尖晶石在地幔橄榄岩部分熔融和亚固相平衡过程中的化学指示——实验研究及在自然岩石中的应用

以三组不同的重组的尖晶石橄榄岩为起始成分.在压力为0.10—0.15GPa和温度为1000—1380℃条件下,进行了系统的部分熔融和亚固相平衡实验。实验结果显示,在部分熔融过程中,尖晶石的Mg＃,即Mg/(Mg+Fe),和Cr＃,即Cr/(Cr+Al),随熔融度的增大而增大;在亚固相平衡过程中,尖晶石的Mg＃随温度的升高而增大,但Cr＃在纯橄榄岩中保持不变,而在二辉和方辉橄榄岩中稍有增大。尖晶石的Mg＃—Cr＃间反相近线性代表了一种非整体平衡的等热关系。计算模拟得到同样的结果。这同时被自然橄榄岩中尖晶石的Mg＃—Cr＃间的关系所证明。由于亚固相条件下平衡的结果,尖晶石的化学成分中只有Cr＃变化不大,故能用来衡量其所在岩体曾经受的相对熔融度。即尖晶石的Cr＃越大,所在岩体经受的熔融度越大。相反,尖晶石的Mg＃和Cr＃在岩浆结晶过程中应随温度的降低而减小;因此,可用玄武岩中尖晶石的Cr＃来指示其岩浆的原始Cr_2O_3/Al_2O_3特征,及用尖晶石的环带特征来探讨岩浆的演化(冷却速度,混染情况)。     

地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学…

在温度为１１３０－１４５０℃，压力为０．４－２．０ＧＰａ条件下，实验研究了地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学成分演变。在部分熔融中，随熔融度的增大，橄榄石的Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ）＾尖晶石和斜方辉石的Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ）及Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）逐渐增大；而橄榄石中的Ｃａ含量增至单斜辉石消失后逐渐降低；尖晶石中的Ｔｉ以较低的含量（ＴｉＯ２〈０．１５％）保持不变或稍有降低；斜方     

中国大陆科学钻探CCSD-PP3钻孔地幔岩的尖晶石相部分熔融证据

CCSD PP3超镁铁岩表现为高 Mg 和 Cr,低 Ca 和 Al 特征,是中国东部和超高压变质带上极其罕见的亏损地幔岩,通过地球化学和矿物学和 Re-Os 同位素研究发现岩石来自古元古代岩石圈地幔,并在地幔浅部尖晶石相条件下发生部分熔融,最近一次部分熔融作用发生在中-晚元古代,后经岩石圈厚度加大、拆沉或深俯冲过程,岩石转变为石榴石橄榄岩。     

地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学成分演化──Ⅰ．实验研究

在温度为ｌｌ３０─ｌ４５０℃，压力为０．４─２．０ＧＰａ条件下，实验研究了地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学成分演变。在部分熔融中，随熔融度的增大，橄榄石的Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ）尖晶石和斜方辉石的Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ）及Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）逐渐增大；而橄榄石中的Ｃａ含量增至单斜辉石消失后逐渐降低；尖晶石中的Ｔｉ以较低的含量（ＴｉＯ２＜０．１５％）保持不变或稍有降低；斜方辉石中的Ｔｉ含量及单斜辉石的Ｎａ和Ｔｉ含量逐渐降低，直至非常小的值。在从尖晶石橄榄岩向斜长石橄榄岩的相转变过程中，尖晶石强烈富Ｔｉ，且其Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）逐渐增大；斜方辉石中的Ｔｉ含量和Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）同时逐渐增大；单斜辉石中的Ｎａ含量降低而Ｔｉ含量升高或保持不变。当斜长石橄榄岩经受了部分熔融（即使很微弱），其在相转变过程中引起的各矿物相的化学成分特征要全部消失，而表现部分熔融作用的特征。这可作为判别橄榄岩在斜长石相域内是否经历了部分熔融的标志。关键词     

