安徽女山地幔橄榄岩捕虏体的同位素组成:中国东部新生代岩石圈地幔时代制约

位于安徽省境内的女山新生代碱性玄武岩中含有大量而且类型丰富的地幔橄榄岩包体,主要类型有尖晶石相、石榴石相、尖晶石-石榴子石过渡相二辉橄榄岩以及少量的方辉橄榄岩,其中部分尖晶石二辉橄榄岩样品中出现富含挥发分的角闪石、金云母和磷灰石。本文选择该区的尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩包体进行了较为详细的岩石学、矿物学、地球化学研究工作。结果显示,除2个方辉橄榄岩表现难熔特征外,其它25件尖晶石相二辉橄榄岩均具有饱满的主量元素组成。二辉橄榄岩样品的Sr-Nd-Hf同位素均表现为亏损地幔的性质,不同于古老克拉通型难熔、富集的岩石圈地幔。富含挥发份交代矿物的出现以及轻稀土元素不同程度的富集,表明女山岩石圈地幔经历了较为强烈的交代作用,然而Re-Os同位素及PGE分析结果表明交代作用并没有显著改变Os同位素组成。二辉橄榄岩样品均具有较高的Os同位素组成,结合其饱满的主量元素组成,亏损的同位素特征,表明女山地区岩石圈地幔整体为新生岩石圈地幔。但1个方辉橄榄岩样品给出了较低的Os同位素比值0.1184,其Re亏损年龄为1.5Ga,它可能来自于软流圈中残留的古老难熔地幔。     

内蒙古阿尔山——柴河地区陆下岩石圈地幔性质研究——第四纪碱性玄武岩中橄榄岩捕掳体中单斜辉石微量元素证据

阿尔山—柴河第四纪碱性玄武岩中地幔捕掳体为尖晶石相的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,方辉橄榄岩数量略多于二辉橄榄岩。采用激光剥蚀等离子体质谱(LA--ICP--MS)对研究区地幔橄榄岩中的单斜辉石和橄榄石等矿物进行了成分分析,结合橄榄岩包体的岩相学、岩石化学的特征,重点探讨了研究区所经历的部分熔融作用和地幔交代作用。结果显示,少数样品的熔融程度5%,大多数样品熔融程度范围为10%~20%,研究区陆下岩石圈地幔性质以难熔、亏损为主要特征。同时也经历了复杂的交代作用改造,交代介质为富挥发组分的硅酸盐熔/流体。与华北克拉通东北缘陆下岩石圈地幔比较,推测研究区遭受破坏和改造的程度较小,并保留有相当量的古老地幔残余。     

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。     

长白山新生代玄武岩中橄榄岩包体所揭示的岩石圈地幔特征

长白山地区位于华北克拉通东北部,广泛出露富含地幔橄榄岩包体的新生代玄武岩,为研究岩石圈地幔的性质和演化提供了优越条件。本文对长白山地区天池和龙岗新生代火山岩群中尖晶石相橄榄岩包体进行了岩石学、全岩主微量元素、矿物主量元素、单斜辉石微量元素和Sr-Nd-Hf同位素分析。研究结果表明,尖晶石相橄榄岩包体由二辉橄榄岩和少量的方辉橄榄岩组成,Mg#值为87.4～91.2,表现出新生饱满的特征,平衡温度为900～1100℃。橄榄石的Mg#值(%Fo)为85.6～91.3。单斜辉石包括四种类型:(1)轻稀土元素严重亏损型;(2)轻稀土元素亏损型;(3)向右微倾型和(4)"勺型"。单斜辉石表现出Sr同位素(87Sr/86Sr=0.702749～0.707276)整体亏损,部分样品富集的特征,单斜辉石的Nd-Hf同位素呈现出亏损特征(143Nd/144Nd=0.512886～0.51333、εHf=+17.7～+49.8)。长白山地区二辉和方辉橄榄岩分别经历了小于10%和略大于10%的部分熔融作用,并受到富水硅酸盐熔体的地幔交代作用。太平洋板块向西俯冲作用使得软流圈上涌并携带大量壳源物质进入地幔深部,与岩石圈地幔发生橄榄岩-熔体反应,形成了长白山地区不均一的岩石圈地幔,以新增生饱满地幔为主,夹有少量古老难熔岩石圈地幔碎片。     

