基础地质
陈康, 景永康, 王元伟, 张龙, 邓楠, 吴珺玮, 张毅, 李发旺, 刘佩文
华北地质.
2024, 47(4):
25-36.
【研究目的】大陆岩石圈地幔内部广泛发育熔体与橄榄岩的反应,以华北克拉通岩石圈较为典型。根据地幔捕虏体的矿物交代特征和相关元素地球化学指标判别,硅酸盐熔体与橄榄岩的反应是华北克拉通岩石圈地幔内熔体—岩石反应的主要类型。然而华北克拉通陆下岩石圈地幔性质转变的实验岩石学证据尚不充足。【研究方法】为了探讨这一反应机制及相关动力学过程,以河南鹤壁方辉橄榄岩中的橄榄石和湖北黄陵三斗坪的英云闪长岩为初始物,在中国科学院地球内部物质高温高压重点实验室的LC250—300/50活塞圆筒压机上开展了高温(1 200~1 400 °C)高压(1.0和1.5 GPa)条件下的富硅熔体与地幔橄榄石的反应实验。【研究结果】结果表明,代表古老难熔岩石圈地幔的橄榄石与富硅熔体反应,生成斜方辉石。斜方辉石的En组分73~93,属于顽火辉石。在1.0 GPa压力下,温度从1 250 °C升高至1 350°C,有更多的镁橄榄石分子溶解到熔体中,随着斜方辉石的结晶,残余熔体SiO2、Al2O3和K2O分别从 66.20%、17.24%、1.40% 下降至 61.91%、16.02%、1.28%,而 MgO 由 3.93% 升高至 8.26%。在 1.5 GPa 压力下,温度从 1 250 °C 升高至 1 400 °C,残余熔体 SiO2、Al2O3、K2O 分别从 65.79%、17.64%、1.36% 下降至 61.74%、15.78%、1.23%;而MgO从3.11%升高至7.07%。【结论】温度变化对反应后熔体化学组成的影响显著超过压力变化。富硅熔体与橄榄石反应生成斜方辉石,能够解释华北克拉通地幔橄榄岩包体的交代现象,斜方辉石脉体是富硅熔体与橄榄石反应的产物,该反应同时导致岩石圈地幔由难熔型向饱满型转变。
创新点:基于富硅熔体与地幔橄榄石的高温高压实验,证实了橄榄岩中的斜方辉石脉体是富硅熔体与橄榄石反应形成的,为岩石圈地幔由难熔型向饱满型的演化提供实验岩石学依据。