华北克拉通岩石圈地幔熔体与橄榄岩反应及相关高温高压实验

基于大量地幔包体的岩石学和地球化学研究,推断在大陆岩石圈地幔内部发育着熔体与橄榄岩反应,以华北克拉通岩石圈地幔最具典型。依据地幔捕虏体的矿物交代特征和相关元素地球化学指标,华北克拉通岩石圈地幔发育着硅酸盐熔体与橄榄岩反应(如吉林辉南、安徽女山、山东山旺、河北汉诺坝、内蒙古集宁、河北符山等地区)和碳酸岩熔体与橄榄岩反应(如河南鹤壁、山东铁铜沟、河南信阳等地区)。已有的熔体与橄榄岩反应高温高压实验研究的初始熔体也可以归为硅酸盐熔体和碳酸岩熔体两大类。这些实验研究为探讨异剥橄榄岩、纯橄岩、高镁安山岩、高镁埃达克质岩等特殊岩石成因及岩石圈地幔组成的变化提供了直接证据。今后通过进一步的熔体与橄榄岩反应高温高压实验研究,建立反应产物特征与初始熔体性质、组成的对应关系,是揭示华北克拉通岩石圈地幔从古老难熔型向“年轻”饱满型演化的重要途径。     

广西马山永州玻基橄辉岩及其深源包体的研究

主要对玻基橄辉岩和碱性橄榄玄武岩及其所含的尖晶石二辉橄榄岩包体的特征进行了详细研究描述,并根据这些岩石的化学成分和稀土元素含量讨论了它们的成因,根据二辉地质温度计和辉石地质温度计估算了它们的形成深度。研究结果表明:广西马山永州出露的这些基性-起基性小岩体多数为玻基橄辉岩,少数为碱性橄榄玄武岩,两者均属碱性玄武岩浆分异的产物。它们所含尖晶石二辉橄榄岩包体(Ⅰ型超镁铁质岩包体),为亏损地幔岩碎块,系上地幔部分熔融形成碱性玄武岩浆后残留的地幔碎块被岩浆携带上来的。尖晶石二辉橄榄岩平衡温度为1015～1114℃,压力为1.86～1.99GPa。形成深度为60～70km。玻基橄辉岩与碱性橄榄玄武岩的同位素年龄为28～51Ma。     

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δ^<sup>57Fe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。