地幔再富集作用对岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成的影响

本文对目前的大洋玄武岩和华北地幔橄榄岩捕虏体的Fe-Mg-Ca同位素研究结果进行了系统的归纳和总结,并在此基础上,探讨地幔再富集作用对岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成的影响,以期为进一步认识华北岩石圈地幔物质组成转变的方式提供新途径。统计结果表明,没有受到地幔交代作用影响的橄榄岩,其Fe-Mg-Ca同位素组成变化范围小,而地幔再富集作用会导致岩石圈地幔的Fe-Mg-Ca同位素组成明显不均一,说明地幔再富集作用是导致岩石圈地幔Fe-Mg-Ca同位素组成变化的重要机制。     

地幔柱活动对克拉通岩石圈地幔的影响：西伯利亚克拉通地幔橄榄岩包体Sr-Nd-Hf同位素制约

利用单矿物溶液法分析了Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成,并且与Udachnaya金伯利岩中橄榄岩包体单矿物的Sr-Nd-Hf同位素组成进行了对比。结果显示,Obnazhennaya金伯利岩中橄榄岩包体单斜辉石具有亏损的Sr同位素组成和富集的Nd、Hf同位素组成。橄榄岩包体石榴子石的Sr-Nd-Hf同位素组成表现出原始的特征,没有受到交代作用的影响。通过对比Udachnaya和Obnazhennaya金伯利岩中地幔包体的特征和单斜辉石的二元混合模拟发现,Udachnaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成更偏向于金伯利岩的特征,而与之相反,Obnazhennaya金伯利岩中的地幔包体的Sr-Nd-Hf同位素组成则位于金伯利岩和地幔柱溢流玄武岩之间,且更加偏向于溢流玄武岩的同位素特征。因此,地幔柱活动对西伯利亚克拉通岩石圈产生了影响,改变了其岩石圈地幔的同位素组成。     

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

辽宁宽甸黄椅山玄武岩中地幔岩捕虏体的REE 及 Sr、Nd 同位素地球化学

报道了黄椅山玄武岩中三类地幔岩捕虏体的 REE 丰度和 Sr、Nd 同位素组成。研究分析认为:尖晶石二辉橄榄岩是地幔岩经不同程度部分熔融的残留体;角闪石二辉橄榄岩系地幔交代作用的结果;石榴石二辉岩是在地幔条件下基性岩浆的分凝体。上述捕虏体均与寄主玄武岩无成因关系。地幔岩捕虏体的 Sm-Nd 计时获得741Ma 和78Ma 两条参考等时线,它们分别相当于晚元古代和晚中生代的地幔事件。     

辽宁宽甸黄椅山玄武岩中地幔岩捕虏体的REE 及 Sr、Nd 同位素地球化学

 报道了黄椅山玄武岩中三类地幔岩捕虏体的 REE 丰度和 Sr、Nd 同位素组成。研究分析认为:尖晶石二辉橄榄岩是地幔岩经不同程度部分熔融的残留体;角闪石二辉橄榄岩系地幔交代作用的结果;石榴石二辉岩是在地幔条件下基性岩浆的分凝体。上述捕虏体均与寄主玄武岩无成因关系。地幔岩捕虏体的 Sm-Nd 计时获得741Ma 和78Ma 两条参考等时线,它们分别相当于晚元古代和晚中生代的地幔事件。     

复杂橄榄岩捕虏体:反演岩石圈演化过程的罕见而重要的样品

地幔和／或下地壳中存在2类“复杂”橄榄岩捕虏体:一类为“混杂”,即“polymict”橄榄岩捕虏体;另一类为相对常见的“复合”,即“composite”橄榄岩捕虏体．复合橄榄岩捕虏体通常由橄榄岩和辉石岩／麻粒岩或由橄榄岩夹辉石岩脉2部分或多部分组成．岩相学上易于辨认,有时手标本上即可辨认．而混杂橄榄岩捕虏体为各种橄榄岩和／或辉石岩来源的矿物和熔体混杂在一起组成的构造岩,岩相学上很难辨认,只有通过矿物组成分析来判断．混杂橄榄岩捕虏体仅见于南非Kaapvaal 克拉通金伯利岩岩管中,该类捕虏体来源于地幔塑性剪切带,记录了流／熔体参与下的地幔变形和交代作用的全过程．复合橄榄岩捕虏体较常见,出现在全球各类玄武岩和金伯利岩中．复合橄榄岩捕虏体有多种成因,如地幔变形、壳幔过渡带样品、交代作用和堆积成因等等．这些复合橄榄岩捕虏体同样记录了岩石圈地幔和／或下地壳交代作用／改造过程的中间状态．因此,这些罕见而重要的复杂橄榄岩捕虏体为大陆岩石圈动力学演化过程提供了最直接的样品．     

