大陆地幔岩石圈和地球地幔中浅水平富集过程

大陆地幔岩石圈可能是一个不相容元素的重要的储库,并且它仍然是一个研究地幔元素分馏过程的关键性天然实验室。为了构筑一个大陆地幔岩石圈模式,对地幔捕虏体、钾镁煌斑岩和金伯利岩以及所选择的大陆溢流玄武岩中的主要元素、微量元素和同位素资料进行了综合研究。业已证明,这种地幔岩石圈的组成、密度、厚度和产生玄武岩的能力是随年龄而变化的。太古宙地幔岩石圈以具有相对低的FeO丰度(这归因于科马提岩的提取作用)为特征,因而该岩石圈的密度必定比周围的软流圈要低。与此相反,太古宙后的地幔岩石圈,其组成可能与最近采集的样品(如碱性玄武岩中的尖晶石橄榄岩包体)相类似。因此,太古宙后的地幔石圈为大陆溢流玄武岩的产生贡献了足够丰富的物质,并且为更容易分层和加入到大洋玄武岩的软流圈源区提供了足够高的密度。综合现有的有关地幔捕虏体和大陆溢流玄武岩的资料表明,大陆地幔岩石圈在壳/幔系统中占的元素份额,含K小于10％’而含Sr和Nd为3.5％。 许多大陆镁铁质岩石具有以ε_(Nd)低、ε_(Sr)多变和~(206)Pb/~(204)Pb比值经常都低为特征的明显不同的同位素比值。特别是具稍高~(87)Sr/~(86)Sr和低~(206)Pb/~(204)Pb的组合越来越被认为是大陆地幔岩石圈的一个特征。钾镁煌斑岩、金伯利岩和黄长煌斑岩?     

湘东北中生代基性岩脉微量元素地球化学特征及岩石成因

湘东北中生代基性岩脉可以分为煌斑岩和辉绿岩两类 ,前者形成于 136 .6 1Ma ,后者形成于 86 .18Ma ,与华南中生代主要拉张时期相对应。岩石富集LREE ,Eu负异常不明显 ,其形成主要受地幔部分熔融作用制约。早期煌斑岩类微量元素和Sr、Nd同位素总体上具有富集地幔 (EMⅡ型 )洋岛玄武岩 (OIB)特征 ,富集Nd、P、Cs,而K、Rb、Sr、U、Th等富集程度不明显 ,Ta、Nb略有富集 ,具有软流圈地幔上涌地幔热柱玄武岩岩浆源区性质 ,表现出软流圈地幔上涌部分熔融的成岩特点。晚期辉绿岩类表现出Ta、Nb、Ti亏损 ,但LILE并不富集 ,反映地壳混染程度的增强 ,具有大陆拉张带 (裂谷初期 )形成的玄武岩岩浆源区性质 ,为岩石圈地幔部分熔融形成。二者具有不同的岩浆源区性质 ,从早期到晚期岩浆源区向上迁移并致使部分陆壳物质混入 ,反映由热点式拉张到岩石圈伸展 减薄的作用过程。     

Re-Os同位素体系在地球科学中的应用

在汇总本世纪六十年代以来国际上Re Os同位素地质学主要文献的基础上 ,概括总结了Re Os同位素地质学几十年来的研究成果。系统地介绍了Re Os同位素体系在地质年代学和示踪研究方面的应用。阐明了Re Os地质年代学的定年原理、实验技术、优势 ,以及应注意的问题 ;归纳总结了Re Os在陨石、大陆壳和地幔等不同储库中的丰度、分布及演化特征 ;回顾了近年来Re Os同位素体系在陆壳演化、洋岛玄武岩和地幔羽成因及陨石撞击等示踪研究方面的工作和进展。     

钾镁煌斑岩和金伯利岩的 Sr、Nd、Pb 同位素及少量元素地球化学

<正> 一、引言最近五年,有些研究者已不采用两组分(地壳和亏损地幔)简单模式来解释幔源岩石中放射成因同位素的变化。大陆下地幔中捕虏体的 ∈_(sr)、∈_(Nd)和Pb同位素比值变化很大,这种情况被认为是大陆岩石圈内古老地幔物质     

