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作者：李悦中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

大同火山群位于大同盆地,形成于更新世,火山群喷发物主要为玄武岩。前人对大同火山群玄武岩的研究多集中在地球化学方面,而在岩相学及成因矿物学方面相对较少,对大同玄武岩中存在的树枝状橄榄石未曾有过研究和相关报道。本文以大同玄武... 详细信息

大同火山群位于大同盆地,形成于更新世,火山群喷发物主要为玄武岩。前人对大同火山群玄武岩的研究多集中在地球化学方面,而在岩相学及成因矿物学方面相对较少,对大同玄武岩中存在的树枝状橄榄石未曾有过研究和相关报道。本文以大同玄武岩中的枝状橄榄石为研究对象,从岩石学、矿物学、岩石地球化学等方面对大同玄武岩中枝状橄榄石的成分分带特征及其成因进行了研究,为枝状橄榄石成分分带的成因提供了依据,并对大同玄武岩的岩浆活动过程及上升时间尺度进行了约束。对大同玄武岩中一颗枝状橄榄石进行面扫描,并与代表Fo分带的伪彩色图进行对比,结果显示Fo的分带模式与磷的分带有着高度的一致性,高Fo部分均对应着高磷部分,由于磷在橄榄石生长中属于不相容元素,但在橄榄石快速生长的条件下可以被捕获形成富磷区,所以磷的不规律分带代表了橄榄石晶体早期的生长方向。说明橄榄石的成分分带可能由生长所导致。电子探针结果显示大同玄武岩中枝状橄榄石与扩散成因的橄榄石捕掳晶成分分带在特征上有着明显的差异,相同牌号下枝状橄榄石CaO含量整体上高于捕掳晶,枝状橄榄石与橄榄石捕掳晶NiO含量大致相同,但捕掳晶NiO与Fo之间有着近似线性的相关性,而枝状橄榄石NiO与Fo之间相关性较橄榄石捕掳晶弱,枝状橄榄石的AlO含量随Fo的增大而增大,而橄榄石捕掳晶的AlO含量整体上显示均一的特征。说明大同玄武岩成分分带并不是形成于结晶后的扩散作用。使用PRIMELT3 ***软件通过样品主量元素成分模拟大同玄武岩原始岩浆晶出的橄榄石的成分,结果显示大同玄武岩中枝状橄榄石成分分带特征与原始岩浆模拟结晶的橄榄石斑晶成分较为相似,证明枝状橄榄石的成分分带可能由生长导致。大同玄武岩样品中出现的地幔橄榄岩包体、捕掳晶及代表快速冷却环境且成分分带主要受生长控制的枝状橄榄石,都证明了大同玄武岩在熔体形成之后以较快的速度直接上升喷发至地表并快速冷却,期间未受到岩浆活动的影响。

关键词：枝状橄榄石成分分带磷大同玄武岩快速生长

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大同第四纪玄武岩成因:主微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究

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岩石学报 2020年第11期36卷 3331-3345页

作者：孙嘉祥李霓张雯倩吉林长白山火山国家野外科学观测研究站中国地震局地质研究所北京100029 中国地震局地震与火山灾害重点实验室北京100029

大同火山区位于大兴安岭-太行山重力梯度带西侧,所发育的第四纪玄武岩岩石地球化学特征为探索该区火山岩成因提供了重要约束,同时也为华北克拉通西部岩石圈地幔与软流圈的相互作用提供重要依据。根据火山地貌和岩性的不同,沿着北东向陈... 详细信息

