汉诺坝玄武岩中麻粒岩和辉石岩捕虏体Sr-Pb同位素五维空
汉诺坝捕虏体辉石岩和麻粒岩的成因探讨
汉诺坝捕虏体辉石岩和麻粒岩的成因探讨杜星星;樊祺诚【摘要】The Cenozoic basalts from Hannuoba contain abundant xenoliths derived from mantle and crust As pyroxenite and granulite xenoliths appear very similar by naked eye sometimes, it is easy to confound the two kinds of rocks. Here we present our research on the genesis of pyroxenite and granulite xenoliths through petrographical observation, mineral chemistry and trace element and Sr-Nd isotopic compositions of clinopyroxene. The results indicate that the two kinds of xenoliths are remarkably different Granulite xenoliths have layered cumulate structure and both kinds of pyroxenes ( salite and bronzite) are relatively rich in FeO and poor in MgO. Clinopyroxene in granulite xenolith is relatively enriched in REE and characterized by high ^Sr/^Sr ratios and lowl43Nd/1<4Nd ratios. In contrast, pyroxenite xenoliths generally show massive structure. Diopside and bronzite- enstatite of the pyroxenite xenoliths are relatively rich in MgO and poor in FeO. Clinopyroxene in pyroxenite xenolith shows very low REE content and a REE-depleted pattern. Isotopic compositions of pyroxenite xenoliths are between those of peridotite and granulite xenoliths. The above features as a whole suggest that granulite xenoliths result from magma underplating, which was subjected to lower crustal contamination. However, the pyroxenite xenoliths, distinguished from peridotite and granulite xenoliths, are derived from enriched mantle.%汉诺坝新生代玄武岩中含有丰富的地幔和地壳岩石捕虏体,其中捕虏体辉石岩和庥粒岩由于外观上具有一定的相似性,两者容易混淆,导致研究上的误区.本文以辉石岩和麻粒岩捕虏体作为研究对象,通过岩相学观察结合矿物主量元素分析、单斜辉石微量元素和Sr-Nd同位素分析,对两种捕虏体进行深入的研究和对比以探讨其成因意义.结果表明,上述各方面二者都存在明显的差别,捕虏体麻粒岩具有层状堆晶构造,两种辉石矿物(次透辉石和古铜辉石)相对贫MgO富FeO,单斜辉石的REE相对富集,以高87Sr/86 Sr低143Nd/144Nd为特征；而捕虏体辉石岩一般呈块状构造,两种辉石矿物(透辉石和古铜辉石-顽火辉石)相对富MgO贫FeO,单斜辉石REE总量极低呈亏损模式,同位素组成上介于捕虏体橄榄岩和麻粒岩之间.捕虏体麻粒岩特征表明它是幔源岩浆底侵作用形成,岩浆受到了下地壳的混染；而捕虏体辉石岩明显不同于橄榄岩和麻粒岩的成因,来自于富集地幔.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2011(027)010【总页数】10页(P2927-2936)【关键词】捕虏体;辉石岩;麻粒岩;成因意义;汉诺坝【作者】杜星星;樊祺诚【作者单位】中国地震局地质研究所,北京100029;中国地震局地质研究所,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P5751 引言位于华北克拉通北缘的汉诺坝地区因第三纪玄武岩(王慧芬等，1985；刘若新等，1992)中含有丰富的地幔和地壳捕虏体而受到地学界的广泛关注。
扬子西缘黄水河群玄武岩锆石SHRIMPU_Pb定年及其地质意义_任光明
中国地质GEOLOGY IN CHINA第40卷第4期2013年8月Vol．40，No．4Aug.，2013扬子地台西缘传统上被人们认为由结晶基底和褶皱基底双层式结构组成，其中后者包括会理群、盐边群、盐井群及黄水河群等[1]。
受晋宁运动影响，龙门山—康定—冕宁—德昌至渡口一带呈南北向分布的杂岩带代表了陆缘弧的轴线，表现为安第斯型陆缘弧带。
由于龙门山至冕宁一带隆起相对较低，盐井群及黄水河群等岛弧型火山-沉积建造得以保存，重要的杂岩岩体包括彭灌杂岩、宝兴杂岩、康定杂岩髴髵，其中，黄水河群分布在宝兴杂岩中。
关于黄水河群的历史划分如表1所示。
近年来随着区域上不同比例尺的区域地质调查工作广泛开展，已取得一些认识[2-5]。
区域上前人将黄水河群与盐井群加以对比，认为黄水河群3个岩性组相当于盐井群的石门坎组和蜂桶寨组，而缺失相当于雅斯德组和黄店子组的地层髴，二者均与不同时代的上覆地层呈角度不整合或平行不整合接触[6]。
也有观点认为二者不能对比，其岩性组合和变质程度存在差异，盐井群由两套变质火山岩和两套副变质岩组成，而黄水河群由变质火山岩逐渐过渡到以副变质岩为主的地层；火山岩建造方面盐井群石门坎组为流纹岩夹少量玄武岩，黄店子组为钙碱性-碱性粗面岩建造，而黄水河群属细碧角斑岩建造；盐井群变质程度较低，为低绿片岩相，而黄水河群变质程度相对要高，可达低角闪岩相。
关于黄水河群的地层对比、火山岩的时代归属等目前仍存诸多问题。
综合认为黄水河群属中元古代，与会理群相当髵髶[7]。
本文在对宝兴—芦山地区分布的黄水河群开展野外地质调查的基础之上，通过高精度锆石SHRIMP U-Pb 同位素年代学的研究，限定其基性火山岩的形成时代，为进一步开展扬子西缘前震旦系地层划分对比、构造岩浆演化研究等等工作提供资料。
扬子西缘黄水河群玄武岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义任光明庞维华孙志明尹福光(中国地质调查局成都地质矿产研究所，四川成都610081)提要：分布于龙门山逆冲推覆带内的黄水河群夹片，为一套典型的浅变质（绿片岩）岩系，局部变质程度可达低角闪岩相，其中火山岩广泛发育。
江山_广丰地区早白垩世晚期玄武岩的岩石地球化学及其构造意义
江山 ! 广丰地区早白垩世晚期玄武岩 的岩石地球化学及其构造意义
余心起 !，舒良树 !!，颜铁增 "，俞云文 "# 祖辅平 !，王
$ !% 南京大学 地球科学系，江苏 南京 "!&&’( ；"% 浙江省地质调查院，浙江 杭州 ((!"&( )
彬!
