苏北盆地新生代玄武岩中橄榄岩包体的含水性

对来自苏北盆地盘石山、练山和方山地区新生代玄武岩中的50个橄榄岩包体矿物进行了系统的微区傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR) 分析.结果显示, 所有的单斜辉石和斜方辉石颗粒都含有以OH形式存在的结构水, 盘石山、练山和方山橄榄岩的单斜辉石水含量分别为64×10-6~183×10-6、37×10-6~102×10-6和41×10-6~177×10-6; 斜方辉石水含量分别为16×10-6~61×10-6、13×10-6~45×10-6和21×10-6~74×10-6.几乎所有的橄榄石都没有检测到明显的OH吸收峰, 暗示其水含量低于仪器的检出限(~2×10-6).根据矿物水含量(假设橄榄石的水含量为2×10-6) 和它们的体积分数计算的盘石山、练山和方山橄榄岩全岩的水含量分别为12×10-6~52×10-6、7×10-6~25×10-6和13×10-6~44×10-6.结合已经发表的橄榄岩包体的数据来看, 在岩石圈地幔的物理化学条件下, 单斜辉石与斜方辉石之间水的平衡分配系数大约为2.2±0.4.结合已经发表的安徽女山和河北汉诺坝的橄榄岩数据, 对比世界上其他地区橄榄岩的数据来看, 华北的岩石圈地幔具有低的水含量: 华北橄榄岩的单斜辉石水含量多 < 200×10-6, 而世界上其他地区(包括南非克拉通、美国新墨西哥地区、美国Colorado高原、美国盆岭省地区、墨西哥南部、法国中央地体以及加拿大WestKettle地区) 橄榄岩的单斜辉石水含量多 > 200×10-6; 华北的斜方辉石水含量多 < 100×10-6, 而世界上其他地区多 > 100×10-6; 华北的橄榄岩全岩水含量多 < 50×10-6, 而世界上其他地区多 > 100×10-6.华北岩石圈地幔的低水含量有可能是由于上升软流圈的热侵蚀造成的, 因此目前的华北岩石圈地幔可能大部分都是中生代岩石圈减薄后的残余, 而不是新生地幔.      

华北地区中生代玄武岩高Nb/Ta值对地壳岩石再循环的直接记录

为揭示中国东部中生代大规模岩石圈减薄作用的深部地幔地球化学响应,对华北东部5个地区的中生代玄武岩进行了ICP-MS分析。结果表明,119~125 Ma玄武岩不仅具显著分异的稀土元素组成(La/Yb=35~60)、岛弧玄武岩型微量元素分布特征,且具高Ni(210×10-6~510×10-6)和Cr(510×10-6~1400×10-6)含量、高Mg#(71~78),以及系统高于球粒陨石的Nb/Ta值[19.9±1.0(1σ),n=16];而100 Ma碱锅玄武岩具有与球粒陨石(17.6)接近的Nb/Ta值[17.3±0.2(1σ)]。再循环地壳岩石在金红石稳定域内以榴辉岩为残余的部分熔融体 地幔橄榄岩反应,不仅使地幔岩石熔点降低、获得高Nb/Ta值及石榴子石特征,而且橄榄石向辉石的转变反应使Ni和Cr在交代地幔中的总分配系数显著降低。受熔体交代地幔橄榄岩的部分熔融可合理解释119~125 Ma玄武岩的上述地球化学特征,玄武岩Nb/Ta值应是对岩石圈减薄过程中地壳物质返回地幔后熔融产生硅质熔(流)体对上覆地幔交代的直接地球化学记录。     

