西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩地幔橄榄岩矿物学研究和成因探讨

西藏普兰蛇绿岩以出露面积约600km2的特大型地幔橄榄岩体而引人注目。我们在普兰岩体的东段,完成了一条近垂直走向并穿过岩体的长约10km的地质剖面,其目的是探讨地幔橄榄岩体岩相的变化及其成因。研究表明,岩体主体为方辉橄榄岩,分布于岩体内部,二辉橄榄岩呈条带状,分布于岩体边部,方辉橄榄岩和二辉橄榄岩出露面积之比约为4∶1。剖面显示,二辉橄榄岩向方辉橄榄岩岩相渐变,Ol和Sp含量增加,Opx和Cpx减少,橄榄石Fo值和NiO含量也呈逐渐增加的特征。斜方辉石主要为顽火辉石(En=85~90),Mg#值变化于88~92之间,Al2O3含量0.89%~5.16%。单斜辉石包括顽透辉石和透辉石,以低铝(Al2O3=1.16%~6.02%),高镁(Mg#值为90~94)为特征。二辉橄榄岩的铬尖晶石Cr#值在19~32之间,低于方辉橄榄岩的Cr#值(25~72),两者之间呈连续变化。另一方面,方辉橄榄岩的各矿物百分含量、成分特征及部分熔融程度在岩体东部变化较大。结合前人成果,认为岩体中部分方辉橄榄岩不仅仅为单一的地幔残余,而可能经历了后期流体/熔体交代作用。依据尖晶石-橄榄石/单斜辉石矿物化学成分,估算出二辉橄榄岩是地幔源区经历约5%~12%部分熔融作用形成,而方辉橄榄岩则最终经历了约12%~32%部分熔融作用。研究结果表明,从二辉橄榄岩到方辉橄榄岩的演变,起因于部分熔融的差别,没有证据表明是受构造背景变化制约,因此,简单地用铬尖晶石等矿物成分的变化判断地幔橄榄岩的产出构造背景的方法值得商榷。     

雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩中地幔橄榄岩的岩石学研究

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩以出现面积约600余平方千米的特大型地幔橄榄岩体而引人注目.该地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主体,含有少量的二辉橄榄岩和纯橄榄岩,岩体中另有一些橄榄单斜辉石岩、辉长岩和辉绿岩等侵入体.地幔橄榄岩的主要造岩矿物橄榄石的Fo 90～93,其中呈包裹体的橄榄石的Fo略高,斜方辉石为顽火辉石(En 88～90),单斜辉石主要为顽透辉石和透辉石,以低铝(0.48％～3.96％)和高Mg#(91～96)为特征,铬尖晶石的Cr#值为18～69,其中方辉橄榄岩和二辉橄榄岩中的铬尖晶石属富铝型尖晶石,而纯橄岩中为富铬型尖晶石.橄榄单斜辉石岩的橄榄石Fo值一致较低,平均为88.4,斜方辉石En平均87,单斜辉石以透辉石为主,铬尖晶石的Cr#值为45～69.普兰地幔橄榄岩及橄榄单斜辉石岩都具有相似的稀土元素和微量元素配分模式,表现为LREE相对富集,Eu亏损不明显,微量元素中大离子亲石元素含量较低,部分样品高场强元素亏损,另一些则相对富集,显示地幔橄榄岩具有亏损地幔源区特征,但也具有俯冲带流体的交代特征,表明普兰岩体可能经历了MOR和SSZ两种构造环境,该特征与雅鲁藏布江缝合带东段的罗布莎地幔橄榄岩的特征可以对比.     