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用：含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区(河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁)新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和 Sr-Nd 同位素研究。通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富 Al_2O_3、CaO、NaO、K_2O、TiO_2,但相对贫镁;其单斜辉石的 LREE 更为富集,但 Sr、Nd 同位素组成则相对亏损。这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石 Mg~#的降低和同位素组成的相对亏损。捕虏体的 Rb-Sr 等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈。同时说明华北新生代岩石圈地慢普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于"大洋型"岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔。     

Fe-Mg同位素在蛇绿岩中铬铁矿床成因研究中的应用潜力

蛇绿岩中铬铁矿床成因一直存在较大争议,其主要原因可归结为:寄主蛇绿岩存在成因争议、产出状态不清、矿石及围岩矿物组合单一以及主要矿物成分简单但矿物包裹体复杂多样.针对这些研究瓶颈,率先对西藏普兰和罗布莎、土耳其K?z?lda?和Kop蛇绿岩中的地幔橄榄岩和铬铁岩进行了全岩和单矿物Fe-Mg同位素的探索性研究工作.结果表明:（1）蛇绿岩中的地幔橄榄岩具有较均一的Fe-Mg同位素组成,与世界上其他地区的地幔橄榄岩相似;（2）铬铁岩中铬铁矿和橄榄石之间存在明显的Fe-Mg同位素分馏,铬铁矿多具有比共存橄榄石轻的Fe同位素组成,与地幔橄榄岩中的尖晶石和橄榄石相反,Mg同位素变化较大;（3）铬铁矿和橄榄石的Fe-Mg同位素主要受控于结晶分异和Fe-Mg交换,且这两个过程造成的同位素变化趋势明显不同.因此,Fe-Mg同位素在揭示铬铁矿母岩浆来源、性质及成矿过程方面具有较大的应用潜力.      

汉诺坝橄榄岩捕虏体的单斜辉石LAM-ICPMS分析及其岩石圈地幔演化意义

橄榄岩成分及其中矿物(如单斜辉石)微量元素组成可以很好地揭示岩石圈地幔性质．在对汉诺坝新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体做详细岩相学和岩石化学研究基础上,重点分析了单斜辉石的激光原位微量元素,并探讨了新生代华北克拉通北缘岩石圈地幔特征及地幔演化．汉诺坝地区岩石圈地幔是相当于原始地幔经过不同程度的部分熔融抽取形成的,除个别样品的部分熔融程度为15％-20％外,多数样品<5％．全岩主元素、单斜辉石成分体现出新生代汉诺坝地区的岩石圈地幔是很不均一的:在主体饱满型中有亏损型地幔的残留．这种共存现象可能是软流圈物质对古老地幔进行侵蚀、混合和改造置换的结果．单斜辉石微量元素组成所体现的碳酸岩岩浆交代作用和硅酸盐熔／流体的交代作用也支持这一认识．     

地幔橄榄岩中碳酸盐熔体交代作用及其鉴定特征

碳酸盐熔体交代作用是指在地幔碳酸盐熔体与橄榄岩之间的相互作用,是改造地幔的重要方式之一.碳酸盐熔体交代会显著改变地幔橄榄岩的岩石学和地球化学特征.首先,碳酸盐熔体交代作用会改变地幔橄榄岩中的矿物组成和比例.尽管碳酸盐熔体与橄榄岩的反应结果受控于初始反应物成分和反应的温压条件,但多数反应会导致橄榄岩中辉石的比例增加,而且有时还会出现磷灰石、独居石等副矿物.另外,在有些受碳酸盐熔体交代显著的橄榄岩的矿物中不仅可发现大量CO₂流体包裹体和碳酸盐熔体包裹体,也会出现特殊的反应边结构和熔体囊.其次,碳酸盐熔体在改造地幔橄榄岩过程中,会在地幔矿物中留下明显的地球化学指纹.在主量元素特征上,受到碳酸盐熔体交代的橄榄岩中的单斜辉石往往具有偏高的Mg#和Ca/Al比值（>5）;而在微量元素组成特征上的变化更为显著,包括单斜辉石具有高的（La/Yb）_N、Eu/Ti、Zr/Hf、Y/Ho比值,并显著亏损HFSE等.另外,值得注意的是,碳酸盐熔体与地幔橄榄岩反应的程度不同也会导致这些地球化学特征存在差异,因此在判别碳酸盐熔体交代作用时要采用岩石学和地球化学特征相结合,多方面对比分析.对于引起地幔碳酸盐熔体交代作用的交代介质来源的识别主要用Mg-Zn-Ca-Sr等多种同位素体系进行示踪研究,尤其是近年来微区Sr同位素分析方法的建立为地幔碳酸盐熔体交代作用研究提供了重要手段.      