汉诺坝幔源橄榄岩包体的微量元素和Re-Os同位素地球化学：SCLM的性质和形成时代

本文报道了汉诺坝新生代碱性玄武岩中地幔橄榄岩包体的主量、微量元素和Re-Os同位素。14个尖晶石橄榄岩Re、Os含量分别为0.022～0.193ng/g和1.237～4.304ng/g，^187Os/^188Os比值为0.1183～0.1244，与^187Os/^188Os比值相关性不好，但与熔体亏损指标如重稀土元素Yb的含量、全岩Al2O3的百分含量有很好的线性关系，可能反映了地幔熔融后的Re或/和Os的活动。全岩Al2O3、CaO、TiO2含量均与MgO有很好的负相关性，全岩原始地幔标准化REE丰度模式呈现了LREE亏损，表明该区橄榄岩包体是由软流圈地幔经过部分熔融，亏损了玄武质组分后形成的。由Os同位素代理等时线得到该区陆下岩石圈地幔的形成年龄为1.7～2.0Ga，表明尖晶石相橄榄岩所代表的岩石圈地幔是中元古代的陆下岩石圈地幔减薄后的残留体。     

海南岛陆缘扩张带形成及新生代岩石圈动力学机制:来自幔源包体的地球化学证据

海南岛陆缘扩张带蓬莱地区新生代玄武岩中捕获大量尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩幔源包体。激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析结果表明,蓬莱地幔橄榄岩含有三种不同地球化学特征的单斜辉石(Cpx):(1)a类单斜辉石Mg~#=92.3~93.4,来自富集Cpx的二辉橄榄岩,具有极低的LREE和不相容元素含量,HREE平坦,Th、U、La、Sr正异常,经历了7%~10%的尖晶石相部分熔融,仅受到极低程度强不相容元素(Th、U、La、Sr)初期富集交代作用;(2)b类单斜辉石Mg~#=89.9~90.3,来自较富集Cpx的二辉橄榄岩,具有中等的LREE和LILE含量,HREE平坦,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常,Rb、Ba、Nb、Ta、Sr、Ti负异常,经历4%~5%的尖晶石相部分熔融,可能受到了含LREE和Th、U等不相容元素的硅酸盐熔体交代;(3)c类单斜辉石Mg~#=91.4~92.8,来自贫Cpx的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,具有富集的LREE和LILE含量,HREE弱分异,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常及强烈的Nb、Ta、Ti负异常,经历了8%~20%的尖晶石相部分熔融,其交代熔体可能是来自源区有石榴子石残留的碳酸盐熔体。全岩主、微量元素及模拟计算结果表明,这些幔源包体的主量元素主要受部分熔融程度影响,并且方辉橄榄岩经历的部分熔融程度大于二辉橄榄岩。地幔橄榄岩的Sr-Nd同位素组成表明该区具有MORB-OIB型亏损地幔特征。此外,蓬莱部分地幔橄榄岩包体显示正斜率的HREE分异特征((Gd/Yb)_N=0.4~0.7),暗示该区地幔经历了源自石榴子石稳定区的变压熔融,总体熔融程度为18%以上,指示了较高的地幔潜能温度。综合前人对海南岛新生代玄武岩最新研究成果,我们认为海南地幔柱可能为该区软流圈地幔置换古老岩石圈地幔提供了热源,导致了区域岩石圈地幔的破坏,从而引起包括地幔柱本身、软流圈和富集岩石圈的熔融。岩石圈地幔性质的改变和不均一性可能是海南岛陆缘扩张带新生代岩石圈减薄的主要动力学机制。     

吉林蛟河地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd-Hf-Os同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省蛟河市境内大石河新生代玄武岩中含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学与矿物学研究显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩-方辉橄榄岩,未发现石榴石橄榄岩。岩相学及地球化学资料显示它们都是经历过熔体抽取而形成的岩石圈地幔残留。矿物平衡温度计算发现,本区的这些地幔橄榄岩包体来自地下40～60km 深度,且下部以二辉橄榄岩为主,而上部以贫单斜辉石的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为主,显示明显的岩石圈地幔分层现象。Sr-Nd-Hf 同位素资料反映这些地幔包体均表现为亏损性质,而 Re-Os 同位素资料确定上述岩石圈地幔形成于中元古代,明显老于上覆地壳的新元古宙时代,反映壳幔年龄上的解耦。因此我们推测,该区曾经历过华北克拉通类似的早期岩石圈地幔的整体丢失事件,然后形成于其它地区的中元古宙岩石圈地幔在本区增生。     