南公珠错地幔橄榄岩:雅鲁藏布江缝合带西段一个典型的大洋地幔橄榄岩

西藏阿里地区的南公珠错蛇绿岩产在公珠错的南侧,空间上属于雅鲁藏布江缝合带西段之南亚带蛇绿岩。该蛇绿岩主要由地幔橄榄岩和辉长岩等基性岩类组成。地幔橄榄岩中约80%为方辉橄榄岩,20%为二辉橄榄岩,纯橄岩较少。南公珠错地幔橄榄岩矿物化学特征表现为橄榄石具有较低的Fo(89.3~91.4)值、辉石具有较高的Al_2O_3含量(1.89%~6.06%)、尖晶石具有较低的Cr~#(12.7~28.3)值。与原始地幔相比南公珠错地幔橄榄岩的全岩地球化学特征具有较高的MgO含量和较低的Al_2O_3、CaO和TiO_2等易熔元素含量;方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的稀土元素总含量分别介于0.66×10-6~1.10×10-6和0.90×10~(-6)~3.78×10~(-6)之间,明显低于原始地幔值,其稀土元素配分模式为轻稀土元素轻微富集型;在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图中,南公珠错地幔橄榄岩显示出强烈的U正异常、Nd轻微正异常和强不相容元素Zr的负异常;方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的铂族元素总量分别介于15.26×10~(-9)~25.23×10~(-9)和18.74×10~(-9)~26.86×10~(-9)之间,二者含量的变化较小,南公珠错地幔橄榄岩PGEs球粒陨石标准化图解显示其为接近于原始地幔的"平坦型"。南公珠错地幔橄榄岩的矿物化学和全岩地球化学特征与深海橄榄岩相似,指示它们可能形成于大洋扩张脊环境。定量模拟估算表明,南公珠错地幔橄榄岩可能来源于地幔中的尖晶石相二辉橄榄岩源区,系经历了至多16%部分熔融的残余。LREE的微富集和较高的Pd/Ir、Rh/Ir比值指示它们还经历了岩石-熔体反应作用。初步结论认为南公珠错地幔橄榄岩形成于大洋脊环境,为尖晶石相二辉橄榄岩地幔源区较低程度部分熔融的残余,但经历了后期岩石-熔体反应作用。     

湖南宁远早侏罗世玄武岩中橄榄岩包体的含水性和元素地球化学特征

运用电子探针(EMP)和激光熔蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)对湖南宁远早侏罗世玄武岩中的橄榄岩包体矿物进行了主要元素和微量元素的系统分析,结果表明这些橄榄岩是经历了小程度部分熔融的原始地幔残留,并经历了后期交代作用的影响,硅酸盐熔体可能是重要的交代介质。运用显微傅立叶变换红外光谱技术(Micro-FTIR)对宁远橄榄岩中的单斜辉石和斜方辉石进行了详细的观察,结果显示两种辉石均含有以OH缺陷形式存在的结构水,其含量(H2O的质量分数,下同)分别为147×10-6～461×10-6和40×10-6～126×10-6。根据矿物百分含量计算的全岩水含量为34×10-6～108×10-6,除1个样品外,其余样品的水含量均50×10-6。结合文献中的资料看来,由橄榄岩包体所代表的宁远中生代岩石圈地幔的含水量要明显高于华北克拉通新生代岩石圈地幔的含水量(多30×10-6)。宁远中生代岩石圈地幔和华北新生代岩石圈地幔之间的差异反映的可能是中国东部岩石圈地幔含水性的时代演化,即伴随着岩石圈减薄的进行,上涌软流圈的热烘烤使得岩石圈地幔的水含量不断降低。     

