峨眉山大火成岩省的地球化学特征及其动力学指纹

峨眉山大陆溢流玄武岩省（ECFB）是中国国内唯一被国际学术界认可的大火成岩省，其独特的地球化学特征和完整的岩浆演化序列，日渐引起了地学界的关注。但总体研究程度还很低，随着研究的推进，需要探讨以下问题：（1）对比ELIP各岩区的地球化学特征；（2）探讨ELIP岩浆岩演化趋势及其地球化学特征；（3）寻找更多地幔柱成因证据；（4）研究其化学储库特征及其地球动力学指纹。本文从岩石地球化学、PGE地球化学、同位素地球化学和动力地球化学等方面作了较系统的探讨。 本文除了对峨眉山玄武岩活动时段、S不饱和特征、三大趋势及其氧逸度、两大序列、高镁玄武岩等作了探讨外，还建立了一些新的微量元素、PGE和热动力熔融模拟图解，系统对REE、蛛网配分模式图进行了孔隙度动力熔融模拟，通过Sr－Nd－Pb同位素混合模拟较细致的研究了ELIP源区DM与EM组份比例。首次对ECFB的PGE含量作了定量模拟，表明ELIP起源于0.3－1％的外核物质+50％亏损上地幔+50－49.7％下部原始地幔的混合源区。 模拟还表明ELIP西岩区熔融源区在Gt橄榄岩到Sp二辉橄榄岩地幔内（熔融压力3.0～1.8GPa），部分熔融度2－8%，部分小于<2%；中岩区熔融源区在Gt－Sp二辉橄榄岩地幔内（熔融压力3.0－2.5GPa），熔融度主要<2％；东岩区熔融源区在Gt－Sp二辉橄榄岩内（熔融压力2.9～2.4GPa），部分熔融小于1％。笔者认为从西到东，上覆岩石圈从薄的特提斯大洋盖层变为厚的扬子克拉通盖层环境，这导致熔融压力／深度的增加而平均熔融度降低，这与根据EFB中的La/Yb比值推测的岩石圈下熔融面地图基本一致。 通过Sr-Nd同位素动力学模式探讨了ELIP的组份异质性，认为亏损的镁铁质大洋板片携带泛古陆上地壳陆源沉积物，俯冲脱水后长期（约1Ga）储积在热边界层，沉积物与亏损古洋壳发生交代混合形成富集地幔（EM2），并被峨眉山地幔柱捕获夹带入头部，并在P/Tr冲击登陆于扬子克拉通西缘，从而产出含有UCC（或TS或GLOSS）组份特征的ECFB。

中太平洋莱恩海山富钴结壳的地球化学及Os同位素地层年代学研究

广泛分布于大洋海山上的富钴结壳被认为是目前最具潜在经济价值的海底矿产资源；同时富钴结壳的形成受控于古海洋和古沉积环境，保存了古海洋和古气候的重要信息，记录了其生长时期的海洋和气候的演化历史，因此，富钴结壳又是一种潜在的古海洋学记录。富钴结壳的元素和同位素组成特征包含了这些重要信息，因此，国内外学者对富钴结壳的地球化学特征进行了较为深入的研究。然而，前人对富钴结壳的研究通常是以结壳表层或整块作为研究对象，掩盖了结壳所记录的几十个百万年不断变化的海洋循环和大陆风化的信息，这严重制约着对结壳形成过程和演化历史的认识。目前，系统的富钴结壳地层剖面研究工作国内外涉及非常少，因此，通过开展富钴结壳完整剖面的地球化学研究才能更好的揭示其所蕴含的古海洋学意义。海洋环境中Os同位素能够提供一些其它同位素如Pb、Nd、Sr所无法给出的重要信息，在示踪物源、古海洋环境、古气候及古陆地风化等方面，具有明显的优势。但目前富钴结壳的Os同位素研究非常薄弱，属于国际前缘研究。富钴结壳的定年方法种类繁多，各具优势，但没有任何一种方法能够以较高的精确度和简捷性给出富钴结壳的真实生长年龄，具有较大潜力的Os同位素年代学研究，国内外基本处于空白。因此，开展系统的富钴结壳剖面的地球化学特征和Os同位素地层年代学研究，对于了解富钴结壳形成过程中元素的地球化学行为，示踪不同时期结壳的成矿物质来源，标定富钴结壳的形成时间，揭示古海洋环境及其演化和进一步揭示富钴结壳成矿过程和成矿机制，均具有极其重要的理论和实际意义。 本文以中太平洋莱恩海山的富钴结壳为研究对象，在对其进行系统宏观观察和显微研究的基础上，进行了系统的、高精度分层取样分析，系统揭示了各壳层的结构构造、矿物学、元素地球化学、Sr同位素和Os同位素地球化学特征，并利用Os同位素地层学方法对富钴结壳进行了年代学研究。论文主要获得了以下几个方面的认识： 本文研究所用的两块富钴结壳均为典型的三层构造结壳，从底部到顶部依次为致密层、疏松层、较致密层。结壳中矿物结晶程度差，结构单一，主要为胶状结构。结壳内部的显微构造复杂多样。壳层中的显微构造呈现有规律的变化：下部致密层构造较为单一，以纹层状构造为主；中部疏松层构造杂乱，以斑杂状构造多见；上部较致密层介于其中，以柱状、树枝状构造为主。结壳的垂直剖面结构构造的变化特征可以反映结壳生长过程中古海洋环境的演变过程，并与其地球化学特征相关联。富钴结壳MP5D17和MP2D06主要由锰相矿物（水羟锰矿为主）和铁相矿物组成，含少量石英、长石、粘土矿物、方解石和磷灰石等次要矿物。 富钴结壳剖面的元素地球化学研究表明，莱恩海山区不同区域的结壳MP5D17和MP2D06，元素富集特征相似。在海水中的滞留时间较短、具有高分配系数的元素，在结壳中相对富集。富钴结壳中，多数元素的含量在剖面上变化较大，不同构造层组化学组分含量相差明显，这反映了结壳生长过程中海水化学及海洋环境随时间发生了明显的改变。不同结壳剖面中元素的变化既有共性，也有差异，由于其所处的海山位置不同，不同的古海洋环境条件决定了它们元素分布的差异。富钴结壳剖面中稀土元素具有极为明显富集的特征，结壳生长过程中各种稀土元素的丰度在剖面中的变化趋势相似，各壳层稀土元素配分模式基本一致，显示轻微的轻稀土富集、强正Ce异常和负Y异常、弱正Eu异常和负Gd异常。 富钴结壳的锶同位素地球化学研究表明， 87Sr/86Sr值在结壳剖面上具有明显的变化规律，且与结构构造的变化相对应。结壳中87Sr/86Sr变化主要受大陆古老硅铝质岩风化经河流输入和海底年轻的火山岩蚀变输入的影响。结壳的Sr同位素演化与海水的Sr同位素演化趋势差异较大，磷酸盐化作用以及Sr的扩散作用使得富钴结壳不能完好的保存其生长时期周围海水的Sr同位素组成，因此，被广泛使用的Sr同位素地层学不适合作为富钴结壳的定年工具。 通过对富钴结壳MP5D17剖面上各壳层样品进行锇同位素分析。结果表明，结壳中187Os/188Os比值变化较大，范围在0.4262～1.0155之间。上部较致密层187Os/188Os较大，中部疏松层较小，下部致密层介于二者之间。结壳中Os同位素组成变化是陆源物质、幔源物质和地外物质输入共同作用的结果。结壳剖面的锇同位素曲线具有与80 Ma以来海水锇同位素演化曲线相似的演化趋势。使用Os同位素地层学方法，初步推测富钴结壳MP5D17的生长起始时间约为72 Ma，四个构造层组的生长速率分别为：1.2 mm/Ma、1.0 mm/Ma、5.1 mm/Ma和4.0 mm/Ma。研究证实了结壳的Os同位素是一种有效的定年手段，Os同位素地层年代学方法是目前除古生物化石法以外，解决年龄超过15 Ma的富钴结壳年代学的最有效途径。 综合研究表明，中太平洋莱恩海山的厚层富钴结壳为氧化环境下形成的水成成因结壳，是物理化学成矿作用的结果。

