橄榄岩蛇纹石化过程中氢气和烷烃的形成

蛇纹石化过程中形成氢气、烷烃和有机酸,为海底热液区生命活动提供物质和能量来源,可能对地球和其他行星早期生命起源和演化有重要影响。目前关于蛇纹石化过程中氢气和烷烃形成的研究大多以橄榄石为初始物,且温度和压力较低(≤300℃,500bar)。本研究通过一系列的水热实验,研究300~500℃、1~3kbar时橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、橄榄岩、玄武岩以及玄武岩与橄榄岩混合物发生蛇纹石化反应后氢气和烷烃的生成。300℃、3kbar时,橄榄石蛇纹石化后产生的氢气远大于辉石蚀变后产生氢气的量。随着温度的增加,400~500℃、3kbar时,橄榄石蚀变程度极低,产生氢气的量低于斜方辉石。单斜辉石实验后没有发生蚀变,不产生氢气和烷烃。400~500℃、3kbar时,橄榄岩蛇纹石化后产生的氢气和烷烃远高于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。玄武岩蛇纹石化后生成氢气和甲烷的量低于橄榄岩,但与玄武岩和橄榄岩混合物相当。这是因为玄武岩的单斜辉石蚀变后形成富铁的透辉石(~8.1%FeO),透辉石的Fe以Fe2+为主,这降低了Fe3+和氢气的量。以上表明,橄榄岩的蛇纹石化不同于橄榄石和斜方辉石。不仅是海底热液蚀变产生氢气和甲烷,洋壳俯冲过程中地幔楔橄榄岩蛇纹石化也会生成氢气和甲烷,但由于洋壳玄武岩的加入,氢气和甲烷的量会远小于橄榄岩蚀变时的量。     

蛇纹石化橄榄岩的氧化-还原特征

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型,主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO_2流体的加入,促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征,蛇纹石化程度与氧化-还原特征的相关性。蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe~(3+)的分布与磁铁矿和蛇纹石密切相关,Fe~(3+)以分布于蛇纹石中占优势。这对正确估算蛇纹石化过程中H_2的生成量有十分重要的意义,对估算俯冲带Fe~(3+)输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。     

苏鲁造山带威海地区石榴角闪岩中“环状”石榴子石的成因

发育特征结构的石榴子石是研究俯冲带矿物演化和元素迁移的理想对象。本文首次报道苏鲁造山带东北端威海地区出露的含"环状"石榴子石的石榴角闪岩,并对其开展了详细的岩相学、矿物化学、锆石SHRIMP U-Pb年代学和变质作用研究。X射线主元素扫面显示,"环状"石榴子石经历了3个阶段生长:最高Ca部分的成核阶段、相对低Ca部分的扩展阶段和最低Ca部分的快速塑形阶段,分别对应M_1、M_2和M_3阶段变质作用,相应的矿物组合为石榴子石高Ca环核部及其矿物包裹体(如角闪石+富Na斜长石+金红石+绿帘石+磷灰石)、石榴子石低Ca环内边及其后成合晶矿物(如角闪石+富Ca斜长石边部+钛铁矿±金红石±磷灰石)和最低Ca石榴子石环外边±角闪石±钛铁矿,未发现超高压变质矿物或假象。传统地质温压计估算出M_1和M_2阶段的变质P-T条件分别为620～740℃/6.8～10.4kbar和705～775℃/5.3～7.1kbar,而M_3阶段可能发生于温度稍高和压力稍低的P-T范围。其中M_1至M_2阶段,发生的变质反应主要为角闪石+绿帘石+富Na斜长石→石榴子石+角闪石+富Ca斜长石,随着反应物绿帘石、斜长石和角闪石被消耗,石榴子石Ca逐渐降低,Mg有所升高或变化不明显; M_2至M_3阶段,变质反应物绿帘石和斜长石几乎被消耗完全,主要消耗角闪石中的Mg、Fe和重稀土元素(HREE),使其形成"钟形"稀土配分模式,而使M_3阶段生长的石榴子石环边极度贫Ca、富Mg和Fe,且HREE含量升高。变质锆石U-Pb定年结果为232.9±2.2Ma,代表该样品受到三叠纪陆-陆俯冲碰撞过程的强烈响应。此外,M3阶段是形成石榴子石"环形"结构的重要阶段,可能受变质温度、粒间流体和俯冲带外部流体渗透作用共同影响,加快元素在石榴子石中的迁入和迁出,且外部流体可为石榴子石快速生长提供充足的Mg和HREE。综上所述,"环状"石榴子石记录了相对完整的生长过程,整体形成于角闪岩相变质条件,为非超高压变质产物。     

