Rare Earth Element Determination in Olivine by Laser Ablation‐Quadrupole‐ICP‐MS: An Analytical Strategy and Applications

Olivine offers huge, largely untapped, potential for improving our understanding of magmatic and metasomatic processes. In particular, a wealth of information is contained in rare earth element (REE) mass fractions, which are well studied in other minerals. However, REE data for olivine are scarce, reflecting the difficulty associated with determining mass fractions in the low ng g^?1 range and with controlling the effects of LREE contamination. We report an analytical procedure for measuring REEs in olivine using laser ablation quadrupole‐ICP‐MS that achieved limits of determination (LOD) at sub‐ng g^?1 levels and biases of ~ 5–10%. Empirical partition coefficients (D values) calculated using the new olivine compositions agree with experimental values, indicating that the measured REEs are structurally bound in the olivine crystal lattice, rather than residing in micro‐inclusions. We conducted an initial survey of REE contents of olivine from mantle, metamorphic, magmatic and meteorite samples. REE mass fractions vary from 0.1 to double‐digit ng g^?1 levels. Heavy REEs vary from low mass fractions in meteoritic samples, through variably enriched peridotitic olivine to high mass fractions in magmatic olivines, with fayalitic olivines showing the highest levels. The variable enrichment in HREEs demonstrates that olivine REE patterns have petrological utility.     

Deformation and seismic anisotropy of the lithospheric mantle in the southeastern Carpathians inferred from the study of mantle xenoliths

Peridotite xenoliths with a broad range of textures provides evidence for consistent microstructural evolution in a vertical transect of the shallow lithospheric mantle (35–55 km depth) beneath the Persani Mountains, SE Carpathians, Romania, due to ongoing plate convergence in the Carpathian Arc nearby. The recrystallized grain size, crystal preferred orientations strength, and resulting seismic anisotropy vary continuously and display a strong correlation to equilibrium temperatures, suggesting a continuous change in deformation conditions with depth. The shallowmost xenoliths have microstructures typical of high stress deformation, marked by strong recrystallization to fine grain sizes, which results in weak crystal preferred orientations and anisotropy. The deepest xenoliths have coarse-grained porphyroclastic microstructures and strong crystal preferred orientations. Replacive orthopyroxene structures, consuming olivine, and high H₂O concentrations in the pyroxenes are observed in some xenoliths indicating limited percolation of fluids or volatile-rich melts. Despite the high stress deformation and high H₂O contents in some of the studied xenoliths, analysis of olivine crystallographic orientations indicates that [100] slip systems, rather than “wet” [001] accommodate most of the deformation in all samples. Seismic anisotropy estimated from the measured olivine and pyroxene crystal preferred orientations suggests that the strike-parallel fast SKS polarization directions and ~ 1 s delay times measured in the SE Carpathians are likely the consequence of convergence-driven belt-parallel flow in the lithospheric mantle.     

基于三重震相波形非线性反演的俯冲带410-km间断面起伏研究

利用NECESSArray宽频带地震台阵记录的P波三重震相波形资料,采用遗传算法,对千岛俯冲板块内部及附近410-km间断面的结构进行了非线性反演.其中,选取了发生在俯冲带的发震时刻为2009年10月10日21时24分(GMT时间)震级为Mw5.9的地震;其三重震相的射线回折点处射线路径的方向与俯冲板块的走向大致一致,...     

古特提斯多岛洋洋-陆俯冲:木孜塔格蛇绿岩的矿物学证据

前期研究认识到新疆东昆仑木孜塔格蛇绿岩形成在俯冲带环境.为了进一步研究该俯冲带的类型,对新疆东昆仑木孜塔格蛇绿岩变质橄榄岩的岩石学和矿物学特征进行了分析.薄片观察发现变质橄榄岩的橄榄石以变质残余、变质重结晶和斜方辉石熔融结晶3种结构存在,但探针分析发现它们具有稳定且低Fo值(87.8～89.5);斜方辉石发育变质残余和熔融残余结构,En较低(88～90),Al2O3含量变化大(2.90%～5.13%);尖晶石为他形-半自形结构,其Cr#(=Cr/(Cr Al))集中分布在0.508~0.723和0.100~0.118两个范围内.根据这些来自岩石学和矿物学的证据,并结合该蛇绿岩的构造背景与时代,认识到该蛇绿岩形成在大洋向具有厚陆壳的大陆弧俯冲的俯冲带环境,为新疆东昆仑地区古特提斯多岛洋洋-陆俯冲的结果.     

