内蒙古集宁新生代玄武岩中橄榄岩包体和巨晶的发现及意义

图 1 集宁地区新生代玄武岩分布图 Fig. 1 Sketch map show ing the distribution of Jining Cenozoic basalt
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2. 1
岩相学和矿物学特征
橄榄岩包体 包体均为绿色型 , 主要是尖晶石二辉橄榄岩 ( 图
cm 。多数样品比较新鲜, 部分风化较强, 这可能与它 们的矿物组成和结构不同有关。包体的矿物组成为 橄榄石 ( Ol) 、 斜方辉石 ( Opx ) 、 单斜辉 石 ( Cpx ) 和尖 晶石( Sp) , 具有原生不等粒结构、 不等粒变晶结构和 残斑结构。包体与寄主岩之间的界线十分清晰, 局 部发 育有约 1 mm 的反应 边 , 表现为与包体 接触部
要 : 内蒙古集宁新生代玄武岩产于华北克拉 通北缘 , 属于广义的 汉诺坝玄武岩 。首次在三义堂附 近的碱性 玄
武岩中发现了大量的橄榄岩包体、 辉石和 长石以及少量的含钛磁铁矿巨 晶。包体主要 是尖晶石 二辉橄榄岩 , 造岩 矿 物为橄榄石 + 斜方辉石 + 单斜辉石 + 尖晶石 , 辉石 巨晶主要为透辉石和普 通辉石 , 长石巨晶 主要是歪长 石和少量 斜 长石。 1. 5 GPa 条 件下 , 尖 晶石二辉橄榄岩样品 所记录的平衡温度 与汉诺坝相近 , 集中于 950 ! 左右 , 大体上反映 了 华北克拉通北缘大陆岩石圈地幔尖晶石相部 分的温 度状态。 单斜辉石 巨晶的 结晶温 压大于 幔源包 体的平衡 温压 , 表明巨晶的来源深度可能大于包体。包体的结 构及矿物 成分分 析表明 , 这 些包体是 玄武质 岩浆上 升过程 中偶然 捕 获岩石圈地幔的岩 石 碎 块。二 辉 橄 榄 岩 包体 中 橄 榄 石 高 M g# 值 ( 89. 5 ~ 91. 7) 和 较 高 的 N iO 含量 ( 0. 29% ~ 0. 55% ) , 暗示集 宁玄武岩中的橄榄岩包体来自较高熔融程度的岩石圈地幔。 关键词 : 新生代玄武岩 ; 橄榄岩包体 ; 巨晶 ; 岩石圈地幔 ; 集 宁 中图分类号 : P588. 14+ 5 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 6524 ( 2006) 01- 0013- 12
2a) , 占包体总量的 90% 以上。包体呈浑圆形、 椭球 形和边界较圆滑的不规则形, 大小不等 , 最大可达 30
第1期
杜
蔚等 : 内蒙古集宁新生代玄 武岩中橄榄岩包体和巨晶的发现及意义
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F ig. 2
图 2 尖晶石二辉 橄榄岩包体及辉石、 长石巨晶镜下照片 Photomicrographs of spinel lherzolite xenolith, py roxene and feldspar meg acrysts
Abstract: L ocat ed in Inner Mongolia, the northern edge of t he North China craton, Jining Cenozoic basalt s be long to the generalized ∀ Hannuoba Basalt s". A lot of peridot it e x enoliths as w ell as some pyroxene, feldspar and titanomagnetit e m egacrysts w ere discovered f or the f irst time in t he alkali basalt southeast of Sanyitang. Most of these xenolit hs are spinel lherzolites w ith t he assemblage of oliv ine + ort hopyroxene + clinopyroxene + spinel. T he pyrox ene meg acryst s are most ly diopside and augit e in composition. F eldspar megacrysts are mainly anort hoclase and minor plagioclase. T he equilibrium temperature represented by t hese spinel lherzolite x enoliths is about 950 ! at 1. 5 GPa, w hich is almost the same as t hat of t he Hannuoba x enoliths and reflects t he tem pera t ure of spinel phase in the lithospheric mantle beneat h t he northern edge of t he Nort h China crat on. T he crystal lizat ion t emperat ure and pressure of clinopyrox ene megacrysts are higher t han those of lherzolit e x enoliths, im plying an origin deeper than t hat of t he peridotite xenolit hs. Pet rography and mineral chemist ry of t hese xeno liths indicat e that t hey are fragments of the upper m ant le capt ured by basalt ic magmas along the ascending w ay. T he high Mg # ( 89. 5~ 91. 7) and high NiO ( 0. 29% ~ 0. 55% ) content s of olivines demonstrate that Jining peridotit e xenolit hs are derived from the infusible lit hospheric m antle. Key words: Cenozoic basalt ; peridotit e xenolit h; megacryst ; lithospheric mant le; Jining
