地幔交代作用的微区微量元素证据——云南双沟蛇绿岩的质子探针研究

用质子探针技术对双沟地幔交代熔融物的微区微量元素进行了测定。研究表明,地幔橄榄岩中的残留矿物橄榄石和斜方辉石仅含Ni和Zn,而Ga、Ge、Sr、Rb、Zr、Y、As、Pb等微量元素主要集中在地幔部分熔融所产生的矿物(尤其是尖晶石和绿泥石)中。微区范围内微量元素的分布表明,尖晶石二辉橄榄岩地幔不均一性的尺度可达微米级,通常解释为尖晶石二辉橄榄岩在开放系统下地幔交代作用的结果。     

山东梭罗树地幔橄榄岩微量元素的质子探针研究

作者利用质子微探针和微束ＰＩＸＥ定量分析技术，对山东梭罗树地幔橄榄岩中橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、尖晶石和石榴石等矿物的微量元素组成与分布进行了研究。结果表明，不相容元素（Ｓｒ，Ｙ，Ｚｒ）主要富集于单斜辉石内，尖晶石则几乎富集质子探针所能检出的所有微量元素，而石榴石中微量元素含量最少。研究表明，微区微量元素分布很不均匀，推测可能受地幔交代过程中溶液的渗滤效应以及存在微粒包裹体的共同制约。     

山东梭罗树地幔橄榄岩微量元素的质子探针研究

作者利用质子微探针和微束ＰＩＸＥ定量分析技术，对山东梭罗树地幔橄榄岩中橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、尖晶石和石榴石等矿物的微量元素组成与分布进行了研究。结果表明，不相容元素（Ｓｒ，Ｙ，Ｚｒ）主要富集于单斜辉石内，尖晶石则几乎富集质子探针所能检出的所有微量元素，而石榴石中微量元素含量最少。研究表明，微区微量元素分布很不均匀，推测可能受地幔交代过程中溶液的渗滤效应以及存在微粒包裹体的共同制约。     

内蒙古阿尔山地区新生代玄武岩及其幔源包体微量元素组成特征

内蒙古阿尔山地区新生代火山活动频繁,喷发期次可划分为上新世、更新世、全新世,最新喷发时间约为1 900 a B P,具有再次喷发的可能。为了探讨活火山源区地幔流体的分布特征,利用中子活化分析和同步辐射X射线荧光微探针分析技术,对阿尔山地区全新世玄武岩及其幔源包体的稀土、微量元素组成特征、地幔包体矿物及其熔融包裹体的微量元素组成特征进行了分析。中子活化分析结果表明,不同产地玄武岩具有相同的稀土配分模式,其中,Σ8REE=96.93~114.94,Eu/Sm=0.32~0.37,(L a/Lu)N=8.89~12.52;不相容元素蛛网曲线整体右倾,B a,T a,Sm具正异常,T h,Z r具负异常,没有明显的S r异常,说明岩浆上升过程中很少演化和分离结晶;不同产地地幔岩包体中不含包裹体的同类矿物的REE组成相近,反映了不同活火山的地幔源区REE组成特征相同;不同产地地幔岩包体同类矿物及其内部包裹体同步辐射X射线荧光微探针分析表明具有相同的微量元素曲线分布形态;这些特征说明阿尔山活火山群分布区地幔流体不存在显著的不均一性。     

鲁西青山组火山岩形成的构造背景及其成因探讨:主元素和微量元素证据

研究区内火山岩从基性—中性—中酸性都有出露，包括橄榄玄武岩、安山岩和英安岩，且都属于非碱性系列。通过对主元素和微量元素的研究，认为本区火山岩为滞后型弧(陆缘弧)火山作用的产物。源区由于存在大量的因俯冲作用进入地幔的陆壳物质以及流体的交代作用，从而出现富含金云母和不相容元素的交代富集型地幔源，并具有壳源的元素组成特征。火山岩的形成是富集地幔部分熔融的结果，但在成岩过程中可能存在单斜辉石、斜长石、橄榄石和Ti—Fe氧化物等矿物的分离结晶作用，以及橄榄石的堆晶作用。     

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.      

