地幔橄欖巖中橄欖石的指示意義

湯艷杰,張宏福,英基豐,楊 蔚,趙新苗,蘇本勛,肖 燕

(中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100029)

0 引言

地球深部過(guò)程研究尤其是巖石圈地幔演化過(guò)程的研究,有助于促進(jìn)人類對(duì)大陸的形成和演化過(guò)程的理解。更為重要的是,地球深部物質(zhì)組成特征和深部圈層之間相互作用研究對(duì)于金屬礦床成因認(rèn)識(shí)和礦產(chǎn)勘探具有實(shí)際的指導(dǎo)意義[1-4]。地幔橄欖巖捕虜體和橄欖石捕虜晶是起源于地幔的巖漿(如金伯利巖巖漿和玄武質(zhì)巖漿)在向上遷移過(guò)程中所攜帶的巖石圈地幔碎塊或其解體礦物,它們是地幔巖石學(xué)和地球化學(xué)研究的主要對(duì)象之一,具有地球深部的“探針”之稱,為研究地球深部物質(zhì)組成特征和演化過(guò)程提供了直接的樣品。因此,它們?cè)诜囱萆系蒯傩院臀镔|(zhì)組成特征以及巖石圈地幔演化研究中具有重要意義[5-14]。作為地幔橄欖巖的主要組成礦物,橄欖石通常占地幔橄欖巖中礦物體積分?jǐn)?shù)的60%以上,其元素和同位素組成特征在反演巖石圈地幔的物質(zhì)組成、性質(zhì)以及長(zhǎng)期演化過(guò)程等方面發(fā)揮了重要作用[15]?；诠P者所在的研究小組近年來(lái)在中國(guó)華北克拉通地區(qū)地幔橄欖巖捕虜體巖石學(xué)和地球化學(xué)研究方面的工作,這里著重對(duì)地幔橄欖巖中橄欖石的主要元素組成特征[16]和非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素(如Li[17-18]、Fe[19]和Mg[20])地球化學(xué)特征以及它們所反映的巖石圈地幔性質(zhì)和地幔演化過(guò)程進(jìn)行總結(jié),目的在于展示橄欖石的組成特征對(duì)巖石圈地幔演化過(guò)程的指示意義。

1 橄欖石主要元素特征及其指示意義

在中國(guó)華北克拉通地區(qū),廣泛發(fā)育著不同時(shí)代的起源于上地幔的巖漿巖。例如,古生代含金剛石的金伯利巖、中生代和新生代的玄武質(zhì)巖石,包括玄武巖、輝長(zhǎng)巖和基性脈巖等[21-22]。在這些幔源巖石中,不少研究者相繼發(fā)現(xiàn)了地幔橄欖巖捕虜體和橄欖石捕虜晶(圖1),這為中國(guó)華北地區(qū)巖石圈地幔特征及其演化過(guò)程研究提供了寶貴的樣品。

圖1 華北克拉通地區(qū)橄欖巖捕虜體和橄欖石捕虜晶分布Fig.1 Sketch Map Showing Peridotite Xenolith and Olivine Xenocryst Localities on the North China Craton

根據(jù)地球分異理論,大陸地殼是原始地幔經(jīng)過(guò)部分熔融形成的。因此,典型的古老巖石圈地幔虧損玄武質(zhì)組分,具有難熔的化學(xué)組成,其主要特征是存在高度難熔的方輝橄欖巖和難熔的二輝橄欖巖[23-24]。一般情況下,太古代巖石圈地幔、元古代到顯生宙巖石圈地幔,其橄欖巖的主量元素組成由高度難熔過(guò)渡為不太難熔甚至飽滿,而且?guī)r石圈地幔由以方輝橄欖巖為主過(guò)渡為以二輝橄欖巖為主的巖石圈地幔;據(jù)推測(cè),太古代大陸巖石圈地幔是在大于150 km深度下的原始地幔經(jīng)過(guò)高程度部分熔融的殘余[9,24,26]。因此,太古代和顯生宙的巖石圈地幔橄欖巖在礦物組成上存在著明顯的差異,最突出的表現(xiàn)就是其橄欖石的模式含量及其化學(xué)組成的不同(圖2)。

圖2 橄欖石Mg#與橄欖巖中橄欖石模式含量的關(guān)系Fig.2 Olivine Mg#Versus Modal Contents in Peridotites

