热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制     

常翱飞  丁兴 《岩石学报》2020,36(1):99-112

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。  相似文献   

北山造山带中部(甘肃段)花岗岩成因及构造背景   总被引：2，自引：2，他引：0  

白荣龙  刘显凡  周慧玲 《岩石学报》2020,36(6):1731-1754

北山造山带中部花岗岩体以陶勒努图洪岩体和跃进山南岩体为代表,本文对这两个岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学和原位锆石Lu-Hf同位素分析,结果表明:岩体成岩年龄分别为410±2. 8Ma、427±2. 5Ma;主量元素呈现高硅、高钾钙碱性、准铝质-弱过铝质特征;微量元素表现为富集Th、Zr、Hf等及大离子亲石元素(Rb、U、K等),亏损Ba、Sr、Eu及高场强元素(Nb、Ta、P、Ti等);球粒陨石标准化稀土元素曲线呈轻稀土富集、重稀土亏损的右倾模式。综合分析认为跃进山南岩体属A型花岗岩,陶勒努图洪岩体属S型花岗岩。陶勒努图洪和跃进山岩体锆石ε_(Hf)(t)分别为-2. 90～-0. 12(平均值为-1. 53)、-1. 99～2. 82(平均值为0. 26),t_(DM2)分别为1. 41～1. 58Ga、1. 23～1. 54Ga。研究表明:陶勒努图洪黑云母花岗闪长岩岩浆源区主要为由元古界北山杂岩组成的以变质杂砂岩为主的古老地壳物质(含中基性岩石)部分熔融的产物,跃进山南二长花岗岩体可能在元古界北山杂岩组成的以变质杂砂岩为主的古老地壳物质重熔过程中有幔源岩浆的参与。在中志留世(427Ma)明水-小黄山洋已向南侧马鬃山-公婆泉弧之下俯冲至后期,板块后撤引发明水-旱山地体南缘弧后形成裂解环境导致幔源岩浆底侵,诱发地壳物质重熔形成花岗质岩浆,岩浆侵位形成跃进山南二长花岗岩体;至早泥盆世(410Ma),俯冲结束发生弧-陆碰撞造山导致地壳增厚,引发下地壳发生部分熔融产生的花岗质岩浆侵位形成陶勒努图洪岩体;两岩体是在早、晚古生代交接时段同一俯冲-碰撞构造背景下不同部位、不同亚构造环境下的产物。  相似文献   

祁漫塔格东段晚三叠世花岗岩与流纹岩岩浆同源性:年代学、地球化学及Nd、Pb同位素制约     

徐博  李玉龙  史连昌  张晖青  马德庆  任鑫  王成勇 《地质论评》2020,66(3):686-698

祁漫塔格位于东昆仑西段,对该地区晚三叠世火成岩的研究不仅有助于认识东昆仑造山带印支期构造—岩浆演化历史,而且为古特提斯洋俯冲时限及洋盆闭合时限提供约束。本次在克停哈尔南的二长花岗岩中获得了219.8±0.5 Ma的锆石U-Pb年龄,结合以往获得的年龄数据,可以确定该期火成岩为晚三叠世岩浆活动的产物。全岩地球化学分析结果显示,祁漫塔格东段晚三叠世火成岩为准铝到弱过铝质岩石,属高钾钙碱性系列,富集轻稀土和Rb、Th、K等大离子亲石元素,不同程度亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素,具有明显的铕负异常,显示板块俯冲阶段的特征。花岗岩与流纹岩具有相似的Nd、Pb同位素组成,花岗岩ε_(Nd)(t)值介于-4.66～-4.53之间,亏损地幔模式年龄T_(DM2)为1363～1375 Ma,流纹岩ε_(Nd)(t)值为-4.63,T_(DM2)=1368 Ma。在n(~(143)Nd)/n(~(144)Nd)—n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)图解和Pb同位素组成图解中投影点均位于上地壳和EMII地幔端元附近。祁漫塔格东段晚三叠世花岗岩与流纹岩空间分布关系密切,形成时间相近,主、微量元素和Nd、Pb同位素特征方面都具有相似性或一致性,因此,笔者认为它们为同一时期、同一构造环境下的同源岩浆产物。结合区域资料和本文研究,初步分析认为东昆仑地区该时期处于板块俯冲阶段的活动大陆边缘弧环境,古特提斯洋尚未完全闭合。  相似文献   

基于2D地图的城市户外ARGIS视觉辅助地理配准技术     

邓晨  游雄  张威巍  智梅霞 《测绘学报》2019,48(10):1305-1319

针对当前便携式位姿传感器获取的户外6DOF绝对位姿精度通常不足，致使基于位姿传感器的户外AR地理配准精度不高，提出了一种以2D地图作为参考数据进行户外视觉辅助定位进而提高ARGIS系统地理配准精度的方法和技术框架。在位姿传感器获取初始位姿的基础上，详细阐述了基于2D地图进行图像位姿优化和辅助校正的基本原理；并通过试验验证了该方法可以对位姿传感器获取的初始位姿进行优化，进而提高户外AR地理配准精度的有效性。  相似文献   

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破   总被引：2，自引：2，他引：0  

林间  李家彪  徐义刚  孙珍  夏少红  黄小龙  解习农  李春峰  丁巍伟  周志远  张帆  罗怡鸣 《海洋学报》2019,41(10):125-140

