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  广州地化所在峨眉山玄武岩成因及深部动力学机制上取得新认识  
  2017/04/11 | 【  

  大火成岩省指相对集中的一段地质时期内形成的连续的、体积庞大的由镁铁质火山岩及伴生的侵入岩所构成的岩浆建造,包括大规模喷发的溢流玄武岩和岩浆供体产生大型放射状岩墙群。大火成岩省是我们居住的星球上最大的岩浆热事件的产物。大多数大火成岩省主要由相对演化的拉斑玄武岩所组成,岩石结构为无斑隐晶质或只含有少量斑晶。然而实验岩石学以及地球化学质量平衡计算表明,大火成岩省的玄武岩是饱和橄榄石、斜长石和辉石等矿物的。那么大陆溢流玄武岩原生岩浆是什么,在何处发生了结晶分异作用,什么样的源区才能够供应这么大量的岩浆?这些科学问题到目前尚不清楚,仍是一个有争议的话题。 

  大约260Ma年前喷发形成的峨眉山玄武岩作为大陆溢流玄武岩,是被国际学术界认可的大火成岩省。研究峨眉山大火成岩省的成因及深部动力学机制对发展地球深部动力学机制、矿床学理论及实际找矿、揭示岩浆喷发对环境变化和生物变迁的影响都有着重要意义。在过去的几十年里国内外研究者对峨眉山大火成岩省进行了大量的有关岩石学、地球化学、古生物及古地理、地球物理、地质年代学以及矿床学方面的研究,取得了丰硕的成果。但有关峨眉山玄武岩的原生岩浆组成,源区母岩的属性及动力学机制等方面的认识仍存在诸多分歧,这些科学问题亟待我们进行更深入的研究。 

  峨眉山绝大多数玄武岩的MgO含量<8wt%,是非常演化的玄武岩。研究表明峨眉山玄武岩已发生了结晶分异作用、岩浆混合作用、同化混染作用以及成岩后又遭受低温蚀变作用,所以用全岩成分来获得原生岩浆及其源区母岩的信息是非常困难的。而橄榄石内的熔体包裹体具有全岩所无法比拟的优越性,是研究玄武质岩浆起源和演化的强有力的工具。橄榄石内的熔体包裹体不仅保存了有关原生岩浆、地幔源区组成和部分熔融作用的重要信息,还忠实地记录了结晶分异作用、岩浆混合及同化作用过程中岩浆演化的重要信息。

    中国科学院广州地球化学研究所任钟元研究员研究小组和合作者利用熔体包裹体手段,分析了云南大理熔体包裹体的化学成分,还首次利用自主开发的微区原位Pb同位素分析方法分析了其熔体包裹体的Pb同位素组成。他们结合峨眉山其它地区苦橄岩的熔体包裹体成分以及玄武岩-苦橄岩的全岩地球化学数据,获得了高--Ti玄武岩的原生岩浆组成,揭示了源区母岩的属性,提出了新的岩浆形成模式。

    研究结果表明:(1)尽管大理苦橄岩在成分上属于中钛范围,但发现大理熔体包裹体的成分却跨越了高--Ti峨眉山玄武岩的范围,它们代表了多种未混合或少量混合的熔体,这些熔体随后在深部岩浆房或通道中混合,最终形成大理苦橄岩;(2)根据熔体包裹体成分获得的峨眉山玄武岩的原生岩浆为MgO含量14~23wt%的苦橄质岩浆,其是在较高温条件下地幔柱物质部分熔融产生的;(3)在部分熔融过程中,AlMnCaYbLu等元素表现出相容性,TiRbSrZrNb等元素表现出不相容性的地球化学行为说明源区母岩是较橄榄岩相对更易熔的辉石岩,与以往人们普遍认为的橄榄岩源区不同;(4)峨眉山玄武岩源区的辉石岩是由再循环的古老洋壳物质和下地幔橄榄岩在地球深部混合-反应后形成的二次辉石岩;(5)峨眉山高-,中-,低Ti原生岩浆在成分上的差异反映了地幔柱熔融柱内不同深度发生部分熔融程度的差异。 

  本研究成果近期发表在Geochimica et Cosmochimica Acta上。本研究受中国科学院先导项目”(XDB18030601)NSFC“面向项目”(41172064)等项目资助。  

    

  1. 峨眉山橄榄石中的熔体包裹体的主量元素组成。尽管大理苦橄岩在成分上属于中钛范围,但大理熔体包裹体的成分却跨越了高--Ti峨眉山玄武岩的范围。      

    

  2. 峨眉山橄榄石的FoCa, Ni, Mn, Fe/Mn关系图。 

  3. 峨眉山熔体包裹体的Pb同位素组成。     

  论文信息:Ren, Z-Y., Wu, Y-D., Zhang, L., Nichols, A.R.L., Hong, L-B., Zhang, Y-H., Zhang, Y., Liu, J-Q., Xu, Y-G., Primary magmas and mantle sources of Emeishan basalts constrained from major element, trace element and Pb isotope compositions of olivine-hosted melt inclusions, Geochimica et Cosmochimica Acta (2017), doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2017.01.054     

  原文连接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703717301679 

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