筆者在山西省繁峙地區(qū)新生代玄武巖所攜帶的地幔橄欖巖捕虜體樣品中也發(fā)現(xiàn)了與上述差異相類似的現(xiàn)象:該區(qū)的方輝橄欖巖樣品中橄欖石因?yàn)榫哂懈進(jìn)g#的特征(圖2),而落在或者非常接近全球典型太古代克拉通型地幔橄欖巖的范圍內(nèi),顯示了古老、難熔的地幔橄欖巖的組成特征,表明這些方輝橄欖巖樣品很可能代表該區(qū)古老巖石圈地幔的殘余[23,26]。相比之下,繁峙地區(qū)的二輝橄欖巖全部落在了顯生宙二輝橄欖巖范圍內(nèi)。它們具有飽滿的礦物組成(低Mg#),并顯示出大洋型橄欖巖的演化趨勢(shì),這些特征與華北克拉通東部地區(qū)新增生的巖石圈地幔具有相似性[27]。然而,繁峙橄欖巖的Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)卻給出了古元古代甚至太古代的熔體抽取年齡,即巖石圈地幔橄欖巖形成年齡的最小估計(jì),這說(shuō)明繁峙地區(qū)的二輝橄欖巖并不是來(lái)自新增生的巖石圈地幔,而是來(lái)自“古老”的巖石圈地幔[28-30]。然而,典型的古老巖石圈地幔橄欖巖在礦物組成上是虧損的。那么,什么過(guò)程造成繁峙地區(qū)古老的巖石圈地幔橄欖巖具有飽滿的主要元素組成?經(jīng)過(guò)詳細(xì)的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究,筆者認(rèn)為近期的軟流圈熔體-橄欖巖反應(yīng)可能是一個(gè)合理解釋,由于熔體的加入,造成該區(qū)難熔的(主要元素虧損)方輝橄欖巖變成主要元素相對(duì)飽滿的二輝橄欖巖[25,31-33]。此外,由于軟流圈熔體與巖石圈地幔的相互作用,造成了本區(qū)的玄武質(zhì)巖石具有古老巖石圈地幔的一些地球化學(xué)特征[34-35]。所以,繁峙地區(qū)的二輝橄欖巖樣品代表了遭受近期軟流圈來(lái)源的熔體-橄欖巖反應(yīng)改造的古老巖石圈地幔,而具有高M(jìn)g#特征的方輝橄欖巖則代表本區(qū)殘留的古老巖石圈地幔。這說(shuō)明地幔橄欖巖中橄欖石的Mg#具有一定的年齡指示意義,能夠在一定程度上指示巖石圈地幔的屬性。

在野外工作中,地幔橄欖巖捕虜體并不常見(jiàn),因?yàn)樵S多幔源巖漿巖根本沒(méi)有攜帶或者迄今尚未發(fā)現(xiàn)橄欖巖捕虜體。隨著研究工作的逐步深入,許多研究者在一些玄武質(zhì)巖石中發(fā)現(xiàn)了大顆粒的橄欖石晶體[36-39],其中,顆粒較大者粒徑可達(dá)1 cm[40]。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的鏡下觀察和電子探針成分分析研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多大顆粒的橄欖石晶體并非玄武質(zhì)巖石的斑晶,而是地幔橄欖巖的解體礦物,即橄欖石捕虜晶[15,38,40-41]。通過(guò)對(duì)捕虜晶的研究同樣可以得到反映巖石圈地幔物質(zhì)組成的信息,所以,捕虜晶的發(fā)現(xiàn)在很大程度上彌補(bǔ)了一些地區(qū)的研究工作因缺乏地幔橄欖巖捕虜體所造成的不足。

橄欖石捕虜晶大小不一,多呈渾圓狀、次棱角狀且具熔蝕港灣[40]。它們具有明顯的成分環(huán)帶,在背散射電子像圖上表現(xiàn)為中心部分顏色深(灰黑色—灰色,富Mg),邊緣顏色淺(灰白色—白色,富Fe),中心和邊緣部分的寬度因顆粒而異[15,38,40]。相比之下,玄武巖中橄欖石斑晶多為半自形,少數(shù)為自形。橄欖石捕虜晶中心部分的Mg#類似于河南省鶴壁地區(qū)新生代玄武巖所攜帶的高M(jìn)g#橄欖巖捕虜體中橄欖石的Mg#(圖3),后者被認(rèn)為是代表了該區(qū)古老巖石圈地幔的殘留[42]。橄欖石捕虜晶從中心到邊緣MgO含量降低,而CaO和MnO含量升高。橄欖石捕虜晶的邊緣部分一般具有很低的Mg#,接近于玄武巖中橄欖石斑晶的Mg#。