一组可用于探测亚稳态橄榄石存在情况的震相

基于简化的波速结构,利用二维伪谱法研究了俯冲带不同位置震源激发的地震波的传播特征.发现当俯冲板块中存在6%的低速异常时,直达P波和直达S波之间存在波阵面近平面的易于识别的P-S转换震相,其传播方向不因震源位置偏离低速层的中心而改变.对于低速层的边界存在±2 km的随机起伏、低速层为楔形、周围介质为水平分层模型这三种情况,这组震相仍然清晰可辨.对于150 km长度的橄榄石楔,模拟结果显示仍然能在一定震中距范围内接收到这一震相.因此,可以尝试用这组震相来探测俯冲带亚稳态橄榄石的存在状态.     

辽宁翁泉沟橄榄玄武岩的地质地球化学特征及其形成环境

辽宁凤城翁泉沟橄榄玄武岩是翁泉沟硼镁铁矿的一种容矿岩石,它具裂谷环境下火山岩的特征:①带状分布,整合于早元古代的火山—沉积地层中,具气孔杏仁构造;②主量元素具富铁富镁的特点;微量元素中B、Cl、F、Rb、Cs、Th和U等含量较高;V,Cr,Ni等相对低些;高场强微量元素含量与相关比值与一般基性岩相似;Ti、Zr、Cr、Y等微量元素相互关系图解显示其原始岩浆具有板内玄武岩的特点;稀土分配型式明显向右倾斜,基本不显铈、铕异常,显示岩浆没有经过明显的分离结晶过程;③本区的橄榄玄武岩与同一硼矿成带上的营口大石桥后仙峪的镁橄榄岩和宽甸地区砖庙的镁质大理岩属于同一地层层位,都具富镁特征,都是辽东硼矿的镁质容矿岩石,它们在成因上具有内在联系,其稀土总量对比,显示它们同属大陆裂谷环境下岩浆活动的产物。     

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。     

西藏罗布莎地幔橄榄岩变形显微构造特征及其地质意义

地幔橄榄岩是罗布莎蛇绿岩的主要组成成分之一,通过显微构造特征可对其变形特征进行分析,确定流变学参数,探讨地幔橄榄岩的变形历史。以蛇纹石化程度较低的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为研究对象,橄榄石位错特征研究显示,本区橄榄石主要发育了低温常见的直线型自由位错,局部可见位错弓弯、位错环、位错壁等高温位错,反映罗布莎地幔橄榄岩变形以低温塑性流变为主,局部经历了高温塑性流变,主导变形机制为位错蠕变。橄榄石自由位错统计结果表明,二辉橄榄岩中的橄榄石自由位错密度为4.422×107/cm2,方辉橄榄岩中的橄榄石为9.137×107/cm2,变形过程中所受差异应力分别为65MPa和93MPa。橄榄石和斜方辉石显微组构测量采用了电子背散射衍射技术(EBSD),分析结果表明,橄榄石均发育A型组构,为浅部地幔常见的组构类型,该结果与金刚石、柯石英等超高压矿物所指示的形成深度不一致。     

云南鸡街碱性超基性岩杂岩体中橄榄石的化学成分分带现象

云南鸡街碱性超基性岩杂岩体的主体岩石为岩浆结晶分异作用的产物，形成顺序为霞霓钠辉岩→霓霞岩→磷霞岩。在杂岩体的霓霞岩中发现了1粒具分带现象的橄榄石，从中心到边缘，SiO2、MgO和NiO逐渐降低，而FeO和MnO逐渐升高。MgO与SiO2和NiO之间呈正相关关系，与FeO和MnO之间呈负相关关系，中心的Fo值(最高为86．91)略高于霞霓钠辉岩中斑晶橄榄石(Fo值：85．66～86．02)，而边缘的Fo值(最低为73．82)与霓霞岩中无分带现象橄榄石(Fo值：72．18～74．72)相近。各种证据表明，发现的具分带现象橄榄石可能不是霓霞岩熔体结晶分异作用的产物，而可能是霓霞岩熔体捕获的Fo值相对较高(高于霓霞岩橄榄石的Fo值)的橄榄石晶体内部MgO和FeO等成分扩散作用的结果。     

江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系

通过研究徐州塔山地区橄榄玄武玢岩的地球化学特征,对其岩石成因及构造环境进行判别,并进一步对其金刚石成矿前景进行探讨。结果表明,橄榄玄武玢岩属于大陆板内玄武岩,总体上略富集轻稀土元素,是在板内拉张构造背景下由石榴子石相的富集地幔经不同程度部分熔融形成的,且在岩浆结晶过程中存在一定程度的斜长石堆晶作用。其所含微粒金刚石与安徽栏杆金刚石相似,显示出金刚石生长初期的特点,应为幔源捕获成因。与金伯利岩相比,橄榄玄武玢岩在地球化学特征方面存在明显差异,整体表现为古近纪伸展期玄武岩浆的特征,不具备携带大量深源包体的条件,难以形成原生金刚石矿床。