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浙江江山上墅组玄武粗安岩中单斜辉石环带特征及指示意义

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地质学报 2023年第5期97卷 1447-1462页

作者：刘清郭国林张胜了巫建华严兆彬陶继华王凯兴东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 东华理工大学地球科学学院江西南昌330013 江西省地质调查勘查院地质环境监测所江西南昌330006

岩浆化学混合作用长期通过岩石地球化学进行识别,一直缺乏直接的矿物学证据。针对这一问题,我们对浙江江山碗瑶乡上墅组内薄层状玄武粗安岩夹层中的单斜辉石矿物环带开展了系统的矿物学研究工作,探讨其岩石成因、构造背景和岩浆动力学过... 详细信息

岩浆化学混合作用长期通过岩石地球化学进行识别,一直缺乏直接的矿物学证据。针对这一问题,我们对浙江江山碗瑶乡上墅组内薄层状玄武粗安岩夹层中的单斜辉石矿物环带开展了系统的矿物学研究工作,探讨其岩石成因、构造背景和岩浆动力学过程,为江山地区新元古代岩浆构造演化过程提供新的证据。研究表明,单斜辉石以斑晶和基质两种形式产出,斑晶发育核-幔-边结构,其中幔部和边部包含有较多的钛铁矿、单斜辉石和斜长石等矿物包裹体,表明经历了复杂的岩浆活动过程。电子探针分析表明,基质和斑晶辉石都属于普通辉石,斑晶辉石从核部、幔部到边部成分呈现规律性变化,CaO和MgO含量增加、Al_(2)O_(3)和Na_(2)O、K_(2)O含量逐渐降低,但是基质辉石具有相对较低的Ti、Al和Na含量,且与斑晶边缘成分类似。单斜辉石原位微量元素组成表明,斑晶单斜辉石从核部到边部具有相似的特征,呈现Th、La、Nd和Ta等元素相对富集,Nb、K、Ti和Pb等元素相对亏损的特点。温压计算结果显示斑晶和基质的形成温度较低(1040.3~1122.3℃),斑晶核部结晶深度较深(10~12 km),而富含矿物包体的幔部和边部结晶深度较浅(3~6 km),并且幔部具有最低的稀土总量(∑REE=44.33×10^(-6)~63.66×10^(-6))以及无明显Eu(Eu/Eu^(*)=0.98~1.12)负异常。上墅组玄武粗安岩中单斜辉石的成分特征和核-幔-边结构指示岩浆混合作用的存在,可能系由偏基性和偏酸性的岩浆在中—上地壳深度发生混合的结果,江山玄武粗安岩的形成可能与新元古代晚期华夏与扬子两大陆块碰撞拼贴完成后古岛弧内部的伸展有关。

关键词：单斜辉石环带结构构造意义上墅组江山

丽江玄武岩水含量:对峨眉山大火成岩省源区水含量分布特征的启示

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地质学报 2022年第12期96卷 4198-4210页

作者：周靖钧刘佳夏群科 Eero HANSKI 孙浩浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 奥卢大学奥卢矿业学院芬兰奥卢90014

近年来对太古宙科马提岩和显生宙大火成岩省中苦橄岩的水含量、地幔潜热、源区成分等研究表明,这些短时间内喷出巨量岩浆的地表过程都与水化的地幔柱有关。峨眉山大火成岩省位于扬子板块西部,是我国被公认的大火成岩省之一。前人从地球... 详细信息

近年来对太古宙科马提岩和显生宙大火成岩省中苦橄岩的水含量、地幔潜热、源区成分等研究表明,这些短时间内喷出巨量岩浆的地表过程都与水化的地幔柱有关。峨眉山大火成岩省位于扬子板块西部,是我国被公认的大火成岩省之一。前人从地球化学的角度将其分为西、中、东三区;并通过对西区丽江、永胜、宾川、大理苦橄岩和中区二滩玄武岩的水含量分析,发现形成峨眉山大火成岩省的地幔柱可能自喷发初期就已普遍存在强烈的水化,且该特征持续至喷发中晚期。然而前人的研究着重于苦橄岩,对作为大火成岩省主体部分的玄武岩研究甚少。本文以位于西区的仕满、大具剖面中的高Ti/Y玄武岩为研究对象,采用单斜辉石斑晶反演原始熔体水含量的方法,得到仕满、大具玄武岩原始熔体的水含量下限分别为1.15%和0.83%,该水含量略低于丽江苦橄岩水含量。而计算出的源区最低水含量分别为1380×10^(-6)和1245×10^(-6),与二滩玄武岩相当。结合前人报道的数据,本次工作的结果证明了峨眉山大火成岩省的地幔柱水化现象普遍且长期存在,地幔柱内部的热化学组成是不均一的,且其热化学结构是随着时间而发生变化的。本次工作还暗示了峨眉山大火成岩省地幔柱内部的水含量可能是由轴部南端向轴部北端,由轴部向边缘呈放射状递减的,这对于进一步认识大火成岩省的形成过程有一定的启示。