西藏雅鲁藏布江缝合带东段泽当地幔橄榄岩特征及其意义

泽当岩体位于雅鲁藏布江缝合带东段,主要由地幔橄榄岩、辉长辉绿岩和基性火山岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩和二辉橄榄岩,有少量透镜状纯橄岩。地幔橄榄岩经历了强烈的塑性变形作用。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 87.8~90.3;单斜辉石En 44.1~50.0,主要为顽透辉石和透辉石。铬尖晶石的Cr#值(=100×Cr/(Cr+Al))为17.0~93.6,其中,二辉橄榄岩和方辉橄榄岩中的铬尖晶石为富铝型尖晶石,纯橄岩中的铬尖晶石Cr#最高,为富铬型尖晶石。地幔橄榄岩的部分熔融程度为17%~34%,表明泽当地幔橄榄岩可能经历了多阶段的过程。亏损的主量元素组成和低于原始地幔的稀土元素含量(0.15×10-6~0.61×10-6)指示泽当地幔橄榄岩为经历过部分熔融和熔体抽取的亏损残余地幔岩石。REE配分型式为中稀土亏损的"V"型或"U"型,原始地幔标准化元素比值(La/Sm)N为0.5~8.0,表明泽当地幔橄榄岩经历过交代作用。矿物化学与地球化学数据表明泽当地幔橄榄岩形成于MOR环境,后受到SSZ环境的改造。     

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。     

西藏普兰地幔橄榄岩中尖晶石内的钙长石包裹体及其成因

西藏普兰超镁铁岩体之东南缘与玄武岩接触界线附近的地幔橄榄岩中除有粒状半自形的钙长石产出外,还在尖晶石中发现有呈蠕虫状、浑圆状的钙长石包裹体存在.研究发现两种产状的钙长石An值都大于95且均无环带构造,说明钙长石从高Ca/Al比值的熔体中结晶时具有结晶时间短、结晶速度快的特点,可能形成于地壳较浅部位.从化学成分来看,包裹体形态的钙长石具有较高的Cr2O3含量,其寄主矿物尖晶石的Cr#值低且TiO2含量比深海橄榄岩中的尖晶石低得多,推断钙长石包裹体与寄主矿物尖晶石是在液相条件下几乎同时结晶的产物.综合研究表明钙长石包裹体的成因可能是玄武岩熔体在地壳较浅部位侵入方辉橄榄岩时,高温的玄武质熔体提供热源,使得方辉橄榄岩中尖晶石内的Cpx+ Opx细粒矿物包裹体在高温环境下发生熔融,发生Opx+ Cpx+ Sp→Ol+ Pl的反应,由于这种情况下尖晶石有剩余,故新生成的橄榄石和钙长石矿物仍然包裹于尖晶石内,从而形成尖晶石内部呈蠕虫状的钙长石包裹体.     

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。     

西藏雅江缝合带西段普兰蛇绿岩地幔橄榄岩成因:一种新认识

蛇绿岩中的地幔橄榄岩是蛇绿岩的重要组成部分,不仅记录了其所经历的板块构造事件,还可以探讨地幔的物质组成和深部地幔作用。位于雅江缝合带西段的普兰蛇绿岩以出露面积约600 km2的特大型地幔橄榄岩体而引人注目。为了探讨普兰蛇绿岩地幔橄榄岩的成因,本文在普兰地幔橄榄岩体的东段完成了一条穿过岩体的长约10km的地质剖面,对地幔橄榄岩进行了系统采样,开展了详细矿物学、地球化学研究,取得以下主要进展和认识:(1)普兰地幔橄榄岩中的二辉橄榄岩经历了9%~15%的部分熔融作用,方辉橄榄岩最终经历了15%~25%的部分熔融作用;(2)基于橄榄石-尖晶石矿物化学平衡计算的普兰地幔橄榄岩氧逸度?log(fo2)FMQ值从-1.11到+0.45,略高于用VY含量估算出的氧逸度(在FMQ到FMQ-1趋势),指示其形成于还原环境;(3)普兰地幔橄榄岩不是简单的地幔残余,还经历了后期熔体交代作用。对普兰地幔橄榄岩交代产生类似"U"型稀土配分模式的熔体可能是洋中脊(MOR)环境产生的低融岩浆;(4)地幔橄榄岩地球化学特征及氧逸度计算结果表明,普兰地幔橄榄岩可能形成于洋中脊(MOR)环境,并没有俯冲带(SSZ)环境的印记。对于普兰地幔橄榄岩以及雅鲁藏布江缝合带其他岩体的成因,前人主要根据地幔橄榄岩一些元素的富集特征提出的MOR→SSZ两阶段演化模式需要重新审视。     