高温高压条件下泥质岩变质脱水作用的实验研究

泥质岩是地球上广泛分布的一种表壳沉积岩石，与上地壳平均化学组成接近，是俯冲带沉积物的典型代表。本文以赣北双桥山群泥质板岩为主要研究对象，对泥质岩（KFMASH体系）进行了热力学计算、高压差热（HP－DTA）和榴辉岩相温压条件下变质脱水作用的实验研究。研究结果表明，俯冲沉积物在冷、热俯冲带其变质脱水作用的深度范围分别是95～155 km 和48～84 km。泥质岩经历了一个区域进变质作用过程。该过程可以被分为三个阶段：① 绿泥石变质脱水阶段；② 角闪石、白云母变质脱水阶段；③ 黑云母变质脱水阶段。在各阶段中，随含水矿物的变质脱水作用不断进行，流体被逐渐从体系中释放出来。最后以黑云母的消失为标志，指示了泥质岩体系变质脱水作用的结束。在俯冲带深部温度压力条件下，泥质岩所释放出的流体以富集Cu、Pb、Nd、Ba等流体活动性元素为主要特征。俯冲带沉积物（岩）在进入到俯冲带深部前，受海水浸染而富集Cl，这导致其在俯冲带深部变质脱水过程中，所释放出的流体中富集Cu、Pb、Rb、Sr、Cs、La、Ba、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu等微量元素。而未受到海水浸染或浸染程度较弱俯冲带沉积物，在俯冲带变质脱水过程中所释放出的变质流体中，上述微量元素的富集程度则相对较弱。

