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蔡逸涛、施建斌、周琦忠、徐敏成和张琪等研究人员在《中国地质》2021年第48卷第6期发表了一项关于徐州白露山含金刚石橄榄玄武岩地球化学特征及其岩浆演化特征的研究。该研究由中国地质调查局南京地质调查中心、金陵科技学院材料工程学院、加拿大阿尔伯塔大学地球科学与大气环境系以及江苏省地质矿产局第五地质大队联合完成。
研究的学术背景主要涉及地质学和岩浆岩石学领域。徐州地区位于华北克拉通的东南部,广泛发育碱性超基性岩-基性岩,其中不乏含金刚石母岩,但主要为金伯利岩。研究团队在苏北寻找金刚石原生矿的过程中,于徐州白露山地区发现了含金刚石的橄榄玄武岩。研究的目的是通过分析橄榄玄武岩的地球化学特征,探讨其岩浆演化过程,并为该区的金刚石找矿提供线索。
研究流程包括以下几个主要步骤:首先,采集白露山岩体的橄榄玄武岩样品,并进行野外观察和镜下鉴定,确定岩石类型和结构特征。其次,对样品进行主量元素和微量元素分析,使用TAS图解、Nb/Y-Zr/TiO2图解和亚碱性火山岩分类图等方法对岩石进行分类。然后,通过主量元素与MgO的相关变化图、Cr和Ni元素与MgO的含量趋势图等,分析岩浆的分离结晶作用。最后,结合稀土元素配分图和微量元素原始地幔标准化蛛网图,探讨岩浆源区的特征及地壳混染的可能性。
研究的主要结果包括:白露山橄榄玄武岩的SiO2含量为42.64%~51.13%,K2O+Na2O为2.57%~5.93%,Al2O3为10.48%~13.53%,MgO含量变化较大,为3.11%~19.34%。TAS图解显示,该区基性岩的投影点均落于玄武岩范围,属于高钾钙碱性。微量元素特征表明,白露山的样品靠近OIB(大洋岛玄武岩)和火山弧区域。富集端元明显偏高的Ba/Th比值暗示玄武岩中含有大陆下地壳物质。研究还发现,白露山橄榄玄武岩的元素地球化学特征及组成变化范围大并不是主要由地壳混染引起的,而是因为源区含有残留的再循环大陆下地壳。这些特征说明徐州白露山橄榄玄武岩与辽宁、山东地区的金伯利岩具有一定的成因联系。
研究的结论是,白露山橄榄玄武岩的富集端元具有偏高的Ba/Th比值,表明玄武岩中含有大陆下地壳物质。Th/La比值明显低于地壳值,说明玄武岩中的富集物质并非完全来自地壳混染,而是有很大一部分来自地幔中的再循环地壳。这些发现为该区的金刚石找矿提供了重要线索。
研究的亮点在于首次在徐州白露山地区发现了含金刚石的橄榄玄武岩,并通过详细的地球化学分析揭示了其岩浆演化特征。研究方法的创新之处在于综合运用了多种地球化学图解和分析手段,系统地探讨了岩浆源区的特征及地壳混染的可能性。
此外,研究还为理解华北克拉通东南部的地质演化提供了新的视角,并为该区的金刚石找矿工作提供了科学依据。研究团队在样品挑选、鉴定和测试过程中得到了多位专家的指导和支持,确保了研究结果的准确性和可靠性。