华北克拉通东部新生代碱性玄武岩源区研究概述

随着分析测试技术的发展,和有关项目的开展,国内外学者对华北东部新生代碱性玄武岩研究已日渐深入,并积累了较丰富的地球化学资料。本文从本区新生代碱性玄武岩的地球化学特征出发,对玄武岩的成因、源区性质和深部作用过程进行了较为全面的总结。玄武岩地球化学特征表明其源区经历过不同程度的富集作用,来自俯冲洋壳的熔体/流体改造可能为源区富集作用的主要机制,从而形成类似OIB特征的大陆玄武岩,结合本区所处的大地构造环境,太平洋板块的俯冲可能是华北克拉通东部地区新生代岩浆源区富集的主要因素。     

中大西洋被动大陆边缘的热演化——一个中生代超级地幔柱上的大陆裂解实例

沿北美和西非被动大陆边缘,一个近同期的早侏罗世(200Ma)岩浆事件可以用西非克拉通下的一个大规模地幔柱(超级地幔柱)上升来解释。岩石圈下部地幔流向北东方向外流的侧向偏离能解释拉斑玄武岩岩浆作用从巴西到西班牙南部延伸近5000km。据认为,大陆裂解出现在停滞流线之上,沿停滞流线被地幔柱从大陆岩石圈底部侵蚀的冷物质返回对流地幔。动力模式是根据最近从夏威夷地幔柱模式提出的,该模式满意地解释了为什么中大西洋洋壳生成时没有热异常地幔。     

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.     

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.     

俯冲带火山活动的氧和锶同位素研究——以Volcano岛弧和Mariana岛弧为例

为了确定岩浆的来源,我们分析了大洋区内的Mariana和Volcano岛弧近代新鲜火山岩的O和Sr同位素组成.为了比较,也分析了Mariana-Volcano岛弧外围地区的非岛弧新鲜火山岩和一些深海钻探计划沉积物(DSDP sediments).岛弧间熔岩的氧同位索比值显示出较小幅度的变化,这种变化无法完全用分离结晶作用来解释,但其锶同位素组成具显著的均一性(Mariana为0.70332-0.70394).为了解释观察到的同位素特征,我们考虑了三种模式:(1)MORB型地幔与(a)俯冲沉积物,(b)俯冲洋壳(不包括沉积物)的总体混合熔融;(2)沉积物衍生的流体与洋岛型或热点型地幔所组成的混合物的熔融.其中最后一种模式对已得资料吻合得最好.最后的结论是,需要有少许不等量的沉积物衍生流体(≤1%)来解释观察到的岛间氧同位素变异特征,这个观点与其它同行们应用不同的同位素和微量元素方法所得出的结论一致.Mariana-Volcano岛弧岩浆的形成过程中只有很少量的沉积物卷入,Mariana熔岩的源区在同位素方面与热点玄武岩没有什么差别.     

海洋玄武岩

这本新书描绘和论述了海洋地壳的组成与发育的最新进展,并论述了岩浆垂直系统、区域地球化学演化、实验数据、幔源超铁镁质结核和各种各样的地幔源及储集层的构造、组成和成因.该书分为四部分:第一部分概述海洋地壳的地球物理构造以及用于海底调查和取样的方法.第二部分论述海洋玄武岩产生中的原生和次生过程,叙     

岩浆迁移过程中化学非平衡的必要条件

最近有关大洋中脊玄武岩成因的地球化学研究表明,在岩浆迁移至地表的过程中至少发生了一定程度的化学非平衡.如果非平衡迁移确实发生于地幔中,那么这似乎就排除了熔体分布于能与固体迅速达到再平衡的颗粒边界处的多孔网状系统中的可能性.不过,仍待解决的问题是,要产生非平衡究竟需要多大的熔体"通道"以及岩浆在这种通道中的流动是否会违反岩浆迁移方程中的基本假设条件.我们采用一系列简单的自然刻度论据,量化了化学非平衡的必要条件,阐明了熔体迁移方程的适用条件.这些论据表明,脉网状系统中,如果脉的间隔为10cm左右,就会引起大的非平衡.更明确地说,这些     