香花岭锡多金属矿床同位素年代学及地球化学

华南地区中生代地壳拉张、岩石圈伸展减薄与大规模成岩成矿作用的时代分布格局和地球动力学背景一直是国内外关注的重要科学问题。富碱侵入岩及其有关的成矿作用是伸展构造的直接表现之一。近年来的研究发现，南岭中段花山－西山－香花岭－骑田岭NE向的花岗岩带为一中晚侏罗世形成的具有高εNd(t)和低Nd模式年龄的富碱侵入岩带，并伴有大规模的钨锡多金属成矿作用，是研究大规模地壳拉张、岩石圈伸展减薄与该区大规模的钨锡多金属成矿作用的耦合关系及其深部动力学机制的理想对象。本文以香花岭地区花岗岩及其有关的钨锡多金属矿床为研究对象，运用岩石学、元素地球化学、同位素地球化学等方法手段，对香花岭矿区花岗岩的成因和形成构造环境、成矿物质与成矿流体的来源、成矿年代学及成岩成矿的地球动力学背景等方面进行了系统研究，并初步建立了该矿的成矿模式。论文主要获得以下认识： （1）通过对香花岭矿区癞子岭和尖峰岭岩体的主、微量元素及Sr、Nd同位素研究，查明上述两个岩体均具有高硅、富碱及成矿元素，富LILE及Zr、Ga等部分高场强元素(HFSE)，贫Ca、Mg，P，Eu，较高的εNd及较低的Nd模式年龄等特征，具有相同的岩浆源区，属于后造山背景下形成的铝质A型花岗岩（A2型），具有壳、幔混合来源。 （2）利用白云母Ar-Ar同位素定年手段对香花岭锡多金属矿床、香花铺钨多金属矿床及尖峰岭云英岩型锡多金属矿床进行了成矿年代学研究，并首次对该矿的矿石矿物－锡石进行了U-Pb同位素定年。结果表明，香花岭地区钨锡多金属矿床的成矿时限为154-161 Ma，与矿区花岗岩黑云母K-Ar年龄相一致，并与区域主要钨锡矿床的形成时间一致。 （3）微量元素、稀土元素及同位素地球化学的研究表明，香花岭锡多金属矿床与矿区花岗岩具有密切的成因联系，矿区花岗岩不仅为该区成矿作用提供热动力和介质条件，而且为成矿作用提供了主要的物源。此外，矿区内的赋矿地层可能提供了部分成矿物质。早期成矿流体以岩浆水为主，晚期有大量大气降水的加入。 （4）对香花岭锡多金属矿床锡的超常富集机制作了初步探讨，认为该区锡的超常富集可能归功于如下几个因素：首先，富含F等挥发分的花岗岩浆高度分异演化出富含挥发分及成矿元素的超临界流体，成矿流体在流经赋矿地层时萃取了其中的部分成矿元素；其次，伴随着围压的不断降低，成矿流体发生了沸腾及连续的去气作用，导致了成矿流体的高度浓缩，当流体达到饱和或过饱和时，成矿元素沉淀成矿；最后，早期形成的矿床进一步受到后期的叠加改造，从而形成该区高品位的锡矿石。 （5）根据上述研究，香花岭锡多金属矿床与矿区花岗岩具有密切的时间、空间及成因联系，二者应为同一构造背景下形成的产物。结合区域上的研究，香花岭矿区的成岩成矿作用与南岭中段同时代的其他钨锡多金属矿床具有相同的地球动力学背景。这种构造背景可能与该区中－晚侏罗世构造体制转换，地壳拉张－岩石圈伸展减薄背景下，软流圈地幔上涌及发生壳、幔相互作用密切相关。 （6）初步建立了香花岭锡多金属矿床的成因模式：在该区中晚侏罗世大规模地壳拉张、岩石圈伸展减薄背景下，地幔物质上涌到中下地壳，发生壳幔相互作用，形成壳幔混合的花岗岩浆。花岗岩浆经充分分异演化，形成富含挥发分和成矿元素的一种具超临界性质的成矿流体。成矿流体在上升过程中随着围压的不断降低，发生了连续的去气作用，使得成矿流体高度浓缩并沿有利的构造部位成矿，并在后期受到改造、叠加等成矿作用，以至于形成了该区最富的锡矿床。

峨眉山大火成岩省二滩玄武岩地球化学及源区特征

大陆溢流玄武岩根据TiO2含量可划分为高钛玄武岩和低钛玄武岩，这两种不同类型的玄武岩往往有不同的空间分布特征，也具有不同的成因指示意义。峨眉山玄武岩也有高、低钛之分，且其空间分布存在明显差异。然而，在以往的峨眉山玄武岩的研究中只对高、低钛玄武岩进行对比研究，而单独对同一类型玄武岩的研究甚少，尤其是对物质来源的研究。在本论文中，作者以峨眉山大火成岩省中部二滩地区高钛玄武岩为研究对象，通过主量元素、微量元素和Sr－Nd－Pb同位素对其地球化学、岩浆过程以及物质来源进行了探讨，得出以下初步认识和结论： ⑴ 二滩高钛玄武岩可划分出Group I和Group II两种岩石类型。Group I中Sr和Zr显示明显负异常，而Group II无Sr和Zr异常。此两种类型岩石的Sr－Nd－Pb同位素地球化学特征也较为不同。 ⑵ 二滩高钛玄武岩为板内构造环境，Group I和Group II显示出碱性或钙碱性岩特征。 ⑶ Group I和Group II具有不同的熔体形成熔融程度，Group I相对低(0～3.5％)，Group II相对高(4.0～8.0％)。不同的部分熔融程度导致了控制矿物相的不同。 ⑷ Group I和Group II岩浆分别经历了不同的结晶分异过程。Group I主要显示出斜长石结晶分异趋势，Group II则主要显示出橄榄石结晶分异趋势。 ⑸ 微量不相容元素和Sr－Nd－Pb同位素特征表明，Group I和Group II均源自深部富集地幔，具有不同的物质来源，且与地幔柱有成因上的联系。 以上特征表明，二滩玄武岩与深源地幔柱有成因上的联系。这可能是深部地幔柱(来自核－幔边界或下地幔)上升过程中在不同深度携带了不同物质，这些物质发生部分熔融，从而导致了Group I和Group II的明显差异。其充分说明，二滩高钛玄武岩的物源是不均一的，反映了源区的不均一性特征。