西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带罗布莎地幔橄榄岩的成因

广泛分布在雅鲁藏布江蛇绿岩带的地幔橄榄岩是没有蛇纹石化的新鲜岩石,因而通过显微镜下观察和全岩化学分布探索其成因和地幔活动,是十分有利和简便的。最近几年来,利用岩石化学资料揭示远洋橄榄岩,认为它不是原始地幔岩经分或分离熔化作用萃取出玄武岩熔体后的直接残余物。罗布落蛇绿岩橄的镜下观察和岩石化学资料也证明,它不是原始地幔岩经局部熔化后的残余物,而且由来自更深层的地幔过渡带的硅酸盐超高压矿物底辟上升经熔取     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段巴尔地幔橄榄岩成因及构造意义

巴尔蛇绿岩属于雅鲁藏布江缝合带的西延部分,距拉萨约1200km,主要由地幔橄榄岩、少量的橄长堆晶岩和玄武岩组成.地幔橄榄岩主体为合单辉方辉橄榄岩,少量为二辉橄榄岩.根据巴尔蛇绿岩地幔橄榄岩的结构构造特征,将矿物组合划分为3个世代,第一世代残余地幔矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石;第二世代部分熔融及熔-岩反应矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+尖晶石;第三世代地幔交代作用矿物组合,主要为含水矿物角闪石.将3个世代的矿物组合归并为2个演化阶段:第一阶段,包括第一世代和第二世代矿物组合,形成于MOR(mid-ocean ridge)构造环境下的洋脊扩张阶段;第二阶段,为第三世代矿物角闪石,形成于SSZ(super-subduction zone)环境下的俯冲阶段.对比雅鲁藏布江缝合带不同区段蛇绿岩中地幔橄榄岩的特征,发现雅鲁藏布江缝合带存在MOR和SSZ两种类型的蛇绿岩,其中中段的蛇绿岩主要以典型的SSZ型地幔橄榄岩为主,而东、西段则以受到不同程度SSZ环境改造的MOR型地幔橄榄岩为主,认为雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩地幔橄榄岩演化分段性的特征,与新特提斯洋沿弧方向上板块活动的动力学机制的不均一有关.     

西藏班公湖—怒江缝合带中段东巧地幔橄榄岩岩石成因及构造环境分析

东巧蛇绿岩位于班公湖—怒江缝合带中段,根据地理位置特征并以强玛镇为中心将东巧岩体划分为东西两个岩体。其中西岩体相对面积较大,由地幔橄榄岩、枕状玄武岩、辉长辉绿岩等组成;而东岩体面积较小,仅含地幔橄榄岩部分,各个不同单元之间呈断层接触关系。对东巧地幔橄榄岩开展岩石学、矿物学及地球化学研究发现:(1)东巧地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,纯橄岩所占比例较小,约15%。豆荚状铬铁矿主要呈条带浸染状赋存在厚层且延伸较远的纯橄岩中。(2)东巧地幔橄榄岩中单斜辉石含量小于3%,矿物地球化学和全岩地球化学特征显示其来源于尖晶石相地幔源区的部分熔融,且部分熔融程度较高,估算在22%～28%,高于深海地幔橄榄岩的部分熔融程度(10%～22%)。(3)东巧地幔橄榄岩中的副矿物铬尖晶石Cr#值较高大于60,全岩具有U型球粒陨石标准化稀土元素配分模式,同时Rb、U、Zr和Sr相对富集,Hf和Nb相对亏损。全岩的地球化学特征指示了俯冲带之上的残余地幔与流体/熔体发生了反应,致使轻稀土元素以及部分微量元素选择性富集。综合东巧地幔橄榄岩的矿物化学组成成分以及全岩的地球化学特征,认为东巧地幔橄榄岩形成于大洋中脊的扩张环境中,后受到洋内俯冲作用的影响,导致俯冲带之上高度部分熔融的地幔橄榄岩与流体/熔体发生相互作用。     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰纯橄岩中橄榄石的出溶特征及指示意义