关键词：峨眉山大火成岩省玄武岩单斜辉石水

西藏南部冈底斯带东段晚白垩世中性侵入岩的成因矿物学研究:对构建穿地壳岩浆系统的启示

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地学前缘 2023年第2期30卷 183-214页

作者：王文鲁李小伟张泽明田作林李增胜孙雨沁刘强丁慧霞郝昭歌中国地质大学(北京)成因矿物学研究中心/地质资源勘查实验教学中心北京100083 中国地质科学院地质研究所北京100037 山东省地质科学研究院自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室/山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室山东济南250013 中国地质科学院大陆动力学集成矿物分析仪(TIMA)实验室北京100037

穿地壳岩浆系统为认识岩浆岩中矿物成因以及矿物间的不平衡关系提供了一个新的切入点,即造岩矿物在固结之前,可能在不同地壳层次的岩浆房内经历过生长、熔蚀或流体改造等过程。如何追踪和梳理不同造岩矿物的演化历史,成为阐明岩浆岩成... 详细信息

穿地壳岩浆系统为认识岩浆岩中矿物成因以及矿物间的不平衡关系提供了一个新的切入点,即造岩矿物在固结之前,可能在不同地壳层次的岩浆房内经历过生长、熔蚀或流体改造等过程。如何追踪和梳理不同造岩矿物的演化历史,成为阐明岩浆岩成因的一个关键科学问题。本文以西藏冈底斯弧东段里龙含单斜辉石石英闪长岩和黑云母闪长岩为主要研究对象,对其中主要造岩矿物(单斜辉石、角闪石、黑云母、斜长石等)进行了系统的成因矿物学研究,并构建了穿地壳岩浆系统的组成要素。根据矿物的稀土元素含量和不同矿物之间的接触关系,将含单斜辉石石英闪长岩中的单斜辉石和角闪石分为Ⅰ型单斜辉石(∑REE含量高)、Ⅱ型单斜辉石(∑REE含量低)、ⅠA型角闪石(∑REE含量高)、ⅠB型角闪石(∑REE含量低),将黑云母闪长岩中的角闪石命为Ⅱ型角闪石。经过矿物温压计和水活度计计算获得了相应的结晶温压条件和体系水含量。其中Ⅰ型单斜辉石为:温度1 159~1 175℃,压力637~799 MPa,水含量2.5%~3.4%;Ⅱ型单斜辉石为:温度1 180~1 181℃,压力482~524 MPa,水含量2.4%~2.8%;ⅠA型角闪石为:温度806~854℃,压力320~434 MPa,水含量7.5%~7.9%;ⅠB型角闪石为:温度776~848℃,压力196~386 MPa,水含量6.9%~8.6%;Ⅱ型角闪石为:温度783~857℃,压力246~327 MPa,水含量6.5%~9.4%。这表明单斜辉石的温度、压力比角闪石高,而水含量比角闪石低,暗示单斜辉石和角闪石来自不同层次的岩浆房。进一步对与单斜辉石平衡的熔体进行了计算,推断至少一部分单斜辉石来自演化的玄武安山质岩浆,而与角闪石对应的平衡熔体Mg~#值较低,对应流纹质岩浆。本研究还对单斜辉石与角闪石“再循环晶”进行了识别,指示整个岩浆过程是在开放岩浆系统中完成的,并经历了不同期次的岩浆补给或混合事件。本研究发现中性岩的母岩浆可以由不同成因的再循环晶与中酸性熔体混合形成。

关键词：再循环晶单斜辉石角闪石穿地壳岩浆系统多重岩浆房

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单斜辉石中石英出溶体的显微结构和成因机制

地球科学（中国地质大学学报） 2016年第6期41卷 948-970页

作者：徐海军赵素涛武云中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 中国地质大学计算机学院湖北武汉430074