四川石棉县石棉矿床的蛇纹石化及成矿地球化学作用

超基性岩体(橄榄岩)已经完全蛇纹石化.主要的蛇纹石结构的网状结构,砂钟结构等.渐进蛇纹石化作用的发育对纤蛇纹石石棉的形成是有利的。矿区蛇纹石化的特征之一是叶蛇纹石广泛发育,而且是在石棉主要矿化期中或之前的中温条件下形成的.蛇纹石化过程中,主要元素均显示活动性.部分Si是从相对富Si岩石带入蛇纹岩的.Mg和Al从围岩蛇纹石向蛇纹石脉迁移。Ca和Fe从原生矿物迁出,分别形成碳酸盐矿物和磁铁矿。     

基性和超基性岩蛇纹石化的机理及成矿潜力

蛇纹石化是指基性岩（例如玄武岩）和超基性岩（橄榄岩、科马提岩等）在中、低温条件下产生的含蛇纹石的水热蚀变。蛇纹石化可以出现在不同的地质构造环境中,例如大洋底、扩张洋脊和俯冲带。蛇纹石化的特别之处在于：蛇纹石化过程中产生氢气,这可能解释地球早期生命起源的问题;蛇纹石化生成磁铁矿;蛇纹石富水（可达13%）;蛇纹石富Cl、Li、Sr、As等元素。蛇纹石在高温下（>700℃）脱水形成橄榄石,Li、Sr、As等元素富集在流体中,流体交代地幔楔可改变地幔的微量元素组成。此外,铁矿、金矿和银矿等可赋存于蛇纹岩中,矿床的形成可能和基性或超基性岩的蛇纹石化相关。本文从以下4个方面探讨蛇纹石化的机理：（1）蛇纹石化的产物,主要介绍和蛇纹石化相关的热液流体的组成,蛇纹石化过程中产生氢气的量,利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的形成条件,水镁石的形成条件,以及磁铁矿的形成;（2）蛇纹石化的反应速率;（3）蛇纹石化过程中元素的迁移;（4）蛇纹石化的成矿潜力。     

俯冲隧道内不同深度的壳幔相互作用:地幔楔超镁铁质岩的镁同位素记录

在不同的俯冲深度,俯冲板片会释放出不同来源和组成的熔/流体进入俯冲隧道中,并进而影响上覆地幔楔及衍生岛弧岩浆的地球化学组成.然而,如何识别俯冲隧道中不同深度熔/流体组分的来源一直是俯冲带研究中的难点.对不同深度来源的地幔楔超基性岩进行了Mg同位素研究,发现了Mg同位素具有示踪俯冲板块熔/流体来源的能力.首先,研究了美国加州Franciscan杂岩中一套经历了多期次流体交代作用的浅部来源（< ~60 km）的变质超基性岩.这些部分蛇纹石化的地幔楔超基性岩在蛇纹石脱水形成滑石的过程中会释放轻Mg同位素进入流体,而重Mg同位素更多地残留在滑石相中;随后进一步受俯冲板块来源流体的交代形成具有高CaO和轻Mg同位素组成的透闪石化变橄榄岩,暗示流体中含有源自俯冲板片的、富集轻Mg同位素的碳酸盐,说明在弧前~60 km深度,部分含Mg碳酸盐（方解石）可以在俯冲隧道中发生溶解并迁移交代上覆地幔楔橄榄岩.对深部地幔楔来源（~160 km）的大别造山带毛屋地区超镁铁质岩体岩相学和元素地球化学研究结果证实了其交代成因.结合多相包裹体、元素地球化学以及前人估计的温-压条件,推测交代介质更接近超临界流体.锆石U-Pb年代学研究揭示,交代作用主要发生在古生代洋壳俯冲阶段（454±58 Ma）,超高压变质作用则发生在三叠纪陆壳俯冲阶段（232.8±7.9 Ma）.古生代锆石中大量的碳酸盐矿物包裹体和重O同位素特征说明古生代洋壳俯冲交代过程中有沉积碳酸盐组分加入.全岩和单矿物的Mg同位素组成均显著低于地幔值以及大别新元古代榴辉岩,说明交代的碳酸盐组分来源应为循环的沉积富Mg碳酸盐,暗示了在俯冲带深部富Mg沉积碳酸盐在超临界流体中会发生溶解迁移.由于沉积碳酸盐具有独特的、显著富集轻Mg同位素组成的特征,这种交代作用会造成地幔楔局部具有异常的Mg同位素组成,从而解释目前观察到的岛弧火山岩的Mg同位素特征.因此,Mg同位素是示踪俯冲碳酸盐与上覆地幔楔相互作用的有效工具.      