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累，尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年)，我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料，取得了一系列创新进展与重大突破，标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地，与经典的大西洋型陆缘模式不同；(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品，结合中国在南海首次深拖地磁测量实验，精确测定了南海海盆玄武岩年龄，揭示南海海盆从东向西分段扩张；(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现，未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露；(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动，可能受控于多种构造与地幔因素；(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段，有望以南海为基点，开始拓展到周边大洋，通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台，以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。  相似文献   

变质底板的结构组分、形成时代及侵位机制:对大洋初始俯冲过程的约束          下载免费PDF全文

《地质科学》2021,56(2)

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南秦岭石泉-汉阴金矿带控矿构造特征与矿床成因探讨     

刘云华  王硕  吕鑫  孙健  徐丽  杨本昭  范媛媛  孟茹 《岩石学报》2021,37(6):1933-1947

石泉-汉阴成矿带是南秦岭重要的金成矿潜力区,是秦岭金成矿带的重要组成部分。为了查明区内与成矿有关的多期次构造发育特征及其对金成矿的控制作用,并进一步探讨矿床成因,本文选取石泉-汉阴成矿带内最具代表性的黄龙、长沟和金斗坡三个金矿床作为研究对象,通过详尽的野外及井下地质调研、室内显微构造观察及同位素追踪相结合的研究方法,探讨了该成矿带内的构造活动期次,确定了与成矿有关构造体系的性质,取得的主要认识有:(1)研究区与成矿关系密切的共有四期构造活动,分别为成矿前的韧性剪切构造(S1)、成矿早期的韧性剪切构造(S2)、主成矿期牛山-凤凰山隆起形成的拆离滑脱构造(S3)以及成矿期后的脆性构造;(2)成矿期早期韧性剪切构造中矿化现象并不显著,主要对区内矿床的成矿物质起到了预富集作用,而成矿主期与滑脱构造同时期的由岩浆分异而来的含矿热液叠加在早期矿化带之上才形成了区内的金矿床,其成因为岩浆期后热液型金矿;(3)成矿早期的韧性剪切构造形成于晚三叠世华北与扬子两大板块碰撞拼合的造山作用,主成矿期次拆离滑脱构造活动则为板内演化阶段由伸展塌陷造成的差异隆起所致。  相似文献   

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用:新特提斯洋二次俯冲   总被引：1，自引：1，他引：0  

李广旭  曾令森  高利娥  高家昊  赵令浩 《岩石学报》2021,37(10):2995-3034

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。  相似文献   

纳米比亚罗辛地区白岗岩型铀矿成因研究     

韩军  陈金勇  范洪海  王生云  陈东欢  修群业 《地质学报》2021,95(4):1019-1028

纳米比亚罗辛地区白岗岩型铀矿床产于白岗岩穹窿边部白岗岩与达玛拉基底变质岩内外接触带,以及变质岩片理、褶皱、转折等部位.已有矿床晶质铀矿年龄介于494～508Ma之间,既是D、E两期白岗岩重熔年龄,也是近水平方向韧性剪切变形活动时代.白岗岩型铀矿床铀矿物以晶质铀矿、钍铀矿、钛铀矿为主,晶质铀矿及伴生的锆石、独居石等矿物具有全自形或半自形晶粒状结构、浸染状构造,具有岩浆分异结晶特征.铀铅同位素示踪分析表明铀来自达玛拉基底岩系和A、B、F期白岗岩.含矿的D、E白岗岩是基底变质岩和早期白岗岩部分重熔形成的.以晶质铀矿为主的白岗岩型铀矿床是在达玛拉造山期岩浆形成演化阶段,由结晶分异作用形成铀预富集基础上,在造山期后韧性变形作用下白岗岩再次重熔富集成矿的.  相似文献   

玄武质陨石NWA8545的岩石地球化学特征以及对其母体岩浆过程的启示     

李毅恒  汪在聪  何琦 《地质学报》2021,95(9):2889-2900

NWA 8545 是一块玄武质无球粒陨石,它与碳质陨石(CC)NWA 011 成对.CC 被认为是来自于外太阳系的一类物质,由于同位素异常,它们区别于来自内太阳系的非碳质陨石(NC).NWA 011 及其成对陨石作为CC中稀有的玄武质无球粒陨石,其记录的岩浆过程可以被用来研究外太阳系早期行星母体的岩浆活动.本文利用扫描电镜、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对NWA 8545 中的辉石、斜长石和陨磷钙钠石进行岩相学以及原位主微量元素的分析,并根据矿物模式丰度计算全岩稀土元素含量.电子探针结果显示NWA 8545 与 HED族陨石Eucrite(钙长辉长无球粒陨石)具有相似的主量元素特征,同时其岩相学与5 型Eucrite类似.激光微量数据表明辉石、斜长石和陨磷钙钠石的稀土元素配分都表现出略微的Ce异常,但其辉石的Ba、Sr等元素并未出现明显的富集现象,即该陨石受地球风化作用影响不明显.利用辉石和斜长石的稀土元素含量,计算平衡熔体的成分,显示其平衡熔体的成分都与全岩的成分比较接近,可以认为两者是在封闭的体系下接近同时结晶.结合变质过程和母体岩浆的成分,本文认为NWA 8545 是由其母体岩浆在经历分离结晶过程后喷发到母体行星表面冷却形成的.  相似文献