滇东南南温河花岗岩年代学和地球化学初步研究

南温河花岗岩分布于中-越接壤处的云南省马关县、麻栗坡县老君山地区穹隆状变形-变质岩系的内核部位，大地构造位置位于华南褶皱带西端与上扬子地块、哀牢山褶皱带和印支地块的接合部位，是研究华南大陆形成与演化及特提斯构造域时空发展的关键地区。前人对本地区花岗岩的研究，更多的集中在燕山期老君山花岗岩的研究上，而对南温河花岗岩的研究还没有引起足够的重视，还停留在初步的岩石学和地球化学阶段。 本文对滇东南老君山地区南温河花岗岩进行了U-Pb、Rb-Sr同位素年代学和主微量、Sr-Nd同位素地球化学的系统研究，取得了以下主要认识： 1、通过对南温河花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb、TIMS锆石U-Pb年代学和全岩Rb-Sr年代学的研究，确定了南温河花岗岩主体的结晶年龄为440Ma左右，少量结晶为420Ma左右， 属于广西运动产物。在同位素年代学和岩石学研究基础上，重新对南温河花岗岩进行了岩石单元划分，归并为猛洞河单元和南加河单元两个单元。南捞片麻岩并非如1：50000麻栗坡县幅、都龙幅所认为的新元古代岩浆岩，也同属加里东期岩浆岩，应归属于猛洞河单元。 2、南温河序列花岗岩成分来源主要为上部地壳的泥质岩、粉砂岩、杂砂岩的部分熔融，可能还有少量地幔物质和下部地壳物质的加入。成因上主要属于S型花岗岩，少量属于 I型花岗岩。 形成的构造环境上，主要为同碰撞环境，少部分为造山后环境。 继承锆石年龄和Sr-Nd同位素地球化学特征显示，源区存在古元古代的古老地壳。 3、结合SHRIMP和TIMS锆石U-Pb年代学两种测年方法的差异，确定了后期的主变质年龄为 230Ma左右，提出了确定后期中-浅变质作用年龄的一种新思路。 4、通过南温河花岗岩热年代史反演，恢复了本区加里东期以来的构造历史，并初步探讨了本区加里东期的大地构造环境。

中国东南部赣杭构造带基性岩浆活动及其意义

中国东南部晚中生代以来的动力学背景一直受到大量学者的关注，特别是大陆岩石圈地幔和大规模岩浆活动事件。华南地区广泛发育的基性脉岩，为研究中国东南部动力学背景提供了载体。前人分别从年代学、矿物学、岩石学和地球化学等方面对广布于华南（福建、广东、江西、海南、湖南等地区）基性岩进行了详细研究，并取得了许多重要成果。 赣杭构造带地处一级大地构造单元扬子地块和华夏地块结合部位，横跨江南元古宙岛弧和华南加里东造山带两个二级构造单元，长期控制两侧地质构造、岩浆活动、沉积、变质及成矿作用。带内发育的基性岩为认识构造带活动情况提供可能。但目前对构造带内的基性岩浆活动的研究较少，应用系统的矿物学、元素和同位素地球化学及同位素年代学等研究方法，对赣杭构造带中生代以来的基性岩体及基性脉岩进行了系统研究。并应用其形成时代、源区性质等结论对中国东南部岩石圈伸展减薄、地幔性质等地球动力学背景中的问题进行探讨。主要取得以下几点认识： 1. 系统进行资料收集，并在此基础上进行野外考察和采样，明确了赣杭构造带发育基性岩的岩石类型主要为辉长岩，辉绿岩及橄榄辉绿岩。主要分布在构造带的南侧，受主/次断裂控制明显。 2. 明确赣杭构造带基性岩体主要为辉长岩，落在粗面玄武岩-玄武岩-玄武粗面安山岩，碱性-亚碱性范围内各有分布，但以亚碱性居多。SiO2范围从45.11-53.47 wt%，MgO的范围从4.06-9.28 wt%，TiO2的范围从0.79-3.63 wt%。微量元素总体富集大离子亲石元素（LILE）（Ba、Rb）、轻稀土（LREE），而亏损高场强元素（HFSE）（Ta、Nb、Zr、Hf、Ti）和重稀土元素（HREE）。余江、东乡、枧头、虎头等近构造带样品，岩浆来源与OIB近似，Nb、Ta亏损不明显。岩浆源区地幔性质从亏损地幔向富集地幔都有分布，流体熔体的交代作用及地壳物质参与可能是造成富集程度不同的主要原因。基性岩体未受到明显的地壳混染，主要经部分熔融形成，成岩过程中发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。构造带对岩浆源区及深部壳幔物质演化发挥重要作用，还控制着岩浆的上升侵入。 3. 赣杭构造带基性脉岩主要为辉绿岩类，在玄武岩-玄武安山岩范围内，碱性-亚碱性范围内都有分布，以亚碱性占大多数。SiO2的范围从44.44-54.73 wt%，MgO的范围从2.74-7.89 wt%，TiO2的范围从0.91-3.39 wt%。微量元素总体富集大离子亲石元素（LILE）（Ba、Rb）和轻稀土元素（LREE），而亏损高场强元素（HFSE）（Ta、Nb、Zr、Hf、Ti）。基性岩脉经不同程度部分熔融作用形成，且成岩过程中经历了橄榄石、单斜辉石及少量斜长石的分离结晶作用。样品没有受到明显的地壳混染现象。基性脉岩的源区性质与流体熔体交代作用及地壳物质参与有关。少量下地壳以拆沉形式加入了原始地幔，进而通过流体熔体交代作用，造成了原始地幔的富集。伸展活动的逐渐加大及软流圈的上涌为拆沉提供了有利条件。赣杭构造带对岩浆源区、深部壳幔物质演化及岩浆上升侵入影响显著。 4. 赣杭构造带岩浆活动发育呈现多元化特点，Sr-Nd-Pb同位素特征显示有EMⅡ的参与。流体交代特征比较复杂，源区存在金云母和金红石的交代，进一步说明下地壳成分参与了壳幔相互作用。同位素模拟表明古老基底通过源区混合也有所参与。结合前人的研究，提出了本区的成岩模式。赣杭构造带地区伴随岩石圈伸展作用的进行，发生了岩石圈减薄及软流圈地幔的上涌作用，少量下地壳物质拆沉到岩石圈地幔参与了岩浆的形成，构造带重新活化及活动对岩浆形成制约明显。新生代岩石圈地幔对中生代岩石圈地幔继承和改造。 5. 根据K-Ar年龄并结合区域内已有同位素年龄，赣杭构造带上的基性岩具有周期性分布特点，初步分为±180 Ma、145-150 Ma、120-140 Ma、95-110 Ma和65-80 Ma五组，且以120-140 Ma和95-110 Ma的峰值最为集中，代表了赣杭构造带岩浆活动最为强烈的期次。据目前研究，145 Ma限定了中国东南岩石圈伸展作用开始作用的下限，随着研究深入，更早能准确指示转换年龄的证据可能会被发现。大于140 Ma的岩浆比较偏向于构造体制转换下的构造-岩浆活动产物，与岩石圈的减薄及软流圈上涌关系密切。整个华南的岩石圈伸展作用对大规模金属成矿意义明显。赣杭构造带在热源、流体来源及驱动机制等方面对区内的以铀为主的金属成矿作用起到了制约。