摘
要：江山 * 广丰地区所在的信江红色盆地与金衢红色盆地同属于 +,, 向赣杭断陷盆地带的组成部分。赣杭构
中 ^ !B _ 。
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岩石地球化学
野外新鲜露头并不少见，足以满足采样要求和
测试分析需要。在上述地区， 采取十多个样品， 选择 镜下观察蚀变最弱的 S 个样品进行岩石地球化学全 分析 D 表 B F 。 其中， 礼贤一带选择蚀变微弱的球砾之 外的样品用于测试分析。主元素由南京大学现代分 分析精度优于 BE ； 其中 "+R 析中心用 ‘[" 法分析，
"&7 "&;
龄。 这些特征表明， 华南 6 型火山杂岩可能是由元古 宙变质沉积岩部分熔融形成的，与陆内俯冲有关。 廖群安等
@ ’ 1 !& A
俞云文等 @ !0 A 在开展浙东南中生 - 年龄为 ’0% & 34； 代晚期火山岩 +5 同位素组成研究时，测得龙游上 圩头玄武岩全岩 -*./ 法年龄为 !&2 34。表明赣杭 构造带红层下部的夹层玄武岩时代为早白垩世晚
研究表明早白垩世晚期至晚白垩世期间太平洋板块俯冲的角度由缓变陡以及向东南方向的后退作用对弧后陆缘的快速拉张并形成赣杭带红色断陷盆地及其玄武岩起着关键性作用
第 "" 卷 第 # 期 *++, 年 - 月
双辽新生代玄武岩及地幔捕虏体内流体的组成、碳同位素特征及其来源
双辽新生代玄武岩及地幔捕虏体内流体的组成、碳同位素特征及其来源高金亮;刘嘉麒;郭正府;孟凡超;翟俪娜;李中平【摘要】幔源玄武岩及地幔捕虏体中所含的地幔流体挥发分对于认识岩浆源区特征及岩石圈地幔演化具有重要意义.本文对东北地区双辽新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体中流体挥发分进行研究,探究地幔流体特征与来源.双辽玄武岩橄榄石斑晶和地幔捕虏体内发育早期、晚期两类流体包裹体,早期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成时捕获的岩浆原始流体挥发分,主要在高温段(600 ～1200℃)释出,晚期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成后捕获的交代或蚀变流体挥发分,主要在低温段(200 ～600℃)释出.地幔捕虏体原始流体挥发分主要为H2O、CO和H2,其次为CO2,并含有少量CH4等烃类.地幔捕虏体交代流体挥发分与双辽玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分相似,主要为CO2和H2O,其次为CO和H2,含有少量烃类.地幔捕虏体原始流体挥发分、交代流体挥发分及玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分中,CO2和烃类碳同位素均具有有机成因特征,表明岩石圈地幔及玄武岩岩浆源区内均存在有机质热解产物的混入,玄武岩岩浆源区及岩石圈地幔交代流体中的有机成因挥发分主要来自于俯冲太平洋板片之上的沉积有机质.双辽玄武岩斜长石斑晶和基质流体挥发分含量较高,主要为H2O和CO2,相对于橄榄石原始流体挥发分具有较轻的CO2碳同位素组成,这种现象表明岩浆上升过程中发生了明显的脱气作用.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】12页(P81-92)【关键词】地幔流体;化学成分;碳同位素;玄武岩;地幔捕虏体;双辽【作者】高金亮;刘嘉麒;郭正府;孟凡超;翟俪娜;李中平【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,青岛266580;北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京100871;中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究重点实验室,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P588.145;P597.2地幔流体研究为当今地球科学领域的热点之一，在地幔性质、壳幔相互作用、地幔脱气和岩浆起源等领域具有重要意义。
河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素地球化学研究
矿物岩石地球化学通报地幔地球化学和壳幔演化Bulletin of Mineralogy,Petrol ogy and Geochemi stryVol.20No.4,2001Oc t.收稿日期:2001 06 26第一作者简介:李延河(1962 ),男,研究员,博士,同位素地球化学专业河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素地球化学研究李延河,李金城,宋鹤彬,郭立鹤(中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037)摘 要:对该地区新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素进行了初步研究。
幔源包体中橄榄石的3He 4He 值为(0.15~7.4)!10-6,较MORB 值明显偏低,甚至低于大气的值,说明该地区曾发生过强烈的地幔交代作用。
高压巨晶辉石和石榴子石的氦同位素组成与此明显不同,其3He 4He 值为(5.7~24.3)!10-6。
提出幔源包体和高压巨晶不是同源的,二者可能与寄主玄武岩均无必然成因联系。
在汉诺坝地区一件石榴子石巨晶中还发现了异常高的3He 4He 值。
关 键 词:幔源包体;高压巨晶;氦同位素中图分类号:P588 14+5:O613.11 文献标识码:A 文章编号:1007 2802(2001)04 0214 04进入新生代以来,中国东部沿海地区受太平洋板块俯冲和大陆板块仰冲的影响,由活动陆缘转化为张裂的大陆边缘,在黄海、东海及南海等陆缘海和大陆上形成众多断陷盆地和裂谷。
沿着这些深达地幔的深断裂,大量幔源玄武质岩浆频繁地喷出地表。
形成了北起黑龙江,南至海南岛,长达3500多km,呈北北东向展布的新生代玄武质火山岩带。
河北汉诺坝位于这个新生代火山岩带的中段西侧。
某些碱性、偏碱性玄武质火山岩中含有丰富的超镁铁质幔源包裹体和高压巨晶[1,2];它们是直接来自地幔的样品,含有丰富的地幔信息,被称为∀地幔探针#。
氦同位素是区分地壳、地幔物质,研究壳幔相互作用、地幔交代作用及其演化历史的重要手段和有效示踪剂。
汉诺坝橄榄岩捕虏体原位Re_Os同位素年龄与多发地幔事件
硫化物颗粒用以激光原位分析其 Re-Os 同位素. 若为 块体样, 做完测试后要将上部约 200 µm 厚度的样品 磨掉并重新抛光, 以剥蚀出更深部的硫化物, 这样的 程序通常重复 3~4 次, 以保证每个样品中的硫化物均 能最大程度地被测试. 硫化物的 Re-Os 同位素是在多 接收器的电感耦合 Nu 等离子体质谱与 Merchantek EO LUV266 nm 激光剥蚀探针(LAM-MC-ICPMS)的 联机上进行. 以 He 作为载气以提高灵敏度和减少元 素分馏, 激光束直径为 50 µm, 激光脉冲速率为 5 Hz, 激光束的脉冲能量为 3~5 mJ. 以合成 NiS(PGE-A, Os = 194.2 µg·g−1)作为内标. 在测试中, 每测完一个样品 需重新测一次标样. 通常经过一天的运作测试, 仪器 系统误差<1%. Pearson 等人[20]对 LAM-MC-ICPMS 的 运行条件、分析过程及数据精度等做了详细介绍. 利 用波长色散分析原理和一套天然的及人工标样对硫 化物主要元素成分进行了分析, 测试是在 Cameca SX-50 电子探针上完成的, 并利用联机的能量色散探 测器做了硫化物中元素的分布图像(图 3). 测试时加 速电压和工作电流分别是 15 keV 和 20 nA.
表 1 橄榄岩捕虏体中包裹体硫化物成分测试结果(%)
样品
Co
Fe
Ni
Cu
W
Mg
S
O
Si
Sum Ni/Fe (Ni+Fe)/S
DM02-15-1-1
0.25
24.9
40.4
0.28
0.00
0.00
33.2
0.47
0.01
99.5
1.55
复杂的山东昌乐新生代玄武岩辉石岩捕虏体及其岩石圈演化意义
复杂的山东昌乐新生代玄武岩辉石岩捕虏体及其岩石圈演化意
义
复杂的山东昌乐新生代玄武岩辉石岩捕虏体及其岩石圈演化意义
紧邻郯庐断裂带分布的山东昌乐新生代玄武岩含有丰富的辉石岩捕虏体.根据辉石岩的主、微量元素特征,可以将它们大致分为3类.Ⅰ类和Ⅱ类样品的岩石地球化学特征分别与河北汉诺坝-阳原新生代玄武岩中的Cr系列和Al系列辉石岩捕虏体相对应,都属壳-幔过渡带或岩石圈顶部地幔的分离结晶产物,其中Ⅱ类辉石岩还包含有陆壳物质组成,更可能是壳幔过渡带来源.Ⅲ类辉石岩在岩石地球化学特征上与汉诺坝的石榴石辉石岩相似,但不同的样品则分别表现出与洋岛玄武岩或正常洋中脊玄武岩相似的特征.丰富的昌乐玄武岩中辉石岩捕虏体所表现出来的复杂成因来源,与相对简单的上地幔特征相比,该区新生代时的顶部岩石圈地幔和壳-幔过渡带组成异常复杂,说明岩石圈减薄过程中自下而上的新生地幔物质对古老岩石圈的置换作用.
