橄榄岩中尖晶石的氧同位素继承性与晶体结构转变

根据激光探针分析含尖晶石橄榄石中矿物的氧同位素组成,反应增量法计算矿物对氧同位素分馏曲线,得到正尖晶石－矿物对氧同位素温度高于含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,而用反尖晶石－矿物的对计算的氧同位素温度则很接近含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,较为合理,因此地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的氧同位素组成继承了其母体反尖晶石特征,即与橄榄石,单斜辉石和斜方辉石平衡的是反结构尖晶石,在其发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生氧     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

从随州陨石研究探讨地幔的高压矿物组成

随州陨石母体在30 Ma前遭遇一次其他星体的撞击后,矿物发生了冲击变质作用,产生了几条宽度仅为0.02～0.09 mm的冲击熔脉.我们在随州陨石熔脉内和熔脉边部先后发现了多种冲击成因的高压相矿物,如粗粒的、由固态相变形成的林伍德石、低钙辉石的镁铁榴石相、钛铁矿相和钙钛矿玻璃相、NaAlSi3O8-锰钡矿相、涂氏磷钙石和铬铁矿的两种后尖晶石高压多形—CaFe2O4结构相和CaTi2O4结构相（其中后三种为首次发现的高压相新矿物）,以及细粒的、在高压下从硅酸盐熔体结晶的镁铁榴石-镁铝榴石固溶体、镁方铁矿和林伍德石微晶集合体.此外,在陨石主体中还见有斜长石的高压熔体相—熔长石.熔长石和多种高压相矿物的存在,限定了随州陨石主体所受压力、温度分别为20 GPa和1100℃,熔脉内则高达23～25 GPa和2000～2300℃.上述撞击产生的压力与地球内部地幔转换带下部到下地幔顶部的压力相当.大量天然产出的高压相矿物在随州陨石中的发现,对了解深部地幔的矿物组成和元素地球化学行为具有重要理论意义.     

我国东南部地区深源包体矿物中Mg同位素比值的离子探针研究

本文对产于我国东，南部地区新生代碱性玄武岩中尖晶石橄榄二辉岩和尖晶石二辉橄榄岩包体矿物，应用离子探针（SIMS）线性分析和深度分析方法，测定Mg同位素比值。从SIMS所揭示的深源包体矿物Mg同位素组成异常现象来看，可以为进一步探讨地幔矿物的物质来源与演化提供信息。     

福建明溪石榴石二辉橄榄岩包体的REE 及Pb Sr Nd同位素研究

本文研究了明溪地区尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石-石榴石二辉橄榄岩和金云母-石榴石二辉橄榄岩包体的REE及Pb,Sr,Nd同位素。它们的Pb,Nd同位素成分表明该区上地幔在67—82km深度上是,MORB型亏损地幔。标本中放射性Sr同位素成分高于“地幔系列”可能解释为岛弧区俯冲大洋板块物质的加入。包体的sm-Nd、Rb-Sr年龄可能与十亿年前地幔亏损事件、早古生代H_2O,K_2O等地幔交代作用以及新生代的火山作用过程有关。     

西准噶尔达拉布特地幔橄榄岩弧前成因的矿物地球化学和氧同位素证据

达拉布特蛇绿岩位于中亚造山带西南缘,是古亚洲洋的扩张、俯冲、消减和闭合过程的产物,保留了洋盆形成及构造演化信息。前人对达拉布特蛇绿岩的形成大地构造背景始终未取得统一的认识。为探讨蛇绿岩所代表的构造演化过程,笔者以达拉布特蛇绿岩中的地幔橄榄岩为研究对象,通过详细的矿物地球化学及其氧同位素研究,对达拉布特地幔橄榄岩成因及构造背景提出新的制约。达拉布特方辉橄榄岩中橄榄石Ni/Co值为21~22,Ni/Mn值为3.0~7.8具有部分熔融残余的特征,此外,橄榄石中不相容元素相对于正常地幔橄榄石亏损,表明方辉橄榄岩为部分熔融的残余组分。方辉橄榄岩中尖晶石Cr# 为47~52、TiO2含量0.01%~0.04%,橄榄石Fo为90.34%~90.98%指示方辉橄榄岩经历>20%的部分熔融。方辉橄榄岩中橄榄石δ18 Oolivine值+5.1~+6.2‰、单斜辉石δ18Ocpx值+5.6~+6.9‰,其变化范围较大且整体高于正常地幔中橄榄石和单斜辉石的δ18 O值,矿物间氧同位素分馏系数Δ18OOpx—olivine平均-0.3‰,Δ18OOpx—cpx平均-0.7‰,显著区别于正常地幔中平衡的氧同位素分馏系数,具有明显的交代作用特征。结合方辉橄榄岩橄榄石中亏损的微量元素特征,认为方辉橄榄岩可能受到流体交代作用的影响,俯冲壳源物质脱水形成的高δ18O流体交代地幔橄榄岩导致了矿物与矿物间不平衡的氧同位素特征。通过尖晶石与单斜辉石成分判别,尖晶石与单斜辉石的主量元素具有介于弧前与深海地幔之间的过渡型特征,与俯冲初始阶段形成的地幔橄榄岩相似。综合矿物地球化学与氧同位素特征,笔者认为达拉布特地幔橄榄岩为形成于弧前初始俯冲环境。板块俯冲导致弧前扩张形成新洋壳,上涌的软流圈MORB like熔体与俯冲壳源物质熔融形成熔/流体与地幔橄榄岩相互作用,形成达拉布特地幔橄榄岩。     