Mg/Ca比对微生物成因的碳酸盐矿物种类和形态的影响

研究Mg/Ca比对生物成因的碳酸盐矿物种类和形态的影响是研究各种含镁方解石形成机理的关键。本文在Mg/Ca摩尔比分别为1、2、4、6和8的条件下进行了为期55d的硫酸盐还原细菌诱导碳酸盐矿物形成的实验,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了Mg/Ca比对碳酸盐矿物种类和形态的影响。实验结果表明:①Mg/Ca比与矿物的种类之间存在密切的关系。在Mg/Ca摩尔比较低(1和2)时仅形成高镁方解石,在Mg/Ca摩尔比为4时,形成的矿物组合为含镁方解石+高镁方解石,在Mg/Ca摩尔比为6和8时,矿物组合为高镁方解石+单水碳钙石+钙白云石;②Mg/Ca比影响矿物的生长速率。Mg/Ca比越高,晶体生长速率越快;③Mg/Ca比明显影响矿物的形态。随着Mg/Ca比的增大,矿物的形态有如下发展规律:哑铃形→花菜状→光球状→刺球状。这些研究结果将有助于探讨制约含镁碳酸盐矿物种类和形态的机制。     

碳酸盐—硫化物平衡和层控浸染状后生金矿化:研究美国加里福尼亚州Alleghany金矿田所取得的见解

在Sierra Nevada变质带,中生代后生含金石英脉群中的层控浸染状黄铁矿型金矿体由围岩与贯流(Through—flowing)流体之间的反应而形成的.含Fe碳酸盐和硫化物的相平衡关系对于确定什么样的围岩最有利于在不整合矿脉中形成浸染状矿化是极为重要的。在美国加里福尼亚州Alleghany金矿田中,热液蚀变围岩中交代成因的碳酸盐矿物的成份在很大程度上取决于未蚀变岩石中Fe、Mg和Ca的相对比例。这样,不同围岩中共存的菱镁矿—菱铁矿和白云石—铁白云石固溶体系列就可以用来确立在交代作用温度条件下(325±50℃)大部分CaCO_3-MgCO_3-FeCO_3体系的经验相图,因为Fe、Mg硅酸盐矿物在近矿脉的蚀变中是不稳定的,围岩中的Fe在碳酸盐矿物和硫化物中重新分配.黄铁矿化和浸染金矿化可出现一系列作为围岩的岩浆岩和变沉积岩之中,这些岩石的Fe/(Fe Mg)初始摩尔比值≥0.5.当蚀变岩石中Fe/(Fe Mg)摩尔比值≤0.5时,Fe差不多全部地被分配在富镁的碳酸盐矿物之中(在菱镁矿一菱铁矿固溶体中XFeCO_3<0.6)。本文提出当与蚀变和矿化有关的富CO_2的含矿流体,流经中性火山岩和沉积岩并使其蚀变时,H_2S/CO_2/H_2比值由于黄铁矿和Mg_(0.4)Fe_(0.6)CO_3( 百墨?)之间的平衡而被部分地缓冲.含矿流体在局部与低Fe/(Fe Mg)比值的岩石反应,形成含铁的白云石十菱镁矿组合;与高Fe/(Fe Mg)比值的岩石反应形成铁白云石 黄铁矿组合.金之所以能从双硫络合物饱和溶液中沉淀下来,部分是由于黄铁矿化所引起的流体脱硫化和还原作用所导致的。在以变中性火山岩和变沉积岩为主的地块中,对这种类型金矿化的有利围岩并不需要含铁量高,但却必须具备高的Fe/(Fe Mg)比值,和长英质火山岩相深成岩,富铁的拉斑玄武岩质分异物,条带状铁建造以及许多硅质和泥质沉积岩.由于超镁铁质和镁铁质岩浆岩以及一些泥质沉积岩中的初始Fe/(Fe Mg)比值低,所以它们的硫化程度也较低.上述规律所揭示的勘探方向,如果修改后能够反映流体流动过程中起缓冲作用的主要岩石类型,那么对于在Sierra Nevada和其它类似非均一性的变质地块中指导找矿将具有重大的意义.碳酸盐一硫化物相平衡大致能缓冲富CO_2含矿流体中的碳酸盐一硫化物比值(325℃时fCO_2≥10~(2.8),200MPa).假定石墨饱和,Alleghany金矿田中含矿流体(fCO_2≈10~(3.2),或10mol％CO_2)的CO_2/H_2S摩尔比值大致为10~3.在较低的CO_2活度条件下,含铁的硅酸盐矿物也会起到缓冲作用.碳酸盐化可以潜在地使一些围岩脱硫化,使硫(包括有关的金属?)释放到流体中.这种情形最可能出在现含黄铁矿的镁铁质和超镁铁质岩石及一些泥质岩石中.     

