Fe同位素在岩浆作用过程中的分馏效应及其对海底玄武岩形成过程的指示

Fe是火成岩中丰度最高的变价元素,也是重要的成矿元素,主要以Fe^(2+)或Fe^(3+)价态赋存于固(矿物)、液(流体)相中,并全程参与岩浆作用过程和各种成矿作用。随着测试分析技术(如MC-ICPMS)的发展,Fe等非传统稳定同位素组成分析成为可能,并在最近十几年中被成功应用于岩浆物源追溯、结晶演化过程示踪和成矿作用分析等重要地质作用过程的研究。本文在分析了Fe同位素在岩浆作用过程中分馏效应的基础上,总结了Fe同位素组成在示踪海底玄武质岩浆(MORB、OIB、IAB和BABB等)作用过程研究的最新成果,并探讨了在应用Fe同位素组成示踪海底岩浆作用过程中所存在的主要问题。综合分析结果表明,火成岩中的Fe同位素分馏效应不仅受岩浆源物质部分熔融、岩浆扩散、流体出溶和结晶分异等作用过程的影响,而且还受到同化围岩物质、海底蚀变等作用的影响;由于Fe同位素分析技术(方法)至今仍待进一步完善,已有数据有限且需甄别去伪,因此在利用Fe同位素组成分析或恢复岩浆物源及作用过程时,仍需谨慎;于当前亟需建立完整可靠的Fe同位素示踪体系,这就需要在近期的工作中,尽可能多地选取代表不同构造环境和不同岩石类型的合适样品、获取(积累)更多原始(未经改造或蚀变)样品的精细分析数据,同时在利用Fe同位素示踪海底岩浆作用过程中还需注重多元数据的结合或相互佐证。

斑点火山的形成机制和岩石圈-软流圈边界(LAB)的性质

近二十年来,在俯冲带外缘发现的斑点火山群代表了一种全新的海底岩浆活动类型.这种火山规模很小,成簇出现,年龄异常年轻,岩样以EM1型碱性玄武岩为主,孔隙度高且富含挥发性组分.有关斑点火山的岩浆起源以及与岩浆上涌相关的动力学过程目前仍然存在广泛的争论.本文系统性地介绍了斑点火山的特征,总结了前人针对其形成机制和岩浆源区研究提出的3种模型;另外,结合大洋岩石圈-软流圈边界(LAB)可能含熔体的最新研究成果,指出了斑点火山还可能与LAB的性质这一板块理论的根本科学问题密切相关;由于CO2可能是导致LAB深度处出现熔融聚集层的原因,而斑点火山岩样中富含CO2,因此斑点火山还可能是碳循环的重要组成部分.最后,本文对未来围绕斑点火山形成机制等科学问题的多学科综合研究做出展望.