东南沿海地区古近纪大陆岩石圈地幔特征及成因

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自岩石圈地幔 ,上地幔橄榄岩包体的岩石学及地球化学特征都记录了地幔演化的历史。普宁橄榄岩包体斜方辉石含量与太古宙克拉通地幔类似 ,但在矿物学、REE、痕量元素和Sr Nd同位素上又与太古宙岩石圈地幔不同。橄榄岩包体的岩相学、矿物学、REE、痕量元素特征都提供了含H2 O富Si流体交代橄榄岩的证据 ,这种流体可能主要是洋壳物质局部熔融而成。流体交代使橄榄岩富Si,同时富Sr、Pb和强不相容元素等大洋岩石圈物质。这表明普宁大陆岩石圈地幔既保留太古宙岩石圈地幔的特征 ,又具有大洋俯冲地幔的特征 ,它是古老岩石圈地幔向大洋岩石圈地幔转换的一部分 ,这种转换可能是大洋岩石圈与大陆岩石圈地幔相互作用的结果。     

北部湾涠洲岛橄榄岩中熔体包裹体——大陆岩石圈地幔交代作用的新证据

根据北部湾涠洲岛晚更新世火山岩中尖晶石二辉橄榄岩的矿物化学和形成条件推测,它们是来自地下约40km-50km的大陆岩石圈地幔样品。涠洲岛地幔橄榄岩中同时出现高硅（64％～68％）和低硅（49％～57％）两种熔体成分,它们普遍富碱、Al2O3和H2O、CO2等挥发组分（2％-5％）。研究认为,两种熔体存在不同的成因机制。高硅熔体可能与软流圈上升的玄武质岩浆和斜方辉石反应或下地壳物质循环进入地幔后的部分熔融有关。低硅熔体直接提供了富硅熔体与橄榄石发生交代作用的证据。这可以用富SiO2熔体＋Ol→贫SiO2熔体＋Opx反应解释,其结果是消耗橄榄石生成斜方辉石。涠洲岛橄榄岩中两种熔体的发现,进一步提供了发生在大陆岩石圈地幔流（熔）体与橄榄岩交代作用的普遍性、复杂性,以及地幔熔体多样性的新证据。     

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。     

汉诺坝玄武岩中熔体-捕虏体相互作用初步研究

汉诺坝新生代玄武岩捕获的地幔橄榄岩及其解体矿物橄榄石、单斜辉石、斜方辉石捕虏晶,普遍发育反应边结构,提供了玄武岩浆在上升穿越岩石圈地幔过程中橄榄岩-熔体相互作用的重要信息。橄榄石和单斜辉石捕虏晶反应边的成分变化一致,由核部富镁向边部富铁变化,趋同于玄武岩中相应斑晶的成分。斜方辉石捕虏晶反应边一般由橄榄石+单斜辉石+玻璃构成,多为双层结构,反应边矿物橄榄石、单斜辉石较相应的地幔矿物富铁,其富硅、碱的中酸性玻璃成分,为中国东部地幔矿物包裹体中存在的富硅、碱熔体的来源提供了重要信息。同时发现橄榄岩捕虏体中尖晶石颜色、成分的变化与温度的关系。地幔矿物捕虏晶反应边结构(非平衡结构)得以保存,暗示了玄武岩浆的快速上升。而大规模的熔体-捕虏体相互作用,改变着岩石圈地幔的性质。     

软流圈熔体地幔交代作用过程中的铂族元素行为

南美洲南部的Pali Aike火山岩区第四纪碱性玄武岩中普遍发育含石榴石的斜方辉石岩包体。这种斜方辉石岩既作为独立的捕掳体存在又以细脉的形式穿插于橄榄岩捕掳体中。斜方辉石岩普遍含富Ti矿物,并且次生斜方辉石含橄榄石和单斜辉石残晶。与含石榴石橄榄岩中的斜方辉石相比,这种次生的斜方辉石以高TiO2、中等含量的Al2O3以及低Mg#为特征,表明它是在一种高度分异演化的富Ti熔体交代作用下通过消耗橄榄石和单斜辉石方式形成的。斜方辉石岩全岩的Co、Ni略低,Cr和铂族元素(PGE)含量与地幔橄榄岩相当,表明这些元素在交代作用过程中相对稳定,而交代介质带入的组分以碱质(K2O+Na2O)、Ti、Si、Al和S为主。交代的斜方辉石在现代活动岛弧和古克拉通的地幔橄榄岩捕掳体中多有报道。与这些环境中地幔样品的斜方辉石相比,PaliAike地区的次生斜方辉石含有相对高的Ti和Al,以及相对低的Mg。高Ti低Mg属性反映了交代介质可能来源于下伏的软流圈地幔并且经历了高度的分异和演化过程。Pali Aike地区所见到的这种交代斜方辉石和斜方辉石岩在其他被上涌软流圈影响的陆下岩石圈地幔中可能普遍存在。这些研究对了解中国华北-东北中生代以来的岩石圈地幔减薄机制有着重要的借鉴意义。     