作者：余晓露郑建平 YU Xiao-lu ZHENG Jian-ping 作者单位：余晓露,YU Xiao-lu(中国地质大学,研究生院,湖北,武汉430074;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉430074) 郑建平,ZHENG Jian-ping(中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉430074)
刊名：现代地质 ISTIC PKU英文刊名：GEOSCIENCE 年，卷(期)：2007 21(2) 分类号：P588.14 关键词：辉石岩捕虏体岩石地球化学岩石圈演化昌乐玄武岩华北克拉通。
大兴安岭中生代伸展造山过程中的岩浆作用
第6卷第4期1999年10月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )Vol 16No 14Oct.1999 收稿日期:1998210205 修改稿收到日期:1999201204作者简介:邵济安,女,1940年生,教授,博士生导师,构造地质学专业。
本研究受国家自然科学基金项目(编号:49672156)资助。
大兴安岭中生代伸展造山过程中的岩浆作用邵济安(北京大学,北京,100871)张履桥(内蒙古地质研究所,呼和浩特,010020)牟保磊(北京大学,北京,100871)摘 要 概括地介绍了大兴安岭中生代伸展造山过程,重点讨论了晚中生代火山岩、深成岩的岩石学及同位素地球化学特征:存在一套板内拉张环境下的A 型花岗岩,火山岩为一套钾质粗面质岩石,大多数花岗岩和火山岩具有低的N (87Sr )/N (86Sr )值(01704～01708)和正的ε(Nd ,t )(1～4)值,据此认为这是底侵作用形成的一套壳幔混熔岩浆的产物,结合岩浆喷发与侵位过程中的伸展构造分析,认为这是大陆内部伸展造山的重要证据。
此外,笔者还在该区发现早中生代的一套幔源镁铁质堆晶岩和侵入岩、早中侏罗世及早白垩世的基性岩墙群、早白垩世(130～120Ma )超基性的角闪岩、玻基橄辉岩和碱性橄榄玄武岩。
由此可以证明,大兴安岭晚中生代的花岗岩火山岩活动只是伸展背景下的岩浆演化的一个阶段。
关键词 陆内造山 伸展造山 底侵作用 岩浆作用 大兴安岭C LC P542,P58880年代初美国盆岭省的研究者首先提出了伸展造山带这个名词。
造山带的伸展构造引起了地学界的广泛关注。
Howell (1989)从力学机制角度划分了八种类型造山带[1],其中一种是热隆引起的造山作用,例如夏威夷由洋底火山活动形成的山脉。
Wilson (1990)从变形的角度划分了三种类型造山带[2],其中一种是垂直抬升形成的山脉,包括热点上方的山脊、裂谷或地堑旁侧的山系、洋中脊以及某些已抬升尚未裂开的山脉。
华北克拉通北缘晚中生代火山岩Sr—Nd—Pb同位素填图及其构造意义
周新华 ，张国辉 ，杨进辉 ，匠圈 。，孙 敏
（１ 中 国 科 学 院 地 质 与 地 球 物 理 研究 所，北 京 １０００２９；２ 中 国 地 震 局 地 质 研究 所 ，北 京 １０００２９；３．香 港大 学 地 球 科 学 系
香 港 薄扶 林 遭 ）
摘 要：辽宁西部广泛分布着晚中生代火山岩 ，横跨华北克拉通和兴 一蒙造 山带两大掏造单元 ，一般认为它们是以
问相对 运动转 换 为陆内构 造运 动 ，而且 是 由欧 亚构 品相应分 析结 果 可见陈义 贤等 ｉｔ２］。本 文及相应 研究
造 域 向环太平 洋构造 域转 换 的开端 。 中生代 中 关 于 中酸性 样 品 的微 量元素 及 同位素 地球化 学分析
晚期 主要为欧 亚构造 动力 学 体系与西 太平洋动 力学 结 果均表 明 ，对本 区而 言 ，在这 一烧 失量范 围 内 ，主
在这一地 区发育的两条 主要 断裂——西拉木伦河断裂和赤峰 一开 源断裂为界。这些火山作 用曾被认为是 中生代伊泽
奈崎扳块西 向或西北 向消减作用的结果。在岩性上它们 主要 以中酸性岩石为主 ，玄武岩等中基性岩石较少。为查明
下伏岩石 圈对这些岩浆作用成因的影响 ，对其 中的 ＳｉＯ 含量 ＜６０％ 的中基性火 山岩进 行了详细的 ｓ卜Ｎｄ—Ｐｂ同位索
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第 ３Ｏ卷 第 １期 ２００１年 １月
地 球 化 学
ＧＥ０Ｃ ＨＩＭＩＣＡ
文章编 号 ：０３７９—１７２６（２００１）０１—００１０—１４
Ｖ０ｌ＿３０． Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２００１
华北克拉通北缘 晚中生代火 山岩 Ｓｒ．Ｎｄ．Ｐｂ同位素填 图及 其构 造意义
本文 拟 通过跨越 中国华 北北缘 的 一个研究 实例 系统 的 同位 素地球 化学研 究 ，说 明中生代 火 山岩 ，至 少是 演化 程 度较低 的基性 ．中基 性岩类 有 可能 用于 探讨 陆下 岩石 圈的性 质 ，并且 为岩浆 成 因提供某 种 地球 化学制 约 。
安徽铜陵白芒山辉石闪长岩体的成因_Sr_Nd_Pb_O同位素制约
第42卷第3期2006年5月南京大学学报(自然科学)JOURNAL OF NANJING U NIVERSITY(NAT URA L SCIENCES)Vo l.42,No.3May,2006安徽铜陵白芒山辉石闪长岩体的成因:Sr-Nd-Pb-O同位素制约*高庚**,徐兆文,杨小男,王云健,张军,蒋少涌,凌洪飞(南京大学地球科学系,内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京,210093)摘要:白芒山辉石闪长岩体位于安徽铜陵狮子山矿田内,属于高钾钙碱性岩系,形成时代为燕山晚期.运用Sr、N d、Pb和O同位素综合示踪技术,探讨了该岩体的成因.研究结果表明,白芒山辉石闪长岩锶同位素初始值(I Sr)变化于0.707291~0.707315之间;E Nd(t)值变化于-13.04~-14.01之间;全岩D18O值为10.2j~11.7j;初始铅同位素组成(t=142.9M a)为:(206Pb/204Pb)i=17.9790~18.3267,(207P b/204Pb)i=15.5125~15.6578,(208P b/204Pb)i=38.1000~38.2117.结合安徽沿江地区岩浆岩研究资料可以看出,白芒山辉石闪长岩体为壳、幔岩浆混合成因,成岩物质起源于扬子下地壳和富集岩石圈地幔的部分熔融,是富集岩石圈地幔和扬子下地壳物质混合的产物,成岩过程后期经历了上地壳物质的混染作用影响.其中富集岩石圈地幔的形成主要与俯冲洋壳与陆壳析出流体的混染与交代作用有关.关键词:同位素地球化学,岩石成因,岩浆混合,辉石闪长岩,铜陵中图分类号:P597Petrogenesis of the Baimangshan Pyroxene Diorite Intrusionin Tongling Area,Anhui Province:Constraintsfrom Sr-Nd-Pb-O IsotopesGao Geng,X u Zhao-Wen,Yang X iao-N an,Wang Yun-J ian,Zhang J un,J iang Shao-Yong,L ing H ong-Fei(State key L abo rato ry for M ineral D epo sit Reasea rch,Department of Eart h Sciences,N anjing U niv ersity,N anjing,210093,China)Abstract:Baimang shan pyr ox ene dio rite,which is lo cat ed in Shizishan orefield,T ong ling area,A nhui Pr ov ince, belongs to high K calc-alkali series intruded in late Yanshanian.In this paper,the co mbined Sr,Nd,P b and O isoto pic composition tr acing has been studied to discuss the g enetic