CaO含量是判別巖漿成因的橄欖石還是地幔橄欖巖解體后殘留橄欖石的一個(gè)十分有效的標(biāo)志,地幔橄欖巖中-w(CaO)<0.1%[43],而巖漿成因的橄欖石一般具有高的CaO含量[36]。橄欖石捕虜晶的CaO幾乎都落在了地幔橄欖巖的范圍內(nèi)(圖2),這些事實(shí)說(shuō)明這些橄欖石捕虜晶來(lái)自地幔橄欖巖的解體礦物。因此,大顆粒捕虜晶的中心部分具有與地幔橄欖巖相似的化學(xué)組成,因而可以看作是古老巖石圈地幔的直接樣品,對(duì)它們的詳細(xì)研究能夠獲得巖石圈地幔性質(zhì)及其演化過(guò)程的一些重要信息。橄欖石捕虜晶的成分環(huán)帶(邊緣富Fe、中心富Mg)可能是橄欖石與寄主巖漿反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡的產(chǎn)物。關(guān)于橄欖石捕虜晶環(huán)帶的這種形成過(guò)程,張宏福等已經(jīng)做了較為詳盡的論述[38]。張宏福等在中生代玄武巖中發(fā)現(xiàn)了具環(huán)帶結(jié)構(gòu)的橄欖石捕虜晶,得出橄欖石與玄武質(zhì)巖漿的相互反應(yīng)可能在華北中生代巖石圈地幔中普遍存在的結(jié)論,并認(rèn)為這種相互作用是巖石圈地幔組成轉(zhuǎn)變的重要方式之一,從而為巖石圈地幔演化研究提供了新的思路[38]。這一推論得到了隨后越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)觀察和研究結(jié)果的支持[18,25,32,44-46]。

圖3 橄欖石的Mg#與MnO和CaO含量的關(guān)系Fig.3 Mg#Versus Contents of MnO and CaO in Olivines

圖4 華北克拉通地區(qū)地幔橄欖巖中橄欖石Mg#的變化Fig.4 V ariable Range of Olivine Mg#in Mantle Peridotites from the North China Craton

華北克拉通地幔橄欖巖捕虜體中橄欖石Mg#統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示不同時(shí)代的地幔橄欖巖具有較大差異(圖4)?？偟膩?lái)說(shuō),古生代金伯利巖中橄欖巖捕虜體的橄欖石Mg#較高,這與它們古老的形成年齡相一致[32,47-48],表明古老的巖石圈地幔經(jīng)歷了高程度的部分熔融;新生代玄武巖所攜帶的橄欖巖中橄欖石Mg#較低,而賦存于中生代玄武質(zhì)巖石的地幔橄欖巖中橄欖石的Mg#范圍介于古生代和新生代地幔橄欖巖之間,說(shuō)明中生代巖石圈地幔比新生代巖石圈地幔難熔(Mg#偏高),這與橄欖巖的同位素地球化學(xué)研究結(jié)果相一致。在同位素組成上,中生代巖石圈地幔具有同位素富集的特征[49-51],而新生代巖石圈地幔的同位素組成接近于虧損地幔[27,54-56]。結(jié)合進(jìn)一步的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究,上述現(xiàn)象說(shuō)明新生代巖石圈相對(duì)低Mg#的橄欖巖很可能是古老橄欖巖與軟流圈來(lái)源的熔體相互作用的結(jié)果[12,16,25,46],這種改造過(guò)程不僅造成橄欖巖具有飽滿的主要元素組成特征,而且使其原來(lái)富集的同位素特征變得相對(duì)虧損[18,31,57]。新生代地幔橄欖巖中橄欖石Mg#顯示了較大的變化范圍,部分樣品的Mg#與古生代金伯利巖中的橄欖巖相重疊,說(shuō)明華北克拉通在新生代時(shí)期仍然在部分地區(qū)(如河南鶴壁地區(qū)[42]和華北西部地區(qū)[29])殘存古老的巖石圈地幔;部分新生代地幔橄欖巖捕虜體中橄欖石分布在原始地幔組成范圍內(nèi),而且很多樣品具有極低的Mg#,這說(shuō)明華北一些地區(qū)的巖石圈地幔為新增生的巖石圈地幔(如華北東部郯廬斷裂帶及其附近地區(qū)[46,52,55,58-60]),部分樣品Mg#極低很可能指示部分新增生的地幔也受到了熔體改造[12]。因此,橄欖巖捕虜體中橄欖石的Mg#很好地指示了華北不同時(shí)代地幔橄欖巖的組成特征及其可能經(jīng)歷的演化過(guò)程。

