太古宙科马提岩的氧同位素组成揭示早期地幔的不均一性

<正>由于30亿年前的火成岩保存太少,我们对于早期地球动力学过程(尤其是地壳与深部地幔相互作用)的了解还很缺乏。作为最为广泛应用的传统稳定同位素体系之一,地幔氧同位素组成随时间的演化并没有被很好地限定。尽管目前已测得44亿年岩浆锆石(来自上地幔或者地壳的熔体)的氧同位素组成接近现代地幔值(δ~(18)O=5.5‰±0.5‰),但是对于太古宙以前深部地幔的氧同位素组成,还没有相关报道。     

鲁西太古宙科马提岩及其有关变质基性火山岩现场研讨会简介

由中国地质学会岩石专业委员会、前寒武纪地质专业委员会,中国矿物、岩石地球化学学会变质岩专业委员会,山东省地质学会和中国地质科学院共同发起组织的“鲁西太古宙科马提岩及有关变质基性火山     

亏损太古代科马提岩中下地幔成分的氦同位素证据

太古代的富镁科马提岩来自于热的推测为深部地幔的源区，但其痕量元素组成和放射性同位素组成类似于现代洋中脊玄武岩，后者起源于上地幔。对从两个太古代科马提岩和一个中元古代科马提岩中分离出来的新鲜橄榄石进行连续碎样，抽取Ｈｅ以分析其同位素组成，发现其变化在富“Ｈｅ的放射性成因端元和富＾３Ｈｅ端元之间可达３个以上数量级。     

关于科马提岩问题

近年来,随着对太古代绿岩带研究的逐步深入,科马提岩的研究也越来越被人们注意。一些学者将科马提岩的研究与探索地球起源、地壳演化问题结合起来,与寻找大型金、铜、镍、铂矿床,研究矿床的生成机理结合起来。许多人将这一研究课题看作是当代岩石学领域中富有意义的课题之一。     

科马提岩研究的新进展

科马提岩研究的新进展突出表现在以下几方面:积累了丰富的科马提岩高任熔融实验成果;基本弄清了科马提岩地球化学控制因素;阐明了科马提质熔体的性质及其侵位、流动、分异和冷却机制;提出并完善了热地慢柱成因模式.本文还提出了我国科提马岩研究的现状和努力方向.     

蒙阴县苏家沟科马提岩

苏家沟科马提岩呈透镜状残留体赋存于早元古代二长花岗岩中,主要由蛇方石化橄榄科马提岩、透闪石岩、透闪片岩、阳起诱闪片岩、绿泥透闪片岩、黑云阳起片岩等组成,具典型的鬣刺结构及变余鬣刺结构。该科马提岩的岩石学、岩石化学及结构特征与民办典型地区科马提岩极为相似,属橄榄科马提岩。     

科马提岩及其研究概况

前寒武纪地质,在地球发展历史上占有极其重要的地位。因此,对主要发育于前寒武纪科马提岩的寻找和研究,已引起了人们越来越多的关注和重视。这不仅因为科马提岩是前寒武纪绿岩带的重要组成部分,对探讨地球早期的历史、壳—幔演化以及成因岩石学等方面具有重要的理论意义,而且对寻找铁、铜、铬、镍、金、铀等矿产,特别是     

科马提岩的历史回顾

引言巴伯顿山区位于非洲绿岩带发育良好区的最南部。在六十年代后期,上地幔计划组对这些出露于绿岩带南部利马提河谷的独特岩石进行了测量,后来的调查表明,这些岩层具有岩石化学上的独特性,即一套迄今在文献中尚未描述过的包括超镁铁质岩在内的火山岩层,并有根据为其采用了一个新的名称,将这套正被讨论的岩石命名为科马提岩。     

全球苦橄岩与太古宙科马提岩对比：全数据模式的启示

苦橄岩和科马提岩都是富镁的超镁铁质火山岩,早先,学术界大多关注它们之间的相似性,而对于它们之间的差异性很少强调。于是认为二者的地球化学性质近似,成因类似,形成条件类似。本文采用全数据模式的研究方法,从数据库收集了全球太古宙全部科马提岩和后太古宙全部苦橄岩数据,对比的结果表明,太古宙科马提岩与后太古宙苦橄岩完全不同,它们之间几乎没有可比性。科马提岩与苦橄岩,不仅地球化学特征不同,而且成因不同,形成条件不同,产出时代不同,源区组成也不同。这种不同,反映了太古宙和后太古宙不可能属于同样的构造体制。太古宙是火球时代, 地球异常的热, 主导的可能是静止盖幔构造（stagnant lid tectonics）;后太古宙是热球时代,地球相对冷了许多,主导的是板块构造（plate tectonics）。科马提岩在太古宙广泛出露,无需地幔柱模式;而苦橄岩在后太古宙很少出露,才真正需要地幔柱模式。     

牛金树科马提岩的发现

在力溪-通安镁铁质、超镁铁质岩带上,我们发现了一套与蛇纹岩紧相伴的超基性火山熔岩(图1).据其特征确定为科马提岩.     