六合地区新元古代-新生代下地壳的成分与形成机制:来自麻粒岩包体的证据

六合地区地处扬子克拉通的西缘,前人对该地区下地壳的成分与形成机制尚无系统认识。本文通过研究新生代幔源侵入岩中所携带的深源捕虏体为认识该地区下地壳的成分和形成机制提供了直接证据。该捕虏体为高级正变质岩(麻粒岩相),岩性分别为石榴石透辉岩、石榴石角闪透辉岩、石榴石角闪岩。三者全岩Si O2=43.85%~50.82%,MgO=6.83%~14.77%,Mg#=0.50~0.64,Cr=87.1×10~(-6)~616×10~(-6),Ni=19.7×10~(-6)~143×10~(-6),皆属于低镁石榴石堆晶岩。通过石榴石-单斜辉石Mg-Fe交换地质温度计计算得知石榴石角闪岩的形成温度721~774℃,形成深度为45~47km,石榴石角闪透辉岩和石榴石透辉岩的形成温度803~829℃,形成深度为48~51km,说明三者皆形成于下地壳。捕虏体锆石多为变质锆石,锆石U-Pb年龄分别为259±9Ma和773±23Ma。捕虏体的全岩Sm-Nd等时线年龄分别为251±4Ma和809±64Ma。259Ma的锆石εHf(t)=-5.69~10.3,773Ma的锆石εHf(t)=5.87~17.7。年代学数据和锆石Hf同位素数据表明六合地区下地壳受到新元古代和晚二叠世岩浆底侵作用,同时发生变质作用。新元古代捕虏体富集大离子亲石元素(LILE),如Rb、Ba、Sr。高度亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta、Ti。εNd(t)=4.36~5.28。表明在新元古代时期,六合地区的地壳受到俯冲弧岩浆底侵,经过批式熔融计算得知底侵岩浆源自地幔石榴石-尖晶石橄榄岩10%~30%部分熔融。晚二叠世捕虏体富集大离子亲石元素(LILE),如Rb、Ba、Sr。轻度亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta、Ti。εNd(t)=-5.68~2.33。表明在晚二叠世时期,六合地区的地壳受到地幔柱-岩石圈地幔相互作用产生的岩浆底侵,经过批式熔融计算得知底侵岩浆由地幔石榴石-尖晶石橄榄岩10%~20%部分熔融而成。综上所述,在新元古代板块俯冲和晚二叠世地幔柱的分别作用下,六合地区的地壳受到地幔物质的加入形成镁铁质的新生下地壳。     

滇东南马关木厂新生代玄武岩中橄榄岩包体的含水性

对来自滇东南马关木厂的尖晶石二辉橄榄岩中名义上无水矿物(NAMs)进行显微傅里叶变换红外光谱(Micro-FTIR)分析,结果显示,单斜辉石、斜方辉石和橄榄石中均含有以羟基形式存在的结构水,单斜辉石的水含量为160×10~(-6)~557×10~(-6)(质量分数,下同),斜方辉石的水含量为85×10~(-6)~207×10~(-6),橄榄石的水含量为5×10~(-6)~12×10~(-6),根据矿物百分比含量估算的全岩水含量为46×10~(-6)~137×10~(-6);元素地球化学特征表明,本次研究的橄榄岩包体是岩石圈地幔经历较低程度部分熔融的残余;低(La/Yb)N值(0.22~0.57)以及高Ti/Eu比值(4 076~6 772)暗示橄榄岩可能经历了以硅酸盐熔体为交代介质的微弱地幔交代作用;单斜辉石的微量元素组成比较单一,整体表现出高场强元素、大离子亲石元素以及轻稀土元素的同步亏损;结合中国东部地区已经发表的橄榄岩包体含水量数据来看,滇东南马关木厂岩石圈地幔具有明显富水的特征,可能与该区自中生代以来遭受的新特提斯洋壳大规模俯冲流体交代作用有关;与华北克拉通含水量的明显差异有可能反映的是两地岩石圈地幔正处于不同的演化阶段。     

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。     

大陆板片-地幔相互作用:来自大别造山带碰撞后安山质火山岩的地球化学证据

俯冲到地幔深度的地壳物质不可避免地在板片-地幔界面与地幔楔发生相互作用,由此形成的超镁铁质交代岩就是造山带镁铁质火成岩的地幔源区.因此,造山带镁铁质火成岩为研究俯冲地壳物质再循环和壳-幔相互作用提供了重要研究对象.为了揭示俯冲陆壳物质再循环的机制和过程,对大别造山带碰撞后安山质火山岩开展了元素和同位素地球化学研究.这些安山质火山岩的SIMS锆石U-Pb年龄为124±3~130±2 Ma,表明其形成于早白垩世.此外,残留锆石的U-Pb年龄为中新元古代和三叠纪,分别对应于大别-苏鲁造山带超高压变火成岩的原岩年龄和变质年龄.它们具有岛弧型微量元素特征、富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,以及变化的且大多不同于正常地幔的锆石δ18O值.这些元素和同位素特征指示,这些安山质火山岩是交代富集的造山带岩石圈地幔部分熔融的产物.在三叠纪华南陆块俯冲于华北陆块之下的过程中,俯冲华南陆壳来源的长英质熔体交代了上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,大陆俯冲隧道内的熔体-橄榄岩反应产生了富沃、富集的镁铁质地幔交代岩.这种地幔交代岩在早白垩世发生部分熔融,就形成了所观察到的安山质火山岩.因此,碰撞造山带镁铁质岩浆岩的地幔源区是通过大陆俯冲隧道内板片-地幔相互作用形成的,而加入地幔楔中长英质熔体的比例决定了这些镁铁质岩浆岩的岩石化学和地球化学成分.      