矿物出溶结构保存有早期母体矿物的物理化学条件信息,对其开展研究不仅有助于了解寄主岩石的来源深度,而且有助于研究减压折返的动力学演化过程.在世界许多高压-超高压带的榴辉岩和石榴辉石岩中,人们普遍发现单斜辉石中有定向排列的针... 详细信息

矿物出溶结构保存有早期母体矿物的物理化学条件信息,对其开展研究不仅有助于了解寄主岩石的来源深度,而且有助于研究减压折返的动力学演化过程.在世界许多高压-超高压带的榴辉岩和石榴辉石岩中,人们普遍发现单斜辉石中有定向排列的针状或棒状SiO2析出物,其矿物相主要为α石英,有时会伴生钙质角闪石等含水矿物.这些定向针状或棒状体通常平行于单斜辉石c[001]轴方向延伸,石英长轴可以为其c[0001]轴或a[112-0]轴.电子背散射衍射(EBSD)测试结果表明,多数石英(96%)析出物与寄主单斜辉石具有结晶学取向关系:(1)50%的石英c轴平行,并且[0001]Qz//[001]Cpx;(2)35%的石英至少有一个a轴平行,并且[112-0]Qz//[001]Cpx;(3)11%的石英至少有一个s{112-1}面平行,并且(112-1)Qz//(100)Cpx.钙质角闪石析出物与寄主单斜辉石也具有密切结晶学取向关系:(100)Amp//(100)Cpx、[010]Amp//[010]Cpx、[001]Amp//[001]Cpx、[100]Amp∧[100]Cpx≈32°.上述定量显微构造证据表明,单斜辉石中定向石英析出物是由出溶作用所形成,并且多数石英出溶体形成于α石英稳定域.已有高温高压实验研究数据表明,单斜辉石中空位的形成和钙埃斯科拉组分(CaEs)的含量均受化学组成、压力、温度等多种因素综合影响:单斜辉石中CaEs含量对化学组成非常敏感,并受到共生矿物体系中自由SiO2相和蓝晶石的共同缓冲;相同化学组成和等压条件下,CaEs含量总体上随温度升高缓慢降低;相同化学组成和等温条件下,CaEs含量在6GPa区间随压力升高而降低.单斜辉石定向SiO2析出物的形成可能涉及多种因素,高压只是其中必要条件之一.榴辉岩质单斜辉石中"石英±角闪石"析出物很可能形成于开放体系,与熔流体活动密切相关,涉及多阶段物质扩散、晶体成核生长、重结晶、退变质反应等复杂作用过程.单斜辉石中定向SiO2析出物的显微结构特征并非超高压岩石的必要条件,这种特殊显微结构也不能作为证明超高压的充分条件.

关键词：超高压变质作用单斜辉石石英出溶体电子背散射衍射拓扑结构岩石学.

南海扩张前序岩浆活动:解译华南三水盆地古近纪玄武质岩浆作用过程

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大地构造与成矿学 2022年第3期46卷 530-551页

作者：杨锦杨帆黄小龙朱圣柱苗秀全贺鹏丽中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越研究中心广东广州510640 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049

华南三水盆地古近纪玄武岩(64~43 Ma)记录了南海扩张前大陆裂解过程中的岩浆‒构造活动,但其岩浆演化过程及其动力学机制并不清楚。为此,作者对其开展了详细的岩石学和矿物学研究。三水盆地古近纪玄武岩具有OIB型的微量元素组成特征,由... 详细信息