西准噶尔达拉布特地幔橄榄岩弧前成因的矿物地球化学和氧同位素证据

达拉布特蛇绿岩位于中亚造山带西南缘,是古亚洲洋的扩张、俯冲、消减和闭合过程的产物,保留了洋盆形成及构造演化信息。前人对达拉布特蛇绿岩的形成大地构造背景始终未取得统一的认识。为探讨蛇绿岩所代表的构造演化过程,笔者以达拉布特蛇绿岩中的地幔橄榄岩为研究对象,通过详细的矿物地球化学及其氧同位素研究,对达拉布特地幔橄榄岩成因及构造背景提出新的制约。达拉布特方辉橄榄岩中橄榄石Ni/Co值为21~22,Ni/Mn值为3.0~7.8具有部分熔融残余的特征,此外,橄榄石中不相容元素相对于正常地幔橄榄石亏损,表明方辉橄榄岩为部分熔融的残余组分。方辉橄榄岩中尖晶石Cr# 为47~52、TiO2含量0.01%~0.04%,橄榄石Fo为90.34%~90.98%指示方辉橄榄岩经历>20%的部分熔融。方辉橄榄岩中橄榄石δ18 Oolivine值+5.1~+6.2‰、单斜辉石δ18Ocpx值+5.6~+6.9‰,其变化范围较大且整体高于正常地幔中橄榄石和单斜辉石的δ18 O值,矿物间氧同位素分馏系数Δ18OOpx—olivine平均-0.3‰,Δ18OOpx—cpx平均-0.7‰,显著区别于正常地幔中平衡的氧同位素分馏系数,具有明显的交代作用特征。结合方辉橄榄岩橄榄石中亏损的微量元素特征,认为方辉橄榄岩可能受到流体交代作用的影响,俯冲壳源物质脱水形成的高δ18O流体交代地幔橄榄岩导致了矿物与矿物间不平衡的氧同位素特征。通过尖晶石与单斜辉石成分判别,尖晶石与单斜辉石的主量元素具有介于弧前与深海地幔之间的过渡型特征,与俯冲初始阶段形成的地幔橄榄岩相似。综合矿物地球化学与氧同位素特征,笔者认为达拉布特地幔橄榄岩为形成于弧前初始俯冲环境。板块俯冲导致弧前扩张形成新洋壳,上涌的软流圈MORB like熔体与俯冲壳源物质熔融形成熔/流体与地幔橄榄岩相互作用,形成达拉布特地幔橄榄岩。     

雅鲁藏布江蛇绿岩中超高压矿物硅尖晶石的研究

从西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎蛇绿岩的铬铁矿中，发现一个由70-80种奇异矿物组成的地幔矿物群，其中包括一种成分特殊的尖晶石类矿物。该种尖晶石呈包裹体分布在毒砂中，28粒该矿物的平均化学成分：Na2O 1.58％，MgO7．52％，Al2O3 36．59％，SiO2 44．45％，FeO 8．72％，并含少量CaO和TiO2。经激光拉曼谱仪测试，一部分颗粒具有Franclinite（锌铁尖晶石ZnFe2O4）拉曼谱。根据尖晶石结构和化学成分，可以得出两种分子式：（Mg0．52Na0．14Fe0.32Al0.74）1.72（Si2.00Al1.20）3.20O8和（Mg0.52Na0.14Fe0.32Si0.50）1.48相（Si1.50Al1.94）3．44O8。两种分子式都表明阳离子Si呈六配位占据尖晶石八面体晶格位置。Si离子呈六配位的硅酸盐。实验证明具有超高压性质，来自相当于过渡带400-670km的深部。表明西藏雅鲁藏布江蛇绿岩（古大洋岩石圈）的岩浆活动达到过渡带。可能是地幔柱活动将硅尖晶石类等超高压矿物搬运到上地幔浅部的。     

吉林省伊通地区橄榄岩包体的同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省伊通新生代火山群中大孤山所伴生的东小山火山含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学和矿物学工作显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩,含有少量的方辉橄榄岩和异剥橄榄岩。包体的结构类型多样,包括粒状变晶结构、碎斑状结构、糜棱结构和筛状变晶结构。主量元素及矿物化学资料表明,这些地幔橄榄岩包体大都比较饱满,说明其所经历的部分熔融程度较低。微量元素显示,包体在形成以后经受过不同程度地幔交代作用的影响。矿物平衡温度计算结果表明包体的平衡温度为989～1142℃,来源深度约为40～70km。Sr-Nd-Hf同位素资料反映二辉橄榄岩包体具有亏损地幔的特征。Re-Os同位素资料显示上述岩石圈地幔的主体形成于显生宙期间,少量具有中元古代Re亏损年龄的样品所代表的古老地幔与本区上覆地壳成因无关,可能是软流圈中固有的较古老的大陆岩石圈地幔。     

苏皖毗邻地区玄武质岩石中的超镁铁岩包体及其成因探讨

在苏皖两省接壤地带,新生代碱性玄武质岩石广泛分布,其中富含超镁铁质岩(主要为尖晶石二辉橄榄岩)包体。尖晶石二辉橄榄岩包体的低熔组分随Mg/(Mg+∑Fe)值降低而增加,矿物组成和矿物化学成分较稳定,过渡金属和REF分配型式近于原始地幔值,表明它们部分熔融程度低,估算均来自上地幔的56-100km深度,一般为低度部分熔融熔出玄武岩浆后的地幔橄榄岩的残留相。