造山带橄榄岩记录的大陆俯冲带多期壳幔相互作用

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问题的理想样品.通过对大别-苏鲁和柴北缘造山带橄榄岩进行系统的岩石学和地球化学研究,发现地幔楔橄榄岩由于俯冲地壳的交代作用而含有新生锆石和残留锆石,它们能为地壳交代作用时间、交代介质来源、性质和组成提供制约.地幔楔橄榄岩在大陆碰撞过程的不同阶段受到了俯冲大陆地壳衍生的多期不同性质流体的交代作用.地幔楔橄榄岩还受到了陆壳俯冲之前古俯冲洋壳衍生流体的交代作用.深俯冲陆壳衍生熔体与橄榄岩反应形成的石榴辉石岩具有高的水含量,能提供高水含量的地幔源区.      

深海橄榄岩研究进展

很久以来,深海橄榄岩一直被认为是洋中脊下地幔熔融残留体,但最近深海橄榄岩实际矿物组分研究和全岩化学成分重建的结果表明,深海橄榄岩是洋脊下地幔熔融残留体和过量橄榄石的混合物。深海橄榄岩的成因是洋脊下上隆地幔降压熔融作用和熔体上升通过地幔最上部的热边界层时发生冷却、结晶出橄榄石的联合作用的结果。地幔熔融程度越高,深海橄榄岩越亏损,则含有越多的过量橄榄石。为此,只要把深海橄榄岩中过量的橄榄石剔除后,其实际矿物组分就能有效地反映洋脊下地幔熔融作用和熔融萃取过程。     

吉林汪清和龙岗新生代岩石圈地幔的含水性和元素地球化学特征

首次报道了来自东北地区岩石圈地幔水含量的数据。通过对吉林龙岗和汪清新生代玄武岩中的橄榄岩包体矿物进行电子探针(EMP)和激光熔蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)的分析,得到了矿物的主量元素和微量元素的数据,结果显示这些橄榄岩是原始地幔经历了不同程度部分熔融的残余,大部分样品的熔融程度可能<10%。橄榄岩样品在后期还经历了地幔交代作用,大部分样品受到硅酸岩熔体的交代,少部分样品受到碳酸岩熔体的交代。显微傅里叶变换红外光谱(FTIR)的分析结果显示,橄榄岩样品中的单斜辉石、斜方辉石均含有以结构羟基形式存在的水,而橄榄石中没有明显的羟基吸收峰。龙岗样品中单斜辉石的水含量为(48~464)×10^-6(H₂O, 质量分数),斜方辉石水含量为(28~104)×10^-6;汪清样品中单斜辉石的水含量为(34~403)×10^-6,斜方辉石的水含量为(13~89)×10^-6;所有样品全岩水含量为(8~92)×10^-6。样品的水含量可以代表龙岗和汪清地区岩石圈地幔的水含量信息,并且水含量变化范围较大,造成这种变化的原因可能是由于地幔源区初始水含量的不均一,以及部分熔融和地幔交代作用叠加的结果。     

深部熔融与深部熔体的演化

<正>地幔熔融主要发生在上地幔的浅部,生成以玄武岩为主的幔源岩浆。然而,实验岩石学和金刚石中的矿物包裹体证据都说明,由于再循环地壳物质具有较低的固相线温度,低程度熔融可以在地幔更深处发生(上地幔下部,地幔过渡带或者下地幔),生成少量碳酸盐熔体。然而,目前人们对这种深部熔体上升过程中如何演化还知之甚少。这里我们利用山东的一组新生代霞石岩质火山的时空分布和地球化学特征上的     