一种新观点—翡翠新的岩浆成因说

通过缅甸翡翠矿区的野外调查、各品种翡翠及流体包裹体的显微镜下观察、１００多个点的电子探针分析,评述了已有的关于翡翠成因的假说,总结了世界上翡翠矿床的地质特征,论述了翡翠原生结构和后生结构及其与成因的关系,描述了４包裹体的类型和特征,提出了翡翠成岩阶段的成因新认识－岩浆成因说,并分析了形成翡翠时的温度、压力条件。形成翡翠的岩浆为含水的、可能来源于地幔的硬玉质硅酸盐熔融体。结晶时的压力低限ｐ〉１．５Ｇ     

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。     

俯冲缝合线向大陆板块方向快速后退过程中蛇绿岩的生成和侵位作用

在如何认识许多蛇绿岩的成因和意义方面,一个悬而未决的问题就是岛弧蛇绿岩的地球化学特征和强烈的地壳扩张构造特点是否相吻合。本文提出了一个假说,认为蛇绿岩的特征与蛇绿岩侵位的运动学过程有关。蛇绿岩的侵位,尤其是在被动大陆边缘上的侵位,很可能是由于洋内俯冲作用造成俯冲板块向大陆外侧方向倾斜,蛇绿岩就是俯冲带的上盘。如果大陆板块与俯冲岛弧后面的板块具运动学联系,在大陆和弧后大洋板块处于相对静止状态的特定条件下,表壳俯冲带的扩张将使俯冲缝合线以一定的俯冲速度后退。因此,在蛇绿岩产生的岛弧构造岩石环境中,由蛇绿岩侵位于大陆边缘上时板块形态所限定的强热扩张作用将会产生具独特构造和地球化学特征的蛇绿岩。含大陆板块和弧后板块之间的这种运动学联系可能是因为它们本身就是一个大板块,或是两个大板块,但它们的运动与蛇绿岩微板块插入以及大陆之下的粘性拖曳无关。     

地球的脉动和现阶段的扩展

脉动理论是本世纪初提出来的,最近该理论又得到了进一步的完善和发展,它可以更好地解释构造、岩浆、海平面变化、沉积作用之间的关系,地球的脉动以下列形式表现:火山作用强度、海进—海退升、降旋回、挤压与扩展的交替、地磁场特征的变化等。地球脉动可划分出不同地序次,组成一个分级系统,巨旋回、第一序次旋回、第二序次旋回、第三序次旋回。每一旋回有其自身特征,对应于不同的地质因素,但它们之间又是互相联系的。现代地球开始了新的脉动期,表现为扩张强化、大陆裂谷活化、玄武岩火山作用强化、活动带中挤压作用减弱、上新世发生全球性的海进。     

地幔柱与大陆构造

地幔柱和板块构造是地球内部两种不同的对流模式,在很大程度上各自独立活动.虽然地幔柱在热传递上不是主要的,但它们在大陆地质中可能起着重要作用.一个新升起地幔柱有一个巨大的球状顶冠,可以引起地壳上隆和溢流玄武岩火山作用,并且可能造成区域变质作用或地壳熔融以及不同规模的地壳伸展.地幔柱顶冠拖着的狭窄尾部,会产生一个熟知的热点踪迹.地幔柱顶冠与尾部火山活动的综合作用也可能对大陆地壳产生重大影响.     