蛇纹石化气体的地球化学特征

<正>研究的样品橄榄岩发生了非常强烈的蛇纹石化作用,主要蚀变产物为蛇纹石,在后期也发生了碳酸盐化形成碳酸盐矿物。蛇纹石化橄榄岩的主要矿物组合为利蛇纹石和磁铁矿。采用岩石样品分段加热脱气装置,将粉末样品装入石英玻璃管,先加热150℃脱去风化和表面残余有机质的影响,再从200℃~400℃~600℃~800℃~1000℃分段加热,每个温度点恒温40min,分步冷阱脱水和气体高温裂解,并     

青海茫崖石棉矿区变质超基性岩的蚀变演化序列：岩石化学及矿物学证据

青海茫崖石棉矿区超基性岩体是由原岩以纯橄岩、辉橄岩和橄辉岩为主体组成的富镁质超基性岩体,经历自变质和后期多期热液的叠加变质蚀变作用,经蛇纹石化后形成蚀变完全的蛇纹岩岩体,其中部分蛇纹岩又进一步发生滑石化及碳酸盐化蚀变为滑石菱镁片岩、菱镁滑石片岩、滑石片岩和菱镁岩等。本文在野外地质调查基础上,在室内通过镜下岩矿综合鉴定、全岩化学成分分析以及电子探针成分分析等手段进行了岩石化学特征、矿物学特征及其蚀变演化过程研究。结果表明,该变质超基性岩体蛇纹岩主要特征组合矿物为蛇纹石(利蛇纹石、叶蛇纹石、纤蛇纹石)、磁铁矿、菱镁矿、滑石、水镁石、铬铁矿,变余矿物有斜方辉石、单斜辉石和铬铁矿,滑石菱镁片岩类主要组成矿物为菱镁矿、滑石、蛇纹石及磁铁矿,局部可见石英脉。该地区变质超基性岩体较完整地记录了橄榄岩水化、滑石化及碳酸盐化作用过程的各个阶段,超基性岩蚀变演化过程主要有两个作用阶段:(Ⅰ)橄榄石、辉石类矿物的蛇纹石化作用及蛇纹石绿泥石化作用;(Ⅱ)富Ca、CO2流体交代蛇纹石、滑石及水镁石的碳酸盐化作用。蛇纹石化等变质蚀变作用促进了Si、Mg及Fe元素化学活动性,使元素发生富集与迁移,对于次生矿物的形成与演化起到了一定的催化作用。多期不同组成流体热液的交代作用过程,清晰地展示了利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的演化序列,以及滑石、水镁石、铬铁矿和磁铁矿的形成过程及标形特征。     

中低温成矿过程的锰镁碳酸盐矿物化学动力学与矿物成因

文章使用开放流动反应装置研究了中低温热液矿床中常见脉石矿物碳酸盐(白云石、菱锰矿)在25℃～250℃水中化学动力学溶解反应速率。在25℃条件下,碳酸盐矿物的溶解速率r(Ca)>r(Mn)>r(Mg)。碳酸盐矿物在水中200℃时具有最大溶解速率。随着温度的继续升高,Mg、Mn碳酸盐的溶解反应速率会下降,容易形成白云石和锰碳酸盐。实验研究结果有助于理解中低温环境下,金属矿石的主要伴生碳酸盐矿物与水反应的化学动力学限制,试图说明中低温矿石伴随白云石和锰碳酸盐的沉淀机理。     