深部地幔的富水储库

地幔矿物中微量的水影响着地幔的物理和化学性质,从而深刻影响着板块构造和地表宜居性.长久以来,对岩石圈以下地幔的水含量估计,主要来自大洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩的水含量分析结果表明,其源区水含量分别为50× 10-6～200×10-6和300× 10-6～900× 10-6.近十年来,通过对超深金刚石中的林伍德石、冰Ⅶ等矿物包裹体的研究,揭示了深部地幔的很有可能存在更富水的区域.而对超慢速扩张洋中脊玄武岩、科马提岩、苦橄岩等幔源岩浆含水性的分析,则从更宏观尺度上证实地球深部存在着与俯冲带释放流体无关的富水区域,同时揭示了古老地幔楔残余在浅部软流圈的滞留也是大洋板块内部富水的重要途径.尽管如此,对地幔深部富水储库形成机制、水来源及储库所在圈层位置等还没有清晰的认识,在将来的研究中这些问题应受到关注.     

西澳大利亚太古宙科马提岩中镍硫化物矿石组合变化的地球化学和流…

地层学、火山学、岩石学和流体动力学的研究结果表明，西澳大利亚与太古宙科马提岩有关的镍硫化物矿床是由于通道化熔岩流之下固结硫化物沉积物遭受热侵蚀作用而形成的。坎博尔达地区的地球化学和Ｎｄ同位素数据表明，矿化的熔岩通道所受的混染都比该岩流的周边无矿部分要轻，这是由于通道内排泄速率高和得到连续不断的补给所致。这种解释对硫化物的定位模式、它们与主岩科马提岩的平衡程度和硫化物矿石的成分有以下几种含意：１）科     

桂北中元古代的科马提岩

桂北四堡群的科马提岩,自下而上分为堆晶带、鬣剌带和冷凝带。它们分别由辉石质科马提岩、具鬣刺结构的玄武质科马提岩和淬碎熔岩组成。与国外太古代绿岩带科马提岩对比,岩石化学成分、分带性、特有的鬣刺结构及区域变质特征、含矿性等方面亟相似。但我国华南元古代科马提岩也有自己的特点,产于元古代古大陆边缘,化学成分为超镁铁—镁铁质,且以镁铁质为主。     

哥伦比亚发现中生代科马提岩

维尔乔恩(M.J.Viljon and R.P.Viljon,1969)在研究南非巴伯顿地区科马提河流域的太古界剖面时,确认了一类火山成因的超基性熔岩,以及与之伴生的基性熔岩和超镁铁质岩墙、岩床等,并根据这套岩石产出的地点将这种富镁的超基性熔岩系列命名为科马提岩(Komatiite).在1979年8月彭罗斯(Penrose)科马提岩会议上,与会者将科马提岩定义为橄榄岩的火山岩当量体,亦即喷发的超镁铁质岩.其特征是呈岩流     

什么是科马提岩?

最早的用法科马提岩一名是由Viljoen兄弟(1969)提出的,当时他们宣布在南非巴伯顿山区发现了超镁铁质熔岩,作为以前未知火山岩类型存在的证据,他们描述了野外的观察结果,如冷凝流顶,似枕状构造,鬣刺结构及超镁铁质岩层与伴生的镁铁质熔岩对比时的系统地层情况。     

科马提岩成因研究述评

科马提岩仅限于超镁铁质熔融体(Mgo>30wt%)所生成的火山岩.它具有高温、高密度和低粘度的特征.以及独特的地球化学性质.结合高压熔融实验成果,评述了有关科马提岩成因的干地幔熔融模式、湿地幔熔融模式、温超镁铁质板块俯冲模式和热地幔柱熔融模式,并认为热地幔柱熔融模式较好地解释了科马提岩的成因.     

太古宙富铁苦橄岩与太古宙早期深部地幔不均一性

富铁苦橄岩是一类特殊的高镁地幔来源岩浆岩,具有高的FeO^T含量（> 14%）和MgO含量（> 12%）,并富集不相容元素和具有轻重稀土强烈分异的稀土元素配分模式。富铁苦橄岩通常与科马提岩产出于绿岩带中,或产出于大火成岩省中,因此富铁苦橄岩的形成与地幔柱活动有着密切的联系,与其他高镁地幔来源岩浆岩（科马提岩、苦橄岩）一道成为了探究地球深部地幔的最佳材料。根据太古宙科马提岩成分随时间的演化,以往的研究认为地球深部地幔中出现富集组分的时间约为2.7Ga。而最近在华北克拉通冀东地区发现的古太古代（3.45Ga）富铁苦橄岩表明地球深部地幔中铁和不相容元素的局部富集可能在3.45Ga前后便已出现。对太古宙富铁苦橄岩的进一步研究有助于我们理解地球早期各圈层相互作用的模式。