新疆准噶尔A型花岗岩的年代学和地球化学研究

新疆北部地区属于中亚造山带的关键部位，有独特的构造岩浆活动和成矿作用，自二十世纪八十年代早期以来一直是国内外地质研究的热点地区之一。准噶尔盆地两侧大面积出露的A型花岗岩及相关矿床是该区的重要研究对象。尽管已有的研究积累了一定成果，但对一些关键问题，特别是对于A型花岗岩形成时代和成因的认识还存在较大争议。另一方面，传统观点认为锡矿床主要与演化的过铝质S型花岗岩有关，但在东准噶尔卡拉麦里构造带，多个中小型锡矿床产于A型花岗岩体内或岩体与围岩的接触带附近，花岗岩与锡矿的成因联系有待深入研究。 本论文以准噶尔盆地两侧的三条A型花岗岩带（包括东准噶尔的卡拉麦里和乌伦古河A型花岗岩带、西准噶尔的达拉布特A型花岗岩带）为研究对象，对其中的一些A型花岗岩体开展了详细的年代学和地球化学研究，并以这些资料为基础，探讨了A型花岗岩的岩石成因及其构造和成矿意义。概括起来，主要得到以下结论性认识： （1）锆石U-Pb年代学结果显示，卡拉麦里铝质和碱性A型花岗岩都形成于302~310Ma左右；乌伦古河碱性A型花岗岩形成于305~320Ma，而铝质A型花岗岩形成于270~280Ma；西准噶尔达拉布特铝质A型花岗岩形成于295~305Ma。这些高精度的同位素年龄资料进一步确证了准噶尔地区大面积发育的A型花岗岩是该区后碰撞阶段的岩浆作用产物。 （2）三个构造带的碱性花岗岩和碱长花岗岩都具有典型A型花岗岩的矿物学和地球化学特征。在主量元素上它们富硅、富碱、低铝、贫钙镁，在微量元素上它们明显富集Rb、K、Th等大离子亲石元素及Zr、Hf等高场强元素和稀土元素而亏损Ba、Sr、Eu。根据地球化学组成，苏吉泉黑云母碱长花岗岩是典型的铝质A型花岗岩，而不是前人提出的S型花岗岩。 （3）三个构造带的A型花岗岩均有较高的正Nd(T)值和大于成岩年龄的两阶段Nd同位素模式年龄，它们的地质特征和地球化学组成难以用幔源岩浆高度分异的成岩模式解释。这些A型花岗岩的岩浆很可能是花岗闪长质岩浆分异结晶作用的产物，而花岗闪长质岩浆则起源于具亏损地幔同位素组成的玄武质洋壳和少量陆壳物质的部分熔融。 （4）东准噶尔早二叠世A型花岗岩的发育表明该区后碰撞阶段的花岗岩浆作用持续时间较长（约60Ma），这些花岗岩与晚石炭世A型花岗岩在地球化学组成上的差异揭示了东准噶尔乃至新疆北部在早二叠世的陆壳垂向生长。 （5）萨惹什克锡矿石中辉钼矿的Re-Os同位素年龄值（307Ma）与赋矿的萨北碱性花岗岩中锆石的U-Pb年龄值（306Ma）有很好的一致性，而且辉钼矿的Re含量低，表明成矿物质可能主要源于地壳。时间和物源的证据反映该区A型花岗岩与锡矿床具有密切的成因联系。