某些大陆拉斑玄武岩微量元素地球化学

<正> 前言 同大洋玄武岩相比,大陆拉斑玄武岩(CT)的特点是某些不相容元素的含量高,变化大,同位素比值的变化也大。大陆和大洋玄武岩的这种地球化学差异已讨论过多年,提出了几种不同的假说,以解释大陆拉斑玄武岩的这种地球化学特点。这些假说包括:由“地幔羽”产生母岩浆;由不均匀富集的上地幔产生母岩     

北冰洋南森-加克尔洋脊具科马提岩-拉斑玄武岩趋势的鬣刺玄武岩

在ARK Ⅳ/3(1987)航次期间,在南森-加克尔洋脊(NGR)采集了火山岩样品。该洋脊是一个缓慢扩张(半速率约为0.5cm)的洋脊,其轴深超过5000m。NGR是迄今为止扩张最慢且最深的洋中脊,根据采样位置距轴谷的距离,计算出所研究岩石的年龄约为600ka。 根据岩相学和地球化学特征,即(?)刺结构、mg>70和MgO>9wt％,把该火山岩称为科马提质玄武岩。科马提质玄武岩中玄武岩纽分的暗色球状微滴,被认为是不完全岩浆混合作用的反映。该科马提质玄武岩的玄武岩端员能较好地用根据稀土元素、Ti和不相容微量元素得出NGR的玄武岩的富集特征来解释。 根据Nd同位素数据和高的Sm/Nd比值,地幔交代作用[即脉状(veined)地幔模式]可能是造成NGR科马提质玄武岩的源区富集不相容元素的原因。     

黔西地区峨眉山玄武岩(东岩区)铂族元素地球化学特征

利用同位素稀释 等离子体质谱(ICP MS)方法测定了黔西水城、威宁等地的东岩区峨眉山玄武岩的铂族元素含量。结果表明,相对于原始地幔,东岩区峨眉山玄武岩的铂族元素发生了较强的分异作用,Os、Ir、Ru、Rh亏损,Pd、Pt则发生富集,相对配分模式为Pd Pt富集型;经球粒陨石及原始地幔标准化的铂族元素配分模式为向左陡倾斜型,具有陡的正斜率,Pd/Ir显著高于原始地幔、球粒陨石、原始上地幔等,而与地幔低度熔融形成的N MORB、大陆拉斑玄武岩等接近,表明峨眉山玄武岩的物质来源为上地幔熔融程度偏低的玄武岩浆。     

埃滕德卡-巴拉那地区硅质火山岩的氧同位素地球化学:源区的控制条件

埃滕德卡（纳米比亚）和巴拉那（南美洲）白垩纪溢流玄武岩区硅质大山岩中辉石斑晶的氧同位素比值，被认为可反映原始岩浆的δ18O值。据我们识别，这两个地区的南部岩石为高δ18O型（δ18O辉石～＋10‰），北部岩石为低δ18O型（δ18O辉石～＋6．5‰）。这两个流纹岩类型的其它差别，包括低δ18O型岩石中不相容元素的含量高、初始87Sr／86Sr比位低。我们认为，流纹岩类型的区域分布反映了源区组分的差异，只要这些源区是下地壳的、新元古代活动带的物质（高δ18O）和太古宙下地壳的物质（低δ18O），它们的组分差异就可得到圆满的解释。     

东南大盆地在伸展期间岩石圈减薄的同位素证据

在内华达州拉斯韦加斯附近,晚新生代伸展期间喷发的镁铁质岩石,其Nd和Sr同位素以及全岩化学组成呈时间分配的变化模式。这些模式表明,在伸展过程中,岩浆形成的深度在整个时期内都在变化,且岩石圈地幔部分地被软流圈地幔所置换。在碱性岩中,ε_(Nd)在整个时期内是变化的,从主伸展期开始前(16Ma)的-9.1(本区岩石圈地幔的特征值)变为伸展期(4.6Ma)的+6.4(软流圈地幔的特征值)。在主伸展期结束前后(10～6Ma),拉斑玄武岩浆喷发,此岩浆的ε_(Nd)的变化范围从-1C.1到-7.9;这表明,当软流圈地幔进入拉斑玄武岩形成的深度范围(33～50km)时,岩石圈并未减薄很多。拉斯韦加斯地区岩石圈约减薄了50％,这比根据上地壳伸展程度推测出的值要小(2/3或3/4),显示出岩石圈对伸展的响应是不均匀的。     

