510℃—600℃,压力(10—12)×10~8Pa,说明了三叠纪时地壳隆升之前曾有过进一步的加厚和降温过程。本文列出了矿物电子探针分析数据,讨论了辉长岩中岩脉和冠状体矿物组合的构造意义。     

加拿大太古代金矿床上富磁铁矿的长英质侵入体的共生关系

加拿大地盾苏比利尔省的太古代金矿床在时间和空间上往往与具有磁性的长英质侵入体共生,与其它大多数太古代地体中的长英质火成岩相比,磁铁矿的含量高。发现的金矿实例有赫姆洛、红湖、哈克-胡洛威、密西比苏湖、维瓦-密萨纳比、格拉顿、麦它其旺以及东波斯魁凯迪拉克等地。这些太古代侵入体可与显生宙伴生金属矿化的磁铁矿系列侵入岩和容有富金斑岩矿床的磁铁矿系列侵入岩相对比。有证据表明金矿化与产生特定岩浆的一定的构造背景有关。两者共生说明成矿组分或者来自侵入体,或者来自深部控制岩浆定位和流体流动的扩容带。鉴别富磁铁矿的长英质侵入体有助于在普查区域内寻找太古代金矿床。     

煌斑岩能否解决中温热液金矿床的成因争议

钙碱性煌斑岩与中温热液金矿床(太古代到第三纪)之间的共生在世界范围内正日益被人们所认识。在中温热液金矿床中,煌斑岩不仅与矿化带共空间,而且与矿化同时间。我们提出的假说认为煌斑岩是从深地幔富Au源岩中搬运Au的载体,因为深地幔遭受广泛的地壳作用,生成长英质岩浆或将其金释放到中温变质热液系统。这种模式不仅可缓解现有中温热液矿床的岩浆模式和变质模式之间的矛盾,而且还可解决金矿床和长英质(斑岩-花岗岩类)侵入体之间的不确定关系,因为煌斑岩可能相当二者的母体。金矿床和煌斑岩的共生,意味着在碰撞后的造山带、岛弧、斜俯冲或地堑环境中,特深处的岩浆作用反复伴有金矿化作用。这对于矿化的太古代绿岩带的晚期演化具有特别重要意义,对于金矿床的成因也具有普遍重要意义。     

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。     

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