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     

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     

乌干达超钾质岩浆的软流圈成因

<正> McKenzie(1984)最近强调,如果导致上地幔热流升高区对流升涌作用的热扰动起始于大约700km深处的较低的热分界面,那么从热扰动中最后释出的羽状体和岩浆,就会无选择性地上升到海洋和大陆区下。这一观点意味着,大多数大陆镁铁质岩浆起源于软流圈地幔     

超镁铁岩和镁铁岩的稀土元素地球化学

<正> 一、上地幔岩石的REE地球化学 地幔约占整个地球质量的2/3,在估价整个地球的成分和地壳—地幔—地核体系的成分演化时,必须了解地幔的成分。了解地幔成分的直接途径只能是研究那些由地质作用过程暴露在地壳内的地幔岩石样品。这些岩石为几种     

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     

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。     

碳酸盐在地幔中的稳定性

<正> 本文对结晶碳酸盐在上地幔和下地幔的压力条件下可能的稳定性进行了热力学分析。这个问题是直接根据以前研究的地核形成过程和地幔中的氧化-还原状况的结果而来的。当 Fe-Mg 硅酸盐和超石英     

深源地震与水在地幔中的再循环

50多年来,对地球内部100～500km深处的地震的认识还一直是个谜。在此深度,预料岩石可能因塑性流动而不是脆性破裂或断层表面摩擦滑动而变形的。实验室实验以及对地震活动消亡带中的压力和温度所作的详细计算表明,深源地震可能是由于沉降到上地幔的岩石圈的水合部分的脱水作用和高压结构的不稳定性造成的。因此,地震学家可以绘制出从大洋返回到地球深部的水的再循环图。     

地球形成前后的演化历史:兼论地球的年龄

本文对地球形成过程的不同阶段给出了一个推测的时间表。目前公认的地球形成年龄是以陨石年代学推断的，因而，实际的地球年龄应晚于陨石形成年龄而大于目前已知的最古老的地球物质年龄，即介于4560Ma和4276Ma之间。根据球粒陨石年代学资料，球拉的年龄约为4560Ma，星子的形成年龄间隔为107～108Ma年，考虑到原地球形成和土地幔补堆积层形成时间，地球最后形成年龄约在4400Ma前后。上、下地幔的差异和上地幔化学特征充分说明了上地幔具独立演化的历史，没有参与地球的成核过程，上、下地幔过渡带应是原地球分异壳转化而成，该层圈所富集的不相容元素及生热元素对土地幔后期演化具有重大意义。     

橄榄石中氢的实际溶解度及其对地幔中水储存的意义

水在地球上地幔的地球动力学过程中起着重要的作用，例如，氢（正如水）能影响部分熔融产生的岩浆的数量和组成，而微量氢（～0．001wt％的水）可使土地幔的主要矿物──橄榄石弱化。氢离子的迁移可能是造成较流圈异常高的电导率的主要原因。氢在地幔过程中的重要性必然取决于无水橄榄石中所储存的氢或水的数量以及氢在橄榄石晶格中所处的位置。本文报道了橄榄石单晶的水热实验结果，该实验表明，在1573K和50～30MPa下橄榄石能容纳0．0034wt％的水。氢的溶解度分别取决于氢逸度的一次方和氧逸度的二分之一次方，表明氢离子与氧的间隙或镁的空位有关。将我们的数据外推至大洋地区～100km深处，可得出氢的实际溶解义（0．03wt％的水），经证实橄榄石可能确实是上地幔中氢的主要储体。     

元古代到白垩纪金伯利岩中上地幔捕虏体的成分

<正> 上地幔岩石是基性、超基性及某些其他成分岩浆的来源。岩浆熔体的熔融及其由上地幔运移到地壳中,这在漫长的地球演化期间是一长期过程。毫无疑问,熔体的熔融并从上地幔岩石中分离出来,不可能在保存下来的残留物的成分中没有反映:地幔物质熔融和分离得越     

三描礼士蛇绿岩带橄榄岩中的岩浆“交代作用”

<正> 菲律宾吕宋岛西部三描礼士山的蛇绿岩带由两个保存完好的、但性质不同的始新世洋壳和上地幔岩块组成。它包括巨厚的橄榄岩(6—10km)。蛇绿岩中的构造变形橄榄岩是三描礼士橄榄岩中的典型岩石,它显示出均匀的化学成分,一般认为它是上地幔部分熔融的难熔     

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。     

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。     

夏威夷下面的未亏损地幔的成分

<正> 地球的未亏损上地幔成分的估算主要是基于两种方法。一种方法是利用假定的玄武岩或科马提岩衍生物与残留的橄榄岩或难熔超镁铁质相之间的互补关系。这一方法是建立地幔岩模式的基础,在许多关于玄岩类的实验研究和地球化学研究中最广泛地引用了未亏损地幔的成分和关键元素。另一种方法是不同程度地依靠碱性火山主岩中铬透辉石二辉橄榄岩捕虏体的成分,有时与利用科马提岩的或洋中脊玄武岩(MORB)的衍生物成分的部分熔融模式相结     

关于波兰西南部斯塔拉卡梅里卡山层状锡矿床的一些评论

<正> 本文所讨论的锡矿床在一个大区域内(35km)展布,从捷克斯洛伐克的新姆埃斯托普斯尔克姆镇向西延伸到波兰乌伊切斯齐切镇以东。主岩为斯塔卡梅里卡山前寒武系变质片岩(厚约700—800m)。Wiszniewska(1982)将该片岩分为四种主要岩石类型:     

洋中脊玄武岩的成因(上)

<正> 洋中脊玄武岩(MORB)覆盖了约60％的地球表面。在大洋中脊喷出的这种次碱性玄武岩(拉斑玄武质)岩浆的庞大体积和上地幔中这些岩浆的生成都表明,洋中脊火山作用是地幔化学分异作用中最主要的事件之一。洋中脊环境产生的玄武岩不受大陆壳物质的污染。因而它们可能记录了下伏地幔的化学特征。因此,MORB的成因研究成了玄武岩岩石学的一个主要课题。对于了解洋中脊系统轴部层状洋壳的产生过程,这也是一个具有深远意义的课题。     

锶同位素在经济地质学中的应用

引言自然界中 Sr 同位素的变异是 Rb~(87)放射性衰变为Sr~(87)的结果,而其余三种 Sr 同位素(Sr~(84)、Sr~(86)和 Sr~(88)则是稳定的。Sr~(87)一般用 Sr~(87)/Sr~(86)比值来表示。在地球形成时,Sr~(87)/Sr~(86)的原始比值约为0.699,而现代来自地幔岩石的 Sr~(87)/Sr~(86)比值近似于0.703,故地幔的 Rb/Sr 比值必须近似于0.025。因为地壳岩石的 Rb/Sr 比值要比地幔值约高一个数量级,所以地壳岩石的SR~(87)/Sr~(86)比值以一种可观的速率在增加。在矿床工作中,Sr 同位素有两方面的应用:它可     

太古宙英云闪长岩的产生

年轻俯冲大洋板块在太古宙条件下的热演化模式表明,俯冲湿地壳内的拉斑玄武岩在浅部(50～80km深处)熔融,生成了太古宙英云闪长岩。由于融熔潜热被地壳消耗,使上覆橄榄岩地幔楔体在低于橄榄岩熔融温度的条件下得以保存下来。这可阻止地幔楔体内的熔融和在现代俯冲带中所观测到的岩石类似的钙碱性岛弧火山岩的生成。