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玄武岩中地幔辉石岩捕虏体记录岩石圈的俯冲信息

编辑:chenjiao 时间:2020年07月01日 访问次数:179

       大洋/大陆壳通过俯冲作用进入地幔,对地幔的不均一性和演化起着重要的作用。尽管火山岩对这一过程提供了重要的认识,但其捕获的地幔捕虏体能更直接地记录地幔和板片的多期相互作用,从而示踪地幔的演化过程。澳大利亚东南部新生代玄武岩中含有丰富的石榴石辉石岩捕虏体,这些辉石岩具有多变的主量、微量元素和Sr-Nd-Hf同位素组成,是了解地幔楔熔体循环过程和演化的直接样品。
       近期,海底科学重点实验室的鲁江姑博士选取研究区内石榴石单斜辉石岩开展详细的岩相学、矿物学和全岩的主量、微量以及Sr、Nd和Hf同位素的分析,取得了以下主要认识:
1) 类型1石榴石单斜辉石岩具有低的Mg#,相对亏损的LREE配分形式以及高放射性Nd-Hf同位素组成,与热液蚀变的大洋壳熔融产生的熔体堆晶的产物类似,可能起源于再循环大洋岩石圈相关的低Mg辉石岩部分熔融产生的熔体(图1);
2) 类型2尖晶石-石榴石单斜辉石岩含有大量角闪石,具有相对高的Mg#,富集LREE和LILE,亏损HFSE,以及大洋泥质沉积物型的Sr-Nd-Hf同位素组成(图2),可能是大洋混杂岩(含碳酸岩质泥质沉积物)参与的熔融产生的熔体堆晶形成(图3),并作为重要的交代介质改造周围的地幔岩石。
3) 类型3石榴石单斜辉石岩含有少量角闪石,具有中等Mg#,多变的LREE以及Sr-Nd-Hf同位素组成,可能是类型1的原岩受玄武质/碳酸岩质熔体不同程度交代作用产生的。
4) 这些含俯冲组分的不同类型辉石岩由于新生代构造再活化作用卷入到玄武岩的源区,从而引起新生代玄武岩的成分不均一。这种玄武岩中含有俯冲信息可能是早期俯冲事件在岩石圈中的记忆,而不是反映同时代的俯冲作用。


图1 石榴石辉石岩的全岩主量元素图。



图2 石榴石辉石岩的Sr-Nd-Hf同位素特征


图3 石榴石辉石岩全岩主量元素标准化Fo-CaTs-Qz三角图

相关成果发表在Earth and Planetary Science Letters上,研究得到国家自然科学基金(41902063),基本科研业务专项资金个人项目(SZ1907)以及澳大利亚国家研究委员会卓越研究中心资助。

文章信息: Lu, J.G., Tilhac, R., Griffin, W.L., Zheng, J.P., Xiong, Q., Oliveira, B., O’Reilly, S.Y., Lithospheric memory of subduction in mantle pyroxenite xenoliths from rift-related basalts. Earth and Planetary Science Letters 544 (2020) 116365. http://202.114.202.219:80/rwt/ELSEVIER/https/MSYXTLUQPJUB/10.1016/j.epsl.2020.116365