mechanism of the intrusion,and the results ar e as fo llow s:(1)(87Sr/86Sr)i ratios v ary fro m0.707291to0.707315;(2)E Nd(t)v alue r ang es betw een-13.04and -14.01;(3)D18O value is betw een10.2j and11.7j;(4)as t=142.9M a,the r atios o f(206Pb/204Pb)i, (207P b/204Pb)i and(208Pb/204Pb)i va ry f rom17.9790to18.3267,fro m15.5125to15.6578and fr om38.1000to 38.2117,r espectively.T og ether wit h the fo rmer relev ant study o n the intrusions in the along-Yangt ze-r iver ar ea o f Anhui Pr ov ince,we can conclude that the genesis o f Baimangshan pyr ox ene diorite w as the magma mix ing of the cr ust and mantle materials.T he sour ce mater ials o rig inated f rom the partia l melting of the Yang tze low er crust and enr iched lithospher ic mantle,then g ener ated fro m the mix ing process o f the enr iched litho spheric mantle and Y angze low er cr ust.On one hand,the invo lvement o f upper cr ustal mater ials had play ed an impo rtant r ole in the late* **基金项目:国家自然科学基金(49873016),高等学校博士点研究基金(20020284035)收稿日期:2005-09-02通讯联系人,E-mail:ggaon jucsu@magmatic ev olution.On the other hand,the fo rmation of the enriched litho spheric mantle w as subjected to the involvement of the contamination and metaso matism by fluids fr om the subduct ed oceanic o r continent al crust materials.Key words:Iso topic g eo chemist ry,pet rog enesis,magma mixing,Baimangshan py rox ene dio rit e,T o ng ling铜陵地区是我国重要的铜、金、硫矿产地,区内分布着一系列与铜、金、硫矿产有关的燕山期岩浆岩,有关这些岩体的成因及其与成矿的关系前人曾做过大量的研究工作[1~7].本文在前人工作基础上,运用Sr、Nd、Pb、O同位素综合示踪的研究方法,旨在探讨白芒山辉石闪长岩体的成因.1白芒山岩体地质、岩相学和元素地球化学特征白芒山岩体位于安徽省铜陵市东郊7km 的狮子山矿田内,处于扬子板块北缘,长江深大断裂带的南侧.岩体呈岩墙状,北起曹山,经白芒山、簸箕山,南至鸡冠山,长约2km,宽80~ 200m,最窄处仅为30m,出露面积约0.3km2 (图1);围岩为三叠系中统南陵湖组(T2n)和分水岭组(T2f)石灰岩、大理岩,局部夹有少量角岩;赋存构造为印支期北东向青山背斜东翼;岩体中含尖晶石辉石岩、角闪石岩等深源包体[1]及辉石、角闪石巨晶,形成时代为142.9?1.1 Ma[8],与其有关的矿床为曹山硫铁矿、朝山金矿和鸡冠山铁矿②.白芒山岩体的岩性主要为辉石闪长岩,岩石为中-粗粒结构,块状构造.主要造岩矿物为斜长石(中长石)、角闪石、辉石及少量黑云母,副矿物主要为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石和钛铁矿.斜长石(An=48~36)呈板柱状,粒度一般为1~5m m,含量55%~70%,正常韵律环带较发育.角闪石呈褐绿色,自形-半自形,粒度一般为1~5mm,含量10%~15%;辉石呈浅绿色,粒度1~ 2.5mm,含量为5%~8%;黑云母为红褐色,板片状,含量1%~2%;磁铁矿以半自形为主,零星分布且较均匀;磷灰石以自形为主,呈柱状或粒状;榍石呈自形-半自形[6].围岩蚀变主要有钾化(钾长石、黑云母)、硅化(交代石英岩化)、碳酸盐化(菱铁矿、方解石),局部见有微弱的绿帘石化、阳起石化、绿泥石化、绢云母化.徐兆文等[9]对白芒山辉石闪长岩的主量元素、微量元素和稀土元素特征进行了系统研究.该岩体SiO2含量50.86%~54.58%之间, Al2O3>15%,Na2O>K2O(除J41外)富集LREE,Sr>800L g/g,Sr/Y比值高.负Eu异常不明显(0.75~0.85),说明该区初始岩浆应属于深成同熔型,即由下地壳或上地幔物质经部分熔融所形成[9].微量元素丰度较高,其中强不相容元素Rb、Th、Ba、K的丰度高出原始地幔值100~300倍,可能与地幔部分熔融有关[10],Cr、Ni的丰度异常低,指示成岩过程中发生过铁镁矿物的分离结晶作用,在鸡冠山岩体中发现有辉石和角闪石堆晶岩[10~11],证实了这一推断的合理性.岩石的H REE丰度高出原始地幔值4倍以上[12],LREE丰度高出30倍以上,稀土元素球粒陨石标准化配分型式呈右倾型,表明在熔融过程中LREE进入熔体的丰度明显高于H REE,应为地幔部分熔融的产物.利用La/Sm-La关系图(图2a)可以判别岩石的成岩作用方式,由于样品点成一斜线分布,说明本区辉石闪长岩是源区岩石部分熔融的产物[13].由于Ce是超亲岩浆元素,Y属于亲岩浆元素,在Ce-Y图解(图2b)上,辉石闪长岩投影趋势靠近Y轴,为源区较高程度部分熔融的产物[13].辉石闪长岩明显富集LILE,但相对亏损Nb、T a、T i等高场强元素,前者表明成岩物质可能与富集上地幔的部分熔融有关,后者揭示出壳源物质的混染导致高场强元素的相对亏#270#南京大学学报(自然科学)第42卷损[14].显著的N b 负异常特点,通常被认为是俯冲带火山岩或典型陆壳岩石的标志[15],并可能与岩浆演化过程中大陆物质通过地幔源区[16]发生混染作用有关.1-黄马青组;2-龙头山组;3-分水岭组;4-南陵湖组;5-塔山组;6-大理岩;7-闪长岩;8-石英闪长岩;9-花岗斑岩;10-花岗闪长岩;11-辉石闪长岩;12-矽卡岩;13-铁帽;14-破碎带15-正、逆断层;16-断层;17-地层界线;18-板块边界图1 铜陵狮子山矿田地质简图Fig.1 Geological sketch map of the Shizishan orefield in Tongling area2 样品和分析方法样品采自朝山金矿(白芒山)-95m 、-120m 、-180m 中段斜巷内,同位素分析样品分别经显微镜薄片鉴定和硅酸盐全分析及ICP -MS 测试结果筛选.Rb 、Sr 、Sm 、Nd 同位素测试由南京大学现代分析中心完成,粉末样品用混合酸溶解取清液上柱分离,含量及同位素比值均分开测定,Rb -Sr 、Sm -Nd 分离提纯采用A G50@8阳离子交换树脂[17],同位素分析在VG354同位素质谱仪上完成,Sr 同位素比值采用86Sr/88Sr =0.1194进行质量分馏校正,Nd 同位素比值采用146Nd/144Nd=0.7219进行标准化.国际标样测定结果,La Jolla:143Nd/144Nd =0.511861?9(2R );BRC -1:143Nd/144Nd =0.512638?8(2R );NBS -987:87Sr/86Sr =0.710224?8(2R );NBS607:87Sr/86Sr =1.20051?13(2R ).