甘肃阳山金矿同位素地球化学特征及矿床成因

甘肃文县阳山金矿的探明黄金储量已达308t，平均品位4.74g/t，是我国地质勘查储量最大的金矿床。该矿床产于西秦岭造山带，是一个同碰撞形成的类卡林型金矿床，矿体受EW向韧脆性剪切带控制，赋矿围岩为泥盆系碳质千枚岩-板岩-碳酸盐-硅质岩和侵入其中的花岗斑岩脉。流体成矿过程包括：形成石英-绢云母-黄铁矿组合的早阶段，形成石英-黄铁矿-毒砂-方铅矿等多金属组合的主成矿阶段，形成碳酸盐-辉锑矿-石英网脉的晚阶段。 与矿体关系较为密切的花岗斑岩富集LILE 和 LREE, 亏损 Ba, Sr, Nb, Ta, P 和Ti，ΣREE＝54.35～124.01 μg/g ，(La/Yb)N=9.72～27.80，δEu=0.70～0.89， ISr值为0.70806～0.71756，平均0.71107；εNd(t)平均-3.4；Nd模式年龄（T2DM）平均1.34（Ga）。表明花岗斑岩岩浆应源自成熟度较低的中元古代基底地壳物质。花岗斑岩的(206Pb/204Pb)220Ma、(207Pb/204Pb)220Ma和(208Pb/204Pb)220Ma的平均值分别为17.875、15.604和38.296，与秦岭微陆块的中元古代基底和碧口地体碧口群的Pb同位素组成一致。考虑到前人获得碧口群的年龄为1.235～1.367Ga，而秦岭微陆块沿勉略缝合带向南仰冲到碧口地体之上，我们认为由碧口群等组成的俯冲板片的变质脱水熔融作用导致了阳山金矿带花岗斑岩的形成。因此，阳山金矿带的花岗斑岩是扬子与华北大陆中生代碰撞造山过程中形成的同碰撞花岗岩类。 最新的S，Sr和Pb同位素研究表明：热液成矿早阶段的黄铁矿的34S值范围介于-15.5‰~6.59‰之间，总体离散性比较大，显示沉积地层来源的特征，硫同位素组成属离散型，不具有岩浆主导的成矿的塔式效应。花岗岩中黄铁矿硫同位素范围很集中，34S值处于-1.47‰～2.12‰之间，本区花岗斑岩不可能为成矿物质的主要来源。矿石硫化物的初始锶同位素比值范围较大（0.70877～0.71697，平均为0.71258），显示成矿物质并非单一来源，考虑到花岗斑岩先于矿床形成，只在后期构造作用的岩体部分成矿的地质事实，少量矿石中的低锶同位素比值黄铁矿有可能来自作为围岩的花岗斑岩，也可能来自基底物质。矿石硫化物Pb同位素206Pb/204Pb=17.552～18.853，平均18.260；207Pb/204Pb=15.574～15.928，平均15.685；208Pb/204Pb=37.894～39.293，平均38.680，变化范围比较大。μ=9.46~10.06，平均为9.65，ω值介于36.96～42.21，显示了铅源的物质成熟度较高，要求最佳物源是浅变质化学-碎屑沉积建造，恰好与本区泥盆构造层为浅变质细碎屑岩夹薄层灰岩系的特征一致，部分低Sr和Pb同位素比值的成矿物质可能来自于作为围岩的花岗斑岩和/或者基地物质。 总结前人阳山金矿床的H-O-C同位素体系的研究得出，初始成矿流体来源于碳酸盐地层或相似岩石建造的变质或/和改造脱水，成矿流体系统从早到晚、从深到浅，由变质热液演变为大气降水热液。与本文得出的结论一致。 总而言之， 阳山金矿矿成矿流体的来源早期具有变质水特征，应来自赋矿地层或相似岩性组合的改造或变质脱水作用，晚阶段大气水为主的流体性质。成矿物质主要来自于赋矿围岩。流体经过作为部分围岩的花岗斑岩时从中萃取少部分成矿物质，而导致了少部分的低锶、铅同位素的矿石硫化物组成。 在中生代扬子板块北缘（包括碧口地块）向南秦岭陆陆碰撞过程中，扬子北缘板片沿勉略断裂向北俯冲到南秦岭之下，下插板片增温增压，发生变质、脱水和部分熔融。碰撞中期，构造背景由挤压向伸展转变，减压增温的环境导致大量变质流体沿深大断裂向上运移，不断萃取围岩中大量成矿元素，并将成矿元素搬运至有利于流体聚集、成矿物质卸载的空间，使成矿物质富集成矿。阳山金矿床定位于泥盆系构造层中，成矿时代为190Ma左右，紧随花岗斑岩侵入作用（220Ma左右），主成矿作用发生于碰撞作用由挤压-伸展转变期的减压增温环境。成岩、成矿模式与CMF模式吻合。 阳山超大型金矿是世界罕见的碰撞造山带内类卡林型金矿床，其地质地球化学特征复杂、独特，流体性质主要与造山型金矿一致，矿床地质主要与卡林型金矿一致，部分特征兼与造山型和卡林型两类矿床之间，花岗斑岩本身成矿的特点又为阳山所特有，总体具有造山型向卡林型金矿过渡的性质。因此建议以“秦岭式”或“阳山式”类卡林型金矿床代表与阳山金矿具有类似成矿背景及地球化学性质的矿床。