俯冲带壳-幔相互作用的高温高压实验:对地幔不均一性成因的启示

使用活塞-圆筒式高温高压装置进行一系列榴辉岩部分熔融熔体与橄榄岩反应实验,可以为深入了解俯冲带壳-幔相互作用的影响因素及地幔不均一性的成因提供重要信息.实验使用反应偶的方法,并在0.8~3.0 GPa和1 200~1 425℃条件下进行.实验结果表明,榴辉岩部分熔融熔体-橄榄岩反应的动力学和结果受控于熔体主量元素成分、熔体中的H₂O、温度、压力和橄榄岩的物理状态等因素.大陆俯冲带地幔岩石中斜方辉石的富集是再循环陆壳熔体与上覆地幔反应的结果,地幔岩石中斜方辉石岩脉的形成与含水熔体交代有关,地幔岩石中的石榴辉石岩和石榴石岩可能形成于高压、低温条件下的熔体-橄榄岩反应.      

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。     

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

汉诺坝地幔捕虏体中富硅熔体的成因及其意义

近年来地幔捕虏体中富硅熔体的研究受到广泛关注,富硅熔体不仅具有多种产出状态,其成因来源也具有多样性。本文选取汉诺坝地区地幔捕虏体矿物中的熔体包裹体和斜方辉石反应边中的熔体玻璃为研究对象,探索富硅熔体在岩石圈地幔演化中的作用。通过详细的岩相学观察并结合电子探针分析发现,二者成因不同。熔体包裹体玻璃成分富硅(SiO₂ 61%~65%),相对贫Na₂O(1%~3%)、K₂O(<1%),富含挥发份(约3%~6%),为地幔交代成因;斜方辉石反应边玻璃富硅(SiO₂ 64%~67%)、碱(Na₂O 5%~7%,K₂O 6%~9%),几乎不含挥发份,是地幔捕虏体被寄主玄武岩浆快速携带上升至地表的过程中两者反应的产物。地幔交代作用产生的富硅熔体包裹体深刻影响了岩石圈地幔的地球化学性质;而玄武岩浆在上升过程中与岩石圈地幔捕虏体中斜方辉石的反应,导致了岩石圈地幔由富硅向贫硅转变,为华北克拉通的破坏提供了证据。     

新疆西准噶尔达拉布特蛇绿岩地幔橄榄岩成因

达拉布特蛇绿岩中地幔橄榄岩的主体为方辉橄榄岩,含少量纯橄岩和二辉橄榄岩,岩石遭受强烈蚀变。方辉橄榄岩单斜辉石、斜方辉石、橄榄石和尖晶石的主量元素特征均显示从深海地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特征,与斜方辉石原位LA-ICP-MS微量元素特征一致,二辉橄榄岩具有深海地幔岩的性质。采用尖晶石-橄榄石平衡氧逸度计算方法,得出方辉橄榄岩的Δlog(fo2)FMQ在-0.14至+0.96log FMQ之间,具有MOR地幔橄榄岩向SSZ地幔橄榄岩过渡的特点或弧后盆地至岛弧过渡的特征。尖晶石Ga-Ti-Fe3+#图解显示纯橄岩成因可能和地幔橄榄岩与岛弧拉斑玄武岩的反应有关,而方辉橄榄岩可能为地幔橄榄岩与MOR熔体反应以及SSZ环境中含水熔体反应后的残余。纯橄岩和方辉橄榄岩∑REE都低于球粒陨石,且具有LREE富集的U型稀土元素配分模式,暗示了岩石和流体/熔体之间的相互作用。综合以上研究表明,达拉布特蛇绿岩形成于弧后扩张脊并受俯冲流体/熔体影响。     

Melt migration and melt-rock reaction in the Alpine-Apennine peridotites:Insights on mantle dynamics in extending lithosphere