造山带橄榄岩中锆石的成因及其地质意义

造山带橄榄岩记录了板块俯冲、碰撞、折返等复杂过程信息,可分为壳源和幔源两种类型.造山带橄榄岩（特别是幔源类型）中锆石极为罕见,锆石内部具有橄榄岩的特征矿物或组合包裹体说明这些锆石可以生长于地幔中.造山带橄榄岩在经历板块汇聚（例如超高压变质等）复杂作用过程中,经历了不同时期的熔/流体的交代作用,对橄榄岩的矿物组合和元素组成都能产生重要影响.橄榄岩中锆石作为典型的交代作用产物,它的形成受控于熔/流体的化学组成、来源属性以及形成物理化学环境等.幔源型造山带橄榄岩中锆石的形成过程可能包括:（1）锆石结晶能力强,在地幔环境变化中Zr优先与其他地幔硅酸盐矿物中的Si结合,形成锆石;（2）原始锆石的溶解和含Zr矿物相（如石榴石等）的破坏或晶间熔体析出,在亚固相线条件下形成锆石;（3）再循环地壳物质来源的熔/流体,交代地幔楔并结晶形成锆石.因此利用锆石可以揭示特定岩石圈域的演化历史,有助于深刻理解大陆克拉通及其边缘过程.      

雷琼新生代玄武岩中地幔岩包体矿物中的流体─熔体包裹体的REE组成特征

雷琼地区新生代玄武岩中地幔岩包体的１２件单矿物稀土元素中子活化分析表明，雷州和琼北地幔岩包体中不含流体－熔体包裹体的同类矿物的ＲＥＥ组成有明显差异，反映了雷州与琼北玄武岩地幔源区ＲＥＥ组成的不均一性。通过对比同一地幔岩包体中含包裹体与不含包裹体相同矿物的微量元素组成，发现雷琼地幔岩包体矿物中的流体－熔体包裹体富含ＲＥＥ，尤其是ＬＲＥＥ；并且不同产地地幔包体同类矿物中和同一包体不同矿物中包裹体的丰度及其ＲＥＥ含量也有明显差异，表明地幔流体本身也存在不均一性。     

雷琼新生代玄武岩中地幔岩包体矿物中的流体—熔体包裹体的REE组成特征

雷琼地区新生代玄武岩中地幔岩包体的１２件单矿物稀土元素中子活化分析表明，雷州和琼北地幔岩包体中不含流体－熔体包裹体的同类矿物的ＲＥＥ组成有明显差异，反映了雷州与琼北玄武岩地幔源区ＲＥＥ组成的不均一性。通过对比同一地幔岩包体中含包裹体与不含包裹体相同矿物的微量元素组成，发现雷琼地幔岩包体矿物中的流体－熔体包裹体富含ＲＥＥ，尤其是ＬＲＥＥ；并且不同产地地幔包体同类矿物中和同一包体不同矿物中包裹体的丰度     

地幔交代作用与地幔流体

简要综述了地幔交代作用的特征、研究现状及研究热点，阐明了地幔流体在地幔中的宏观、微观分布及其交代作用机理。地幔交代作用及地幔流体的研究，将促进我们进一步认识岩石圈地幔的演化及不均一特征。     

地幔流体作用——地幔捕虏体中流体包裹体的研究

被碱性玄武岩和金伯利岩带到地表的地幔捕虏体是认识地球深部信息的窗口 ,是人们能够直接观察到的一种上地幔样品 ,其矿物中流体包裹体的存在提供了上地幔流体活动的直接证据。流体 /地幔矿物之间元素的分配对约束地幔交代过程中流体相的作用和上地幔流体的组成 ,揭示俯冲带壳幔物质的再循环过程 ,解释岛弧玄武岩高场强元素亏损的原因有重要意义。文章对近年来有关地幔捕虏体中流体包裹体的研究进行了评述 ,并结合近年来流体 /地幔矿物之间元素分配的高温高压实验研究讨论了流体在地幔中的重要作用。     

Metasomatic parageneses in deep-seated xenoliths from pipes Udachnaya and Komsomol'skaya-Magnitnaya as indicators of fluid transfer through the mantle lithosphere of the Siberian craton