构造环境对幔源岩中稀有气体同位素比值的制约

稀有气体是地球化学研究中有效的物源示踪剂。在广泛收集资料的基础上,通过对He、Ne、Ar同位素数据的统计分析,总结、对比了不同构造环境幔源物质中轻稀有气体同位素的组成特征。统计表明,大洋中脊玄武岩(MORB)中3He/4He=7 0～10 0Ra者约占统计样品的90%;洋岛幔源物质(OIB)的3He/4He值变化范围大,但>10 0Ra者占65%;消减带幔源岩的3He/4He值总体略低于MORB;大陆幔源岩的3He/4He值主要变化于6 0～10 0Ra间,但环太平洋大陆边缘低于MORB者普遍;大陆热点地幔流体具有类似OIB的3He/4He值分布特征。MORB与OIB的40Ar/36Ar值分布范围类似(主要范围为296～12000),但低于1000者在MORB中仅24 5%,而在OIB中约43 4%;板块俯冲区幔源岩的40Ar/36Ar值总体较低,<1000者约占67%;大陆各类地幔流体的40Ar/36Ar值普遍偏低,主要在4000以下。大陆、大洋幔源岩中20Ne/22Ne值主要介于9 8～12 5间,但<9 8者在各大陆地幔普遍存在。幔源物质的上述组成特征与大气、地壳等源区对其影响有关。我国东部幔源物质稀有气体同位素组成具有大气 地幔混合源区特征。     

弧后盆地中玄武质火山作用的地球化学特征

弧后盆地都是通过与洋中脊发生的相似的张性断裂作用形成的。但是,沿主要洋脊喷出的岩浆主要是亏损LIL元素、Ta和Nb的N型MORB,而许多弧后盆地却是以N型MORB与岛弧乃至钙碱性玄武岩[即与HFS元素(Nb、Ta、Zr、Hf和Ti)比较,LIL元素(K、Rb、Ba和Th)的富集]之间过渡的玄武岩为底板。对这种从N型MORB到钙碱性玄武岩的成分变化,只有通过能给弧后盆地地壳提供所需地幔物质的成分发生化学变化,才能得到满意的解释。为此,提出了两种主要作用:(1)地幔楔体受到来自沉降且脱水的大洋岩石圈的富集LIL元素含水流体(也许还有沉积物)的选择性混染;(2)玄武岩形成期间发生的重复熔融(和不相容元素)的萃取作用,前一作用将使弧后玄武岩的地幔源区富集LIL元素,而后一作用将使该源区亏损所有的不相容元集,但这两种作用的净效应是提高了这些源区的LIL/HFS元素比值。     

一种用Nb-Zr-Y图解判别各种洋中脊玄武岩和大陆拉斑玄武岩类型的方法

本文利用产于不同地质构造背景的1800多块玄武岩类岩石的分析值,对不活动痕量元素Nb-Zr-Y的新判别图解作了详细说明。该图解可判别不同类型的洋中脊玄武岩(“MORB”,包括正常洋中脊的“N型MORB”和地幔羽影响区的“P型MORB”)、板内拉斑玄武岩(WPT)和板内碱性玄武岩(WPA)。火山弧玄武岩(VAB)的数据点落在WPN区和N型MORB区内,因而不能将其与后两种岩石类型分开。落在通用Ti-Zr-Y图解中MORB/VAB区内的古老大陆拉斑玄式岩都能清楚地与N型MORB区分开。     