The compositional variability of the lithospheric mantle at extensional settings is largely caused by the reactive percolation of uprising melts in the thermal boundary layer and in lithospheric environments.The Alpine-Apennine(A-A)ophiolites are predominantly constituted by mantle peridotites and are widely thought to represent analogs of the oceanic lithosphere formed at ocean/continent transition and slow-to ultraslow-spreading settings.Structural and geochemical studies on the A-A mantle peridotites have revealed that they preserve significant compositional and isotopic heterogeneity at variable scale,reflecting a long-lived multi-stage melt migration,intrusion and melt-rock interaction history,occurred at different lithospheric depths during progressive uplift.The A-A mantle peridotites thus constitute a unique window on mantle dynamics and lithosphere-asthenosphere interactions in very slow spreading environments.In this work,we review field,microstructural and chemical-isotopic evidence on the major stages of melt percolation and melt-rock interaction recorded by the A-A peridotites and discuss their consequences in creating chemical-isotopic heterogeneities at variable scales and enhancing weakening and deformation of the extending mantle.Focus will be on three most important stages:(i)old(pre-Jurassic)pyroxenite emplacement,and the significant isotopic modification induced in the host mantle by pyroxenite-derived melts,(ii)melt-peridotite interactions during Jurassic mantle exhumation,i.e.the open-system reactive porous flow at spinel facies depths causing bulk depletion(origin of reactive harzburgites and dunites),and the shallower melt impregnation which originated plagioclase-rich peridotites and an overall mantle refertilization.We infer that migrating melts largely originated as shallow,variably depleted,melt fractions,and acquired Si-rich composition by reactive dissolution of mantle pyroxenes during upward migration.Such melt-rock reaction processes share significant similarities with those documented in modern oceanic peridotites from slow-to ultraslow-spreading environments and track the progressive exhumation of large mantle sectors at shallow depths in oceanic settings where a thicker thermal boundary layer exists,as a consequence of slow-spreading rate.     

A comparative study of melt-rock reactions in the mantle: laboratory dissolution experiments and geological field observations

Systematic variations in mineralogy and chemical composition across dunite-harzburgite (DH) and dunite-harzburgite-lherzolite (DHL) sequences in the mantle sections of ophiolites have been widely observed. The compositional variations are due to melt-rock reactions as basaltic melts travel through mantle peridotite, and may be key attributes to understanding melting and melt transport processes in the mantle. In order to better understand melt-rock reactions in the mantle, we conducted laboratory dissolution experiments by juxtaposing a spinel lherzolite against an alkali basalt or a mid-ocean ridge basalt. The charges were run at 1 GPa and either 1,300°C or 1,320°C for 8–28 h. Afterward, the charges were slowly cooled to 1,200°C and 1 GPa, which was maintained for at least 24 h to promote in situ crystallization of interstitial melts. Cooling allowed for better characterization of the mineralogy and mineral compositional trends produced and observed from melt-rock reactions. Dissolution of lherzolite in basaltic melts with cooling results in a clinopyroxene-bearing DHL sequence, in contrast to sequences observed in previously reported isothermal-isobaric dissolution experiments, but similar to those observed in the mantle sections of ophiolites. Compositional variations in minerals in the experimental charges follow similar melt-rock trends suggested by the field observations, including traverses across DH and DHL sequences from mantle sections of ophiolites as well as clinopyroxene and olivine from clinopyroxenite, dunite, and wehrlite dikes and xenoliths. These chemical variations are controlled by the composition of reacting melt, mineralogy and composition of host peridotite, and grain-scale processes that occur at various stages of melt-peridotite reaction. We suggest that laboratory dissolution experiments are a robust model to natural melt-rock reaction processes and that clinopyroxene in replacive dunites in the mantle sections of ophiolites is genetically linked to clinopyroxene in cumulate dunite and pyroxenites through melt transport and melt-rock reaction processes in the mantle.     

东南沿海地区第四纪大陆岩石圈地幔的特征

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自年轻的大陆岩石圈地幔 ,该岩石圈地幔在岩石学、矿物组成、痕量元素以及Sr Nd同位素组成等各方面具有很大差异。这些差异反映了它们来自不同的地幔过程。南海张开与地幔热柱有关 ,南海扩张后第四纪形成的火山岩携至地表的包体更多保留了地幔热柱的信息。橄榄岩包体的矿物成分与深海橄榄岩类似 ,相对贫Opx而富Ol;在痕量元素上 ,表现为强不相容元素的富集 ,其配分模式类似于其寄主岩 ;Nd同位素强烈亏损 ,显示出比MORB源区更亏损的特征。大陆岩石圈地幔经历了来自地幔深处的贫SiO2 熔体的进一步改造。     