海洋钻井的贡献在于了解海洋岩石圈的形成过程和时代

地球表面的60%是海洋脊中地幔内部产生的岩浆冷却形成的洋壳构成的.通过20多年不断详细地对扩张中心的地质和地球物理研究、区域制图对少数几个保存非常好的蛇绿杂岩的钻探,可以提出一个在洋壳形成中包含有杂岩和相关岩浆及构造和热液作用的最基本的概念模型.有许多重要问题遗留下来要回答.部分问题可通过ODPI作出解决.但对古老岩石圈蛇绿岩的形成需要更进一步调查研究.然而,海洋岩石圈钻探提供的资料提出这样的     

岩浆岩的标型特征及其潜在含矿性

岩浆岩的标型特征取决于原生岩浆的特征和这些岩浆在侵入时结晶作用及喷气分异作用进行过程的条件,也取决于结晶和冷却过程的条件.现在所积累的有关岩浆岩中金属及稀有金属分布的资料表明,在岩浆作用过程中主要是这些元素的结晶-化学分异作用.因此,金属元素和稀有元素的基性物质处于分散状态.例如,在大陆壳的头一个一千米处,按地球化学联系的这些各种各样分散状的金属的相互关系为     

上新世以来南极半岛Seal Nunataks地区俯冲后碱性玄武岩的地球化学演化

在南极半岛西海岸下部,太平洋地壳的俯冲作用在进行了大约200Ma后,由于一系列海岭—海沟的碰撞而停止下来.然而,岩浆作用仍在继续,板内碱性玄武岩从一些散布于整个半岛的喷发中心喷发出来.不到4Ma前,在半岛东北部Seal Nunataks地区喷发了一套组合为拉斑玄武岩—碱性玄武岩的板内玄武岩,这与本区俯冲作用的停止(4～6Ma)几乎是同时的.本区所有玄武岩中,轻稀土元素富集而重稀土元素丰度则保持不变.这表明它们是在地幔的石榴子石稳定域部分熔融的产物.许多微量元素的比值与同位素比值有某些相关性,它们可能在部分熔融分离中发生了分离作用.这些比值的变化可能受部分熔融和源区不均一性的控制.然而Th/Ta、La/Th及K/Rb的比值在本组合内也表现出相当大的变化,但却与~(87)Sr/~(86)Sr比值有相当大的相关性.微量元素与同位素的协变可以由大离子亲石元素(LILE)与~(87)Sr亏损端员组分的混合模型来解释.这在广义上与非Dupal型大洋岛玄武岩(OIB)、N型大洋中脊玄武岩(MORB)和具高LILE/HFSE(高场强元素)、~(87)Sr/~(86)Sr比值的上地幔物质的来源是类似的.高LILE/HFSE比值、高~(87)Sr组分可能代表了200Ma前南极半岛与俯冲作用有关的岩浆作用中被富集的地幔物质.本区明显缺失俯冲后高Mg安山岩,这与俯冲作用停止有关,可能是在俯冲作用停止之前或期间南极半岛板块汇聚作用与其它大陆边缘板块汇聚作用的差异造成的.     

南极洲西部新生代镁铁质熔岩的Nd和Sr同位素研究:大陆碱性玄武岩的另一种来源

引言关于大陆和大洋环境的碱性玄武岩,对其～(143)Nd/～(144)Nd和～(87)Sr/～(86)Sr比值变化的原因曾提出了多种解释。本文将两种环境内的碱性玄武岩的大量发表过的资料,投于～(143)Nd/～(144)Nd-～(87)Sr/～(86)Sr图解上,它们多分布于公认的“地幔数组”(mantle array)区域之下。根据本文提供的南极洲西部玛丽伯德地的大陆碱性玄武岩的资料,已扩大了这个区域。本文旨在应用Nd和Sr同位素成分以及痕量元素丰度来确定这些板内碱性玄武岩的来源特征。     

日本岛弧之下的上地幔橄榄岩——是熔出岛弧岩浆的残余吗

在地球表面,仅日本岛弧分布有构成现代地幔楔状体的橄榄岩捕虏体.因此,有必要把日本岛弧的地幔橄榄岩与其它构造背景之下的进行比较,以了解地幔楔状体的岩石学特征。由此解决下面两个问题:哪一种类型的岩浆与地幔橄榄岩是处于平衡的?它们与岛弧岩浆是否具有成因联系.橄榄石的 Fo 含量,铬尖晶石的 Cr/(Cr+Al)原子比率(=Cr°比率),尤其是这两个值的结合可以较好地指示尖晶石橄榄岩和含橄榄石、尖晶石的火成岩的岩石学特征。这两个值与橄榄岩的实际矿物比率,尤其是 Cpx/(Opx+Cpx)比率有紧密的联系。Cpx/(Opx+Cpx)的体积比随着尖晶石中 Cr     