四川省拉拉铜矿床岩石学及地球化学研究

拉拉铜矿床位于扬子地块西缘的康滇隆起中段，赋存于经历变质的古元古代河口群海相火山-沉积岩系中，是我国重要的受变质热液叠加或改造的火山成因块状硫化物矿床（VHMS）之一，也是四川省最大的铜矿生产基地。本论文以该矿床为研究对象，在系统整理前人资料的基础上，进行了深入细致的野外地质考察和系统采样，选取代表性样品，运用电子探针分析技术、元素地球化学、同位素地球化学（Rb-Sr、Sm-Nd、S）、锆石U-Pb定年等方法手段，对矿区新元古代大规模区域变质作用的变质条件、变质原岩、广泛分布于矿区多个赋矿层位的辉长辉绿岩脉、岩石及矿石性质、硫源、成矿时代等主要岩石学及矿床学问题进行了系统研究，并结合前人研究成果，探讨了矿床的成因机制。论文主要取得以下几点认识： （1）矿区变质火山岩的成岩年龄为1695±20Ma，岩浆在上升侵位的过程中捕获了古元古代早期地壳物质，后期变质改造的时代约为700-800Ma。 （2）基于石榴石黑云母片岩中石榴石黑云母矿物对的电子探针分析数据，利用石榴石-黑云母地质温度计和多硅白云母地质压力计确定了矿区新元古代大规模区域变质作用的变质条件：变质温度为530-580℃，变质压力上限为0.66-0.76GPa，对应于高绿片岩相。 （3）矿区出露的岩石类型以云母片岩类和钠长岩类岩石为主，二者共同构成了矿区的围岩及赋矿岩石，通过对代表性样品的元素地球化学、同位素地球化学研究，采用DF函数判别法、(Al/3-K)-(Al/3-Na)图解法、La/Yb-TR图解法，并结合岩矿鉴定及结构构造特征，恢复了矿区的变质原岩。其中，矿区的云母片岩类样品的变质原岩为沉积岩，以页岩为主，主要来自大陆岛弧及上地壳物质的风化；而钠长岩类样品的变质原岩为火山岩，源自富集地幔，包括“右倾型”钠长岩和“平坦型”钠长岩，前者为分离结晶作用早期并经历一定程度地壳混染的产物，后者主要形成于分离结晶作用晚期，Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti等达到饱和并以副矿物晶出。 （4）综合矿区变质沉积岩及变质火山岩的构造环境判别结果，确定了二者形成于大陆岛弧的弧后盆地环境。 （5）通过对矿区变质火山岩性质、形成机制及硫同位素研究，讨论了矿床中成矿元素可能的富集机制，即地幔中大量的亲铜元素及硫元素进入母岩浆并随之上升形成区域分布的火山岩，为矿床的形成提供了必要条件。 （6）侵入河口群地层并广泛出露于矿区多个赋矿层位的辉长辉绿岩脉的化学成分与板内碱性玄武岩类似且形成于大陆裂谷环境下的类似OIB源区，是高温地幔柱部分熔融的产物，幔源岩浆在上升侵位过程中受到了地壳物质尤其是上地壳物质较小程度的混染，表明新元古代Rodinia超大陆裂解对拉拉地区的成矿作用有重要影响。 （7）拉拉铜矿床主要存在两个成矿期次，即火山喷气-沉积成矿期（1700 Ma左右）和变质热液成矿期（700-800Ma）。矿区主要存在两种类型矿石，即条纹、条带状矿石和块状、浸染状矿石，前者主要赋存于变质火山岩中，可能形成于火山喷气-沉积成矿期，后者主要赋存于变质沉积岩中，可能为变质热液成矿期的产物。

矿物中REE扩散作用的理论研究——兼论白钨矿Sm-Nd定年方法的可靠性

元素在矿物中的扩散作用，对其在地质体中的配布有着重要影响，被越来越多的用来解决地球化学动力学方面的问题。稀土元素（REE）能反映重要的地球化学信息，作为地球化学的示踪剂被广泛应用于探讨各类岩石成因和矿床成因。因此，查明REE在矿物中的扩散行为对于地学研究具有重要意义。 前人对元素（如O、Ar等）在不同矿物中扩散行为的理论研究，大多采用的是矿物晶格单独制约扩散速率的模型，由于稀土元素的离子半径各不相同，用此类模型来探讨其在不同矿物中的扩散行为是不合适的。为了寻求获取矿物中稀土元素扩散参数的简捷途径，本博士论文通过对前人关于矿物中REE扩散作用研究的实验结果进行分析归纳，探讨了扩散体系不同因素对扩散行为的控制规律。在此基础上，使用多元统计分析方法建立了预测REE在不同矿物中扩散参数的多变量模型，由此模型计算的1atm、无水环境下REE的扩散参数与实验测定结果在实验误差范围内相当吻合。与前人的模型相比，多变量模型能更全面地反映扩散体系各因素对扩散速率的制约。 此外，为了检验白钨矿Sm-Nd同位素定年方法的可靠性，本论文从不同角度进行了研究： （一） 理论验证 矿物内部的微量元素信息能否有效保存，在很大程度上取决于其扩散速率，因此本文从扩散动力学角度对白钨矿Sm-Nd同位素体系的封闭性进行了探讨。通过理论计算并结合实验模拟验证的方式获得了白钨矿中Sm、Nd的扩散参数，得出在1atm、无水环境下Sm和Nd的扩散方程为： Nd：D＝4.00exp（－438kJmol-1/RT）cm2/s Sm：D＝1.85exp（－427kJmol-1/RT）cm2/s 借助这些扩散数据，对白钨矿中Sm-Nd信息受扩散作用的影响程度做了分析。结果表明，在大多数地质环境下，Sm、Nd在白钨矿晶体中的扩散速率很低，同位素体系容易保持封闭不受热力学作用的影响。 （二） 地质验证 以湘西沃溪Au-Sb-W矿床为研究对象，通过对不同矿体的白钨矿进行Sm-Nd同位素年龄测定，将其结果与其它同位素方法得到的年龄数据以及野外地质关系、区域构造演化等进行了对比。结果表明，沃溪Au-Sb-W矿床的白钨矿Sm-Nd年龄结果与Ar-Ar年龄是一致的，与野外地质关系及区域构造演化特征等也相当吻合。 通过本论文的工作，得出以下主要成果和认识： （1）首次建立了适合于计算REE在不同矿物中扩散参数的理论模型，为研究矿物中REE的扩散行为提供了可靠的理论方法。 （2）首次获得了白钨矿中Sm-Nd的扩散参数，探讨了白钨矿中REE的扩散性质，并建立了1atm、无水环境下Sm和Nd在此矿物中的扩散方程。 （3）通过扩散动力学研究，得出白钨矿中Sm-Nd同位素体系的封闭性较为理想，为评价Sm-Nd同位素方法是否适合于制约白钨矿的成矿年龄提供了理论依据。 （4）通过不同同位素定年结果的比较以及与野外地质关系、区域构造演化等的对比，得出白钨矿Sm-Nd同位素年龄结果是真实有效的，从矿床学角度为评价该同位素定年方法的可靠性提供了实践证据。