石等巨晶, 本文在对包体和巨晶的矿物化学组成进 行分析的基础上 , 对包体的来源进行初步探讨。
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地质背景
新生代以来 , 中国大陆东部的岩石圈受到拉张,
产生一系列的拉伸构造( 邓晋福等, 1990) , 沿着深断 裂 , 大量幔源玄武质岩浆喷出地表 , 在北起黑龙江、 南至海南岛的广泛区域内形成了很多玄武质火山岩 带。华北断块北缘的西起阴山东至辽南的东西岩带 就是其中之一( 鄂莫岚等 , 1987) , 而集宁玄武岩则是 新生代以来该岩带重要的活动中心之一。集宁地区 主要火山活动发生在中新世 ( 罗修泉等 , 1990) , 但 在北部的乌兰哈达仍有保存完好的火山锥 , 说明火 山活动一直持续到很晚。集宁新生代玄武岩总面积 约 8 000 km 2 ( 图 1) , 形成高原熔岩台地, 厚度数十米 至 250 m 不等, 从西北的灰腾梁到东南部的丰镇稍 微减薄。在集宁西南的三义堂附近, 玄武岩呈层状 产出, 柱状解理发育, 但柱体较小 , 碎裂比较严重 , 主 要是灰黑色致密块状的玄武岩, 本文所报道的橄榄 岩包体及辉石巨晶、 长石巨晶就产于该玄武岩中。
a # 尖晶石二辉橄榄岩 , 正交偏光 ; b # 橄榄石的扭折带和三连点, 正交偏光 ; c # 包体与寄主岩接触部位的斜方辉石 , 出现反应边 , 内部有出溶现象 , 正交偏光 ; d# 包体与寄主岩接触部位的尖晶石 , 有黑边 , 正交偏光 ; e # 单斜辉石巨晶 , 出现反应边 , 单偏光 ; f # 钾长石巨晶 , 明显的反应边和双晶 , 正交偏光 a # spinel lherzolit e, cross polarized; b # olivine w it h kinkband and t riple junct ion, cross polarized; c # orthopyroxene w it h a react ion border and clinopyroxene exsolution lamellae, cross polarized; d # spinel in spinel l herzolit e w it h a black border, cross polariz ed; e # clinopyroxene megacryst w it h a react ion border, plane polarized; f # f eldspar megacryst wit h a react ion border and Carlsbad_albite compound tw in, cross polarized
第 25 卷 第 1 期 2006 年 1 月
岩
A CTA
石
矿
物
学
ET
杂
志
PET ROLO G ICA
M IN ERAJan. , 2006
内蒙古集宁新生代玄武岩中橄榄岩包体 和巨晶的发现及意义
杜
摘
蔚, 韩宝福, 张文慧, 刘志强
100871)
( 北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实 验室 地球与空间科学学院 , 北京
The discovery of peridotite xenoliths and megacrysts in Jining, Inner Mongolia
DU Wei, HAN Bao_f u, ZHANG Wen_hui and L IU Zhi_qiang
( Key L aboratory of Oro genic Belts and Crustal Evolution, School of Ear th and Space Sciences, Peking U niversity, Beijing 100871, China)
收稿日期 : 2005 03 作者简介 : 杜
15; 修订日期 : 2005 05
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基金项目 : 教育部 跨世纪人才培养计划 资助项目 蔚 ( 1980 ) , 女 , 硕士研究生 , 构造地质学、 岩石地球化学方向 ; 通讯作者 : 韩宝福 , 男 , 教授 , E_mail: bfhan@ pku. edu. cn。
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岩
石
矿
物
学
杂
志
第 25 卷
中国东部地区广泛分布新生代玄武岩 , 其中碱 性、 偏碱性玄武质火山岩中含有丰富的超镁铁质包 体和高压 巨晶 ( 鄂 莫岚 等, 1987; 刘若 新等, 1992) 。 这些超镁铁质包体和高压巨晶是直接来自地幔的样 品, 提供了关于大陆岩石圈地幔组成、 性质和演化过 程的重要信息 , 因而得到了广泛的研究 ( 池际尚等 , 1988; Liu et al . , 1991; 刘丛强等, 1994; Fan et al . , 1998; 李延河等, 2001; 李天福等 , 2002; Zhou et al . , 2002) , 为深入研究中国东部大陆岩石圈地幔的形成 演化提供了重要依据。华北克拉通北缘的河北汉诺 坝玄武岩因含丰富的地幔 下地壳深源包体而成为 研究的重点 , 通过对包体岩石学、 矿物学、 地球化学 研究 , 获得了许多有关华北地区下地壳、 上地幔组成 和演化 的信息 ( 冯 家麟等 , 1982; T atsumot o et al . , 1992; 刘丛强等 , 1996; 陈道公 等, 1997; Gao et al . , 2002; Wilde et al . , 2003; 刘勇 胜等 , 2004; Rudnick et al . , 2004) 。但是位于汉诺坝以西的集宁玄武岩 , 虽然属于广义 汉诺坝玄武岩 ( 刘若新等 , 1985) , 但 却一直没有深源包体的报道。 2003 年 , 笔者在集宁 碱性玄武岩中发现了丰富的橄榄岩包体及辉石和长