Kaapvaal和Siberia克拉通石榴橄榄岩的Mg-Fe同位素组成

<正>Mg是地球和陨石的主要组成元素之一。迄今,文献中对地幔的Mg同位素组成的研究多以玄武岩、科马提岩、辉石岩以及橄榄岩包体为样品。这些样品主要为来自浅部的尖晶石相橄榄岩,反映了60km以上的上地幔同位素成分。对于来自更深部地幔的样品如石榴橄榄岩和其中共存矿物的Mg同位素组成的研究几乎没有。因此,我们需要对更深部来源的地幔样品进行Mg同位素研究。此外,因为Fe同位素的分馏和氧化还原过程有关,而Mg同位素则对氧逸度的变化不敏感,因此二者相结合可以更好的示踪地幔的演     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

内蒙古宁城早中生代地幔捕虏体及熔/流体交代作用

内蒙古宁城地区发现的尖晶石二辉橄榄岩捕虏体,其寄主岩为早中生代堆晶成因的辉石岩。尖晶石二辉橄榄岩在矿物组成和Sr、Nd、Pb同位素特征等方面区别于寄主辉石岩,具有地幔岩特征。相对原始地幔岩,尖晶石二辉橄榄岩具有Fe高,Mg、Al低,富集K、Na、Ca、LREE和Rb、Sr、Ba、Th等不相容元素的特征,据此可以认为捕虏体来源于交代的富集地幔。对熔/流体交代反应形成的结构及其交代矿物金云母、韭闪石、白云石、方解石的进一步研究,揭示富K、Al、Ca、LREE和不相容元素的硅酸质和碳酸质熔/流体的交代作用致使地幔岩向不断饱满和富集的趋势演化,导致地幔岩Mg#值、Fo值的降低,Al和其他不相容元素的增高。单斜辉石环带原位微量元素测定也证实交代作用的存在。剪切结构的发育可能与软流圈底辟体上涌引发的塑性流变有关。联系华北古老岩石圈地幔多次的地质事件,笔者认为,早中生代地幔的特征与华北克拉通长期以来自身的深部演化有关。     

中国东部地幔橄榄岩捕虏体的Re-Os同位素地球化学：岩石圈地幔的形成年龄和减薄作用的制约

我国东部新生代玄武岩中包含丰富的地幔橄榄岩捕虏体，近年来一些研究者对兴蒙造山带的双辽、汪清，华北克拉通的龙岗、汉诺坝、栖霞、女山和扬子克拉通的盘石山、练山等地8个新生代玄武岩区近百个地幔橄榄岩捕虏体全岩粉末样品获得了Re-Os同位素数据，对澎湖列岛新生代玄武岩的地幔橄榄岩捕虏体中不同产状的硫化物包裹体作了原位的Re-Os同位素体系分析，此外，对辽宁复县和山东蒙阴古生代金伯利岩中的3个地幔橄榄岩捕虏体全岩粉末样品作了Re-Os分析。本文综合了文献中已有的数据，采用Re-Os同位素体系常用的方法，如Os同位素代理等时线年龄和Re亏损模式年龄，计算了SCLM的年龄。结果表明这些地区SCLM的形成年龄主要为早-中元古代，局部地区如辽宁复县有更老的年龄。我国东部新生代玄武岩中的尖晶石相地幔橄榄岩代表的SCLM主体上是元古代SCLM经过显生宙减薄作用后的残余部分，它对我国东部SCLM减薄作用在纵向上的规模和强度提供了制约。     

汉诺坝捕虏体辉石岩和麻粒岩的成因探讨

汉诺坝新生代玄武岩中含有丰富的地幔和地壳岩石捕虏体,其中捕虏体辉石岩和庥粒岩由于外观上具有一定的相似性,两者容易混淆,导致研究上的误区.本文以辉石岩和麻粒岩捕虏体作为研究对象,通过岩相学观察结合矿物主量元素分析、单斜辉石微量元素和Sr-Nd同位素分析,对两种捕虏体进行深入的研究和对比以探讨其成因意义.结果表明,上述各方面二者都存在明显的差别,捕虏体麻粒岩具有层状堆晶构造,两种辉石矿物(次透辉石和古铜辉石)相对贫MgO富FeO,单斜辉石的REE相对富集,以高87Sr/86 Sr低143Nd/144Nd为特征;而捕虏体辉石岩一般呈块状构造,两种辉石矿物(透辉石和古铜辉石-顽火辉石)相对富MgO贫FeO,单斜辉石REE总量极低呈亏损模式,同位素组成上介于捕虏体橄榄岩和麻粒岩之间.捕虏体麻粒岩特征表明它是幔源岩浆底侵作用形成,岩浆受到了下地壳的混染;而捕虏体辉石岩明显不同于橄榄岩和麻粒岩的成因,来自于富集地幔.     