云南澜沧老厂大型银多金属矿床成矿年代及地球化学

老厂矿床位于三江成矿带南段昌宁—孟连裂谷的次级澜沧断陷盆地中，昌宁—孟连裂谷是三江成矿带南段的重要成矿段之一，其大地构造位于保山―掸邦微陆块东缘，兰坪—思茅盆地、临沧地块西缘，属东特提斯构造域，是冈瓦纳古陆与欧亚大陆巨型缝合带的组成部分。 矿床开采历史悠久，始于明朝永乐二年（1404年），至今已605年。古时炼银弃铅，最高年产白银30万两。解放后主要开采古人废弃的高铅炉渣，并对深部原生矿体进行了初步勘探，90年代至今对深部银铅矿体进行了详细勘查，深部矿体是矿床主要的开采对象。它以独特的成矿地质特征、富银（铅锌矿石中平均含量为629×10-6，方铅矿中平均2069×10-6）、伴生元素多（In、Se、Te、Ga、Cd、Bi）、规模大（In、Se、Te、Cd已达大型规模）、含Sn等特征而受到广大地质工作者的关注。它是“三江”成矿带南段最具代表性的铅银矿床类型之一，也是昌宁—孟连裂谷内目前探明的唯一大型银铅锌多金属矿床，具有十分重要的研究价值。 虽然前人已从矿床地质、成矿条件、控矿因素等方面对老厂大型银铅锌多金属矿床进行过研究，但研究工作较为零散，在成矿物质与成矿流体来源、矿床成因、花岗斑岩与成矿等方面还存在较大争议。本文在深入细致的野外地质工作基础上，利用多种现代分析测试技术，对矿床进行了较为系统的矿物学、岩石学、年代学和矿床地球化学研究，进而查明了矿床成矿物质与成矿流体来源、揭示了成矿地球动力学背景、探讨了矿床的成因、初步建立了矿床成因模式。论文取得的主要成果如下： 1．查明了硫化物的物质组分及形成阶段。闪锌矿以高铁（早期平均11.51%，晚期平均8.41%）为基本特征，并伴生多种特征的微量元素，早期闪锌矿是Fe、In的主要载体，Cu、Cd、Mn则主要富集在晚阶段闪锌矿中；方铅矿是Ag的主要载体，其早期富Ag、Te、Bi，含Se、Cu，中期主要富Ag，晚期以含As、Bi为特征；其它硫化物成分较单一。 2．揭示了伴生元素赋存状态和富集规律。矿床伴生元素含量高，闪锌矿中Cd平均4293.19×10-6，In平均555.37×10-6，方铅矿中Te平均143.81×10-6，As、Se、Bi、Ga含量也很高。初步估算金属储（万吨）量分别为： Ga 0.097，Cd1.84， In0.13，Se0.06 ，Te0.15，Bi1.28，As4.31。闪锌矿是Ga、In、Cd主要载体，Te、Bi主要赋存在方铅矿中，Se则主要在铅锌、黄铁矿石中富集。 3．首次获得了精确的成矿年代学数据。单颗粒闪锌矿—黄铁矿Rb-Sr法获得矿床成矿年龄t=（45±3.6）Ma，（87Sr/86Sr）i=0.70977±0.00034。证实了矿床成矿与隐伏花岗斑岩关系密切，矿床形成是三江成矿带南段对喜马拉雅碰撞造山成矿运动的响应。 4．首次系统研究了花岗斑岩的地质、地球化学特征。矿床花岗斑岩具高硅、超钾、富碱、贫钠和低镁、钙、铁、磷的特征，岩石为过铝质岩石；其轻稀土富集、Eu为弱负异常、基本无Ce异常、岩石富集大离子亲石元素，具有较高的锶初始值和较低εNd及高的Nd模式年龄，与三江地区富碱斑岩具有相似的地球化学特征。岩浆主要来源于加厚下地壳重熔，成岩过程中有地幔物质的加入，为同碰撞构造环境下形成。 5．首次探讨了容矿沉积建造及矿石、矿物的地球化学特征。矿床碳酸盐岩轻稀土富集、Eu正异常及Ce异常和其微量元素特征与热水沉积岩石相似，表明了碳酸盐岩的热水沉积成因，同时矿石及其硫化物微量和稀土元素特征也指示了在早石炭世矿区发生了广泛的火山喷流热水沉积成矿作用。 6．查明了成矿物质及成矿流体来源。成矿元素研究显示矿床成矿物质具有多来源的特征，Pb同位素研究表明矿床Pb可能来自不同地层岩石的淋滤， S同位素组成显示其可能主要来源于海水对下伏火山岩地层的淋滤与海水硫酸盐的还原，花岗斑岩岩浆也可能提供了部分S。C-O、H-O同位素和矿石及其硫化物稀土元素反映矿床早期成矿流体主要源于深部岩浆，晚期主要来源于喜山期花岗斑岩岩浆热液。 7．初步建立了成矿模式。老厂矿床是长期以来多种地质作用下的综合产物，具有成矿物质多来源，成矿阶段多期次特点。经历了早石炭世火山喷流热水沉积成矿和喜山期花岗斑岩岩浆热液叠加改造成矿作用，热水成矿作用下形成了以黄铁矿为主的块状硫化物矿床，喜山期富碱花岗斑岩岩浆热液流体携带了大量的Cu、Mo、Ag、Pb等成矿元素，在它的叠加改造作用下形成了老厂银多金属矿床。总之矿床为火山喷流沉积—岩浆热液叠加改造成因。