长江中下游典型火山盆地的水岩相互作用和金属矿床蚀变分带

长江中下游火山岩盆地中金属矿床和蚀变分带的的地球化学研究表明,它们具有内带深色蚀变带和外带浅色蚀变带,形成于600℃到100℃范围。两类蚀变带分界温度大致是300℃。大金属矿床蚀变分带剖面显示出热液系统存在有明显的温度梯度。通过与背景岩石(玄武岩石)对比研究表明,自下而上的不同蚀变岩石中主要元素含量显著变化,交代作用中的代出和代入元素在空间上是演化的。25~400℃和23MPa下矿物(钠长石、阳起石、透辉石、钙铁辉石)-H2O、岩石(玄武岩)-H2O反应的化学动力学实验表明,金属元素释放速率是温度的函数。在恒压升温过程中,从20℃到400℃,硅酸盐矿物、玄武岩中Si溶解速率不断上升;在300~350℃时,Si、Al溶解速率到最大数值。随后,温度再上升导致溶解速率下降。在300℃时,大部分矿物中Ca、Mg、Fe、Na溶解速率较高,溶液里的Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si等都高于矿物中对应元素的计量比。矿物反应后的表面存在富集硅的淋失层,或有富硅铝矿物(粘土矿物)出现。在300℃时,Si溶解快于其他金属元素,溶液中金属元素与硅摩尔浓度比(Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si)等都低于矿物中的计量比。矿物反应后的表面缺少硅的淋失层,或者有贫硅矿物和铁氧化物出现。作者还进行23~35MPa、20~550℃玄武岩与水反应实验。上述高温高压下矿物在水溶液中的溶解反应动力学实验和流体-玄武岩相互作用实验,对于理解金属矿床及蚀变分带形成机制提供新的依据。     

青海尕林格矽卡岩铁矿富Cl角闪石矿物地球化学特征与其成矿意义

本文通过研究青海尕林格矽卡岩型铁矿床内成矿阶段富Cl角闪石的矿物学特征,来反演岩浆-流体-矿物三者间的演化关系。尕林格富Cl角闪石应属于镁绿钙闪石亚族,化学成分特征显示:0.3Mg/(Mg+Fe2+)0.69,Si6.25apfu,0.681%Cl3.161%。XCl与XMg显示具有很好的负相关性,而XK和X2+Fe则与XCl显示具有正相关性。这些阴阳离子间的线性关系与角闪石的晶体结构特征密切相关。对于Cl-交代OH-进入角闪石分子结构可以用经验公式表示为ln(XCl/XOH)amp=ln(fCl/fOH)fluid+A·[4]Al·Fe2+/RT+B/RT,其中A和B为常数。因此,当所有富Cl角闪石的成分与流体在同一温度和相对不变fCl/fOH下平衡时,则角闪石中的ln(XCl/XOH)对其成分[4]Al·Fe2+投影应为线性关系,这一特点可理解为阳离子成分对Cl的加入的影响随流体成分的改变而改变。尕林格富Cl角闪石环带成分从核部到边部具有XCl先降低后升高的特点,这与OH-比Cl-更易交代进入分子结构有关。当角闪石和与之平衡的流体进入相对封闭环境时,随着角闪石的结晶,流体中Cl的含量逐渐增加导致角闪石环带边缘XCl明显比核部高。晶体和液体间的微量元素分异不仅受到晶体结构的控制,而且流体中的挥发分也是控制微量元素分异的主要因素。富Cl角闪石中Cl的含量对REE的分异同样也有影响,REE元素的分配系数随着流体中Cl含量的降低而升高。通常认为硅酸质岩浆早期结晶分异出来的高温高盐度流体是重要的载矿流体,因其含有大量的Cl-并且pH值较低,有利于Fe的Cl络合物进行长期迁移。当流体遇到偏碱性的碳酸盐地层导致流体pH值升高,或与天水混合形成低温低盐度流体时,Fe的Cl络合物就会发生解离沉淀。而此时流体中fOH升高,从而导致OH-交代进入早期矽卡岩矿物中形成角闪石等退化蚀变矿物。     