华南三水盆地古近纪玄武岩(64~43 Ma)记录了南海扩张前大陆裂解过程中的岩浆‒构造活动,但其岩浆演化过程及其动力学机制并不清楚。为此,作者对其开展了详细的岩石学和矿物学研究。三水盆地古近纪玄武岩具有OIB型的微量元素组成特征,由软流圈地幔源区部分熔融形成。该玄武岩中单斜辉石斑晶显示复杂的环带结构,包括正环带、反环带及韵律环带结构,指示了复杂的岩浆作用过程。正环带单斜辉石斑晶为核‒边结构,其核部圆化或呈不规则形状,边部自形,指示了早期晶体与晚期演化岩浆混合后发生熔蚀‒再生长过程。绝大部分反环带单斜辉石斑晶为核‒幔‒边结构,其核部相对低Mg,并被部分熔蚀呈不规则状或圆化,幔部相对高Mg,边部自形,反映了相对原始岩浆的补给作用。个别反环带单斜辉石为核‒边结构,其核部Al_(2)O_(3)、TiO_(2)含量和Mg^(#)值明显偏低,为下地壳捕虏晶,表明岩浆从地幔源区上升汇聚到地壳岩浆房的过程中经历了轻微的地壳同化混染作用。韵律环带结构单斜辉石核部常为不规则状,幔部成分呈韵律状变化,边部自形,记录了岩浆对流及多次岩浆演化‒补给过程。虽然单斜辉石斑晶结构复杂,但具有相近的结晶压力(0.32~0.47 GPa)和结晶温度(1080~1135℃),表明其源于一个相对稳定的浅部岩浆房。南海扩张前夕,北部陆缘岩石圈强烈拉伸、减薄,致使岩石圈‒软流圈界面明显抬升,岩浆主要汇聚于浅部地壳岩浆房发生岩浆分异、补给与对流作用。由于地壳岩浆房发生了持续的幔源岩浆补给作用,持续的热传导促使三水盆地局部区域的地壳熔融形成粗面岩和流纹岩(厚度超过1000 m),为三水盆地双峰式火山岩成因机制提供了新的视角。

关键词：单斜辉石环带结构玄武岩双峰式火山岩岩浆房南海

九州-帕劳脊南段基底玄武岩的单斜辉石矿物化学及成因意义

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海洋学报 2023年第6期45卷 75-92页

作者：刘振轩鄢全树刘焱光杨刚石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质与环境功能实验室山东青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学... 详细信息

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析,结果表明,单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分,为普通辉石及透辉石等种属,且亏损轻稀土元素,Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构,可划分为简单环带及韵律性环带两类;从辉石核部到边部,MgO、FeO、Al_(2)O_(3)、TiO_(2)含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化,指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1151~1210℃和1.3×10^(8)~4.2×10^(8)Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%~2.3%(以湿质量计)。最后,我们提出,形成于典型的洋内岛弧背景下的九州-帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体,具有高温、中压、高氧逸度的特征,岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的补给和混合。

关键词：单斜辉石矿物化学环带结构岩浆过程岛弧玄武岩九州-帕劳脊

沉积物再循环引起的地幔氧化及其对地幔富铁熔体成因的启示

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Science Bulletin 2020年第7期65卷 519-521,M0003页

作者：何德涛刘勇胜陈春飞 Stephen F.Foley Mihai N.Ducea State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources School of Earth SciencesChina University of GeosciencesWuhan 430074China ARC Centre of Excellence for Core to Crust Fluid Systems Department of Earth and Planetary SciencesMacquarie UniversityNorth RydeNew South Wales 2109Australia Department of Geosciences University of ArizonaTucsonAZ 85721USA Faculty of Geology and Geophysics University of BucharestBucharest 010041Romania

地幔起源熔体FeO^tot含量通常在11 wt%左右,但也有些原始熔体异常富铁(FeO^tot>13 wt%).因此富铁熔体是研究地幔不均一性的理想样品,而且一些大型氧化物及硫化物矿床也和其密切相关.然而到目前为止富铁熔体的成因仍没有定论.在内蒙古达... 详细信息

地幔起源熔体FeO^tot含量通常在11 wt%左右,但也有些原始熔体异常富铁(FeO^tot>13 wt%).因此富铁熔体是研究地幔不均一性的理想样品,而且一些大型氧化物及硫化物矿床也和其密切相关.然而到目前为止富铁熔体的成因仍没有定论.在内蒙古达里湖武岩中发现了一类比较特殊的地幔橄榄岩包体,其中包含有极高Mg#橄榄石和高Fe^3+/ΣFe比值矿物(镁铁矿及赤铁矿).这些矿物组合记录了地幔强氧化环境.因为这些橄榄岩包体和碳酸岩质包体一同出现,而且其中的单斜辉石具有明显的Sr同位素环带变化,所以强氧化条件可能是由再循环沉积物诱发的.本文模拟了地幔橄榄岩及辉石岩在不同氧逸度条件下的熔融行为,发现高氧逸度条件下形成的熔体具有富铁苦橄岩的典型特征(高FeO和MgO、低Al2O3).这些观察表明氧化地幔熔融可能是富铁熔体的另一种形成机制.