豆荚状铬铁矿床研究回顾与展望

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩的特征性矿产,对其成因的认识还存在较大的分歧,包括:（1）早期岩浆熔离;（2）地幔熔融残余;（3）熔体-岩石反应.豆荚状铬铁矿及其围岩地幔橄榄岩中大量异常地幔矿物群的发现,引起了地质学家对其形成过程的重新思考.回顾了铬铁矿的研究,借助pMELTS热力学软件模拟浅部地幔过程,使用定量化的方法限定这些过程对豆荚状铬铁矿形成的贡献,通过一个新的角度讨论其形成.初步模拟结果显示,单独的地幔部分熔融、熔体分离结晶以及拉斑质熔体与亏损地幔的反应等过程形成的铬铁矿,无论在数量还是品位上都难以达到矿床水平,暗示豆荚状铬铁矿的形成可能为多种作用耦合的结果,或与深部地幔作用有关.      

岚皋金云角闪辉石岩类捕虏体特征

陕西岚皋地区碱质基性超基性潜火山杂岩中的金云角闪辉石岩类捕虏体，主要由透辉石、富钛韭闪石、高Ｔｉ金云母、磷灰石及钛铁矿组成。捕虏体发育三联晶、碎裂边、扭折变形等固相线下变形变质结构，与正常地幔尖晶石二辉橄榄岩成分相比，捕虏体富ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ，贫ＭｇＯ；其稀土元素具富集特征，尤其富集ＬＲＥＥ；微量元素配分型式显示富亲石不相容元素的特征。岩相学、矿物学及岩石化学特征表明，该类捕虏体为交代地幔捕虏体，它代表了北大巴山早古生代裂谷作用时期的异常地幔。交代营力可能源于地幔热柱的上升，在地幔深处可能以熔体交代作用为主，往上逐渐以流体交代作用为主     

地幔岩中不同产状的流体-熔体包裹体及地幔流体交代作用

地幔捕虏体中存在不同产状的熔体包裹体和各种硅酸盐玻璃相,包括主矿物内部的蠕虫状、长圆形、圆形、不规则状包裹体(I型)、边部的连通的管状包裹体(T型)、主矿物边部和粒间的片状熔融体——“浆胞”(C型),三者可见明显过渡关系,它们是地幔流体交代地幔岩石过程中由交代重熔形成的,是研究地幔流体的特征和地幔交代作用的对象之一,从I型、T型到C型,其成分呈规律变化,其中S、Cu、Ni,K、Na含量呈明显的降低趋势．包裹体中玻璃相的成分较主矿物富Si、Al、S、Cu、Ni、K和Na,再加上C02包裹体的发现,表明地幔流体的成分富碱金属、Si、Al、S、Cu、Ni和CO2,地幔交代作用可以使交代产物中Si、Al含量升高而形成中酸性岩浆,也可由于硫化物熔体聚集而形成矿浆．不同地区的地幔流体性质可能存在差异,这些不同性质的地幔流体町能与不同类型的地幔成矿作用有关．     

西藏班公湖-怒江缝合带中西段康穷蛇纹岩的岩石学、地球化学特征及其构造意义

康穷蛇纹岩出露于班公湖-怒江缝合带的中西段,是康穷蛇绿混杂岩的超基性岩石端元。依据全岩地球化学元素含量,可将康穷蛇纹岩划分为A组和B组2种。两者均富集大离子亲石元素(Rb、Cs)和高场强元素(U、Nb)。经估算,A组蛇纹岩原岩是原始地幔经过10%~17%部分熔融的地幔残留,B组蛇纹岩原岩经历过更高程度的部分熔融(17%~23%),表明康穷蛇纹岩原岩至少经历过两阶段的部分熔融。初步研究认为,A组蛇纹岩原岩是洋内俯冲初始阶段上涌软流圈地幔部分熔融的地幔残留,受类MOR型熔体交代作用而仍然亏损轻稀土元素(LREE),却富集U和Nb,属类MOR型地幔橄榄岩;B组蛇纹岩原岩是A组蛇纹岩原岩在洋内俯冲带环境再熔融的产物,受玻安质熔体交代作用而相对富集轻稀土元素,属弧前地幔橄榄岩。两者均发生蛇纹石化作用而转变成蛇纹岩,最终因大洋碰撞闭合而残存于缝合带内,是班公湖-怒江新特提斯洋洋内俯冲演化阶段的岩石记录。