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徐夕生教授课题组在岩浆混合研究方面取得进展

发布时间:2019-12-01 11:00编辑:产品评测浏览(95)

    岩浆混合作用是一种常见的地质过程,其中以镁铁质岩浆与长英质岩浆的混合最为常见。通常认为参与混合的镁铁质岩浆的同位素组成比长英质岩浆的同位素组成更为亏损。然而,南京大学地球科学与工程学院徐夕生教授课题组在研究华南赣杭带早白垩世泗岭杂岩体等花岗岩及相关岩石时,发现了相反的情形。泗岭杂岩体由辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩及碱性长石花岗岩组成,且后两者含较多的镁铁质暗色微粒包体。野外观察及LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明泗岭杂岩体各岩性单元近时形成,形成于约130Ma。

    作为岩石中常见的副矿物,榍石可以有效地限定岩浆、变质、热液等地质活动的形成时代,同时还能记录该地质过程的物化条件与演化历史。位于华北克拉通东南缘、胶东西北部的郭家岭型花岗闪长岩,一直以来都是岩石学家和矿床学家的关注焦点,其特点有:1、形成于华北克拉破坏的峰期,具有埃达克质岩石特征,记录了强烈的壳-幔相互作用过程;2、在时间和空间上与胶东大规模金成矿关系密切。尽管关于郭家岭岩体成因已有较多的文献进行报导,但其争议仍然存在,包括地幔组分是否参与岩石的形成以及岩浆混合是否发生等。

    www.85058.com,矿物学、岩石地球化学证据及数值模拟表明泗岭石英闪长岩、花岗闪长岩是富集地幔来源的辉长质岩浆与新生下地壳来源的花岗质熔体混合的结果。有趣的是,泗岭辉长岩具有比碱性长石花岗岩更富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,结合国内外发表的研究资料,本文提出了两个新的概念:“同位素倒置(Reversed isotope)”及“同位素倒置岩浆混合(Reversed isotope magma mixing)”。“同位素倒置”是指镁铁质岩浆的同位素组成比时空上伴生的长英质岩浆同位素组成更富集。“同位素倒置岩浆混合”则表明幔源镁铁质岩浆的加入并不会使寄主长英质熔体同位素组成向亏损方向演化。因此,对花岗岩岩浆的起源是否有幔源岩浆的加入或幔源物质成分的贡献,需要考虑“同位素倒置岩浆混合”的可能性。同时,在利用Sr-Nd-Hf同位素组成讨论地壳的垂向增长时,也应充分考虑这一现象是否发生。

    为了探明胶西北早白垩世郭家岭型花岗闪长岩的岩石成因,中国科学院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室硕士研究生江鹏在其导师副研究员杨奎锋和研究员范宏瑞的共同指导下,对郭家岭岩体及其内部闪长质包体中的榍石开展了系统的微区显微结构、U-Pb年代学以及原位主微量元素地球化学分析,从榍石微观尺度对大尺度的深部岩浆过程进行探讨。

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    郭家岭岩体和闪长质包体中的榍石分别具有振荡环带和核-幔-边环带。这两类榍石有一致的U-Pb年龄,并表现出“互耦”的、剧烈的元素变化(LREE,HFSE,Al,Fe,F等),其中Zr含量的变化反映G类榍石经历了两次岩浆“热事件”,而E-I类榍石经历了“快速冷凝”过程;其它元素的剧烈变化反映了岩浆组分的陡然改变,指示了早阶段贫REE、Fe的长英质岩浆与热的、富REE和Fe的闪长质岩浆的脉冲式岩浆混合过程。闪长质中另一类榍石呈填隙状,具有相对年轻的U-Pb年龄,其高F、高Nb/Ta比值、低REE等地球化学特征,暗示了晚阶段的富F、贫REE的混合后的花岗闪长质岩浆挤入尚未完全固结的闪长质包体之中,发生岩浆物理机械混合过程。

    图1 华南赣杭带早白垩世泗岭杂岩体锆石原位Hf同位素直方图

    通过对榍石进行微区分析,胶西北郭家岭岩体的多阶段岩浆混合成因得以揭示。对比前人同位素资料,江鹏等人认为,太古宙下地壳和新生镁铁质下地壳的活化、重融,产生了胶西北早白垩世岩浆混合的两个端元。该榍石研究工作既呈现了副矿物榍石在精细刻画深部岩浆过程的重要作用,也为胶西北早白垩世下地壳的活化、壳-幔的强烈相互作用提供了直接约束。

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    以上研究成果近期发表在国际岩石学期刊Lithos(Jiang et al. Titanite-scale insights into multi-stage magma mixing in Early Cretaceous of NW Jiaodong terrane, North China Craton. Lithos, 2016, 258: 197-214)。

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