烃源岩—流体相互作用模拟实验研究

为了探讨烃源岩与孔隙流体之间相互作用过程和机理以及有机酸的生成及其影响因素,我们开展了烃源岩-流体相互作用模拟实验研究。实验结果表明：Ⅱ型干酪根形成有机酸的能力大于Ⅰ型干酪根,水的矿化度对有机酸的形成影响甚微,随着温度升高,流体中有机酸的含量也随之增大。pH值对有机酸形成的影响非常明显,中性和碱性条件更有利于生成有机酸。其中乙酸的形成有利于碳酸盐矿物的溶解,而草酸的形成不利于碳酸盐的溶解。温度对烃源岩的影响与烃源岩的矿物组成有很大的关系,对于富碳酸盐烃源岩,Ca、Mg、Na三元素在水中的溶解量,与温度呈反相关的关系,对于贫碳酸盐烃源岩,与反应温度之间则呈现出正相关的关系。而无论碳酸盐含量高低,Si在溶液中的含量都会随着温度的升高而增大。酸性溶液对烃源岩的溶解能力最强,无论原始反应溶液的酸碱性,反应结果都最终趋于弱碱性。流体的含盐量对烃源岩中Mg的溶解影响差异较大,低盐度的流体有利于Mg溶解。     

烃源岩—流体相互作用模拟实验研究

为了探讨烃源岩与孔隙流体之间相互作用过程和机理以及有机酸的生成及其影响因素,我们开展了烃源岩-流体相互作用模拟实验研究。实验结果表明：Ⅱ型干酪根形成有机酸的能力大于Ⅰ型干酪根,水的矿化度对有机酸的形成影响甚微,随着温度升高,流体中有机酸的含量也随之增大。pH值对有机酸形成的影响非常明显,中性和碱性条件更有利于生成有机酸。其中乙酸的形成有利于碳酸盐矿物的溶解,而草酸的形成不利于碳酸盐的溶解。温度对烃源岩的影响与烃源岩的矿物组成有很大的关系,对于富碳酸盐烃源岩,Ca、Mg、Na三元素在水中的溶解量,与温度呈反相关的关系,对于贫碳酸盐烃源岩,与反应温度之间则呈现出正相关的关系。而无论碳酸盐含量高低,Si在溶液中的含量都会随着温度的升高而增大。酸性溶液对烃源岩的溶解能力最强,无论原始反应溶液的酸碱性,反应结果都最终趋于弱碱性。流体的含盐量对烃源岩中Mg的溶解影响差异较大,低盐度的流体有利于Mg溶解。     

蛇纹石化和俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为

蛇纹石是大洋岩石圈和俯冲带内水和流体活动性元素最重要的载体之一。研究蛇纹石化和蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为是认识俯冲带元素地球化学循环的关键。蛇纹岩是指主要由蛇纹石类矿物构成的岩石,包括利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。蛇纹石化过程中会造成流体活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr和Ba等)的显著富集,并且由于原岩性质、流体成分和氧逸度等条件的不同,大洋岩石圈蛇纹岩和弧前蛇纹岩的特征也略有不同。例如,弧前蛇纹岩具有相对高的As、Sb、B和相对低的U,这反映了俯冲沉积物来源流体的贡献。在俯冲带蛇纹岩的变质脱水过程中,利蛇纹石向叶蛇纹石的转变伴随着矿物内超过50%F和Cl的释放,以及一些流体活动性元素(如B和Li)的迁出;此外,蛇纹石分解形成的变质橄榄石中的流体包裹体指示,蛇纹石脱水分解所产生的流体具有高于原始地幔几个数量级的Cl、Cs、Pb、As、Sb、Ba、Rb、B、Sr、Li和U含量。由于利蛇纹石中的Fe~(3+)含量较叶蛇纹石高,这种矿物相转变过程中也伴随着俯冲通道内的一系列氧化还原过程,从而影响流体性质和新形成的叶蛇纹石的成分。蛇纹岩与岛弧岩浆在流体活动性元素富集规律上的相似性说明蛇纹岩在俯冲带元素循环中扮演着重要的角色。此外,蛇纹石矿物相转变过程中F、Cl、B等元素的释放,可能对于斑岩型金矿、蛇绿岩中的金矿和某些蛇纹岩作为赋矿围岩的硼矿的形成起到重要的作用。     

俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中的Mg、Fe同位素分馏行为:进展与展望

蛇纹岩在俯冲带地球化学循环中发挥着重要作用.蛇纹岩是俯冲带中极富Mg和Fe的矿物,其变质脱水释放的流体含有显著量的Mg和Fe,对俯冲带中Mg、Fe元素的循环及其同位素的分馏行为起着重要作用.蛇纹岩脱水过程中的Mg、Fe同位素分馏特征与不同温度、压力条件下蛇纹岩体系的矿物组合、释放流体的氧化还原状态、流体中Mg、Fe的价态和种型等密切相关.本文在总结俯冲带蛇纹岩的产出特征、稳定性和主要脱水反应的基础上,系统评述了俯冲带蛇纹岩在变质脱水过程中Mg、Fe同位素分馏行为的研究现状和存在的关键科学问题,并对未来的研究方向进行了展望.     