河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体矿物化学:华北岩石圈地幔演化

橄榄岩及其中矿物的组成, 特别是单斜辉石的微量元素, 可以很好的揭示岩石圈地幔性质.在对河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体详细岩相学和矿物化学研究基础上, 重点分析了单斜辉石的激光原位微量元素, 讨论了新生代华北内部山带岩石圈地幔特征及其演化机制.阳原地区陆下岩石圈, 除个别样品的部分熔融程度为15%~20%外, 多数样品<5%, 显示该区的地幔演化是不均一的, 并表现为饱满与难熔-过渡型地幔的交叉并存.这种共存现象可以用软流圈物质对古老地幔进行不均匀侵蚀、改造和置换作用来解释.      

江苏盘石山玄武岩中橄榄岩包体的氧同位素和微量元素地球化学

本文研究了8个来自江苏盘石山新生代碱性玄武岩中的橄榄岩包体，利用ICP—MS技术测定了橄榄岩中单斜辉石的微量元素组成；利用激光氟化技术系统地分析了橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的氧同位素比值。结果显示，盘石山橄榄岩包体矿物的氧同位素比值落在“正常”地幔矿物的氧同位素变化范围之内，而且矿物之间达到了氧同位素平衡。部分单斜辉石不相容元素富集的特征表明，有些样品经历了隐性地幔交代作用（cryptical metasomatism），配合氧同位素的数据来看，影响盘石山上地幔的交代介质为来自地幔内部的熔体，不合有地壳组分。从盘石山和安徽女山（盘石山以北约100km）的对比看来，影响女山上地幔的洋壳流体可能来自于华南一华北陆陆碰撞之前的海洋板块俯冲，因此华南一华北的深部缝合带可能就在女山和盘石山之间。     

地幔中EM1端员成因的锂同位素制约

在四个地幔端员(DMM、HIMU、EM1、EM2)中,EM1的成因一直令人困惑。华北克拉通中部(太行山地区)地幔橄榄岩捕虏体的Li同位素组成特征为探讨这一问题提供了新的制约。橄榄岩捕虏体中主要组成矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)的Li同位素组成特征表明,该区的岩石圈地幔中有再循环的、古老的洋壳物质。结合已有的地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd同位素数据,可以推测再循环的古老蚀变洋壳对地幔EM1端员组分的产生有重要的作用。     

辽西中生代晚期岩石圈地幔的性质:来自玄武岩和地幔捕虏体的证据

辽西中生代玄武岩中幔源气榄岩捕虏体的岩石学、矿物学和地球化学研究表明，中生代岩石圈地幔是由古老富集型的岩石圈地幔和新增生的岩石圈地幔所组成。前者以角闪尖晶二辉橄榄岩为代表，它经历了富钠质的地幔交代作用。橄榄岩类捕虏体富含轻稀土元素，并具有较高的ω(^87Sr)/ω(^86Sr)比值；后者以二辉石岩为代表，具典型堆积结构，与本区尖晶石二辉橄榄岩相比，具有较高的稀土元素丰度。在矿物成分和稀土元素丰度上，本区辉石岩捕虏体类似于中国东部新生代玄武岩中幔源辉石岩捕虏体，这意味着辉石岩捕虏体可能是上地幔中更早期的岩浆堆积体。     

内蒙古集宁新生代玄武岩中橄榄岩包体矿物化学特征及其地幔演化意义

在无水"干"体系的四矿物相橄榄岩中,单斜辉石由于熔点低而通常记录着丰富的部分熔融作用和地幔交代作用信息。在详细岩相学特征和组成矿物主元素分析基础上,重点对内蒙古集宁玄武岩中橄榄岩包体的单斜辉石进行了激光原位微量元素研究。通过与新生代时华北具古老克拉通地幔特征(如鹤壁)和具新生岩石圈地幔特征(如山旺)的橄榄岩对比,讨论了新生代时集宁地区陆下岩石圈地幔性质及其形成和演化机制。集宁地区岩石圈地幔是相当于原始地幔经过较低程度的部分熔融抽取形成的,除个别样品的部分熔融程度5%外,多数样品为5%～10%。橄榄岩的平衡温度与橄榄石Mg#关系表明新生代时集宁地区的陆下岩石圈地幔是不均一的,无明显分层现象,表现为饱满与过渡型地幔的共存。这种主体饱满并兼有过渡型地幔的不均一现象,可能是软流圈物质对古老地幔进行不均匀侵蚀、改造和置换作用的结果。