辉南新生代玄武岩中捕虏体橄榄岩矿物化学与华北岩石圈地幔演化

内容提要：在对吉林辉南新生代玄武岩中捕虏体橄榄岩详细的岩相学和矿物主量元素研究基础上,重点分析了单斜辉石激光原位微量元素,并讨论了辉南陆下岩石圈地幔的性质及其在华北克拉通破坏过程中的意义。橄榄石、单斜辉石和尖晶石的Mg#和Cr#均表明该区陆下岩石圈地幔主体是饱满的,同时也存在少量过渡和难熔型地幔。单斜辉石REE配分形式包括LREE亏损、倒U字型REE和LREE富集等不同类型。这些橄榄岩是地幔经历不同程度的部分熔融作用(低于10%)和复杂地幔交代作用的产物。交代介质主体是硅酸盐熔体,但个别样品有碳酸岩熔体交代的残留。橄榄石Mg#和平衡温度无相关性,说明辉南陆下岩石圈地幔不存在明显的分层而是交叉的。这些地幔特征和华北东部其他地区新生代的主体地幔性质相似,是熔-岩反应、侵蚀作用和上涌软流圈物质冷却转变置换的综合结果。     

女山地幔橄榄岩捕虏体Re-Os同位素地球化学

Re-Os同位素体系可以为大陆岩石圈地幔形成和演化提供重要制约.在近百个女山地幔橄榄岩捕虏体样品经不同程度的岩石学、岩石化学、矿物化学、单斜辉石微量元素等岩矿和地球化学研究基础上,选择了12个有代表性的样品作Re-Os同位素地球化学研究.其中有5个尖晶石二辉橄榄岩;1个尖晶石方辉橄榄岩;2个角闪石-尖晶石二辉橄榄岩;1个金云母-尖晶石二辉橄榄岩;3个石榴石-尖晶石二辉橄榄岩.     

班公湖MOR型蛇绿岩Re-Os同位素特征对班公湖-怒江特提斯洋裂解时间的制约

西藏北部班公湖MOR型蛇绿岩主要由角砾状的地幔橄榄岩和玄武岩组成,其中地幔橄榄岩主要是低Cr#尖晶石相含单斜辉石(Cpx)方辉橄榄岩和少量不含Cpx的方辉橄榄岩,玄武岩具有MORB地球化学特点。岩石地球化学特征和二元混合模拟计算表明,含Cpx方辉橄榄岩是由较为亏损的方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应再富集形成的,玄武质熔体和方辉橄榄岩的混合比例为1∶9至1∶4。9个含Cpx方辉橄榄岩样品(含5个重复测试样)的Re和Os含量分别为0.19×10-9~1.49×10-9和2.91×10-9~5.40×10-9,187Re/188Os变化范围为0.169±0.009(2σ)~1.833±0.183(2σ),187Os/188Os变化范围相对较小,介于0.121 13±0.000 44~0.128 53±0.000 36(2σ)之间。含Cpx方辉橄榄岩的Re-Os参考等时线年龄为254±28 Ma。由于不同比例熔体的加入造成橄榄岩具有不同的Re/Os比值,因而不同含Cpx方辉橄榄岩样品具有不同187Os/188Os比值。样品的Re含量与烧失量中的H2O没有相关性,说明蛇纹石化对样品Re-Os体系的影响可以忽略,Re-Os同位素体系在低温地质作用下能够保持相对封闭。参考等时线年龄可能代表亏损方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应的时间,即含Cpx方辉橄榄岩的形成年龄,它表明在该时期特提斯洋经历了一次构造热事件。这一构造岩浆热事件的时间与早期定义的班公湖-怒江特提斯洋的裂解时间晚二叠世至早三叠世较为一致,推测本文MOR型蛇绿岩地幔橄榄岩的Re-Os同位素年龄可能代表班公湖-怒江特提斯洋开始裂解的时间。     