实验室全流程本底:Rb 和#271# 第3期高 庚等:铜陵白芒山辉石闪长岩体同位素组成Sr 为1@10-9~2@10-9g ,Sm 和Nd 为5@10-11~7@10-11g.O 同位素分析由南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成,数据通过BrF 5分析方法获得,质谱仪型号为M AT 251EM ,分析精度为?0.2j .Pb 同位素分析由南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成,用于铅同位素分析的辉石闪长岩样品,用浓H NO 3和浓H F 混合酸(按照体积比1:4混合)溶解,使用器皿为聚四氟乙烯,元素分离空间的净化度达到100级,溶解后的样品采用H Br 和阳离子交换树脂(BioRad A G1@8200~400目)将Pb 分离纯化出来;运用传统的H 3PO 4和硅胶法将分离纯化后的Pb 涂在Re 金属带上,用Finnigan 公司最先进的T riton T I 表面热电离质谱仪(T IMS)进行铅同位素比值测量.测量采用国际标样N IST Pb-981进行质量监控,样品和标样均在同一温度(1250e )条件下进行测量[18],测量结果分别用国际标样NIST Pb-981与NBS981进行质量分馏校正和同位素分馏校正.铅同位素比值分析精度优于0.05%,206Pb/204Pb 比值重复性测量误差<0.2%,化学全流程铅含量本底为1@10-9~2@10-9g ,实验室空白流程本底Pb<2@10-10g.Sr 、Nd 、O 同位素分析结果列于表1,Pb 同位素分析结果列于表2.图2 铜陵白芒山辉石闪长岩体La/Sm-La (a)和Y-Ce (b)图解Fig.2 La/Sm (a)and Y vs.Ce (b)diagram of Baimangshan pyroxene diorites in Tongling area3 结 果3.1 Sr -Nd 同位素特征 白芒山辉石闪长岩的I Sr 值变化于0.707291~0.707315之间,与邻区(鸡冠山、铜官山,见表1)类似岩石的相应值(0.706779~0.707544,陈江峰等,1993;唐永成等,1998)相近;E Nd (t)值变化于-13.04~-14.01之间,N d 同位素组成与邻区类似岩石(E Nd (t)=-8.23~-11.86)存在一定差别;根据Nd 同位素组成计算的相关参数f(Sm /Nd)=-0.310~-0.376,T 2DM =1994~2072M a,E Nd (t)值较邻区类似岩石低,而Nd 模式年龄较邻区类似岩石(1604~1899M a)大,I Sr 较邻区高,指示白芒山岩体成岩过程中古老地壳物质所占比例更高[20].3.2 O 同位素特征 白芒山辉石闪长岩的全岩D 18O 值变化于10.2j ~11.7j 之间(表1),较基性岩(5.5j ~7.4j [21])和地幔的D 18O(5.7j ?0.3j [21])均偏高,属于高D 18O 花岗岩类[21].由于未被混染的幔源岩浆及其分异产物的D 18O 值低于7.0j ~7.5j[22],加之岩浆结晶分异作用不会引起全岩氧同位素的显著变化(D 18O 值的变化不超过1j ~2j [23]),因此白芒山辉石闪长岩全岩D 18O 值偏高指示岩浆#272#南京大学学报(自然科学) 第42卷第3期高庚等:铜陵白芒山辉石闪长岩体同位素组成##273遭受过富18O的地壳物质的混染,结合岩体偏高的I Sr值,我们认为成岩过程中可能存在俯冲再循环的洋壳物质或具有高D18O的陆壳物质的混染,这一混染是发生在岩浆源区,还是发生在幔源岩浆上侵过程中,抑或兼而有之,这是认识岩体成因的关键.3.3Pb同位素特征白芒山辉石闪长岩的L 值介于8.33~11.13,均值为9.51;T h/U值介于3.51~4.03,均值为3.80.采用t=142.9 M a[8]校正的铅同位素初始组成(206Pb/204Pb)i=17.9790~18.3267,均值18.1871;(207Pb/204Pb)i=15.5125~ 15.6578,均值15.5727;(208Pb/204Pb)i= 38.1000~38.2117,均值38.1608(表2).样品均富放射性成因铅.表2铜陵白芒山辉石闪长岩体铅同位素组成Table2Pb isotopic compositions of Baimangshan pyroxene diorites in Tongling area样号产地岩性J41J46J5001T L07201T H075白芒山01T H07801T H080鸡冠山辉石闪长岩U(@10-6) 4.70 4.41 4.19 2.12 2.17 3.45 2.78T h(@10-6)18.9316.6514.978.178.4212.1111.04Pb(@10-6)26.7426.5229.1514.1516.4922.7621.07 T h/U 4.03 3.77 3.57 3.85 3.88 3.51 3.97L11.1310.539.109.498.339.608.36206P b/204Pb18.2285?1218.3344?218.2622?218.487?3918.463?2218.512?2018.514?27 207P b/204Pb15.6700?1615.6321?215.6328?215.537?3815.532?2315.523?1915.556?28 208P b/204Pb38.5161?5338.4665?538.4222?438.418?4038.355?2438.347?1938.455?30 (206Pb/204P b)i17.979018.098418.058218.274318.276218.296818.3267 (207Pb/204P b)i15.657815.620615.622815.526615.522915.512515.5460 (208Pb/204P b)i38.201938.175038.183838.149938.117938.100038.2117来源本文[24]铅同位素初始比值采用t=142.9M a[8]校正4岩石成因讨论安徽铜陵地区的侵入岩种类较复杂,前人对其成因的研究主要集中在白芒山附近(吴才来等[1],吴才来等[2],陈江峰等[19],陈江峰等[4],陈江峰等[5],王元龙等[27]),对白芒山辉石闪长岩的成因研究较少(黄顺生等[6],徐兆文等[9],王彦斌等[8],赵会民等[25]).王元龙等[27]认为铜陵地区中生代中酸性高钾钙碱性岩可能是加厚的下地壳底部基性岩部分熔融的产物,不太可能是分离结晶作用或地壳混染的结果,而可能是由于幔源岩浆与下地壳物质混合程度不同引起源区成分不同形成的.赵会民等[25]认为白芒山辉石闪长岩是处在区域拉张-伸展构造域中,由EM I型富集地幔上涌熔融下地壳,发生了结晶分异作用形成.作者认为白芒山辉石闪长岩的形成过程至少经历了壳幔混合和地壳混染两个过程.Sr-Nd-Pb同位素综合示踪是探讨岩浆源区性质的最有效途径.由图3可以看出,白芒山辉石闪长岩的Sr、Nd同位素组成明显有别于原始或亏损地幔派生的岩浆,在E Nd(t)-I Sr 关系图上均投影在第四象限(图3),位于岩石圈地幔与扬子下地壳之间,表现出壳幔混源岩石的Sr、Nd同位素特征,主要表现为富集岩石圈地幔与扬子下地壳的混合.其中投影点未严格沿地幔演化系列排列及其延长线分布,并向左发生漂移,可能原因是受到了混染源(下地壳)的同化混染[28].投影点均落在富集岩石圈地幔和扬子下地壳组成的混合曲线范围内,指示白芒山辉石闪长岩是富集岩石圈地幔和扬子下地壳混合作用的产物,其中富集岩石圈地幔和扬子下地壳的混合程度较大,约为45%~ 55%.#274#南京大学学报(自然科学)第42卷图3铜陵白芒山辉石闪长岩E Nd(t)-I S r图解(地幔排列、岩石圈地幔、上地壳转引自Yang et al.[26],扬子下地壳转引自王元龙等[27])Fig.3E N d(t)vs.I Sr diagram of Baimangshan pyroxene diorites in Tonglingarea 图4铜陵白芒山辉石闪长岩体143Nd/144Nd-1/Nd@104图解(1为本文,2转引自陈江峰等[19],3转引自唐永成等[3])Fig.4143Nd/144Nd vs.1/Nd@104diagram of Baimangshan pyroxene diorites in Tongling area由于白芒山辉石闪长岩负E N d(t)值相应的Nd模式年龄T DM(表1)均大于2Ga,表明辉石闪长岩被古老地壳混染[29],为岩浆受古老地壳混染提供了重要佐证.