地质地球所研究得出西秦岭地幔橄榄岩中矿物海绵结构成因

2011-3-25 09:33 来源: 中国科学院
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  单斜辉石是地幔中的主要组成矿物,是认识地幔部分熔融和交代过程的重要研究对象。地幔橄榄岩中单斜辉石发育的海绵边结构(或称“筛状结构”)记录了其所经历的地幔深部过程。但是,人们对这种结构的成因一直存在争议:是橄榄岩-熔体反应还是减压/加“水”熔融?

  西秦岭地幔橄榄岩捕虏体中的单斜辉石均不同程度地发育海绵边结构。中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化室博士后苏本勋与合作导师张宏福研究员对这些单斜辉石进行了细致的矿物学和矿物化学研究工作。研究发现,单斜辉石的海绵边由贫钠的单斜辉石、钛铁矿和气孔组成;钛铁矿的颗粒大小和形状以及气孔的形态与海绵边的发育程度密切相关;尖晶石相的单斜辉石海绵边结构较石榴石相发育程度更为成熟;这些单斜辉石均保存了较好的矿物形态和矿物边界,未观察到与熔体发生反应的迹象;在化学成分上,单斜辉石的海绵边较核部富集Ca、Ti和微量元素,较高的Cr#值(Cr/Cr+Al),亏损Na、Al和Fe,较低的AlVI和AlIV/AlVI值。基于这些特征,作者从岩石矿物学观察、化学成分和理论上进行了海绵边结构成因(橄榄岩-熔体反应和减压/加“水”熔融)的讨论,认为西秦岭地幔橄榄岩单斜辉石的海绵边结构是减压熔融的产物。

  这项研究不仅对单斜辉石海绵边结构的成因进行了制约,进一步丰富了西秦岭新生代岩石圈地幔深部过程的信息,也促使人们认识到矿物结构的精细分析已经成为研究岩石圈地幔特征和演化的重要手段。

  该研究成果近期发表在国际知名的地球化学研究期刊Contributions to Mineralogy and Petrology(《矿物学与岩石学论文集》)上(Su et al. The origin of spongy texture in minerals of mantle xenoliths from the Western Qinling, central China. Contributions to Mineralogy and Petrology,2011,161(3): 465-482)。

图1 西秦岭地幔橄榄岩中单斜辉石和尖晶石的海绵边结构

图2 单斜辉石海绵边的钛铁矿、气孔特征与其发育程度结构密切相关