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科学研究

王长红:塔里木大火成岩省超镁铁质煌斑岩及其碳酸盐组分的起源【GCA,2022】
2022-06-01 阅读:13444

大火成岩省以短时间内喷发巨量的岩浆岩为特征并通常被认为是地幔柱活动的产物。方解霞黄煌岩(aillikite)为碱性、贫硅、富碳酸盐的超镁铁质煌斑岩,尽管其在大火成岩省中非常罕见,但为探索深部地幔性质及其演化提供了重要的窗口。目前,关于这类岩石地幔源区的性质还存在很大争议,一些研究者认为其来源于碳酸盐化软流圈地幔,而另一些研究者认为起源于含碳酸盐和金云母交代脉的岩石圈地幔。这些地幔源区的碳酸盐组分可能来自俯冲洋壳或上涌软流圈地幔。

为了解决上述科学问题,我校王长红博士在岩浆-热液演化与金属成矿求真群体张招崇教授的指导下,与我校科学研究院刘金高教授和苏黎世联邦理工学院的Andrea Giuliani博士合作,对塔里木大火成岩省西北部的一套方解霞黄煌岩(早期被命名为金伯利质岩)开展了钙钛矿和磷灰石原位Sr-Nd同位素分析,并结合全岩、单矿物铂族元素和Os同位素以及矿物主微量元素测试结果,对方解霞黄煌岩的成因及塔里木地幔柱性质进行了研究,取得了以下主要新认识:

1)方解霞黄煌岩具有高的PPGEPtPd)和低的IPGEOsIrRu)含量(图1),暗示其是地幔低程度部分熔融形成的原始岩浆经历了橄榄石和锇钌矿分离结晶作用的产物。

2)不同岩墙和岩筒中磷灰石斑晶(87Sr/86Sr(i) = 0.70349-0.70384; εNd(i) = +1.3 to +4.9)和新鲜的钙钛矿(87Sr/86Sr(i) = 0.70340-0.70390; εNd(i) = +1.3 to +3.8)显示均一的、中度亏损的Sr-Nd同位素组成(图2),结合全岩碳酸盐类地幔的C同位素成分,指示方解霞黄煌岩及其中的碳组分起源于软流圈地幔源区。

3)全岩及单矿物显示高度放射性成因的现今187Os/188Os比值(0.186-0.313),并且年龄校正的γOs值高达+113(图3),表明源区可能存在俯冲循环的洋壳物质的加入。质量平衡计算表明,这些放射性成因的Os同位素和中度亏损的Sr-Nd同位素成分可由亏损地幔源区加入<30%俯冲洋壳物质形成(图4)。

本次研究通过多种同位素的联合示踪,约束了方解霞黄煌岩及其碳酸盐组分的来源,对揭示超镁铁质煌斑岩的成因以及深部碳循环过程具有重要的意义。

 


图1 瓦吉里塔格方解霞黄煌岩全岩Re-Os含量(a)及原始地幔标准化高度亲铁元素配分图解(b)


 

方解霞黄煌岩中钙钛矿和磷灰石初始Sr-Nd同位素组成


 


图3 方解霞黄煌岩全岩及橄榄石和磁铁矿单矿物γOs(i)值(a)与初始187Os/188Os(i)和Os含量(b)图解



 

4 (a)方解霞黄煌岩Os含量和初始187Os/188Os(i)以及(b)初始187Os/188Os(i)87Sr/86Sr(i)图解

 

上述成果近期发表在地学国际权威期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上: Changhong Wang, Zhaochong Zhang*, Andrea Giuliani, Ronghua Cai, Zhiguo Cheng, Jingao Liu, 2022. New insights into the mantle source of a large igneous province from highly siderophile element and Sr-Nd-Os isotope compositions of carbonate-rich ultramafic lamprophyres. Geochimica et Cosmochimica Acta, https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.04.004.

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.04.004