由图3可以看出,古老地壳可能是扬子下地壳.在143Nd/144N d-1/Nd相关图解(图4)上,辉石闪长岩的投影点呈离散分布且存在明显的正相关现象,为辉石闪长岩受地壳物质直接混染提供了重要证据.幔源岩石具有地壳岩石Sr、Nd同位素组成和I Sr偏高的特点,一般认为可能由两种因素引起:一是岩浆起源于富集岩石圈地幔源区[30]或者可能是由岩浆的源区富集所致,即岩浆源区存在有因俯冲进入地幔的陆壳物质[30];二是岩浆上侵过程中遭受了强烈的地壳物质的直接混染.由图3可知,白芒山辉石闪长岩投影点未向上地壳发生漂移,受上地壳混染应该较小.低E Nd(t)值岩石的成因有3种可能[31]:一是岩石起源于具低E N d(t)值的地壳物质的部分熔融;二是岩石起源于原始或者亏损地幔,但在其上侵过程中遭受到了强烈的低E Nd(t)值的壳源物质的混染,由于白芒山辉石闪长岩的Sr含量与87Sr/86Sr比值之间缺乏明显的双曲线演化关系,该特点说明辉石闪长岩的I Sr值最可能是俯冲陆壳在地幔源区发生混染和交代作用所致,而不是上侵过程中或上侵之后大规模的混染所致,因为白芒山处于华北板块和大别造山带南侧,扬子板块的北缘(图1),可能存在扬子下地壳向北俯冲至华北板块下面,使得扬子板块析出流体,从而造成上侵的富集岩石圈地幔和俯冲的扬子下地壳同时发生部分熔融,有利于壳幔物质发生混染和交代作用;三是由源区富集地幔的部分熔融所致.任康绪等[14]研究阿拉善断块富碱侵入岩时也认为负的E Nd(t)值往往暗示其物质来源可能与富集地幔或下地壳物质关系密切.在(206Pb/204Pb)i-(207Pb/204Pb)i相关图(图5a)上,白芒山辉石闪长岩位于等时线(Geochro n,t=142.9Ma[8])的右侧,显示出异常铅的特征,表明它们富集了放射性成因铅[35];但主要分布在零等时线的右侧;具有向中国大陆上地壳靠近的趋势,说明岩石形成过程中受上地壳物质混染影响.在(206Pb/204Pb)i-(208Pb/204Pb)i相关图(图5b)上,辉石闪长岩#275#第3期高庚等:铜陵白芒山辉石闪长岩体同位素组成主要分布在中国大陆地幔演化及延长线上,且位于EM I 与EM II 演化线之间,反映了白芒山辉石闪长岩可能起源于富集型地幔.在(206Pb/204Pb )i -(207Pb/204Pb )i 和(206Pb/204Pb)i -(208Pb/204Pb)i 相关图上,白芒山辉石闪长岩位于北半球铅参考线(NH RL)上方,反映其源区具有U 、Th 明显富集的特征[36].朱炳泉等[37]在研究中国东部新生代玄武岩时指出,一般U <1@10-6,Th <4@10-6,Pb<3@10-6的拉斑玄武岩与俯冲带无关,而与俯冲带相关的岩石往往具有较高的U 、T h 、Pb 含量.结合本区微量元素特征可知,白芒山辉石闪长岩U 介于(2.12~ 4.70)@10-6,Th 介于(8.17~18.93)@10-6,Pb 介于(14.15~29.15)@10-6,表现出较高的U 、T h 、Pb 含量,从而进一步证实了高U 、Th 、Pb 含量与俯冲带有关,反映出富集岩石圈地幔组分可能与扬子板块俯冲有关.图5 铜陵白芒山辉石闪长岩(207Pb/204Pb)i -(206Pb/204Pb)i (a)和(208Pb/204Pb)i -(206Pb/204Pb)i (b)图[24](DMM-亏损地幔端元、EM(I 、II)-富集地幔端元[32];Geochron-零等时线;NHRL-北半球参考线[33];中国大陆地幔、下地壳和上地壳[34];1为本文,2转引自闫峻等[24])Fig.5 (207Pb/204Pb)i vs.(206Pb/204Pb)i (a)and(208Pb/204Pb)i vs.(206Pb/204Pb)i (b)diagram ofBaimangshan pyroxene diorites in Tongling area [24]图6 铜陵白芒山辉石闪长岩体D 18O-I S r 图解Fig.6 D 18O vs.I Sr diagram of Baimangshan pyroxene diorites in Tonling area在I Sr -D 18O 同位素投影图(图6)上,随着锶同位素初始值的升高,全岩D 18O 值也升高,表现出明显的正相关的变化趋势,指示白芒山辉石闪长岩受地壳混染作用影响,可能是幔源#276#南京大学学报(自然科学) 第42卷熔体经过大陆地壳时受到混染的结果.如果源区被俯冲板块释放的流体所混染,该流体会富集不相容元素[38].从微量元素的含量可知,辉石闪长岩富集不相容元素,可能是俯冲的扬子板块和上侵的富集岩石圈地幔在壳幔边界发生富集岩石圈地幔和扬子下地壳的部分熔融,从而释放出的流体,继而流体加速了富集岩石圈地幔与扬子下地壳的混合和交代作用.综合Sr-Nd-Pb-O同位素,白芒山辉石闪长岩是壳、幔岩浆混合成因,起源于富集岩石圈地幔和扬子下地壳部分熔融和混合的产物,岩浆上升过程中经历了上地壳混染影响.5结论通过对白芒山辉石闪长岩的锶、钕、铅和氧同位素地球化学特征的研究,可以得出如下结论:(1)白芒山辉石闪长岩具有中等I Sr值、低E Nd(t)值以及Sr-O同位素组成呈明显正相关的特点,表明辉石闪长岩体起源于富集岩石圈地幔和扬子下地壳的部分熔融,是富集岩石圈地幔和扬子下地壳物质共同混合的产物,同时受到后期上地壳物质的微弱混染作用影响.(2)白芒山辉石闪长岩具有富放射性成因Pb、富集U、T h、Pb元素的特点,指示岩体可能起源于富集型地幔,富集型地幔受到过俯冲洋壳与陆壳物质的混染和交代作用影响.(3)上述同位素组成体系研究结果,参照岩石地球化学特征和构造地质背景等因素,作者认为在燕山晚期区域伸展-拉张环境下,扬子板块向北俯冲到华北板块下,并诱发富集岩石圈地幔上涌;然后随着富集型岩石圈地幔岩浆物质的上侵在下地壳或壳幔边界发生底侵作用后引起富集岩石圈地幔和扬子下地壳的部分熔融,从而导致俯冲扬子板块析出的熔体垫托于壳、幔边界,并与扬子下地壳发生混合和交代作用,使得熔体具有了混合的源区特征;最后随着岩浆物质的上升,在地壳浅部发生微弱混染作用,最终形成白芒山辉石闪长岩.References[1]Wu C L,Zhou X R,H uang X C,et al.Cry sta-llization character iatics and genesis of the zircongr oup in inter mediate-acid Intrusiv e r ocks o fT ong ling area.A cta Petr olog ica et M iner alo 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汉诺坝玄武岩中麻粒岩和辉石岩捕虏体Sr-Nd-Pb同位素五维空间特征及其地质意义张国辉¹周新华¹陈绍海¹孙敏º(¹中国科学院地质研究所,北京100029;º香港大学地球科学系,香港)摘要研究了汉诺坝玄武岩中麻粒岩和辉石岩捕虏体在Sr-Nd-Pb同位素五维空间中的特征.结合捕虏体的空间分布相对位置,认为层离作用可较好地解释不同类型捕虏体同位素之间的相互关系.关键词层离作用捕虏体多维空间特征Sr-Nd-Pb同位素同位素多维空间拓扑结构分析方法首先由Allegre[1]提出.这种分析方法是将一组同位素数据置于一个多维空间中,通过对数据的几何结构、分布特征和相对位置的分析判别,找出它们的内在联系和相互制约关系.具体地说,就是在由地球化学数据所组成的一个多维向量组中,找出一些能反映更多信息的新向量,使地球化学数据在这些新向量上的投影尽可能地分开,从而更特征化地展示它们之间的关系.这种方法对于探讨受多因素控制的复杂地球化学体系的成因具重要意义,能揭示出比二维图解更丰富的信息.找出的这些新向量表示了一组地球化学数据多维空间特征,代表的是多维同位素的综合信息,与实际地球化学指标(如Sr-Nd-Pb同位素比值)具有不同的意义.因此,这些向量与实际地球化学轴一般不重合.