The petrography, major element, and trace element (TE) compositions of minerals from two types of modal metasomatites (metasomatized peridotites and pyroxenites) from kimberlite pipes Udachnaya and Komsomol'skaya-Magnitnaya, Yakutia, have been studied. It is shown that texturally and chemically equilibrated metasomatites A consist of a set of superimposed minerals: phlogopite + diopside ± ilmenite ± apatite ± sulfides ± graphite. Their major and trace element compositions have specific features. The contents of TEs in garnet and clinopyroxene from these metasomatites are close to those in garnet and clinopyroxene from low-temperature coarse-grained peridotites richest in TEs. The distribution of a significant portion of TEs between garnet and clinopyroxene from A-type metasomatites and from coarse-grained lherzolites rich in TEs is close to experimental values reported for minerals coexisting with carbonatitic and basaltic fluids. We assume that this metasomatic process was nearly synchronous with the global metamorphism and cratonization of the mantle lithosphere and that high-density silicate–carbonate fluidmelts were metasomatizing agents.Another large mantle metasomatism process in the lithosphere of the Siberian craton was associated with the Middle Paleozoic kimberlite magmatic event, induced by the Yakutian thermochemical plume. Metasomatic minerals (Mg phlogopite + Cr diopside + chromite ± sulfides ± graphite) intensely replaced the minerals of the primary paragenesis, particularly, garnet. These reaction metasomatites show a sine-shaped REE pattern in garnet and disequilibrium between garnet and clinopyroxene. It is supposed that the reaction metasomatism in the mantle lithosphere of the Siberian craton was associated with ingress of reduced asthenospheric fluids at early stages of the kimberlite formation cycle. Metasomatic graphite formed in metasomatites of both types, and this fact evidences for two diamond formation epochs in the history of the mantle lithosphere of the Siberian craton.     

塔里木克拉通东北缘二叠纪镁铁质岩浆氧化物与硫化物成矿条件对比

塔里木克拉通东北缘坡北、磁海等地二叠纪幔源岩浆活动形成了镍钴硫化物矿床和铁钴氧化物矿床，两者赋矿镁铁 超镁铁岩体的年龄相近(290~260 Ma)，主、微量元素和Sr Nd Hf同位素组成相似，分配系数接近的微量元素比值分布于相同趋势线，揭示两者岩浆源区相同，可能为俯冲板片流体交代的亏损地幔或软流圈地幔。两类矿床镁铁 超镁铁质岩中Co与Ni含量正相关，Co主要富集在基性程度高的岩石中；块状硫化物与磁铁矿矿石中Co与Ni相关性差，Co和Ni具有不同的富集机制，Co热液富集作用明显。北山镁铁 超镁铁杂岩体是地幔柱相关软流圈上涌，诱发俯冲板片交代的亏损岩石圈地幔发生部分熔融，形成的高镁母岩浆演化过程中经历壳源混染、硫化物饱和富集镍钴形成铜镍钴硫化物矿床，富铁母岩浆氧逸度高、富水，岩浆分离结晶磁铁矿、叠加热液作用富集钴，形成铁钴氧化物矿床。     

On the iron isotope heterogeneity of lithospheric mantle xenoliths: implications for mantle metasomatism, the origin of basalts and the iron isotope composition of the Earth

With the aim to better understand the cause of the iron isotope heterogeneity of mantle-derived bulk peridotites, we compared the petrological, geochemical and iron isotope composition of four xenolith suites from different geodynamic settings; sub-arc mantle (Patagonia); subcontinental lithospheric mantle (Cameroon), oceanic mantle (Kerguelen) and cratonic mantle (South Africa). Although correlations were not easy to obtain and remain scattered because these rocks record successive geological events, those found between δ⁵⁷Fe, Mg#, some major and trace element contents of rocks and minerals highlight the processes responsible for the Fe isotope heterogeneity. While partial melting processes only account for moderate Fe isotope variations in the mantle (<0.2 ‰, with bulk rock values yielding a range of δ⁵⁷Fe ± 0.1 ‰ relative to IRMM-14), the main cause of Fe isotope heterogeneity is metasomatism (>0.9 ‰). The kinetic nature of rapid metasomatic exchanges between low viscosity melts/fluids and their wall-rocks peridotite in the mantle is the likely explanation for this large range. There are a variety of responses of Fe isotope signatures depending on the nature of the metasomatic processes, allowing for a more detailed study of metasomatism in the mantle with Fe isotopes. The current database on the iron isotope composition of peridotite xenoliths and mafic eruptive rocks highlights that most basalts have their main source deeper than the lithospheric mantle. Finally, it is concluded that due to a complex geological history, Fe isotope compositions of mantle xenoliths are too scattered to define a mean isotopic composition with enough accuracy to assess whether the bulk silicate Earth has a mean δ⁵⁷Fe that is chondritic, or if it is ~0.1 ‰ above chondrites as initially proposed.     