需要說(shuō)明的是,橄欖石Mg#的指示意義同樣適用于世界上其他古老克拉通地區(qū)的地幔橄欖巖,而對(duì)于造山帶的地幔橄欖巖來(lái)說(shuō),上述指示作用則不適用,因?yàn)樵焐綆У蒯ｉ蠙鞄r可能經(jīng)歷了更為復(fù)雜的演化過(guò)程。由于篇幅所限,世界上其他地區(qū)的地幔橄欖巖中橄欖石的地球化學(xué)特征及其所指示的地幔演化過(guò)程將另文發(fā)表。

2 橄欖石Li同位素特征及其指示意義

相對(duì)于傳統(tǒng)的穩(wěn)定同位素(如C、H和O)而言, Li、Mg和Fe同位素是新興的穩(wěn)定同位素,即非傳統(tǒng)同位素,它們?cè)趲r石圈演化研究中發(fā)揮了日益重要的作用[61]。以Li同位素體系為例,Li有兩種穩(wěn)定同位素:6Li(大約7.5%)和7Li(大約92.5%),由于Li同位素系統(tǒng)自身的優(yōu)越性,它能夠提供與傳統(tǒng)的放射性同位素互為補(bǔ)充、不可或缺的信息[61-63]。關(guān)于地球上不同儲(chǔ)源的Li同位素組成以及Li同位素在近地表、俯沖帶以及地幔橄欖巖中的行為已經(jīng)進(jìn)行了概括的總結(jié)[17,62,64-65],在此不再贅述。

圖5 地幔橄欖巖捕虜體中橄欖石的Li含量與Li同位素組成δ7Li關(guān)系Fig.5 Diagram Showing Olivine Li Content Versusδ7Li in Mantle Peridotite Xenoliths

圖5簡(jiǎn)單概括了Li同位素在巖石圈地幔橄欖巖和俯沖帶的地球化學(xué)行為:初始俯沖的低溫蝕變洋中脊玄武巖(MORB)的δ7Li為(4.5～14)× 10-3[66-67],它們要高于新鮮MORB的δ7Li((1.5～6.5)×10-3)[68-69]。俯沖板片的δ7Li將隨著俯沖、脫水過(guò)程而降低[70-71],而俯沖板片所釋放的流體具有高δ7Li特征,它們交代上覆的地幔楔。因此,源于地幔楔的島弧熔體具有相對(duì)高的δ7Li[72-73],而俯沖進(jìn)入深部地幔的低δ7Li板片殘余則形成一個(gè)低δ7Li地幔源區(qū)[47,71]。一旦發(fā)生熔融,它們產(chǎn)生的低δ7Li熔體交代上覆地幔從而使其δ7Li變低。因此,華北克拉通地區(qū)中生代地幔橄欖巖捕虜體較高的δ7Li(圖5)可能指示了來(lái)源于俯沖地殼所釋放的重Li組分對(duì)中生代巖石圈地幔的改造作用[63];而新生代巖石圈地幔橄欖巖中較低δ7Li特征則要求再循環(huán)的俯沖洋殼熔融所釋放的低δ7Li熔體的輸入[74],該區(qū)新生代玄武巖中攜帶的輝石巖捕虜體的元素和同位素地球化學(xué)特征也表明了再循環(huán)的洋殼物質(zhì)的存在[75-76]。根據(jù)最新研究,新生代地幔橄欖巖中較低的δ7Li也有可能指示巖石圈地幔受到近期軟流圈來(lái)源熔體的改造作用,這一可能性得到了橄欖巖捕虜體Sr和Nd同位素組成的支持[65]。至于上述兩種可能性究竟哪一種更為合理、亦或是二者都可能存在,目前尚未定論,需要更多詳細(xì)、深入的研究來(lái)回答?？傊?地幔橄欖巖中橄欖石的低δ7Li特征指示了巖石圈地幔中低Li組分的存在[65],無(wú)論上述哪一種可能性正確,都能夠說(shuō)明華北地區(qū)巖石圈地幔曾經(jīng)歷了熔體的改造過(guò)程,兩種可能性的區(qū)別在于熔體性質(zhì)和來(lái)源不同,因而所反映的地幔過(guò)程亦有所差異。因此,橄欖巖中橄欖石的Li同位素組成為傳統(tǒng)的放射性同位素研究提供了重要的補(bǔ)充信息,進(jìn)而為華北克拉通巖石圈地幔經(jīng)歷了多期橄欖巖-熔體相互作用改造提供了確切證據(jù)[63,65]。地幔橄欖巖中橄欖石的Li同位素地球化學(xué)特征的指示意義不僅在中國(guó)華北克拉通地區(qū)地幔橄欖巖研究中得到證實(shí),而且在世界上其他地區(qū)(如南非、北美以及西伯利亞等地區(qū))的地幔橄欖巖研究中也得到廣泛認(rèn)可[18,63-65,68]。