南海北缘新生代构造演化的深部制约(I):幔源包体

对南海北缘新生代玄武岩中幔源包体的研究揭示了该地区上地幔的不均一性和复杂的地幔过程。部分橄榄岩中单斜辉石(Cpx)具有极低的Ti含量(<160μg/g),这与这些样品中较高的Cpx含量(8%～12%)不匹配。主元素成分变化趋势以及Cpx中HREE分异现象,暗示该区上地幔经历了变压熔融。地幔熔融始于深部的石榴子石稳定区并延续到浅部的尖晶石稳定区(总熔融程度达23%)。这些熔融残余受到了硅酸盐和含水流体的交代。橄榄岩的微量元素组成指示南海北缘地幔具有大陆裂谷型地幔的特征,而与俯冲带之上的地幔楔或受俯冲作用影响的地幔有很大的差别。包体的平衡温度和橄榄石中Fo之间的负相关关系暗示岩石圈地幔具成分分层结构。该地幔的下部由大洋型橄榄岩组成,而地幔顶部为类似于太古宙-元古宙地幔的富斜方辉石方辉橄榄岩。这一岩石圈结构与该地区岩石圈的减薄和软流圈对老岩石圈的置换有关。深源岩石记录的信息支持南海海盆是陆缘扩张引起的主动盆地的观点。     

江苏盘石山幔源橄榄岩包体成因的地球化学

根据主要元素、微量元素，若干矿物相主要元素和单斜辉石微量元素测定认为：盘石山幔源橄榄岩包体是由接近原始地幔源区的地幔经不同比例部分熔融后的残余二辉橄榄岩和方辉橄榄岩组成，基本未受其它过程干扰。由主要元素和ＭｇＯ相关性的回归方程，根据二元混合规律估算了原始熔体的组成范围。计算了包体的平衡温度，认为较亏损的方辉橄榄岩可能位于弱亏损的二辉橄榄岩之上，全岩和单斜辉石中不相容元素含量有可能作为地幔部分熔融和     

北山马鞍山北岩体成因及源区性质讨论

甘肃北山马鞍山北花岗岩为钙碱性岩浆系列,具有较高的SiO_2(56%)、Al_2O_3(13%)和较低的MgO(3%)含量,Na_2OK_2O;并且具有较高的Sr(300×10~(-6))和低的Y(18×10~(-6))、Yb(1.9×10~(-6))含量;岩石富集LREE和大离子亲石元素(Rb、Ba、Th等),而亏损HREE和高场强元素(Nb、Ta、Yb等),Eu异常不明显或具弱的Eu负异常(δEu=0.55~0.85)。具岛弧花岗岩特征,也与俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩相似。样品的Nb/Ta、Zr/Hf和Th/Ce比值分别为8.26~13.82、25.57~37.19和0.12~0.40。元素地球化学特征反映岩浆源区可能是受到地壳物质混染和来自消减残留板片析出流体或熔体交代双重改造的产物。结合区域资料和前人相关研究成果,推测其可能与本区晚二叠世—中三叠世的区域性挤压、快速的抬升及加厚地壳的重熔等事件的发生有关,这些事件的发生使得残留在地壳的洋壳或年轻的火山弧及增生楔物质的再循环而导致的地壳的侧向生长,将地温提高到源区的起始熔融温度以上,在榴辉岩相条件下部分熔融形成了原始埃达克岩浆,熔体在穿过地幔楔的过程中与地幔橄榄岩发生强烈的熔体—岩石反应,同时岩浆在上升过程中又受到地壳物质混染而形成。     

