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朱昱升等-Geology:碱性岩源区中重循环洋壳和陆壳的锆石Hf-O同位素证据
2017-04-14 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

碱性岩通常形成于伸展环境,具有富碱和不相容元素等地球化学特征,来源于深部富集地幔,是探索地幔交代和深部地球动力学的“岩石探针”。碱性岩在成岩过程中经历了复杂的岩浆演化过程(如结晶分异、地壳混染、自交代或者后期蚀变等过程),很难反演其原始岩浆成分,因此,通过全岩地球化学和同位素组成很难示踪地幔源区性质和交代过程。

在上述背景下,中科院地质地球所岩石圈演化国家重点实验室朱昱升博士、杨进辉研究员和王浩副研究员等人选取华北克拉通北缘三叠纪赛马和河坎子碱性杂岩体作为研究对象(图1),通过岩相学、矿物学和地球化学研究,试图寻找示踪碱性岩源区性质和地幔交代过程的有效地球化学技术,深化碱性岩的岩石成因。 

  1 A: 华北克拉通北缘三叠纪碱性岩分布;B-C:赛马和河坎子碱性杂岩体 

   赛马碱性岩主要由碱性正长岩、霞石正长岩和异霞正长岩组成,而河坎子碱性岩主要由含霞石正长岩和碱性正长岩组成。前期全岩地球化学研究结果表明(Yang et al., Chemical Geology, 2012, 328: 149-167; Zhu et al., Journal of Asian Earth Sciences, 2016, 117: 184-207),二者形成于231~224 Ma,来源于富集岩石圈地幔,是低程度部分熔融形成的岩浆经历结晶分异和陆壳混染的结果,但富集岩石圈地幔的性质及其地幔交代形成过程却仍不清楚。他们在详细的锆石成因矿物学研究基础上,对锆石进行原位微区Hf-O同位素分析,分析结果显示,辽东赛马碱性岩中的岩浆锆石εHf(t)值为-11.2~-14.0δ18O值为+7.1~+8.4‰,河坎子碱性岩中的岩浆锆石εHf(t)值为-2.5~+0.6δ18O值为+3.8~+5.4‰,明显区别于华北克拉通古生代岩石圈地幔,它们分别是古老大陆地壳和高温蚀变洋壳等物质交代岩石圈地幔的结果。

  2 赛马和河坎子碱性岩锆石Hf-O同位素组成 

  该研究结果表明锆石Hf-O同位素组成不仅可以有效的识别碱性岩地幔源区的富集组分性质和来源,而且还能揭示出碱性岩的地幔源区存在再循环的陆壳物质。上述成果近期发表在国际地学著名期刊GeologyZhu et al. Zircon Hf-O isotope evidence for recycled oceanic and continental crust in the sources of alkaline rocks. Geology, 2017, 45(5): 407–410)。

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