西藏雅鲁藏布江缝合带泽当地幔橄榄岩的矿物化学和铂族元素特征

泽当蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带东段,由地幔橄榄岩、辉长辉绿岩、火山岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩和二辉橄榄岩,有少量的铬铁矿化方辉橄榄岩和透镜状纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo值为89.6~91.8,属镁橄榄石。斜方辉石为顽火辉石,En端员组分变化于87.8~90.3。单斜辉石En组分变化于44.1~50.0,主要为顽透辉石和透辉石。二辉橄榄岩与方辉橄榄岩铬尖晶石的Cr#为17.0~31.8,为富铝型尖晶石。泽当地幔橄榄岩PGE总量为16.67×10-9~32.59×10-9,与原始地幔相似。矿物化学特征显示泽当二辉橄榄岩属于深海型地幔橄榄岩,方辉橄榄岩属于弧前地幔橄榄岩。尖晶石Cr#、橄榄石Mg#的变化以及高Os含量(3.50×10-9~7.75×10-9)表明泽当地幔橄榄岩经历了部分熔融过程;正斜率的PGE配分模式以及较高的Pd/Ir值(1.09~3.94)表明泽当地幔橄榄岩受到了俯冲带环境下地幔交代作用的改造。泽当地幔橄榄岩矿物学特征与铂族元素地球化学特征显示其形成于MOR环境,后受到SSZ环境的改造。     

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。     

昌乐方山新生代玄武岩中深源捕虏岩与熔体的相互作用

昌乐方山新生代玄武岩中携带有大量深源捕虏岩,其岩石类型以二辉辉石岩、二辉橄榄岩为主,方辉橄榄岩、单斜辉石岩、单辉橄榄岩少见,未见纯橄岩。二辉辉石岩、二辉橄榄岩、方辉橄榄岩的矿物岩石、地球化学特征和平衡温度压力计算显示为地幔来源,采用地质温度压力计进行计算,获取三者都源于岩石圈地幔,形成的深度范围为41~66.7 km。根据单辉橄榄岩和单斜辉石岩的矿物化学分析,单斜辉石岩和单辉橄榄岩形成深度要低于前三者,且与前三者有密切成因联系。"熔体—岩石"反应在各类深源捕虏岩中广泛存在,除方辉橄榄岩样品不存在明显的"熔体—岩石"反应外,二辉辉石岩、单斜辉石岩、二辉橄榄岩中不同的矿物边缘与玄武质熔体接触部位有着不同类型的反应边和反应矿物出现:橄榄石边部发生(Mg,Fe)_2SiO_4(镁橄榄石)+熔体(原始岩浆)=(Mg,Fe)_2SiO_4(贵橄榄石)+熔体(演化岩浆)反应,使得边部富铁贫镁;单斜辉石与玄武质熔体反应,多具有粉红色反应边,具有富Ti、Al、Fe,贫Si、Mg,较玄武岩基质中单斜辉石斑晶更低Mg~#的特征。斜方辉石与玄武质熔体反应生成复杂的反应带,存在斜方辉石+熔体=橄榄石+SiO_2(熔体)+单斜辉石的反应,反应带内新生成的矿物由内向外具有明显趋向玄武质熔体成分的变化;尖晶石与玄武质熔体反应边缘具有富Fe、Ti,贫Mg、Al,以及更高的Cr~#,趋向于形成钛铁矿的变化特征。二辉橄榄岩中熔体囊和单辉橄榄岩中筛状单斜辉石以及粉红色的反应边都暗示了二者至少经历了两个期次的熔体作用。随着岩石圈地幔的演化,熔体的再富集作用使得难熔的方辉橄榄岩逐渐转变为相对富集的二辉橄榄岩,后期二辉橄榄岩又与玄武质熔体反应,生成更加富集的单辉橄榄岩,而方山方辉橄榄岩也受到了熔体的轻度改造,已不具有难熔古老岩石圈地幔岩石的显著特征,鲁西新生代玄武岩中深源捕虏体与熔体的反应广泛存在,熔体成分以玄武质为主,这可能是华北克拉通岩石圈置换的重要方式之一,导致古老岩石圈地幔的消失。     

西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据

在班公湖怒江蛇绿岩带的西端日土出露两种不同的地幔橄榄岩:①角砾状方辉橄榄岩,由80%橄榄石(Fo=90.76~91.84,平均91.09)、15%斜方辉石(Mg#=90.97~91.41,平均91.16)、2%单斜辉石(Mg#=93.24~94.60,平均93.96)、3%棕色尖晶石(Cr#=0.20~0.25,平均0.23<0.60)和磁铁矿组成,以低MgO(41.41%~42.02%)、高Al2O3(1.63%~1.94%)、CaO(1.34%~1.60%)和Ti(133.04~134.52μg/g)为特征,亏损REE,ΣREE为球粒陨石的17%~22%,估算其为原始地幔岩经过10%~15%部分熔融的残留物;②块状方辉橄榄岩,由85%橄榄石、13%斜方辉石、2%红褐色尖晶石(Cr#=0.69~0.74,平均0.71>0.60)和磁铁矿组成,不含单斜辉石,相对于角砾状方辉橄榄岩,高MgO(42.96%~44.69%),低Al2O3(0.23%~0.61%)、CaO(0.08%~0.11%)和Ti(68.55~68.82μg/g),强烈亏损REE,ΣREE仅为球粒陨石的3%~5%,估算其为原始地幔橄榄岩经过30%~40%部分熔融的残留物。初步研究认为角砾状方辉橄榄岩是古大洋岩石圈在板块汇聚过程中构造侵位于缝合带中的残留物,是MOR型蛇绿岩的地幔橄榄岩;块状方辉橄榄岩是古大洋岩石圈在俯冲消减过程中再度发生熔融的残留物,是SSZ型蛇绿岩的地幔橄榄岩,这与本区发育MOR型蛇绿岩熔岩洋中脊拉斑玄武岩(P-MORB)和SSZ型蛇绿岩熔岩玻安岩(Boninite)是一致的。     