加拿大苏必利尔区太古宙煌斑岩脉的成因:微量元素和Nd-Sr同位素证据

出露于加拿大苏必利尔罗灵河杂岩体中的合角闪石斑晶和单斜辉石斑晶的煌斑岩，具有磁性、含霞石标准矿物的玄武岩质成分（SIO2＜50wt％），成分变化从原始岩浆到分异岩浆［Mg／（Mg＋∑Fe）。0．66～0．40；Ni＝200～35PPm]，岩石富含LREE[（Ce／Yb）n=16～26，Cen=60～300；n=球粒陨石标准化],Sr（870～1800ppm）、P2o5（0．4～1.3wt％）和Ba（150～90OPPm）。煌斑岩结晶分异产生了辉长岩和单斜辉石岩堆积岩体。煌斑岩和辉长岩一辉石岩的全岩Sm－Nd等时钱给出的结晶年龄为2667土51Ma（I＝0．50929z0．00O04：end＝＋2．3+0．7）。全岩的Sr同位素数据分散，但其中有一个初始87sr/86sr比值（。0．7012）与全球的相似。煌斑岩富含LREE和Sr的原因并非是地壳混染或与同期二长闪长质岩浆的混合，而是幔源部分熔融的结果，幔源在熔融之前不久就已富集了上述元素和其它大离子亲石元素（LILE）。煌斑岩与太古宙“方辉安山岩”岩套中幔源的高Mg、富LILE的二长闪长岩-花岗闪长岩为同期产物。两套岩石LREE曲线的“上凸（concave－downward）”表明，它们的源区与亏损地幔相同，但母岩二长闪长岩具较高的LREE丰度、较高的Ba／La比值和较低的εNd值（＋1．3±0．3）表明，其源区为相对较富集的地幔。煌斑岩和高Mg二长     

安徽黄梅尖地区基性岩脉K-Ar年代学、地球化学特征及地质意义

在野外地质调查和室内综合研究的基础上,通过对黄梅尖地区辉绿玢岩K-Ar年代学、地球化学和Sr-Nd同位素特征进行研究,探讨辉绿玢岩的形成时代、岩石成因及构造背景。K-Ar年代学研究表明,辉绿玢岩形成于～107 Ma,是早白垩世岩浆活动的产物,形成时代晚于该地区火山岩和侵入岩,与该地区铀成矿年龄基本一致;辉绿玢岩的侵入可能是该地区岩浆作用的最后一幕,铀成矿可能与辉绿玢岩具有成因联系。地球化学特征表明,辉绿玢岩富集大离子亲石元素K、Rb、U、Pb和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti,具有较高的I_(sr)值和负ε_(Nd)(t)值,具有富集地幔源区特征;辉绿玢岩是在地壳伸展和岩石圈减薄的构造背景下,由俯冲交代作用形成的富集地幔部分熔融形成的,表明～107 Ma时该地区仍处于伸展构造环境下。     

洋岛玄武岩成因的微量元素证据

在具有端员放射成因同位素特征的洋岛之间高度不相容微量元素比值上,各洋岛玄武岩(OIB)岩套显示出重大而始终一致的差异。来源于具高U/Pb比值源区的OIB,其微量元素特征与以再循环古老洋壳为主的源区是一致的,而来自明显富集同位素的地幔源区的OIB,其微量元素特征能很好地解释作为具高U/Pb比值的OIB与少量(百分之几)再循环沉积(深海的和陆源的)组分的混合物的源区。     

青藏高原羌塘东部治多县左支——失多莫卜辉长岩带地球化学特征及构造意义

青藏高原羌塘东部治多县左支--失多莫卜辉长岩带形成于晚二叠世,由单一辉长岩组成.岩石富碱,Na2O>K2O为钙碱性系列.微量元素特征表现为大离子亲石元素(LILE)富集,高场强元素分异,显示板内玄武岩特征.轻稀土元素高度富集,δEu不显亏损,为弱负异常到正异常.(87Sr/86Sr)i较低,变化于0.70419～0.70471之间,εNd(t)值较高,变化于4.3～4.9之间,显示了略亏损的地幔源区特征.该辉长岩带应形成于板内伸展扩张构造环境.     

陆壳组成与年龄的关系:花岗质岩石中Nd同位素变异所提供的证据

地壳花岗质岩石源区的Nd同位素体系可用来估算与陆壳年龄呈函数关系的陆壳Sm/Nd比值。现已发现,从早太古代到晚元古代,陆壳内花岗岩岩浆源的Sm/Nd比值随年龄的减小而增大,即从球粒陨石值的47%增至64%。这一变化趋势与根据沉积岩的稀土(REE)模式推测的变化趋势相反。观测到的这一变化趋势可能仅适用于地壳的长英质部分,但只要较老地壳比较年轻地壳含有更多的镁铁质(50%对0%),该变化趋势也可应用于整个地壳。因为地球上最古老地壳的某部分可能已被继后的地质过程所破坏,所以该变化趋势可能是地壳组成的保留倾向所致(preservational bias),而不是地壳组成真正随时间发生了变化。同位素数据和地壳年龄的分布表明,整个陆壳的Sm/Nd比值不低于球粒陨石值的60%。地壳的Nd浓度的这个极限值和估算值与质量平衡(要求大陆的Nd含量与约700km深处的地幔中丢失的Nd的量相等)一致。     