雷琼地区晚新生代玄武岩地球化学：EM2成分来源及大陆岩石圈地幔的贡献

对雷琼地区21个晚新生代玄武岩样品的主量、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素分别用湿化学法、ICP-MS和MC-ICPMS进行了测定.这些玄武岩主要为石英拉斑玄武岩,其次为橄榄拉斑玄武岩和碱性玄武岩.大多数样品的微量元素和同位素成分与洋岛玄武岩(OIBs)相似,而且随着SiO_2不饱和度增加,不相容元素含量也增加.除R4-1可能受到地壳混染外,其他样品相对均一的Nd同位素(ε_(Nd)=2.5-6.0)以及变化明显但范围有限的Sr同位素(0.703106～0.704481),可能继承了地幔源区的特征.~(87)Sr/~(86)Sr与~(206)Pb/~(204)Pb的正相关和~(143)Nd/~(144)Nd与~(206)Pb/~(204)Pb的负相关特征暗示DM(软流圈地幔)与EM2(岩石圈地幔)的混合.地幔捕虏体的同位素特征暗示EM2成分不可能存在于尖晶石橄榄岩地幔,而La/Yb和Sm/Yb系统表明岩浆由石榴石橄榄岩部分熔融产生,这意味着EM2成分可能存在于石榴石橄榄岩地幔.雷琼地区玄武岩的地球化学变化可以用软流圈地幔为主的熔体加入不同比例石榴石橄榄岩地幔不同程度熔融产生的熔体来解释:碱性玄武岩和橄榄拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较低程度(7%～9%)熔融体混合,而石英拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较高程度(10%～20%)熔融体的混合.     

赣东北蛇绿岩地幔橄榄岩岩石成因及其地质意义

赣东北蛇绿岩作为华南少有的前寒武纪蛇绿岩长期都是华南大地构造研究中的热点。该蛇绿岩地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,稀土总量为0.83×10-6~2.62×10-6,远低于原始地幔的含量,而Mg O含量高于原始地幔。稀土元素表现为LREE相对富集,微量元素表现为大离子亲石元素(LILE)富集,高场强元素Nb明显亏损的特征,这表明赣东北地幔橄榄岩具有亏损地幔源区特征,同时也有不同程度的俯冲带流体的交代特征。HREE模拟的部分熔融程度为10%~30%;同时,赣东北蛇绿岩地幔橄榄岩中同时包含Cr#60和Cr#60两种不同成因的铬尖晶石,说明其经历了MOR(mid-ocean ridge)和SSZ(supra-subduction zone)两种构造环境。结合前人资料,笔者推测赣东北蛇绿岩早先可能形成于洋中脊环境(约1060 Ma),随后在洋内俯冲作用下(约970 Ma),位于俯冲带上部的地幔橄榄岩受到了来自俯冲带的流体/熔体的交代,经历了SSZ环境的改造。     

兴蒙造山带北部岩石圈地幔橄榄岩氧逸度特征研究

在大兴安岭北部的诺敏和科洛地区的新生代玄武岩中发现了尖晶石相的橄榄岩包体。地幔橄榄岩中橄榄石的Mg~#说明了研究区上地幔具有部分难熔的特点。在橄榄石含量与Fo图解中,有一部分橄榄岩包体落在太古代和元古代的地幔区域,揭示了研究区的岩石圈地幔存在古老岩石圈地幔的残余。研究区方辉橄榄岩与二辉橄榄岩有显示高氧逸度值FMQ+1.95～3.01,这与一般情况下相对还原的古老岩石圈地幔的低氧逸度值形成鲜明对比,可能为古生代的古亚洲洋以及中生代的古太平洋相继俯冲到了兴蒙造山带之下,导致当时岩石圈地幔的氧化所致。在地幔包体的反应边中发现了富钾熔体(K20 1%-6%),这被认为研究区地幔经历了多期富钾流体活动,富钾流体的来源可能与俯冲再循环的壳源物质有关。     

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。     

硅饱和熔体-橄榄岩反应与残留橄榄石的成分解耦

以下几个基本事实使橄榄石的相容元素地球化学研究在探讨地幔组成与地幔过程方面具有重要意义:(1)大于50%的上地幔是由橄榄石组成的,因此幔源岩浆一般被认为生成于与橄榄石平衡的环境;(2)橄榄石是玄武岩中的常见矿物,是玄武质岩浆中最早结晶的矿物,因此最有可能记录原始岩浆的相容元素地球化学特征;(3)橄榄石几乎不含不相容元素,但相容元素(Ni、Mn、Co、Ca、Al、Cr)含量较高,一般在100×10-6～5000×10-6之间,分析条件容易满足;(4)原始岩浆的不相容元素含量容易受到部分熔融程度的影响,而相容元素的含量主要受源区岩性(橄榄石、辉石的含量)的控制.