橄榄岩—熔体相互作用过程中Re-Os体系的变化趋势: 对华北新生代地幔橄榄岩Re-Os年龄含义的启示

橄榄岩的Re-Os同位素体系作为探讨岩石圈地幔形成年龄的重要手段已受到人们越来越多的重视。然而,Re-Os体系是否会受到橄榄岩的低温蚀变如蛇纹石化和地幔交代作用或橄榄岩—熔体相互作用的影响并不十分清楚。本文在总结国际上典型造山带橄榄岩剖面研究和地幔橄榄岩捕虏体研究的基础上,发现橄榄岩的Re-Os同位素体系基本不受蛇纹石化等低温蚀变作用的影响; 但橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re-Os体系的变化即Re或Os的带入。当熔体/岩石比例较小时(≤1),橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re含量显著增加,而放射成因的Os同位素即¹⁸⁷Os增量有限。但当熔体/岩石比例很大时(≥1),会造成¹⁸⁷Os同位素显著增加。同时,橄榄岩的Re含量与中等程度不相容主、微量元素如Al、Ti、Yb的正相关关系可以通过橄榄岩的两阶段演化模式来解释,即早期的部分熔融残留和后期的橄榄岩—熔体相互作用共同影响的结果。橄榄岩的Re含量与Cr含量的正相关关系进一步说明了这一问题。上述结果对华北东部岩石圈地幔的演化过程有重要的启示作用。因为华北东部古生代时期的确存在太古宙岩石圈地幔,然而新生代时期地幔橄榄岩捕虏体普遍具有元古宙而非太古宙的事实证明橄榄岩—熔体的相互作用的确广泛存在,从而造成岩石圈地幔橄榄岩变年轻。因此,新生代地幔捕虏体的Re-Os同位素年龄并不是岩石圈地幔的形成年龄,而是混合作用的结果。汉诺坝地幔橄榄岩的Re含量和Sr、Nd同位素组成符合橄榄岩—多元熔体相互作用的混合趋势,其橄榄岩的全岩Al₂O₃含量和橄榄石Fo的反相关性能够通过橄榄岩—熔体相互作用来解释。     

内蒙古贺根山蛇绿岩中方辉橄榄岩岩石地球化学特征及构造环境分析

贺根山蛇绿岩块位于二连浩特-贺根山缝合带中段,其橄榄岩端元主体为方辉橄榄岩,少量纯橄榄岩,均发生了较强的蛇纹石化。对方辉橄榄岩进行岩石学和岩石地球化学分析研究,结果显示:方辉橄榄岩中主要造岩矿物橄榄石为镁橄榄石(Fo=90.6~90.7),斜方辉石为顽火辉石(En=88.9~90.0),单斜辉石为透辉石,以低铝(1.82%~2.13%)和高镁(Mg^#=94.2~94.7)为特征。橄榄岩主量元素表现出高Mg(MgO=34.98%~40.86%)、高Cr(Cr2O3=0.18%~0.27%)、高Ni(NiO=0.27%~0.35%)、低Si(SiO2=36.10%~41.41%)、贫Al(Al2O3=0.89%~1.58%)、低Fe(FeOT=7.58%~9.63%)特征,Mg^#=91.59~92.36,m/f=9.16~10.13,属典型镁质超基性岩。稀土元素总含量较低,ΣREE为1.42×10^-6~2.94×10^-6,球粒陨石标准化稀土元素分布模式为轻稀土富集的弱右倾型,其(La/Yb)N=2.15~10.47,Eu异常不明显,Ce显示负异常。富集Ba,U,Pb,Sr,亏损Nb,Ta,Ti。贺根山地幔橄榄岩属变质橄榄岩,为SSZ型蛇绿岩底部组成单元,形成于俯冲带环境中洋内弧后盆地环境。     

