深海橄榄岩蛇纹石化温度条件的氧同位素约束

深海橄榄岩在海底洋中脊、俯冲带和大陆边缘等构造环境中广泛分布,并普遍经历后期蚀变,其中蛇纹石化作用是最主要的蚀变类型。蛇纹石化是指橄榄岩中富镁铁矿物,如橄榄石和辉石,被蛇纹石、磁铁矿、水镁石等一系列次生矿物所取代的化学过程。蛇纹石化反应条件与热液循环、成矿物质迁移等具有密切的联系,对指示热液成矿作用具有重要意义。传统的岩石矿物学、地球化学方法在反映蛇纹石化条件时具有多解性和不确定性,不同矿物或不同化学指标可能指示不同的结果。氧同位素在自然界普遍存在,氧同位素示踪法具有适用范围广、容易比对、支持原位微区分析等优点,可以清晰地反映矿物或岩石-流体体系的反应条件和过程。该文主要综述了氧同位素测温法的原理、深海橄榄岩蛇纹石化过程、氧同位素测温法在深海橄榄岩蛇纹石化过程中的应用案例、蛇纹石氧同位素组成变化的影响因素以及氧同位素测温法的优势和局限性等问题,为后续更深入地了解深海橄榄岩蛇纹石化过程提供参考。

深海橄榄岩蛇纹石化作用的研究进展

深海橄榄岩来源于上地幔,上地幔岩石在上升出露到海底的过程中,普遍与下渗海水发生蛇纹石化作用。深海橄榄岩蛇纹石化过程中伴随着地幔、洋壳及海水间的物质和能量交换,因而是研究上述各圈层间相互作用的有效途径和重要基础。基于前人的研究成果,系统介绍了蛇纹石化深海橄榄岩的分布、矿物组成及结构特征,讨论了蛇纹石化作用的温、压条件及蛇纹石化过程中的化学元素迁移,并探讨了深海橄榄岩蛇纹石化作用与热液活动的关系。

岩浆过程和热液蚀变对深海橄榄岩地球化学特征的影响

在慢速-超慢速扩张洋中脊环境中,深海橄榄岩常出露于洋中脊的末端与转换断层附近。其出露和蚀变对大洋岩石圈流变学性质、海洋地球化学储库和洋中脊生态系统等方面都有着重要的影响。深海橄榄岩被动抬升至海底的过程中,经历了减压部分熔融,与迁移熔体、循环海水发生物质和能量交换等复杂地质过程。了解深海橄榄岩地球化学特征形成机制对探讨深海橄榄岩的岩石成因、蛇纹石化过程、海底超镁铁质岩石中热液系统的发育和热液成矿机制等具有重要意义。基于前人的研究成果,介绍了洋中脊深海橄榄岩出露的机制,探讨了岩浆过程和热液蚀变对其地球化学特征的影响和元素在热液蚀变中的迁移性,认为深海橄榄岩的稀土配分样式受到岩浆作用和热液蚀变的共同作用,而前者作用更显著。

用非传统稳定同位素探索全球大洋玄武岩、深海橄榄岩成因和地球动力学的几个重要问题

2017年中国科学院海洋研究所"大洋岩石圈与地幔动力学实验室"建成。未来5年,该实验室在国家自然科学基金重点项目(编号:41630968)的资助下,用珍贵的太平洋、大西洋和印度洋洋中脊玄武岩(MORB)、辉长岩和深海橄榄岩(MORP)研究地球化学和地幔动力学的几个基本科学问题:1用Ti-Zr-Hf稳定同位素验证"Nb-Ta和Zr-Hf元素对质量分异的假说";2从MORB演化过程和地幔熔融过程检验目前对铁同位素分馏的基本假说,即重Fe同位素与Fe3+有亲和性,且比轻Fe同位素和Fe2+更不相容;3提出并试图检验地幔高氧逸度是板块构造的结果,即含有大量Fe3+的蛇纹石化大洋岩石圈地幔橄榄岩俯冲到深部地幔所致;4对代表性的MORB样品和中国东部新生代碱性玄武岩样品进行铀同位素研究,检验Andersen等(2015)有关地球演化过程中壳幔循环导致的内、外动力地质过程的相互关系。

MOR型蛇绿岩中地幔橄榄岩的地质特征

地幔橄榄岩是指来自陆下、弧下或洋脊下的岩石圈地幔岩,通常通过构造侵位(冷侵位)的方式存在于造山带中,如造山带橄榄岩、蛇绿岩中的橄榄岩以及火山岩中的地幔橄榄岩等。本文选取了4个具有MOR型属性的蛇绿岩中地幔橄榄岩体,对比研究了其与深海橄榄岩在岩石学、地球化学、同位素地球化学和岩石成因等方面的特征,认为与深海橄榄岩性质的综合对比是识别MOR型蛇绿岩中地幔橄榄岩的有效方法之一,同时在蛇绿岩的分类中具有较好的参考价值。

软流圈地幔成分不均一性的研究进展与意义

软流圈通常是指位于岩石圈之下、地幔过渡带之上的地幔圈层,可以发生长期缓慢变形,从而可以在全球范围内对流。软流圈是地球上岩浆岩的重要源区,并作为重要的参考体系广泛应用于讨论地球形成演化、壳幔相互作用、地壳生长等一系列重大地质问题。根据大洋玄武岩的研究结果,软流圈地幔被普遍认为具有相对均一的地球化学组成。然而,深海橄榄岩的元素与同位素组成却显示软流圈的成分存在强烈的不均一性。大量的研究显示软流圈中广泛残存有古老的再循环地幔,其来源既包括再循环的俯冲大洋岩石圈地幔,也包括通过不同方式进入软流圈的古老克拉通地幔。蛇绿岩的研究结果表明这种不均一性也同样存在于不同地质时期的软流圈地幔。本文通过总结洋中脊玄武岩、深海橄榄岩和蛇绿岩的相关研究,揭示软流圈地幔中不均一性的组成与来源,并讨论了它们对于软流圈在洋中脊下方熔融过程的影响。