西南天山东德沟地幔楔环境异剥钙榴岩的形成过程

中国西南天山昭苏县东德沟地幔楔环境的斜长角闪岩与蛇纹岩接触带中发现了异剥钙榴岩.按异剥钙榴岩化程度,可将研究的岩石分为三种类型:斜长角闪岩、异剥钙榴岩化斜长角闪岩和异剥钙榴岩,它们的矿物组合分别为:角闪石+中长石+石英+榍石+磷灰石±次透辉石;角闪石+钙长石+透辉石+斜黝帘石+绿泥石±方解石;斜黝帘石+钙铝榴石+透辉石+绿泥石+方解石.异剥钙榴岩化岩石的矿物化学及主量元素特征反映出交代流体中富Ca、Al.与洋底变质环境和俯冲带中发生的异剥钙榴岩化作用相比,此处的异剥钙榴岩化岩石中的流体有限.质量平衡计算也表明斜长角闪岩在富Ca、Al流体的交代下形成异剥钙榴岩,这一过程中,早期有Mg元素加入,而晚期异剥钙榴岩形成时,Mg又大量流失.     

利用富钴结壳碳酸盐基岩有孔虫矿物标型重建古海洋温度

重建古海洋海表温度(SST),是研究地质历史时期气候变化控制过程的关键。组成有孔虫化石的矿物Mg/Ca值是海水温度的可靠代用指标,是重建古海洋SST的一个非常好的手段。麦哲伦海山区的富钴结壳和基岩中普遍存在有孔虫化石,这对重建该区的SST有重要意义。利用LA-ICP-MS测得西太平洋麦哲伦海山区富钴结壳碳酸盐基岩中8颗浮游有孔虫化石Globigerinoides sacculifer的Mg/Ca值为3.84±0.36(mmol/mol),通过线性公式:T(℃)=2.898Mg/Ca(mmol/mol)+13.76及已有的定年数据,得到0.91Ma±西太平洋麦哲伦海山区海表温度为24.9+1.1/-1.0℃,未能检索到前人关于该区0.91Ma±前海表温度数据。     

内蒙古贺根山蛇纹岩化流体来源的H-O-B同位素地球化学制约

对内蒙古贺根山蛇绿岩带内3个采样点的蛇纹岩样品开展了主量、微量元素和H-O-B同位素分析,以揭示其构造属性、蛇纹石化温度和流体来源。贺根山蛇纹岩具有低Al_2O_3含量(0.2%~1.3%)、高Mg~#(89~92)特征,为难熔地幔残余。蛇纹岩的U型稀土元素配分模式、相对富集LILE和亏损HFSE的微量元素地球化学特点,反映其原岩为化学成分高度亏损的俯冲带型(SSZ)超基性岩。样品的dD值相对均一(dD=-120‰~-133‰);理论计算显示,这些蛇纹岩的H同位素组成可能是蛇绿岩剥露地表后与区域大气降水发生再平衡作用的结果。贺根山蛇纹岩的d~(18)O变化在4.3‰~9.8‰之间,反映不同地点蛇纹石化的温度存在差别:其中贺根山东样品具有相对较高的d~(18)O值(d~(18)O=7.7‰~9.8‰),蛇纹石化温度为90~130℃,同时部分样品中出现碳酸盐矿物,表明蛇纹石化作用发生在近海底环境;小坝梁样品具有最低的d~(18)O值(d~(18)O=4.3‰~5.0‰),其蛇纹石化温度在205~235℃之间;贺根山南样品的d~(18)O值变化范围较大(d~(18)O=6.0‰~9.7‰),其蛇纹石化温度在90~170℃之间。3个采样点蛇纹岩的d~(11)B值也显示出一定的变化(d~(11)B=9.1‰~14.7‰),指示蛇纹石化流体来源于脱水的蚀变洋壳和海底沉积物;理论模拟和计算结果显示,这些板片流体的d~(11)B值变化在15‰~25‰之间。