地幔交代作用：研究进展、问题及对策

有关地幔交代作用的研究始于７０年代早期。近２０年来研究工作的贡献是使人们对与地幔演化和不均一性有关的地幔交代作用特征和交代作用机制有了更多的了解。地幔交代作用很复杂，它取决于交代作用发生的时间、构造环境、交代介质的种类以及与不同深度地幔内各种地质事件有关的流体的组成。进一步深入开展有关交代作用成因、机制及其与各种地质事件关系的研究，对于深入认识岩石圈地幔的演化和不均一特征具有十分重要的意义。对不同构造环境中的不同包体类型进行深入研究，为地幔交代作用提供广泛约束。将传统的地质学、岩石学的研究与地球化学、地球物理学以及现代测试技术相结合，很可能为解决交代作用成因、机制及交代作用与岩浆作用之间的时间先后问题，交代作用与地质事件的关系问题提供有效的方法和途径。     

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。     

地幔交代作用

地幔交代作用是地球内部的一种化学变化。从200公里深处由高速喷发带上来的地幔岩块的研究表明,在熔融之前某些含挥发组分的交代矿物已经存在。地幔交代作用的提出,是用以解释硷性岩浆的化学组成和同位素体系变化的原因。硷性岩浆作用广泛的时空分布表明,地幔交代作用是广泛的,并且是长期的一种地质作用。它不仅是引起地幔化学上和氧化还原条件变化的主要因素之一,而且是产生硷性岩浆的理想源区和引起克拉通地区陆壳抬升的动因之一。     

地幔岩石圈交代作用：石榴石中的稀土元素证据

集中分布于南非金伯利岩和橄榄岩中的石榴石显示出ＲＥＥ正常型和正统曲线型两配分模式。这两种模式被解释为富集ＨＲＥＥ的熔体或流体对古老地幔石榴石交代的结果。在本文的模式中，交代作用的进行与石榴石－流体的分配系数ＫＤＳ的变化相一致，即ＫＤＳ随着ＬＲＥＥ、ＭＲＥＥ到ＨＲＥＥ的富集系数增大而增，这样将ＲＥＥ分成三组。     

地幔流体研究进展

介绍了在地幔流体的成分、源区、形成机制、运移方式和分异模式以及地幔流体与地幔交代作用、岩浆作用和成矿作用的关系等方面研究的一些新进展 ,总结了地幔流体的研究途径和方法的一些新突破 ,并指出了今后的重点研究方向。     

地幔交代作用研究综述

地幔交代现象广泛发现于各地的碱性玄武岩或金伯利岩中的地幔橄榄岩包体中。地幔交代作用以地幔岩包体中不相容元素的高度富集和（或（出现角闪石、金云母为标志。岩石学、地球化学、同位素资料等显示地幔交代作用与岩板俯冲及部分熔融作用之间存在密切联系，地幔组成、结构、演化与大陆构造演化之间存在紧密的关系。同位素模式年龄暗示地幔交代作用可能是大陆构造活动的深部原因。     

地幔流体及其成矿作用

地幔流体是一种存在于地球内部的重要介质,它的在成矿作用中的重要性越来越被人们所重视,流体作为各种矿床形成的重要条件,也是各种成矿作用的前提。通过研究地幔流体的来源及其交代作用,分析地幔流体的成矿作用,增强对成矿作用的了解,提高对矿床地质研究的理解,旨在为进一步的找矿提供便利。     

上地幔不相容元素的显交代作用

通过矿物微区成分和图象分析，研究了在金伯利岩中发现的多种氧化物矿物的成分、结构特点及其相互关系．指出富含硅酸盐不相容元素的地幔流体交代、熔融先期形成的矿物以及充填作用，形成了近年来我国和南非金伯利岩中发现的多种新矿物相，包括沂蒙矿系列、蒙山矿系列、Ｋ－Ｃｒ柱红石、阿玛科矿、Ｚｒ－Ｔｉ氧化物（锆钛矿）、ＲＥＥ－Ｔｉ氧化物（铈钛矿）等．这些新矿物高度富集了Ｋ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＲＥＥ等不相容元素．研究表明不相容元素的显交代作用可分早、中、晚３个阶段，各阶段不相容元素的富集程度、温压条件及流体的动力学特征等既有明显的差异性，又有一定的继承性     

大陆地幔交代作用:地台活化的先驱事件?

