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岩石学报 2020年第7期36卷 2092-2110页

作者：杨文健于红梅赵波陈正全白翔中国地震局地质研究所吉林长白山火山国家野外科学观测研究站北京100029 中国地震局地震与火山灾害重点实验室北京100029

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岩岛,其火山活动表现出多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,以揭示其地幔源区... 详细信息

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岩岛,其火山活动表现出多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,以揭示其地幔源区特征和岩浆成因。涠洲岛玄武岩主要为碱性玄武岩,在岩浆上升过程,几乎未受到地壳物质的混染,经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。轻稀土(LREE)富集、重稀土(HREE)亏损,轻、重稀土强烈分馏((La/Yb)N=14.42~28.64),Nb、Ta明显正异常,显示出与洋岛玄武岩(OIB)相似的微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征。Sr-Nd-Pb同位素比值变化较均一,且呈现出亏损地幔端元(DM)与富集地幔端元(EM2)的二元混合趋势。其中,EM2端元可能源于海南地幔柱。Sr/Sr^*(1.21~2.36)和Eu/Eu^*(1.01~1.11)正异常,指示源区存在再循环辉长岩洋壳组分。结合已有的地震层析成像结果和岩石地球化学数据,得出南海及周缘地区的晚新生代玄武岩的形成受控于海南地幔柱。伴随着海南地幔柱的上升,再循环的辉长岩洋壳经部分熔融与地幔橄榄岩反应生成石榴石辉石岩(贫硅辉石岩),石榴石辉石岩和未反应的地幔橄榄岩混合部分熔融形成涠洲岛玄武岩。

关键词：晚新生代玄武岩地幔源区岩浆成因海南地幔柱涠洲岛

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南海西缘泰国晚新生代玄武岩岩浆过程研究及其地质意义

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海洋科学进展 2019年第2期37卷 210-220页

作者：袁龙鄢全树张海桃赵仁杰葛振敏自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全... 详细信息

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全岩组分推算,泰国玄武岩源区岩性为石榴石辉石岩,与越南、北部湾等地同期玄武岩的岩性类似。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生代玄武岩的原始岩浆组分。利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的玄武岩熔融温度范围为1 425～1 442℃,熔融压力范围为22.3～27.4 kbar,类似于海南岛(1 420～1 530℃,18～32 kbar)和越南南部地区(1 470～1 480℃,29.7～32.8 kbar)。本区域的地幔潜在温度为1 448～1 467℃,与越南南部(1 468～1 490℃)类似,稍低于海南岛北部(1 420～1 530℃)。总体上,泰国晚新生代玄武岩与南海地区其他区域同时代玄武岩的岩石地球化学特征和岩浆过程类似,它们的深部地球动力学背景均与海南地幔柱有关。

关键词：晚新生代玄武岩地幔源区岩浆过程地幔潜在温度泰国南海地区

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广西涠洲岛晚新生代玄武岩地幔源区特征及岩浆成因

广西涠洲岛晚新生代玄武岩地幔源区特征及岩浆成因

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作者：杨文健中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岛,其火山活动具有多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,并与整个南海及周缘地... 详细信息

涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岛,其火山活动具有多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,并与整个南海及周缘地区的晚新生代玄武岩进行对比,以揭示涠洲岛玄武岩的地幔源区特征和岩浆成因机制,并试图对南海以及周缘地区的晚新生代玄武岩成因提供重要信息和约束条件。涠洲岛玄武岩主要为碱性玄武岩,经历了橄榄石和单斜辉石的结晶分异。在球粒陨石标准化稀土配分曲线上呈现出轻稀土(LREE)富集、重稀土(HREE)亏损的右倾配分模式,轻、重稀土强烈分馏(ΣLREE/ΣHREE=7.92～12.22,(La/Yb)=14.42～28.64)。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上呈现Nb、Ta明显正异常,以及明显区别于大陆地壳的高Nb/U和低(La/Nb)、(Th/Nb)比值,暗示在岩浆上升过程中几乎未遭受地壳物质的混染。全岩Sr-Nd-Pb同位素比值变化范围较均一,Sr/Sr=0.703492～0.703741,Nd/Nd=0.512914～0.512977,Pb同位素比值为Pb/Pb=38.5574～38.9179,Pb/Pb=15.55871～15.6525,Pb/Pb=18.4361～18.7327。涠洲岛玄武岩显示与洋岛玄武岩(OIB)相似的微量元素和同位素特征,地幔端元组成呈现亏损地幔(DMM)与富集地幔(EM2)的二元混合趋势,并且DMM和EM2可能均来源于海南地幔柱。微量元素模拟结果以及与夏威夷玄武岩相似的全岩Ca O含量、Fe O/Mn O比值和橄榄石Ni O含量,指示涠洲岛玄武岩可能源于混合的地幔橄榄岩和石榴石辉石岩部分熔融。Sr(Sr/Sr*=1.21～2.36)和Eu(Eu/Eu*=1.01～1.11)正异常,指示源区存在再循环辉长岩洋壳组分。结合已有的地震层析成像结果和岩石地球化学数据,得出南海及周缘地区的晚新生代玄武岩的形成受控于海南地幔柱,伴随着海南地幔柱的上升,再循环的辉长岩洋壳组分经部分熔融与地幔橄榄岩反应生成石榴石辉石岩(贫硅辉石岩),最终石榴石辉石岩和未反应的地幔橄榄岩混合部分熔融形成涠洲岛玄武岩。

关键词：晚新生代玄武岩地幔源区岩浆成因海南地幔柱涠洲岛

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泰国晚新生代玄武岩矿物学、岩石化学特征、岩石成因及其地质意义