地球中的Th/U比值

通过对古地幔残留物质科马提岩和蛇绿岩的研究,我们论述了亏损型地幔中铅同位素随时间的演化.用~(230)Th/~(222)Th与~(203)Pb~·/Pb·作图(~(203)Pb~·/~(206)Pb·为放射性成因铅比值),我们得出了地球总体硅酸盐Th/U比值为4.2.这一比值和对不同类型的陨石研究所推导出的比值完全一致.利用这一比值,在[~(293)Pb·/~(206)Pb·,~(143)Nd/~(144)Nb)图中,标出的整体地球值位于大洋玄武岩的相关线上,这与预期的推断相吻合.同Sr和Nd相比表明Th/U的分馏与Rb/Sf和Nd/Sm有关,而U/Pb的分馏则与其它比值无关.     

岩石圈厚度对玄武岩地球化学的控制

岩石圈厚度的变化可能通过控制软流圈中熔体和熔融组合的矿物分布而影响玄武岩的微量元素成分.大洋和大陆玄武岩中均发现显然与岩石圈厚度有关的微量元素系统性变化的例证.在大洋中,岩石圈厚度与年龄紧密相关,其控制作用表征为大西洋岛弧玄武岩的微量元素成分与其基底洋壳年龄间的关系.在大陆,岩石圈厚度与年龄较少相关,但其变化与拉伸构造作用密切相关.现代热点意味着古代玄武岩熔体的产生,与之有关的玄武岩的稀土元素含量有所变化,显然表明从玄武岩熔体喷发到现代,岩石圈厚度在不断改变.     

大洋中脊玄武岩氧、锶、钕、铅同位素地球化学

本文报道了52个新鲜的大洋中脊玄武岩(MORB)玻璃的O、Sr、Nd、Pb同位素比值.玄武岩中δ~(18)O从+5.35‰到+6.05‰和结晶分异及~(87)Sr/~(86)Sr值不相关.位于西经95°加拉帕戈斯扩张中心张开中的裂谷处的安山岩和英安岩δ~(18)O高达+6.47‰.玄武岩δ~(18)O值不受结晶分异或蚀变物质的同化混染所控制.只有在太平洋中脊中δ~(18)O和Nd、Pb同位素见到有微弱的统计相关,值得进一步研究.除此之外,δ~(18)O与放射性成因的同位素比值均未发现有统计上显著的相关性,这说明亏损上地幔中氧同位索的任何变化都和不相容元素的富集及亏损无关.各大洋盆地放射成因同位素的变异有相当明显的不同,但这些不同和洋脊扩张速率无关.我们认为它反映了洋脊上下地幔的不均一性,岩浆混合不是制约MORB不均一性的主要因素.太平洋中脊的同位素比值要比其它大洋均一得多,各种放射成因同位素比值在太平洋中脊中密切相关,而在,印度洋中脊相关性最弱.各洋脊MORB中放射成因同位素的均值变化也很大.但各种同位素的均值互相并不协调:太平洋和大西洋相比,~(87)Sr/~(86)Sr和~(148)Nd/~(144)Nd偏低,Pb同位素相似.印度洋和太平洋、大西洋相比,其~(87)Sr/~(86)Sr高而~(148)Nd/~(144)Nd及~(206)Pb/~(204)Pb低.我们资料有力表明,亏损的上地幔是由一些不同过程产生的次级源所组成.尽管现存上地幔中的Pb不可能一直居留在那里,但它也不可能来自一个原始的源区.~(206)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb*/~(206)Pb*的正相关表明,太平洋和大西洋下地幔的Pb来源于富集源,印度洋中脊Pb同位素说明它含有再循环的组分.