地幔交代作用已得到幔源岩石地球化学研究的证实,并已广泛地用于解释上地幔的不均一性、地幔地球化学演化和幔源碱性岩浆的成因问题。本文通过分析国内外某些典型地洼区(中国滇西、华北;西德莱茵地堑;东非裂谷;澳大利亚东部;法国中央地块)幔源岩石的微量元素和Sr、Nd、Pb同位素资料,发现这些地洼区在地台阶段向地洼阶段转化过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化。上地幔的化学结构的这种转化主要由地幔交代作用所造成。同位素体系计时结果表明地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。地幔交代作用不仅改变了上地幔的化学结构,而且导致交代地幔热流升高、密度减小、体积膨大、固相线下降。所有这些效应加剧了地幔的蠕动和向地壳的热量释放,并产生地台的活化。     

地幔流体与成矿作用

地球内部流体的活动乃是形成各种矿床的必要条件，是导致矿物聚积和金属成矿作用的前提。随着地球科学的进展，作为地球内部流体的重要组成部分，地幔流体越来越多的重视。本文在解剖世界首例白云鄂博地幔流体交代稀土矿床的基础上，初步总结了地幔流体与成矿作用的基本问题。     

大陆岩石圈地幔的组成与交代作用

结合前人研究成果,总结了大陆岩石圈地幔的研究方法和研究对象,并对研究方法及研究对象作了评述.Griffin等将岩石圈地幔分为Archon、Proton、Tecton三类.Archon大陆岩石圈地幔相对原始地幔来说是强烈亏损的;大多数Tecton相对于原始地幔是适度亏损的;而Proton的组成在Archon和Tecton大陆岩石圈地幔2个端元之间.总体上看,古老岩石圈地幔亏损程度最大,而年轻岩石圈地幔相对古老岩石圈富集.富集过程主要与地幔交代作用有关.从交代作用的表现形式、交代剂的性质与来源方面,通过研究地幔捕虏体/捕掳晶,可以很好地认识岩石圈地幔的富集过程.     

金刚石中的高钾高氯包体和地幔交代作用

在山东产出的两颗八面体金刚石中发现高钾高氯包体(K 48～58wt％,Cl 37～48wt％)。与之伴生的有碳质物和硅酸盐矿物包体。高钾高氯包体及其共生组合代表了金刚石生长初期阶段陷获的上地幔液相物质。这些液相物质富H_2O、K、Cl和碳质,并联系着地幔交代作用,其中碳质物可能是金刚石生长的碳源。     

地壳流体与地幔流体间的关系

通过铀、金矿床及地幔岩捕虏体研究，初步得出以下认识：（１）在热液作用中岩浆分异热液是不存在的；（２）碱交代作用是整个地幔交代作用和地壳交代作用的基本运作机制，现已构成有几十条具体规律的理论系统；碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记录；（３）拆离断层构造体系是地幔流体上升到地壳后的活动通道；（４）磷（Ｐ）是地幔流体的特征性示踪成分；（５）大洋缺氧事件、生物种属灭绝、厄尔尼诺等有共同的地幔流体致因；（６）天然气－油－盐－金属成矿是统一的热液成矿作用。软流体是今后区域成矿预测的重要新依据。软流体的顶部发育有次级、再次级的局部上凸部，这是矿带、矿田群的重要成矿控制因素和找矿新标志。     

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。     

上地幔交代氧化物及其相关矿物──金伯利岩中复杂氧化物的相互关系及地幔交代作用探讨

用微束分析和微区图像分析技术,研究了山东金伯利岩中沂蒙矿（系列）、蒙山矿（系列）、桂红石、Zr－REE－Ti氧化物、钛铁矿（富镁）、钙钛矿和亚铁板钛矿的成分、产出特征和相互关系。这些关系包括：①镁钛铁矿-尖晶石的固溶体分离及伴生的交代作用──沂蒙矿的形成;②蒙山矿的熔融交代作用及其形成的亚铁板钛矿;③斑点、微脉交代充填作用及其形成的柱红石、Zr－REE－Ti氧化物等新矿物相。通过研究,总结了上地幔中与氧化物矿物相关的一些显交代作用的规律,提出了上地幔中不相容元素的显交代作用可分为早、中、晚三期。这些为地幔流体交代作用的总成分目录和机理作出了重要的补充。