摘要：中国东北地区位于西伯利亚板块和华北克拉通之间,属于中亚造山带的东段,经历了复杂而长期的多块体拼贴和造...中国东北地区位于西伯利亚板块和华北克拉通之间,属于中亚造山带的东段,经历了复杂而长期的多块体拼贴和造山作用。近年来,前人对东北地区火山岩的年代学和地球化学研究已取得重要进展,但中生代火山岩的成因及动力学机制等科学问题仍存在分歧。本次研究,我们选取了靠近蒙古-鄂霍茨克构造带的大兴安岭中生代玄武岩,对岩石样品进行了全岩主微量、同位素和原生橄榄石主微量、斜长石Sr同位素地球化学分析。大兴安岭中生代火山岩由一系列玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩等基-中性火山岩构成,微量元素组成与下地壳类似,都具有富集Ba、Pb、Sr,亏损Nb、Ta、Ti的特征,与MORB、OIB呈现明显的差异,说明岩石源区可能来自大陆岩石圈地幔,而非软流圈地幔。该区中生代火山岩具有富集的Sr同位素组成,富集到弱亏损的Nd同位素组成,Sr-Nd-Pb的投图也大都落入EM1区域内,暗示陆壳在岩浆形成过程中的重要作用。文中分析探讨了后期蚀变、地壳混染、分离结晶对岩浆演化的影响。大兴安岭中生代火山岩的活动性元素与非活动性元素呈现微弱的相关性,岩石镜下照片中可以观察到比较明显的蚀变现象,我们认为发现大兴安岭中生代火山岩普遍遭受不同程度的后期蚀变。在LILEs/HFSEs应该与SiO2含量图解、同位素比值和SiO2含量图解中,都观察到比较明显的相关性,而高SiO2的岩石的斜长石斑晶具有较高的87Sr/86Sr比值,这些都证明岩浆在演化后期普遍存在地壳混染现象。根据主微量元素和SiO2含量的关系图解,我们发现中生代火山岩发生了不同矿物的分离结晶。晚侏罗世岩石经历了橄榄石、单斜辉石的分离结晶;早白垩世早期岩石经历了铁钛氧化物、斜长石的分离结晶;早白垩世晚期以橄榄石、单斜辉石和斜长石的分离结晶为主。由于后期岩浆作用的影响,部分源区性质可能被掩盖,所以我们挑选高MgO玄武岩对源区性质进一步制约。利用高镁玄武岩中橄榄石主微量元素特征,我们发现晚侏罗世和早白垩世晚期源区性质的差异。晚侏罗世橄榄石具有明显偏高的Ni含量,随Fo值升高,Mn值由高降低,Fe/Mn比值逐渐升高,源区可能有辉石岩的贡献。早白垩世晚期橄榄石具有较低的Ni、Cr、Ni/Co的含量,Mn和Fe/Mn比值大多落入橄榄岩的范围内,暗示早白垩世晚期岩石可能是橄榄岩源区。在俯冲相关元素的投图中（Pb/Zr vs Ba/Zr、（Th/Nb）N vs Ba/Zr）,晚侏罗世和早白垩世晚期火山岩都显示良好的正相关关系,说明这两个地区都曾经遭受到俯冲流体的交代改造。两个时期玄武岩橄榄石斑晶的V/Sc比值均小于3,说明岩石形成于开放的环境。经过以上分析,我们提出了关于中生代火山岩形成动力学机制的猜想。晚侏罗世玄武岩形成于蒙古-鄂霍茨克洋俯冲环境,俯冲板片将陆壳带入岩浆源区,俯冲板片释放的流体改造上覆大陆岩石圈地幔,挥发分含量升高导致岩石圈地幔熔融并喷出地表。早白垩世玄武岩形成于蒙古-鄂霍茨克洋闭合造山后的伸展环境,加厚陆壳垮塌进入被早期流体交代改造岩石圈地幔。陆壳减薄,地幔处于伸展环境发生减压熔融并最终形成早白垩世广泛的火山岩。更多还原显示全部
摘要：大火成岩省是地质历史时间大规模岩浆在短时间内喷发、侵位到地表的产物。全球范围内不同大火成岩省普遍存...大火成岩省是地质历史时间大规模岩浆在短时间内喷发、侵位到地表的产物。全球范围内不同大火成岩省普遍存在的一个现象是同时发育有高钛和低钛两种系列的镁铁质岩浆。然而目前学术界对于高钛和低钛岩浆的成因还存在许多争议。本研究选择出露于我国西南、形成于~260 Ma的峨眉山大火成岩省为研究对象,通过对大理苦橄岩中寄存于橄榄石中的熔体包裹体的分析研究,以及使用微量元素进行部分熔融模拟来探讨高钛和低钛岩浆的成因。本研究首先利用二次离子质谱技术建立了熔体包裹体微量元素测试方法。对五个玻璃标样测试结果显示,含量大于10ppm的元素的分析精度优于10%(2SD),含量小于10ppm的元素的分析精度优于15%(Er和Lu的分析精度优于20%)。所有元素的分析结果与推荐值的偏差小于20%。另外,本研究采用LA-MC-ICP-MS技术,建了熔体包裹体Sr同位素分析方法,多个玄武玻璃标样的测试结果与推荐值的偏差小于100 ppm。对熔体包裹体的分析表明,尽管大理苦橄岩的Ti/Y比值变化比较小(~356-404,Wu et al.,2018),寄存于橄榄石中的熔体包裹体具有横跨低钛到高钛系列岩浆的Ti/Y比值(213-741)。熔体包裹体Pb-Sr同位素组成和微量元素比值(如Nb/U和Nb/La)具有较小的变化范围,且与Ti/Y比值没有展现出显著的相关性。这些特征暗示低钛和高钛岩浆具有相似的地幔源区。微量元素质量平衡计算指示其地幔源区由~84%来自下地幔的橄榄岩,~15%的再循环洋壳和~1%的远洋沉积物组成。对峨眉山大火成岩省和Karoo大火成岩省中的低钛和高钛岩浆进行微量元素部分熔融模拟。其结果显示,源区在较深部发生部分熔融形成的熔体具有高的Ti含量和Ti/Y比值,而在较浅部发生部分熔融形成的熔体具有低的Ti含量和Ti/Y比值。形成于不同深度不同部分熔融程度的熔体相互混合可以形成低钛向高钛成分上的连续变化趋势。本研究表明部分熔融压力和程度对部分熔融熔体的Ti含量和Ti/Y比值具有重要的影响。更多还原显示全部