橄榄岩-熔体的相互作用:岩石圈地幔组成转变的重要方式

橄榄岩-熔体/岩浆的相互作用常被用来解释蛇绿岩套橄榄岩、造山带橄榄岩、超镁铁质侵入杂岩体、地幔橄榄岩捕虏体中某些具有不平衡结构和矿物组成的岩石的形成过程。橄榄岩-熔体的反应主要有两种方式,即消耗橄榄石(和单斜辉石)生成斜方辉石或消耗斜方辉石生成橄榄石(和单斜辉石)。反应的结果不仅造成矿物百分含量的变化,而且造成矿物组成的变化;后者更重要但未引起足够的重视。华北东部中生代玄武质岩石中具有环带状结构的橄榄石和辉石捕虏晶,特别是具有环带状结构的地幔橄榄岩捕虏体的发现,暗示这种橄榄岩-熔体的相互作用在华北东南部中生代岩石圈地幔中很可能普遍存在,为岩石圈地幔组成转变和快速富集的重要方式。这是全球首例由橄榄岩-熔体相互反应造成的岩石圈地幔大规模的组成变化。反应熔体来源途径主要有地壳来源和软流圈地幔来源。来源不同的熔体与橄榄岩的反应造成的组成变化完全不同。     

吉林东部汪清新生代玄武岩中地幔包体的矿物化学：对该地区岩石圈地幔形成过程的启示

在对吉林汪清新生代玄武岩中橄榄岩包体进行全岩主、微量元素分析的基础上,重点分析了矿物的主、微量元素含量,讨论了华北克拉通东北缘与兴蒙造山带结合部位陆下岩石圈地幔所经历的部分熔融作用和地幔交代作用。橄榄石的Fo、单斜辉石以及尖晶石的Mg#和Cr#均表明该地区陆下岩石圈地幔相对饱满。对地幔橄榄岩透辉石微量元素模拟计算证实,汪清陆下岩石圈地幔经历了1%~3%的部分熔融作用,并遭受后期硅酸盐熔体交代作用。这些地幔特征与中国东部其他地区新生代主体岩石圈相似。研究结果证明,吉林汪清中、新生代以来岩石圈性质的转变是在汇聚板块构造体制下通过“拆沉作用”实现的。     

西藏雅鲁藏布江缝合带普兰地幔橄榄岩铬尖晶石成因研究

普兰蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带西段,其中地幔橄榄岩由方辉橄榄岩、含单斜辉石方辉橄榄岩以及少量二辉橄榄岩及纯橄岩组成。尖晶石是地幔橄榄岩中常见的副矿物,可以作为重要的岩石学成因指示剂。在野外地质调查基础上,通过岩相观察、电子探针、尖晶石成分面分析、电子背反射衍射分析,可将普兰地幔橄榄岩铬尖晶石分为三类:第一类铬尖晶石呈自形,粒径较小(<100μm),或包裹于斜方辉石中,或杂乱分布于橄榄石和辉石之间,具有高Cr^#(>0.6)、低Mg^#(0.43~0.57)的特征,为部分熔融+玻安质熔体交代成因;第二类铬尖晶石呈半自形-他形,粒径较大(>100μm),常含有橄榄石、辉石包裹体,具有中Cr^#(0.17~0.42)、高Mg^#(0.63~0.77)的特点,主要受部分熔融作用影响;第三类铬尖晶石呈他形蠕虫状与辉石交生在一起构成后成合晶结构,粒径变化较大,具有低Cr#(0.17~0.28)、高Mg^#(0.67~0.77)的特点。EBSD分析结果显示尖晶石、辉石的结晶学优选方位(CPO)较为相似,表明为同一矿物分解而来,单斜辉石与大陆岩石圈地幔捕掳体中石榴子石的稀土元素对比表明构成后成合晶结构的辉石和铬尖晶石为具有大陆岩石圈地幔属性的高压石榴子石退变分解而成。综合分析表明:普兰蛇绿岩的地幔橄榄岩体在从石榴子石相深度上升过程中发生了石榴子石退变、岩石部分熔融及熔体渗透作用,岩体经历了威尔逊旋回初期的大陆裂谷阶段,主体经历了中-低程度的部分熔融,类似大洋中脊环境,局部受到了富硅、富镁玻安质熔体的影响。