3 橄欖石Mg同位素特征及其指示意義

Mg有24Mg、25Mg和26Mg 3個(gè)穩(wěn)定同位素,其相對(duì)豐度依次為78.99%、10.00%和11.01%。國(guó)際上關(guān)于地幔橄欖巖中橄欖石的Mg同位素地球化學(xué)研究尚處于起步階段,所以,目前積累的數(shù)據(jù)非常有限。Pearson等利用激光燒蝕多接收感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)對(duì)世界上幾個(gè)典型的古老克拉通地區(qū)(如西伯利亞、南非-Kaapvaal和北美洲Slave)和澳大利亞?wèn)|南部顯生宙斷裂帶中地幔橄欖巖捕虜體的橄欖石進(jìn)行了Mg同位素組成的系統(tǒng)研究[77]。結(jié)果表明:從主量元素強(qiáng)烈虧損的太古宙巖石圈地幔到略虧損的顯生宙地幔樣品,Mg同位素組成逐漸變重;經(jīng)歷了明顯地幔交代作用影響樣品的Mg同位素組成變化范圍較大;受強(qiáng)烈交代的樣品,隨著“軟流圈特征”熔體的引入而具有重Mg同位素組成,而受地幔交代作用影響較弱的樣品則具有較輕的Mg同位素組成;這些現(xiàn)象表明地幔交代過(guò)程所造成的Mg同位素分餾現(xiàn)象可以保存在地幔橄欖巖的橄欖石礦物顆粒中。

Yang等首次報(bào)道了中國(guó)華北克拉通地區(qū)地幔橄欖巖樣品的Mg同位素研究結(jié)果[20]。研究樣品包括12個(gè)尖晶石二輝橄欖巖和4個(gè)易剝橄欖巖(橄欖巖中斜方輝石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%),它們分別是華北克拉通西部的三義堂(位于內(nèi)蒙古集寧)和東部的北巖(位于山東昌樂(lè))地區(qū)的新生代玄武巖所攜帶的地幔橄欖巖捕虜體,這些樣品普遍經(jīng)歷過(guò)不同程度的交代作用。結(jié)果表明:地幔橄欖巖Mg同位素組成的變化范圍與球粒隕石和玄武巖相似,地幔的平均Mg同位素組成與球粒隕石一樣;與華北西部相比,華北東部新生代地幔橄欖巖中的橄欖石具有明顯較大的Mg同位素組成變化范圍(圖6),指示了華北東部巖石圈地幔經(jīng)歷了更為復(fù)雜的演化過(guò)程,該結(jié)論與Sr-Nd同位素和Li同位素研究結(jié)果能夠很好地吻合[12,63,78]。

圖6 地幔橄欖巖捕虜體中橄欖石的鎂同位素組成δ26Mg變化范圍Fig.6 V ariation ofδ26Mg of Olivine in Mantle Peridotite Xenoliths

4 橄欖石Fe同位素特征及其指示意義

由于受到分析技術(shù)的限制,前人對(duì)穩(wěn)定同位素的測(cè)定僅限于質(zhì)量數(shù)小于40的元素。近年來(lái),隨著測(cè)試儀器的更新?lián)Q代和同位素分析技術(shù)的革命性進(jìn)展,特別是MC-ICP-MS的應(yīng)用使得高精度測(cè)試Fe同位素成為可能,Fe同位素地球化學(xué)因而成為國(guó)際地學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)前沿研究方向。

