台湾利吉蛇纹岩角砾碎屑岩地球化学特征及其指示意义

马里亚纳海沟弧前广泛发育来源于深部地幔楔、由泥火山作用形成的碎屑蛇纹岩,并且在泥火山顶部海底有非生物成因甲烷渗漏和无光合作用的自养生物群,是地球科学界的研究热点。在弧陆碰撞形成的台湾利吉混杂岩带发育有蛇纹岩角砾碎屑岩,一直有构造成因、沉积成因与构造沉积复合成因的争议。本次研究对台湾利吉蛇纹岩角砾碎屑岩的岩石学和地球化学进行了研究,蛇纹岩角砾碎屑岩呈层状或巨砾发育于台东利吉村附近的混杂岩泥质基质中,蛇纹岩角砾碎屑岩的角砾和粉砂质-泥质基质均由蛇纹岩组成,角砾呈次棱角状至次圆状,显示沉积成因特征。蛇纹岩角砾碎屑岩的Al2O3-MgO-CaO位于与蛇绿岩套有关的变质橄榄岩范围内,且偏低的Al2O3和CaO含量表明,其来源于活动大陆边缘俯冲带上盘的弧前环境。此外,蛇纹岩角砾富集As、Sb和Pb元素,暗示具有俯冲带上驮板块地幔楔蛇纹岩的特征,并富集来自俯冲板片的中低温流体。因此,利吉蛇纹岩角砾碎屑岩很可能来自俯冲带上盘地幔楔,由北吕宋火山岛弧弧前基底形成的蛇纹岩通过泥火山作用喷出海底,最后经弧陆碰撞进入台湾利吉混杂岩带。

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩流体流动性元素富集特征及影响因素

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口,其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素(FMEs)记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5座蛇纹岩泥火山(Yinazao、Fantangis?a、Asùt Tesoru、South Chamorro和Conical)发育角砾蛇纹岩的FMEs数据,通过不同泥火山、同一泥火山不同深度样品及同一块状样微区子样品间的FMEs特征对比,分析了蛇纹岩泥火山引起的蛇纹石化作用的流体性质、来源和形成机制。5座蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩的FMEs均较亏损地幔(DM)显示富集特征:B、Cs、As强烈富集(常>100×DM),Li、Rb、Sb中等富集(>10×DM),Ba、Sr、Pb弱富集(<10×DM)。浅源泥火山角砾蛇纹岩中B、Sr、Ba、Pb含量最高,且由浅源至深源泥火山其含量呈逐渐减少的趋势。而Li、Rb、Cs、As、Sb含量显示相反特征,浅源泥火山的角砾蛇纹岩中含量最低,且从浅源到深源泥火山其含量逐渐增加。不同泥火山角砾蛇纹岩FMEs具有系统性变化特征,反映了俯冲板片衍生流体是其发生蛇纹石化作用的主要流体。离海沟较近的泥火山下部俯冲板片成岩作用以蛋白石脱水为主,形成的板片衍生流体极富B,略富Li、Ba、Sr、Pb;离海沟较远的泥火山下部俯冲板片成岩或进变质作用主要为碳酸盐矿物分解和少量蚀变洋壳脱水及黏土矿物转化,板片衍生流体富Ba、Sr、Li、Rb、Cs;居于上述2类泥火山之间的泥火山,下部俯冲板片主要成岩作用为黏土矿物脱水及转化,板片衍生流体以富集B、Li、Rb、Cs、Ba为特征。海底以下深度<50 m的样品FMEs含量最高,指示海水风化对FMEs含量有一定影响,尤其是B、Sr。同一块角砾蛇纹岩不同微区结构的FMEs含量不同,纯蛇纹石区域其含量最高,指示蛇纹石化产物对FMEs有一定影响;绢石结构中Li、Rb、Cs含量高于橄榄石蚀变的蛇纹石,说明原始矿物类型也对部分FMEs富集有一定影响。