板块与地幔的相互作用—板块内岩浆的成因和上地幔的构造(Ⅲ)

在世界范围内,板块内岩浆所表现出的系列地球化学和同位素特征看来都是通过一个与大洋岩石圈俯冲作用有关的共同成因过程所形成的。据发现,板块内岩浆的源区在大陆下岩石圈和大洋下岩石圈中的位置是截然不同的,而且在地幔中的深度也要大得多。然而,少量元素的配分关系表明,产生板块内岩浆源区的过程并非发生于下地幔中钙钛矿相条件下,而几乎可以肯定是限制在地幔内。有人提出板块内岩浆的源区最初形成于上地幔内的两个主要位置。其中一个位于俯冲岩石圈和上覆地幔的界面附近,是由于板块和地幔的相互作用(主要在150—300km深处)而形成的。在这一源区内板块的榴辉质洋壳的部分熔融是由于俯冲的前蛇纹岩体释放水所致。熔体迁移到邻近的难熔橄榄岩中,与之混染变富。这实质上是形成钙碱性源区的同一过程的延伸,并可解释这两种组合在地球化学和同位素特征方面的相似性。钙碱性组合相对贫Ti、Nb和Ta,这是因为俯冲榴辉质洋壳的上层在80—100km深处发生部分熔融时使这些元素滞留在残留金红石中所致。而在更深处(150—300km),当俯冲洋壳的下层发生部分熔融时,金红石不再是残留相,因此,Ti、Nb和Ta成为高度不相容元素,从而有效地从俯冲板块迁移到板块内岩浆源区。俯冲作用的角度可能很小,因而在大陆下延伸的水平距离     

硅质沉积岩的La-Ce和Sm-Nd分馏系列——沉积过程中海洋环境的标志

为了说明硅质沉积岩(燧石)中稀土元素(REE)源的特征及其沉积环境的性质,测定了有关的La-Ce同位素和Sm-Nd同位素数据。所研究的燧石为西澳大利亚皮尔巴拉断块中乔治克里克群的晚太古宙燧石、日本中部的三叠纪燧石和太平洋中部以及加勒比海白垩纪和早第三纪深海燧石。采自乔治克里克群的太古宙燧石,显示出在其沉积年代里具有球粒陨石的Ce和Nd同位素比值,这表明其源区有一个随时间积分的球粒陨石REE模式。采自日本的三叠纪燧石,具有表明直接来源于陆源的初始Ce和Nd同位素比值。另一方面,对REE模式中出现负异常的白垩纪和早第三纪的深海燧石来说,其初始Ce和Nd同位素比值揭示出有两个不同的来源:Ce来自轻稀土元素(LREE)长期亏损的大洋火山岩,而Nd来自LREE富集的大陆岩石。据认为,从深海燧石中所观测到的相反的性质是其沉积环境远离大陆的反映。这些结果证实,La-Ce同位素体系在确定海洋沉积物(如燧石)中所观测到的异常性质和成因方面非常有用。     

锇同位素——岩石成因和地质的追踪剂

<正> 为了小规模地(岩石成因问题)以及大规模地(地质力学问题)探索地球的化学演化过程,业已证明,放射成因同位素是极其有效的工具。近年来,利用钕同位素作为地质追踪剂的结果表明,多追踪剂技术比单一的追踪剂技术优越得多。Nd和sr同位素之间的负相关性与Pb—Sr同位素之间的非相关性不同,因而给地球的化学演化提示了一个最重要的问题。 这些研究结果清楚地表明,需要有更多的、具有不同特点的地质追踪剂,以便对地球演化方面的普遍性问题提供新的制约因素。这些制约因素就是锇同位素。~(187)Re通过β~-衰变为~(187)Os,其衰变常数约为1.6×10~(-11)年~(-1)。铼与锇都是亲铁-亲铜元素,因此有人认