关键词：硫化物矿床单斜辉石矿物组合碳酸岩镁铁矿氧逸度辉石岩再循环

温度和体系组成对钒在单斜辉石与熔体间分配的影响及其应用

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大地构造与成矿学 2022年第5期46卷 1046-1055页

作者：阮梦飞熊小林王锦团中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

钒(V)作为常见的变价元素,主要以+2、+3、+4和+5价存在于矿物中,其在矿物–熔体间的分配行为主要受控于氧逸度。在单斜辉石中V主要以V^(2+)和V^(3+)形式存在,以类质同象替换的方式分别取代单斜辉石中Fe^(2+)、Mg^(2+)和Al^(3+)、Fe^(3+... 详细信息

钒(V)作为常见的变价元素,主要以+2、+3、+4和+5价存在于矿物中,其在矿物–熔体间的分配行为主要受控于氧逸度。在单斜辉石中V主要以V^(2+)和V^(3+)形式存在,以类质同象替换的方式分别取代单斜辉石中Fe^(2+)、Mg^(2+)和Al^(3+)、Fe^(3+)的位置。近年来,V的分配行为与氧逸度之间的关系常被用于揭示地幔的氧化还原状态。作者使用活塞圆筒装置,利用Ni-NiO和HM(赤铁矿‒磁铁矿)氧逸度缓冲对控制实验体系氧逸度,对V在单斜辉石与熔体之间的分配行为进行探讨。实验压力为0.5 GPa、温度为1000℃和1100℃。实验氧逸度>FMQ,因此,V在单斜辉石中主要以V^(3+)形式存在。综合前人数据和本次实验结果分析表明,V在单斜辉石中的分配受氧逸度、温度和体系组成影响。随着氧逸度升高,V的价态发生改变导致其在单斜辉石中由相容变为不相容;随着温度升高,V在单斜辉石与熔体间的分配系数减小;随着实验体系中Al在矿物与熔体间分配系数增大而增大。通过多元线性回归得到的公式logD_(V)^(Cpx/Melt)=−4.19(±0.33)+0.94(±0.15)×D_(Al)+5730(±480)/T−0.24(±0.01)×ΔFMQ(n=71,R^(2)=0.92),用于估算含有单斜辉石且满足条件的天然样品形成时的氧逸度。

关键词：单斜辉石 V的分配系数氧逸度温度体系组成

IODP385-U1550单斜辉石指示加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地海底扩张早期MORB深部结晶作用

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大地构造与成矿学 2023年第6期47卷 1345-1362页

作者：张天翔颉炜河海大学自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室江苏南京210024 河海大学海洋学院江苏南京210024

洋中脊玄武岩(MORB)分离结晶深度是控制其成分变化以及洋壳增生的关键因素之一。为了探究海底扩张早期洋中脊岩浆分离结晶的最深深度,本文对国际大洋发现计划(IODP)385航次在加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地U1550站位获得的玄武质岩浆岩样品... 详细信息

洋中脊玄武岩(MORB)分离结晶深度是控制其成分变化以及洋壳增生的关键因素之一。为了探究海底扩张早期洋中脊岩浆分离结晶的最深深度,本文对国际大洋发现计划(IODP)385航次在加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地U1550站位获得的玄武质岩浆岩样品进行了详细的岩石学和矿物学研究。U1550站位岩心主要由拉斑玄武岩、辉绿岩以及辉绿岩捕虏体组成,其单斜辉石主要为普通辉石,透辉石次之。单斜辉石-熔体温压计计算得出U1550玄武岩单斜辉石结晶温度(1126~1170℃,误差±45℃)和压力(–0.5~5.4kbar,误差±1.4kbar)相对辉绿岩及辉绿岩捕虏体单斜辉石(1158~1212℃,误差±45℃;1.6~5.9kbar,误差±1.4kbar)均较低,结晶深度(0~17.8km)相对后者(5.3~19.5km)较浅。与全球其他洋脊段MORB单斜辉石相比, U1550单斜辉石具有更陡峭的冷却轨迹。综合研究表明,在海底扩张早期,扩张速率很可能均为慢速扩张,其岩浆结晶深度可超过10 km。这暗示着在海底扩张早期岩石圈地幔厚度很厚,地幔部分熔融产生岩浆的终止深度也相对更深,导致岩浆结晶深度深,部分岩浆难以抵达浅部洋壳。但不同于慢速-超慢速扩张成熟洋脊段,海底扩张早期深部岩浆房岩浆供给可能并不匮乏,而是这些岩浆房很可能位于更深的部位。

关键词： IODP 385 加利福尼亚湾海底扩张早期单斜辉石岩浆深部结晶