The Evolution of the Upper Mantle beneath the Canary Islands: Information from Trace Elements and Sr isotope Ratios in Minerals in Mantle Xenoliths

Laser ablation microprobe data are presented for olivine, orthopyroxeneand clinopyroxene in spinel harzburgite and lherzolite xenolithsfrom La Palma, Hierro, and Lanzarote, and new whole-rock trace-elementdata for xenoliths from Hierro and Lanzarote. The xenolithsshow evidence of strong major, trace element and Sr isotopedepletion (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0·7027 in clinopyroxene in themost refractory harzburgites) overprinted by metasomatism. Thelow Sr isotope ratios are not compatible with the former suggestionof a mantle plume in the area during opening of the AtlanticOcean. Estimates suggest that the composition of the originaloceanic lithospheric mantle beneath the Canary Islands correspondsto the residues after 25–30% fractional melting of primordialmantle material; it is thus significantly more refractory than‘normal’ mid-ocean ridge basalt (MORB) mantle. Thetrace element compositions and Sr isotopic ratios of the mineralsleast affected by metasomatization indicate that the upper mantlebeneath the Canary Islands originally formed as highly refractoryoceanic lithosphere during the opening of the Atlantic Oceanin the area. During the Canarian intraplate event the uppermantle was metasomatized; the metasomatic processes includecryptic metasomatism, resetting of the Sr–Nd isotopicratios to values within the range of Canary Islands basalts,formation of minor amounts of phlogopite, and melt–wall-rockreactions. The upper mantle beneath Tenerife and La Palma isstrongly metasomatized by carbonatitic or carbonaceous meltshighly enriched in light rare earth elements (REE) relativeto heavy REE, and depleted in Zr–Hf and Ti relative toREE. In the lithospheric mantle beneath Hierro and Lanzarote,metasomatism has been relatively weak, and appears to be causedby high-Si melts producing concave-upwards trace element patternsin clinopyroxene with weak negative Zr and Ti anomalies. Ti–Al–Fe-richharzburgites/lherzolites, dunites, wehrlites and clinopyroxenitesformed from mildly alkaline basaltic melts (similar to thosethat dominate the exposed parts of the islands), and appearto be mainly restricted to magma conduits; the alkali basaltmelts have caused only local metasomatism in the mantle wall-rocksof such conduits. The various metasomatic fluids formed as theresults of immiscible separations, melt–wall-rock reactionsand chromatographic fractionation either from a CO₂-rich basalticprimary melt, or, alternatively, from a basaltic and a siliceouscarbonatite or carbonaceous silicate melt. KEY WORDS: mantle xenoliths; mantle minerals; trace elements; depletion; carbonatite metasomatism     

微量元素在幔源矿物与热液之间分配系数的研究进展

微量元素在幔源矿物与热液之间分配系数的差异是造成地幔不均一的一个重要因素，对于认识地球演化、元素的分异和板块构造具有重要的意义。热液的组成、矿物的结构、温度、压力以及氧逸度都与分配系数密切相关。不同微量元素在相同矿物或热液中的分配系数存在差别，而相同的元素在不同矿物中的分配系数也可能出现很大的变化，这是研究微量元素分异和不同地幔端员形成的理论基础。在较低的温度和压力下，热液的组成对分配系数的影响很大，随着温度和压力的升高，热液组成的影响逐渐减弱，而矿物的组成与结构的影响逐渐增大。由于分配系数影响因素的复杂性，因此在考虑地球深部微量元素的迁移和分异时需慎重对待。     

青藏高原西部蛇绿岩类型:岩石学与地球化学证据

对青藏高原西部地区的班公湖蛇绿岩、狮泉河蛇绿岩、雅鲁藏布江西段蛇绿岩和普兰—当穷蛇绿岩带中代表性岩体的地质学、岩石化学、稀土元素、微量元素、Pb、Sr同位素地球化学研究表明,青藏高原西部地区4条蛇绿岩中的地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩和少量纯橄岩,岩石化学成分具有富镁、贫铝、钙、碱的特点;论述了地幔橄榄岩轻稀土元素富集是由于先经历了较强的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代的二次过程;微量元素中大离子亲石元素Rb、不活动元素Nb、Zr、Hf和放射性生热元素Th等元素的丰度较高,以及Ti、Sm、Y、Yb等强不相容元素亏损的特点,与交代地幔岩特征类似;Pb、Sr同位素组成具有明显的壳源组分混入的特点,说明青藏高原西部的蛇绿岩曾受洋壳俯冲消减过程中的流体交代作用,蛇绿岩产于SSZ构造环境。对比青藏高原东部、三江、西昆仑地区以及形成于典型的SSZ环境的Troodos蛇绿岩中的地幔橄榄岩,就岩石化学富MgO、轻稀土元素富集而言,它们具有与青藏高原西部基本一致的地质地球化学特征,结合与俯冲岩浆作用有关的玻安岩和埃达克岩产出,说明可能包括三江、西昆仑库地在内的青藏高原不同时代蛇绿岩都主要形成于俯冲消减环境,属于SSZ型蛇绿岩。