位于华北克拉通北缘的汉诺坝玄武岩含大量的深源捕虏体.它们被认为是下地壳和上地幔物质的代表.对该地多类型捕虏体的Sr-Nd-Pb同位素进行系统分析测试,并利用同位素多维空间拓扑结构分析方法对已取得的数据进行综合分析,可较好地研究不同捕虏体在多维空间中的相互关系,并讨论其原因.1捕虏体种类及其空间产出位置汉诺坝玄武岩中麻粒岩和辉石岩捕虏体依据其矿物组合,前者可分为长英质麻粒岩和二辉麻粒岩;后者包括二辉石岩、尖晶石辉石岩和石榴石辉石岩.受矿物组合限制,所研究的样品仅得到少量压力估算值.但根据该区大量(比本文样品数大得多的本区捕虏体数据)[2]1)温压估算结果所得的地温线推测,汉诺坝地区的下地壳主要由二辉麻粒岩组成,长英质麻粒岩也可能是下地壳的组成岩石.岩石学壳幔边界约位于32~42km处,与地震界面吻合,构成一个岩石学意义上的壳幔过渡层.在该界面以下,二辉麻粒岩类岩石消失,尖晶石二辉橄榄岩成为占主要地位的岩石,尖晶石辉石岩主要集中于42~45km这一层位内,与尖晶石二辉橄榄岩共同构成了42~55km处的上地幔.石榴石辉石岩则主要集中于55~65km这一层位.二辉石岩的分布范围较宽,既可位于下地壳,也可位于上地幔.1)陈绍海.华北克拉通北缘下地壳-上地幔的组成与结构及壳幔相互作用)))汉诺坝玄武岩中深源岩石捕虏体成因岩石学研究.中国科学院地质研究所博士学位论文,199622182分析结果及多维空间特征计算根据同位素反演地质作用过程需要考虑时间因素,以初始值探讨其成因.据研究1),长英质麻粒岩的成因复杂,其形成时代难以确切制约,但比二辉麻粒岩和辉石岩捕虏体形成时代早.二辉麻粒岩和辉石岩的形成时代较新(100~140Ma),并经历了混合作用.它们的87Rb/86Sr比值很低,现今87Sr/86Sr观测值与其形成时的初始值应较接近.Nd同位素因时间较短,其现代值与初始值变化亦较小.因此,以这两类捕虏体的现今观测值近似代替其初始值,这也是目前国际学术界的习惯近似处理方法.在计算中,只考虑这两类捕虏体的比值.另外,在求得包括这两类捕虏体信息的惯量矩阵的特征向量后,可将长英质麻粒岩及汉诺坝玄武岩附近的地体同位素比值投影到这些特征向量上.在这种情况下,它们的投影是有意义的,因为长英质麻粒岩在下地壳的滞留时间很长,有可能成为二辉麻粒岩的混合端元;目前地表所见麻表1同位素分析结果a)岩性样号87S r/86Sr143Nd/144Nd206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb/204Pb二辉麻粒岩90DA10.7086280.51191016.71715.26037.104 90DA20.7073970.51169916.96715.33437.265 90DA50.7071140.51189216.85315.28536.900 95DA60.7070660.51179617.16415.42337.434 90DA100.7070150.51187417.28515.40037.305 91DA30.7073000.51196916.86915.23436.848 95DA14-P0.7068140.51204617.42115.41837.860 95DA14-G0.7070490.51179817.70015.50138.003 95DA150.7074070.51177717.85915.65338.336 95DA160.7071480.51189917.66515.47537.761 95DA170.7079510.51215317.38015.37437.610 95DA300.7064450.51195017.55515.40037.500 95DA400.7059130.51186616.50015.24436.484 95SQ10.7074850.51175616.74015.29836.893二辉石岩95DA40.7072330.51185717.71615.47737.892 95DA360.7092580.51150417.75415.41037.540 95JSB20.7075800.51190918.23715.57838.274尖晶石95DA280.7060570.51237917.84515.55938.697辉石岩95JSB10.7043290.51315517.98915.62538.162 90DA70.7067730.51207617.29515.27036.75990DA80.7077320.51235816.62615.26936.992石榴石90DA110.7072140.51314917.44215.45237.474辉石岩90DA120.7070860.51250117.88915.50938.099 91DA70.7065890.51203017.34915.39537.33495SQ90.7075360.51318717.93415.55238.000a)Sr同位素采用86Sr/88Sr=0.1194进行标准化,NBS607测定结果为87Sr/86Sr= 1.200000?30(2R);Nd同位素采用146Nd/144Nd=0.7219进行标准化,BCR-1测定结果为143Nd/144Nd=0.512640?10(2R);Pb同位素测定:NBS981多次测定平均值为206Pb/204Pb=16.966,207Pb/204Pb=15.514,208Pb/204Pb=36.730,误差小于0.1%.实验全流程本底Sr为n@10-9 g,Nd为n@10-10g1)张国辉.河北汉诺坝玄武岩中麻粒岩和辉石岩类捕虏体地球化学研究)))兼论壳幔相互作用.中国科学院地质研究所博士学位论文,19972219粒岩相地体是由中下地壳经构造作用抬升上来的,一部分与麻粒岩相地体同成因、同组成的地质体有可能仍然滞留于下地壳,因此也就可能成为后期形成的二辉麻粒岩的围岩.本文计算多维空间特征向量时考虑样品共25个(表1),其中二辉麻粒岩14个,辉石岩11个.每个样品考虑Sr,Nd,Pb 同位素共5个比值,分别为87Sr/86Sr,143Nd/144Nd,206Pb/204Pb,207Pb/204Pb 和208Pb/204Pb.具体计算过程见张国辉1).在多维空间中,欧氏距离是有意义的,即所有变量在各个坐标轴上是等价的,而且在解释上有相同的权重.然而,不同同位素比值的变化范围及绝对值存在很大差别,如143Nd/144Nd 比值在各样品之间的差异一般不超过0.002,而Pb 同位素比值差异则远大于此.因此,原始数据标准化是必要的,这样就使各个同位素比值反映的信息权重大致在同一数量级别上.目前该法尚无统一的标准化方案,且对于不同的研究对象采用统一的标准也是不适合的.根据样品的实际情况,取其对BSE (Bulk silicate earth)值的偏差.BSE 的Sr,Nd,Pb 同位素比值分别取:87Sr/86Sr =0.7045,143Nd/144Nd=0.512638,206Pb/204Pb=17.8,207Pb/204Pb=15.6,208Pb/204Pb=38.0.标准化方法为Nd=10000@[(143Nd/144Nd)样-0.512638],Sr =1000@[(87Sr/86Sr)样-0.7045],Pb=10@[(Pb)样-Pb BSE ].计算结果投影于图1.同时投影的还有部分地幔端元及前人对汉诺坝玄武岩及其中捕虏体的研究结果.图1 V2)V5图1)))汉诺坝玄武岩附近地体(本文),2)))二辉麻粒岩(本文),3)))二辉石岩(本文),4)))尖晶石辉石岩(本文),5)))石榴石辉石岩(本文),6)))麻粒岩捕掳体[3],7)))辉石岩捕虏体[3],8)))辉长岩捕虏体[4],9)))玄武岩[5],10)))二辉橄榄岩[6],11)))可能的中间混合端元组分,12)))长英质麻粒岩(作者),Ph -Py )))金云母辉石岩[6]3 多维空间投影图特征及其地质意义在图1中,二辉麻粒岩有较明显的线性趋势,比Sr -Nd,Pb -Sr 及Pb -Nd 二元同位素图解1)提供了更详细的样品之间关系信息.这种线性趋势的一端为EM Ò端元,另一端为DM 与汉诺坝附近地体之间的某点(即图例11所示).另外,一部分二辉麻粒岩样品具向DM 延伸的趋势.