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰纯橄岩中橄榄石存在透辉石和磁铁矿共生出溶现象。这类纯橄岩非常新鲜,主要由橄榄石、尖晶石和透辉石等矿物组成。橄榄石的Fo值是90.1~90.7,铬尖晶石的Cr~#为19.8~20.8,远小于蛇绿岩地幔橄榄岩中常见纯橄岩中铬尖晶石的铬值(Cr~#60)。基于前人研究结果,提出这种现象是由于亏损方辉橄榄岩与含钛、铝、钙熔体发生交代作用,从而形成橄榄石的固溶体存在Ti~(4+)、Al~(3+)、Ca~(2+)、Fe~(3+),而Cr~(3+)进入铬尖晶石结晶。后期由于岩体在抬升过程中降温,橄榄石中出溶形成单斜辉石和磁铁矿,而铬尖晶石结晶被保留。依据铬尖晶石-橄榄石的矿物化学成分,识别出低铬纯橄岩具有最低的部分熔融程度为~8%,Cr~#最高的纯橄岩壳其部分熔融程度达到~50%,表明不同岩相间其形成背景存在明显差异。因此,笔者认为普兰蛇绿岩具有多阶段的过程。首先是在洋中脊环境下经历富Ca、Al和Na等熔体交代和部分熔融作用,后受到俯冲带玻安质熔体改造。     

西藏西南部达巴-休古嘎布蛇绿岩带中地幔橄榄岩的成因

本文报道了西藏西南部达巴-休古嘎布蛇绿岩带中橄榄岩的矿物化学资料.橄榄岩中主要造岩矿物化学成分的分析研究表明,该区橄榄岩为残余地幔成因,但它们不是地幔简单熔化的残余物.尖晶石中Cr#及辉石中Ti的广泛变化表明它们具有复杂的熔融历史及地幔交代作用的印记,其形成过程可能经历了两种构造环境的转变.早期在MORB环境下形成低Cr#(尖晶石)橄榄岩;其后由于洋内俯冲作用,早先形成的低熔橄榄岩被消减到岛弧之下再度发生熔融形成高Cr#(尖晶石)橄榄岩.从而,在古大洋消失之后形成的碰撞带上同时保存了MORB型和SSZ型两类蛇绿岩.     

Petrogenesis of Peridotites from the Purang Ophiolite in Western Part of Yarlung-Zangbo Suture Zone, Southern Tibet

<正>Peridotites are an important part of ophiolites:they not only record plate tectonic settings and events,but also offer help to interpret the composition of the mantle and the effect of the deep mantle.The Yarlung-Zangbo suture zone extends more than 2000 km along southern Tibet,which is the biggest suture zone in China.The western     

Petrology and Geochemistry of the Dangqiong Ophiolite,Western Yarlung-Zangbo Suture Zone,Tibet,China

The Dangqiong ophiolite, the largest in the western segment of the Yarlung-Zangbo Suture Zone(YZSZ)ophiolite belt in southern Tibet, consists of discontinuous mantle peridotite and intrusive mafic rocks. The former is composed dominantly of harzburgite, with minor dunite, locally lherzolite and some dunite containing lenses and veins of chromitite. The latter, mafic dykes(gabbro and diabase dykes), occur mainly in the southern part. This study carried out geochemical analysis on both rocks. The results show that the mantle peridotite has Fo values in olivine from 89.92 to 91.63 and is characterized by low aluminum contents(1.5–4.66 wt%) and high Mg# values(91.06–94.53) of clinopyroxene. Most spinels in the Dangqiong peridotites have typical Mg# values ranging from 61.07 to 72.52, with corresponding Cr# values ranging from 17.67 to 31.66, and have TiO2 contents from 0 to 0.09%, indicating only a low degree of partial melting(10–15%). The olivine-spinel equilibrium and spinel chemistry of the Dangqiong peridotites suggest that they originated deeper mantle(20 kbar). The gabbro dykes show N-MORB-type patterns of REE and trace elements. The presence of amphibole in the Dangqiong gabbro suggests the late-stage alteration of subduction-derived fluids. All the lherzolites and harzburgites in Dangqiong have similar distribution patterns of REE and trace elements, the mineral chemistry in the harzburgites and lherzolites indicates compositions similar to those of abyssal and forearc peridotites, suggesting that the ophiolite in Dangqiong formed in a MOR environment and then was modified by late-stage melts and fluids in a suprasubduction zone(SSZ) setting. This formation process is consistent with that of the Luobusa ophiolite in the eastern Yarlung-Zangbo Suture Zone and Purang ophiolite in the western Yarlung-Zangbo Suture Zone.     

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。