大同火山区位于大兴安岭-太行山重力梯度带西侧,所发育的第四纪玄武岩岩石地球化学特征为探索该区火山岩成因提供了重要约束,同时也为华北克拉通西部岩石圈地幔与软流圈的相互作用提供重要依据。根据火山地貌和岩性的不同,沿着北东向陈庄-许堡断裂可将大同玄武岩大致分为东、西两区,西区火山多呈锥状,以碱性玄武岩为主;东区则以溢流拉斑玄武岩为主,锥体少。镜下岩相学研究观察到大量橄榄石和单斜辉石斑晶,结合Ni、Cr两种元素随着MgO含量降低而减小,这两种矿物应是分离结晶作用下的主要产物。这些玄武岩的SiO 2和(K2O+Na2O)含量分别为45.02%~53.3%和3.60%~6.53%,相对富集轻稀土元素((La/Yb)N=5.8~31.6),并显示富集LILE(Rb、Ba、Sr正异常)以及HFSE(Nb、Ta、Zr正异常)的洋岛玄武岩(OIB)特征。根据La/Yb-Sm/Yb图解模拟计算得出大同玄武岩均是石榴石相二辉橄榄岩低程度部分熔融的结果,其中碱性玄武岩部分熔融程度约为1.5%~3%,拉斑玄武岩约为4%~8%。所研究的玄武岩有较低87Sr/86Sr(0.703302~0.705102)、较高143Nd/144Nd (0.512561~0.512963)和176Hf/177Hf (0.282922~0.283072)比值。在143Nd/144Nd-87Sr/86Sr图解上大同玄武岩落在OIB范围内;207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和143Nd/144Nd-206Pb/204Pb图解表明它们来自PREMA和EMⅠ端元的二元混合。大同碱性玄武岩和拉斑玄武岩的地球化学特征不同可以用两点原因来解释:(1)主量与微量元素特征的差异是两种玄武岩部分熔融程度不一样形成的;(2)同位素特征表明两种玄武岩都来自软流圈亏损端元的部分熔融并存在少量岩石圈富集端元物质的加入,其差异则是加入比例不同造成的。

关键词：第四纪大同玄武岩部分熔融岩石圈软流圈

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大同火山群玄武岩地球化学研究

大同火山群玄武岩地球化学研究

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作者：孙嘉祥中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

大同火山区位于大兴安岭-太行山重力梯度带西侧,所发育的第四纪玄武岩岩石地球化学特征为探索该区火山岩成因提供了重要约束,同时也为华北克拉通西部岩石圈地幔与软流圈的相互作用提供重要依据。根据火山地貌和岩性的不同,沿着北东向陈庄-许堡断裂可将大同玄武岩大致分为东西两区,西区火山多呈锥状,以碱性玄武岩为主,东区则以溢流拉斑玄武岩为主,锥体少。镜下岩相学研究观察到大量橄榄石和单斜辉石斑晶,结合Ni、Cr两种元素随着Mg O含量降低而减小,这两种矿物应是分离结晶作用下的主要产物。这些玄武岩的Si O和(KO+NaO)含量分别为45.02%-53.3%和3.59%-6.53%,相对富集轻稀土元素((La/Yb)=5.8-31.6),并显示富集LILE(Rb、Ba、Sr正异常)以及HFSE(Nb、Ta、Zr正异常)的洋岛玄武岩(OIB)特征。根据La/Yb-Sm/Yb图解模拟计算得出大同玄武岩均是石榴石相二辉橄榄岩低程度部分熔融的结果,其中碱性玄武岩约为1.5%-3%,拉斑玄武岩约为4%-8%。所研究的玄武岩有较低Sr/Sr(0.703302-0.705102)、较高的Nd/Nd(0.512561-0.512963)和Hf/Hf(0.282922-0.283072)比值。在Nd/Nd-Sr/Sr图解上大同玄武岩落在OIB范围内,显示良好的负相关;Pb/Pb-Pb/Pb和Nd/Nd-Pb/Pb图解表明它们来自PREMA和EMI端元的二元混合。大同碱性玄武岩和拉斑玄武岩的地球化学特征不同可以用两点原因来解释:(1)主量与微量元素特征的差异是两种玄武岩部分熔融程度不一样形成的;(2)同位素特征表明两种玄武岩都来自软流圈亏损端元的部分熔融并存在少量岩石圈富集端元物质的加入,其差异则是加入比例不同造成的。推测大同玄武岩的成因为新生代以来,由于岩石圈伸展,大同地区软流圈对流程度增强,具有PREMA地球化学特征的熔体同化具有EMI特征的岩石圈形成布丁,在大同西区由于岩石圈厚度大,伸展薄弱,同化的“布丁”较少,因此形成部分熔融程度较低,同位素较为亏损的碱性玄武岩,在大同东区由于岩石圈较薄,软流圈同化的“布丁”较多,因此形成部分熔融程度较高,同位素较为富集的拉斑玄武岩。

关键词：第四纪大同玄武岩部分熔融岩石圈软流圈

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