大别山北坡尖晶石橄榄岩中的高温石榴辉石岩包体：兼论上地幔部分熔融

出露于饶拔寨一带的含尖晶石橄榄岩体是大别山区最大的一个上地幔残片,固态侵位于北大别深成片麻岩中,呈无根侵入体的形式产出。岩体内的石榴辉石岩和榴辉岩包体,具高温成因的特点。属于上地幔部分熔融的产物,在Pl-CIPW值对Al_2O_3图解上落于拉斑玄武岩区;榴辉岩、石榴辉石岩和含尖晶石橄榄岩的REE配分形式相似,均属平坦型,只是尖晶石橄榄岩的∑REE较低。在Ni-Co-Sc三组分图解上,石榴辉石岩投绘于深位玄武岩熔体的趋势线附近,而尖晶石橄榄岩的投点则接近超镁铁质残余的趋势,清楚揭示出地幔部分熔融的迹象。尖晶石的Cr~#=12～21,而共生橄榄石Fo=92～93,说明部分熔融程度不高,估计约15％。尖晶石贫TiO_2暗示熔融过程氧逸度低。饶拔赛含尖晶石橄榄岩的出现表明;伴随超高压岩石单元的折返和隆升,会有大陆地幔残片被携带上来。软流圈的上涌或板片的断离使侵出的岩石圈板片得以维持较高的温度,这也就是石榴辉石岩早期深位退变质为麻粒岩相的原因,是后续的进一步抬升,才出现以韭角闪石 斜长石组合为特征的高角闪岩相的退变质作用。     

地幔橄榄岩部分熔融及相转变（尖晶石相→斜长石相）过程中的固相化学成分演化──Ⅱ．在自然岩石中的应用

分析了全球一些有代表性的上地幔尖晶石橄榄岩和斜长石橄榄岩中各矿物的化学成分变化特征。发现在斜长石橄榄岩中，尖晶石和斜方辉石富Ｔｉ，且Ｔｉ含量随Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）的增大而增大；单斜辉石富Ｔｉ贫Ｎａ，其Ｔｉ含量随Ｎａ含量的增大而减少。据此，结合实验结果，可以肯定世界各地大多数斜长石二辉橄榄岩在斜长石相域内未经受部分熔融。岩体所曾经受的部分熔融只发生在尖晶石或石榴石相。它们的相对熔融度可以用下面两个指标来估计：（１）最贫Ｔｉ尖晶石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）；（２）单斜辉石的最高Ｎａ含量。对于尖晶石橄榄岩，从二辉橄榄岩、方辉橄榄岩到纯橄榄岩，其尖晶石和斜方辉石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）逐渐增大，而含量很低的Ｔｉ或Ｎａ在尖晶石、斜方辉石及单斜辉石中保持不变或趋向逐渐减小。尖晶石橄榄岩的相对熔融度可据尖晶石的Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ａｌ）和单斜辉石的Ｎａ含量来判断。     

西南印度洋中脊地质构造对地幔部分熔融的影响:深海橄榄岩尖晶石成分证据

慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊普遍发育转换断层,洋脊分段性明显,是研究地质构造与地幔部分熔融关系的理想场所。对西南印度洋中脊(52°20′53°30′E)Gallieni转换断层与Gazelle转换断层之间洋脊段6个站位的深海橄榄岩研究发现:尖晶石Cr#的变化范围为0.194～0.329,对应的地幔部分熔融程度为7.6%～13.0%,反映全球洋中脊系统中低程度的地幔部分熔融,并且离转换断层近的地幔部分熔融程度低于洋脊分段中心,这种差异除了受转换断层的冷却作用影响外,还可能与洋脊分段中心更强的岩浆抽提作用有关。将研究区与全球其他洋脊对比发现,尖晶石Cr#及对应的地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的降低而降低,在探讨地幔部分熔融程度与洋脊扩张速率的相关性时,通过对转换断层效应的校正,能够更准确地反映地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的变化趋势。     

陆下和洋底脊橄榄岩单斜辉石中的Na.Al^IV和Al^VI：地幔中不同熔融…

把从大西洋洋中脊采集的无斜长石的尖晶石二辉橄缆岩和方辉橄缆岩中的单斜辉石的Ｎａ－Ａｌ＾ＩＶ和Ａｌ＾ＶＩ浓度与陆下和前大洋的无斜长石的尖晶石橄榄岩的数据进行了比较。单斜辉石的Ａｌ２Ｏ３含量在洋底橄缆岩组和陆下橄缆岩组中的同一范围内发生变化，从高铝至贫铝。然而，洋底橄缆岩中单斜辉石的Ｎａ含量（０．０２￣０．６ｗｔ％Ｎａ２Ｏ）和Ａｌ＾ＶＩ／Ａｌ＾ＩＶ比值（０．３￣１）都低于陆下橄缆岩单斜辉石的Ｎａ含量（