二辉麻粒岩的这种分布趋势表明EMII 端元可能是其一个端元,另一个端元可能是DM 和类地体组分的混合产物,类似于PREMA 的形成(有人认为PREMA 可能是DM 与BSE 的混合[7]).根据二辉麻粒岩的这种分布趋势还可推测在二辉麻粒岩形成前其源区可能已发生过DM 端元与类似地体成分的物质的混合,并形成了一广泛的混合源区.该源区对二辉麻粒岩的形成起重要控制作用,即二辉麻粒岩的形成可能具多阶段演化历史.在1/Sr -87Sr/86Sr 图中也存在类似现象1).1)见前页脚注2220图1中的另一个重要特点是辉石岩与二辉麻粒岩在五维空间中显示了密切的联系,即二辉麻粒岩是三类具不同矿物组成的辉石岩的共同端点.二辉石岩主要位于二辉麻粒岩的近EM II端.尖晶石辉石岩一端向二辉麻粒岩的EM II端元延伸,另一端向DM端元延伸.石榴石辉石岩的分布趋势是一端向二辉麻粒岩中部(二辉麻粒岩的中部具向右上方DM端元延伸的趋势)延伸,另一端指向DM端元.综合图1中各类捕虏体及地体的多维空间特征及由它们的温度、压力所决定的空间分布相对位置(见前述该地岩石学剖面),可以认为二辉麻粒岩的层离作用(delamination,又译拆沉作用)可以较好地解释它们之间的相互关系.二辉麻粒岩层离到不同深度能影响处于不同深度的辉石岩的组成.二辉麻粒岩中的长英质麻粒岩夹层也可能共同发生层离作用,对辉石岩的组成产生影响.因此,受二辉麻粒岩层离作用影响的不同辉石岩组成都存在这一共同端点.二辉麻粒岩的空间位置较浅,受地体和EM II端元的影响较大.尖晶石辉石岩和石榴石辉石岩空间位置相对较深,DM端元的影响较明显.这些与Tatsumoto等人[6]认为的中国东部岩石圈化学端元垂向分布特点吻合.Chen等人[4]的辉长岩捕虏体基本位于本文二辉麻粒岩的分布范围内,可能与二辉麻粒岩为同成因,与陈道公等人[3]的观点一致.陈道公等人[3]的辉石岩捕虏体来自较大的深度范围,矿物组合也存在差异.在图1中,它们可分为两类,一类的分布呈弧形,另一类则位于M ORB与DM之间.弧形的下部与二辉麻粒岩的延伸趋势相近,而上部则自二辉麻粒岩中部向外延伸.它们可能揭示了一种多元混合作用过程.二辉麻粒岩仍是呈弧形分布的辉石岩的共同端,说明二辉麻粒岩对这些辉石岩成分的控制作用,与前面所述特点一致.这种弧形分布也可能表明其源区受到类似富含金云母的辉石岩地幔(即图1中之Ph-Py)的影响.而靠近DM与MORB的辉石岩表明其所受外界影响较小(样品为相对较深的橄榄二辉岩和单辉岩).研究区处于华北克拉通北缘.不同块体之间的相对运动易使岩石圈物质产生倾斜或垂向上的运动.这可能为层离作用的一种机制.另外,新生代汉诺坝玄武岩的大量喷发反映了该区地幔热流在此前存在大规模扰动.热扰动可能是层离作用发生的另一种可能动力.樊祺诚等人[8]及Zhou等人[9]的汉诺坝玄武岩中麻粒岩捕虏体的锆石分析结果也揭示了本区的中生代构造运动.这也提供了本区壳幔或壳内物质长期循环的一个佐证.但目前对于层离作用的机制尚缺乏深入了解,可能与中国东部中生代以来岩石圈减薄机制属同一作用范畴,需要进行综合研究.致谢野外工作期间得到了刘若新研究员和冯家麟教授的指导和帮助,作者深表感谢.本工作为国家自然科学基金(批准号:49272097)资助项目.参考文献1Allegre C J.Topology in i sotopic multispace and ori gin of mantle ch emical h eterogenei ty.Earth and Planetary Science Letters, 1987,81:319~3392Ch en S,O.Reilly S,Zhou X,et al.Xenolith Information on the Lower Crust and Upper M antle S tructure Beneath Hannuo-ba,Sino-Korean Craton,China.1997,Submitted to Lithos3陈道公,支霞臣,李彬贤,等.汉诺坝玄武岩中辉石岩类包体Sr,Nd,Pb同位素及其成因信息.地球化学,1997,26(1): 1~1222214Chen D,Zhi X,Li B,et al.Chem i cal an d isotopic characteri stics of gabbroic xenoliths from Hannuoba,China.Chinese Jour-nal of Geochemistry,1995,14(3):276~2875Song Y,Frey F A,Zhi X.Isotopic characteris tics of Hannuoba basalts,eastern China:Implications for their petrologenesis and the com positi on of subcontinental mantle.Chemical Geology,1990,88:35~526Tatsumoto M,Basu A R,Huang W,et al.S r,Nd and Pb isotopes of ultramafic xenoliths in volcan i c rocks of Eastern China: enriched compositions EM I and EM II i n subcontinental li thosphere.Earth and Planetary Science Letters,1992,113:107~ 1287Zindler A,Hart S.Chemical geodynamics.Ann Rev Earth and Planet Science Letters,1986,14:493~5718樊祺诚,刘若新,李惠民,等.汉诺坝捕虏体麻粒岩锆石年代学与稀土元素地球化学.科学通报,1998,43(3):133~137 9Zhou X,Sun M,W ilde S A./In_S itu0comparative study of granulite xenoliths vs granulite terrains in Hannuoba region, north China:isotopic constraints.Chinese Scien ce Bulletin,1998(supp):164(1998_01_20收稿,1998-04-20收修改稿)长白山望天鹅双峰式火山岩K-Ar年龄意义樊祺诚刘若新李大明李齐(国家地震局地质研究所,北京100029)摘要根据火山岩的野外产状、岩石学和K-Ar年龄测定结果,推测望天鹅火山经历了造盾和造锥两个发展阶段,火山活动从早到晚可分为3期:长白期(?~ 2.87M a)、望天鹅期(2.69~ 2.41Ma)和红头山期(2.12M a).火山岩岩性变化从粗面玄武岩y玄武质粗安岩、粗面岩y 碱性流纹岩,具有与天池火山相似但又有别的双峰式火山岩组合之特点.关键词望天鹅火山双峰式火山岩K-Ar年龄1望天鹅火山及火山岩长白山天池火山是著名的中心式火山口,但对长白山之南近在咫尺,与天池火山相距仅32km的一座巨大的望天鹅火山却鲜为人知,它是长白山地区唯一可与天池火山媲美的中心式火山口,位于破火口东南缘的望天鹅主峰为海拔2051.4m的火山锥.望天鹅火山锥东侧约5km有一穹状熔岩锥)))红头山,海拔2010.2m.望天鹅火山位于长白县西南,是长白县与抚松县的分界,也是漫江上游与长白十五道沟至十九道沟水系的分水岭.围绕望天鹅火山口,四周水系成放射状分布.望天鹅火山锥体的外围是大面积长白期玄武质熔岩环绕望天鹅火山锥体成盾状台地(图1),其熔岩流南抵鸭绿江边,西至临江东,东越鸭绿江入朝,北面进入抚松县境内.火山岩在我国境内东西长约100km,南北宽近50km,分布面积近4000km2,是形成长白山南坡火山岩的主要喷发中心.望天鹅火山南面的十三道沟和十九道沟之间由于后期水系切割,可见柱状节理发育极好的长白期粗面玄武岩,形成孤立的塔林沿水系两侧分布.长白期下部为富含斜长石斑晶(占体积20%~30%)粗面玄武岩,向上过度为少斑或无斑致密块状粗面玄武岩,顶部为气孔状粗面玄武岩.在长松(长白县-松江河)公路约40km处出露具瓦片状风化特点的望天鹅期粗面岩(CB19-10),56km处为玄武质粗安岩(CB19-12和CB19-13),它们都属于望天鹅期下部(或早期)的火山岩.进入抚松县境内在长松公路65km 2222。