Fe有-4個(gè)穩(wěn)定同位素:54Fe(5.85%)、56Fe (91.75%)、57Fe(2.12%)和58Fe(0.28%)。由于Fe同位素地球化學(xué)研究處于剛起步階段,所以現(xiàn)有研究成果較少。Zhu等發(fā)現(xiàn)坦桑尼亞和加拿大一些地區(qū)的地幔橄欖巖捕虜體中共生的礦物組合橄欖石-斜方輝石-單斜輝石-角閃石之間存在著明顯的-Fe同位素分餾;同時(shí)在石鐵隕石中發(fā)現(xiàn)相互平衡的橄欖石和金屬之間也存在著明顯的Fe同位素分餾現(xiàn)象[79]。Williams等通過(guò)對(duì)不同構(gòu)造環(huán)境下產(chǎn)出的地幔橄欖巖和輝石巖的研究也發(fā)現(xiàn)不同礦物之間存在類似的Fe同位素分餾的特點(diǎn)[80]。上述研究均發(fā)現(xiàn):在地幔橄欖巖捕虜體的主要組成礦物中,交代作用的指示礦物(如角閃石)具有較重-Fe同位素組成,這表明地幔交代作用可能是Fe同位素分餾的重要機(jī)制之一。

為了進(jìn)一步考察華北克拉通巖石圈地幔的演化過(guò)程,Zhao等選擇了Fe同位素地球化學(xué)示蹤手段對(duì)華北克拉通中部太行山地區(qū)新生代玄武巖(包括漢諾壩、繁峙和鶴壁地區(qū))所攜帶的地幔橄欖巖捕虜體中礦物首次進(jìn)行了系統(tǒng)研究[19]。結(jié)果表明,Fe同位素在巖石圈地幔橄欖巖捕虜體的礦物之間的確存在分餾,而且礦物的Fe同位素組成與共存礦物的元素組成之間也存在一定的相關(guān)性,如橄欖石的Fe同位素組成(δ57Fe)與共存的單斜輝石的微量元素(如w(La)N/w(Yb)N)之間存在一定的反相關(guān)關(guān)系,即w(La)N/w(Yb)N越小、Fe同位素組成越重(圖7)。這些現(xiàn)象表明,巖石圈地幔中Fe同位素的分餾與地幔交代作用有著密切聯(lián)系。初步研究認(rèn)為,華北地區(qū)橄欖巖中礦物的Fe同位素組成變化主要與地幔交代作用有關(guān);例如,來(lái)自于軟流圈的熔體/流體具有較低的氧化還原性質(zhì),經(jīng)過(guò)這種交代介質(zhì)改造的巖石圈地幔具有重的-Fe同位素組成[19]。因此,地幔橄欖巖中橄欖石的Fe同位素組成特征變化也能夠有效地指示巖石圈地幔所經(jīng)歷的一些重要地質(zhì)過(guò)程。

圖7 地幔橄欖巖捕虜體中橄欖石的Fe同位素組成δ57Fe與單斜輝石w(La)N/w(Yb)N變化圖解Fig.7 Diagram Showing Olivineδ57Fe Versus Clinopyxene w(La)N/w(Yb)Nin Mantle Peridotite Xenoliths

5 結(jié)語(yǔ)

隨著分析技術(shù)的進(jìn)步和新興研究手段的開(kāi)發(fā),對(duì)地幔橄欖巖中橄欖石的元素和同位素地球化學(xué)的研究將更加深入?；谏鲜鲇懻?地幔橄欖巖中橄欖石的指示意義主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。

(1)橄欖石Mg#能夠有效指示巖石圈地幔主要組成元素的飽滿與虧損程度,進(jìn)而能夠指示巖石圈地幔的屬性(古老的或者新生的)及其經(jīng)歷的演化過(guò)程。

(2)地幔橄欖巖中橄欖石的Li、Mg和-Fe穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征能夠明確指示巖石圈地幔所經(jīng)歷的熔體-橄欖巖相互作用的改造過(guò)程,進(jìn)而為巖石圈地幔演化過(guò)程研究提供了新的思路和證據(jù)。

本文是筆者所在的研究小組過(guò)去幾年在地幔橄欖巖研究方面的一個(gè)總結(jié),上述工作得益于國(guó)內(nèi)外多位合作者、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院和巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持;評(píng)審人對(duì)本文的初稿提出了建設(shè)性的修改意見(jiàn),在此一并致謝。

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