长白山天池火山粗面岩成因与岩浆房系统演化.pdf

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1、第20621卷6年5月地⋯质论评GEOLOGICALREVIEWVol·62No·3May2016长白山天池火山粗面岩成因与岩浆房系统演化郭文峰'，刘嘉麒，吴才来¨，雷敏¨，秦海鹏¨，王楠¨，张昕¨，陈红杰¨，王峥)1)中国地质科学院地质研究所，北京，100037；2)中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室，北京，100029内容提要：长白山天池火山是典型的大陆板内碱性火山，岩石组合以玄武岩盾和粗面岩、碱流岩等碱性岩为主。为厘清天池火山粗面岩的形成过程，本文在综合前人研究的基础上，结合本文新发表数据，检验了粗面岩的成因。研究结果显示天池火山粗面岩不可能由古老的华北克拉通下

2、地壳部分熔融形成，也不符合造盾玄武岩部分熔融的模式。通过主量元素、微量元素定性和定量计算后认为粗面岩是由进化玄武质岩浆(玄武粗安岩)经历了分离结晶作用所形成，粗面岩形成过程中岩浆遭受了地壳混染，并且具有高n(Sr)／n(Sr)和低n(”Sr)／rt(。Sr)两种截然不同的混染趋势。结合岩相和层序信息，作者认为两种演化趋势是上地壳岩浆房系统变化的反映。早期玄武质岩(头道白山期)上侵至上地壳演化，因与上地壳直接接触，沿高n(Sr)／n(Sr)趋势演化。随着岩浆房接受补给，岩浆房逐渐增大，新侵入的岩浆与地壳被早期岩浆房结晶形成的岩浆房壁所隔挡，使得年轻粗面岩和碱流岩只与早期粗面质岩浆的残留体等进

3、行物质交换，最终沿着低sr同位素比值趋势演化。关键词：粗面岩和碱流岩；分离结晶；地壳混染；岩浆演化路径；天池火山；长白山粗面岩和响岩等碱性岩是大陆裂谷(板内)或1988；田丰和汤德平，1989；刘若新等，1998a；樊洋岛环境双峰式火山岩中常见的酸性岩。而这些岩祺诚等，1999；Hsuetat．，2000；李霓等，2004；樊石的成因较为复杂。理清这些碱性和超碱性岩的成祺诚等，2007b)。斜长石的分离结晶被认为是产生因非常重要，因为多数碱性岩属于高危险性火山，如过碱性岩浆的主要机制，而玄武岩至粗面岩的演化意大利的埃特纳火山和维苏威火山。当前粗面岩的缺失中间成分的主要原因与铁钛氧化物和橄榄

4、石的成因模式有古老下地壳部分熔融(Truaeta1．，分离结晶作用有关(汤德平和田丰，1989)。学者提1999)、年轻底侵玄武岩部分熔融(Bohrsonand出了壳幔双层岩浆房的模式来解释天池火山双峰式Reid，1997)、过渡碱性玄武岩分离结晶(Peccerillo岩石组合的成因(刘若新等，1998a；樊祺诚等，eta1．，2003；Peccerilloeta1．，2007)等。2007a)。然而，有关天池火山粗面岩的成因还存在长白山天池火山是典型的大陆板内火山，也是一些亟待解决的问题，如，①粗面岩的其他成因模中国最具威胁性的火山。它有以玄武岩盾和粗面岩式没有有效的检验和排除，同位素不

5、能区分年轻底碱流岩为主体的岩石组合特征(刘嘉麒和王松山，侵玄武岩熔融形成粗面岩的可能；②粗面岩母岩1982；解广轰等，1988；田丰和汤德平，1989；金伯浆及演化过程还不清楚，不同的演化起点和演化过禄和张希友，1994；刘若新等，1998a；樊祺诚等，程会造成演化路径的差异(DavidsonandWilson，2007b)。针对天池火山岩的成因，前人已有大量的2011)。③粗面岩的岩浆系统还不清楚。研究。Sr—Nd同位素的研究显示天池火山酸性岩为厘清天池火山粗面岩的成因，本文综合前人与玄武岩是同源岩浆(Basueta1．，1991)。主量、微数据和本文新发表数据，试图检验当前粗面岩的成量

6、元素等地球化学和矿物学的研究认为同源岩浆的因模式，约束粗面岩的母岩浆／母岩，讨论玄武岩至分离结晶作用是粗面岩形成的原因(解广轰等，粗面岩的演化趋势和过程，结合火山岩层序年代提注：本文为公益性行业科研专项课题(编号：201211095-4)和国家自然科学基金资助项目(编号：41302266，41272369，40930314)的成果。收稿日期：2015-03-05；改回日期：2016-04-22；责任编辑：章雨旭。Doi：10．16509／j．georeview．2016．03．007作者简介：郭文峰，男，1984年生。博士，岩石学、矿物学及矿床学专业，火山地质学方向。Email：guowe

7、nfeng@eags．ae．cn；guowenfeng@mail．iggc~．8C．ell。地质论评粗面岩相中斑晶矿物自形程度好，无熔蚀结构，镁铁含了头道期和白山期喷发的玄武岩，而后者包含了质矿物有暗化边结构。钙铁辉石、铁橄榄石和碱性在粗面岩造锥同时伴随喷发的玄武岩，如老房子小长石之间的交叉共生现象较为常见，下段粗面岩中山、双目峰、王池、老虎洞等。出现较大粒径的聚斑结构，且聚斑矿物种类多，橄榄2．1主量元素特征石、辉石、