西秦岭岩石圈地幔的成分、结构与碳酸盐交代作用

2010-10-09 16:32 来源: 中国科学院
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西秦岭新生代岩石圈地幔结构

  造山带之下的岩石圈地幔性质、结构和演化是俯冲-碰撞造山-造山后伸展等地质过程的重要记录。西秦岭作为华北克拉通、扬子克拉通和青藏高原的交汇区,其岩石圈地幔的结构和所经历的深部过程对研究我国中央造山带和主要地块的岩石圈性质及演化具有重要意义。

  中科院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室博士生苏本勋等人对甘肃好梯和白关新生代钾霞橄黄长岩中的两类地幔橄榄岩捕虏体进行了原位的矿物学分析,研究表明:type 1型橄榄岩具有强烈变形和难熔(refractory)的特征;type 2型橄榄岩较为新鲜、变形较弱,显示饱满(fertile)的特征。温度压力计算表明,西秦岭地区新生代时期的岩石圈厚度至少在120km左右,具有热力学和化学成分上的层状结构,并且随深度的增加,岩石圈的难熔程度增大。白关捕虏体中单斜辉石富集LREE、Ba、Th、U、Pb和Sr,在微量元素配分图中显示Hf和Y的负异常;好梯捕虏体中单斜辉石具有较大的微量元素变化范围和复杂的大离子亲石元素分配形式,并具有Ti、Zr和Hf的负异常。这两个地区的单斜辉石均显示较大的Ti/Eu和(La/Yb)N比值变化范围。这些矿物化学特征表明西秦岭地区的地幔橄榄岩经历了硅酸盐和其后的碳酸盐交代作用,而碳酸盐交代作用在白关橄榄岩中更为显著。西秦岭出露的新生代碳酸岩与世界范围内报道的碳酸盐熔体的对比表明,参与碳酸盐交代作用的熔体可能是源自深部地幔的与碳酸岩岩浆有关的熔体,并可能有俯冲洋壳的贡献。

  该研究成果近期发表在国际岩石学领域知名刊物Lithos(《国际矿物学、岩石学与地球化学杂志》)(Su et al. Compositionally stratified lithosphere and carbonatite metasomatism recorded in mantle xenoliths from the Western Qinling (Central China). Lithos, 2010,116(1-2): 111-128)。