泰国晚新生代玄武岩矿物学、岩石化学特征、岩石成因及其地质意义

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作者：袁龙自然资源部第一海洋研究所

学位级别：硕士

南海新生代扩张停止后发生了一期广泛的板内岩浆活动,其影响范围不仅限于南海海盆,而且还包括南海北缘的雷琼半岛和北部湾以及南海西缘的中南半岛。尽管前人对于这一期的岩浆活动开展了较多的研究,但是对于它们的岩石成因、地幔源区性... 详细信息

南海新生代扩张停止后发生了一期广泛的板内岩浆活动,其影响范围不仅限于南海海盆,而且还包括南海北缘的雷琼半岛和北部湾以及南海西缘的中南半岛。尽管前人对于这一期的岩浆活动开展了较多的研究,但是对于它们的岩石成因、地幔源区性质还是存在争论。目前有关其地球动力学背景有相对较为一致的认识,即它们可能是与海南地幔柱紧密联系的。然而,海南地幔柱在地壳或近地表的影响范围还不甚清楚。位于中南半岛的泰国境内也分布有数量可观的扩张期后的玄武岩,对这些火山岩进行矿物学和岩石地球化学研究,充分发挥“岩石探针”手段,不仅可为揭示这些玄武岩的岩浆过程、岩石成因和地幔源区性质提供重要资料,而且对理解包括中南半岛在内的南海地区海底扩张期后的岩浆活动的规律及深部动力学背景具有重要意义。泰国及周边区域可分为三个构造地层单元:西部的滇缅泰马(Sibumasu)板块,中部的素可泰(Sukhothai)地体和东部的印支板块,这三个构造地层单元被两个古特提斯缝合带(清迈-尖竹汶缝合带和难-程逸沙缴府弧后缝合带)分开。本次研究的泰国晚新生代玄武岩样品主要来自素可泰地体北部和呵叻高原及其周边区域,对其开展了详细的岩相学、矿物原位主微量分析以及全岩主微量元素分析研究。研究显示,这些玄武岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量单斜辉石,基质的微晶为斜长石、橄榄石和单斜辉石,副矿物主要为磁铁矿。(1)橄榄石种属主要为贵橄榄石,透铁橄榄石及少量镁铁橄榄石,橄榄石斑晶的Ca O含量较高,斑晶粒径较小,未出现环带裂隙和扭折带,表明橄榄石斑晶为岩浆成因。(2)单斜辉石主要为透辉石和普通辉石,亏损大离子亲石元素(Ba、Sr),富集轻稀土,具有相对较高的轻稀土/重稀土(LREE/HREE)比值和(La/Yb)N比值(1.93-4.27)。(3)斜长石主要为拉长石及少量中长石和培长石,富集轻稀土及Ba、Sr、Pb元素,具有明显的Eu正异常,具有较高的(La/Yb)N比值(11.17-69.33)。需要指出的是,样品WCB-3中含有橄榄石-辉石捕虏晶集合体,其中橄榄石的Ca O含量较低(平均为0.08%),粒径较大(1.00-1.60mm),单斜辉石具有相对平坦的稀土配分模式,表明橄榄石-辉石集合体中的橄榄石和辉石皆为捕虏晶。泰国晚新生代玄武岩的母岩浆在上升至地表的过程中经历了多期的矿物结晶和分离作用。单斜辉石结晶温度和压力分别为1145-1214℃(平均温度为1190℃)和0.4-0.9Gpa(平均为0.7Gpa),对应的岩浆房深度约20km,位于大陆地壳上部,这与南海海盆和海南岛北部地区类似。斜长石的结晶温度和压力分别为994-1192℃(平均为1102℃)和0.3-0.9Gpa(平均为0.6Gpa),与南海地区类似,结合其具有较高的An值,表明斜长石形成于快速上涌的岩浆环境。本研究区玄武岩样品中矿物的结晶顺序为:橄榄石、单斜辉石、斜长石及钛铁氧化物。全岩主量元素特征表明,本区域岩石主要为粗面玄武岩和玄武粗安岩,有少量的碱玄岩和玄武岩,属于碱性系列。微量元素方面,富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、K)和高场强元素(Nb、Ta、Zr),无明显的Eu异常,其特征与中南半岛及南海地区同期玄武岩一致,类似于洋岛玄武岩。构造环境判别图解(基于单斜辉石组分构建的)表明,本区域玄武岩为板内构造环境。经模拟计算,本区域玄武岩源区岩性可能是石榴石辉石岩,而这些玄武岩可能是石榴石辉石岩经5%-20%部分熔融形成的。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生的元素岩浆组分,利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的地幔潜在温度为1448-1467℃,与越南南部类似,稍低于海南岛北部,结合全岩地球化学特征,表明泰国晚新生代玄武岩的形成与海南地幔柱有关。泰国地区玄武岩的稍低地幔潜在温度(与海南及越南相比),可能反映了地幔柱物质流在沿着岩石圈流变学边界层往中南半岛之下运移时消耗了部分能量,具体表现在靠近地幔柱中心位置的海南岛地幔潜在温度较高,而在远离地幔柱中心的中南半岛稍低。综上所述,我们认为泰国晚新生代玄武岩的深部动力学背景类似于南海地区,海南地幔柱在泰国晚新生代玄武岩的形成过程中起了重要作用。

关键词：南海泰国源区岩性原始岩浆组分地幔潜在温度晚新生代玄武岩岩石成因矿物学海南地幔柱

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