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马里亚纳前弧南部橄榄岩的地球化学研究

汪小妹  
【摘要】: 本文对取自马里亚纳前弧南部的蛇纹石化橄榄岩进行了岩石学、矿物学和元素地球化学研究,其研究目的在于探讨马里亚纳前弧地幔所经历的部分熔融及熔体-地幔相互作用的历史,并试图揭示马里亚纳橄榄岩后期所经历的蛇纹石化作用过程及其影响。部分熔融模拟计算结果表明橄榄岩经历了15-25%的高程度部分熔融。橄榄岩相对较为平坦的PGE配分模式显示其可能遭受了与熔体的相互作用。 马里亚纳前弧南部蛇纹石化橄榄岩的组成矿物主要为橄榄石、角闪石和尖晶石,以及蛇纹石、绿泥石和滑石。不完全的蛇纹石化作用导致了磁铁矿的缺乏,后期富SiO_2流体的加入导致了水镁石的缺失和滑石的形成。橄榄岩蛇纹石化初期、干燥、低渗透性和孔隙度,以及低温的环境条件导致了利蛇纹石的形成而纤蛇纹石和叶蛇纹石的缺失。 样品中滑石主要有网脉和大脉状两种产出状态,滑石的低摩擦系数和固有稳定性可能对马里亚纳俯冲带逆冲型地震下界限的形成意义重大。铬铁矿具有明显的蚀变分带特征,其蚀变发生在蛇纹石化后期,在此过程中,Al和Mg扩散出铬铁矿颗粒,残留形成了铁铬铁矿(ferrian chromite)。D7和D8两个站位橄榄岩中铬铁矿化学分带的差异可能由流体-橄榄岩反应过程中流体-岩石比值的不同所致。 橄榄岩的蛇纹石化会造成岩石中MgO和SiO_2的丢失,但对MgO和SiO_2的影响程度相似。此外,蛇纹石化也会造成橄榄岩中CaO的丢失。蛇纹石化对马里亚纳前弧南部橄榄岩微量元素的影响主要体现在Pb、Sr、Li这几个在流体中较活动(fliud-mobile)的元素上,而橄榄岩中U含量的增加则是橄榄岩与海水相互作用的结果。此外,橄榄岩的稀土元素组成具有明显的负Ce异常,可能指示了俯冲物质对马里亚纳地幔楔熔融源区的物质贡献。


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