安徽女山和河北汉诺坝橄榄岩包体的含水性研究

【摘要】：本文对15个来自中国东部安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体和12个来自河北汉诺坝玄武岩包体矿物(橄榄石、单斜辉石和斜方辉石)进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)分析。结果显示，所有被测的橄榄石颗粒都没有明显的OH吸收峰，这表明橄榄石要么不含结构水，要么结构水含量＜2ppm(H_2O wt．下同)；所有的单斜辉石和斜方辉石颗粒都含有以OH形式存在的结构水。辉石矿物颗粒内部的结构水含量要么是均一的，要么表现出中心高边缘低的不均一分布。这种不均一分布的特征应该来自于包体上升过程中由于压力降低而引起的H扩散。如果用每个样品多个测定颗粒的中心部位的平均值来代表该样品的话，15个女山橄榄岩样品的单斜辉石水含量为6～356ppm，斜方辉石水含量6～139ppm。12个汉诺坝橄榄岩样品的单斜辉石水含量为48～152ppm，斜方辉石水含量20～55ppm。结合已经发表的橄榄岩包体的数据来看，在岩石圈地幔的物理化学条件下，单斜辉石与斜方辉石之间水的平衡分配系数大约为2.2±0.6，同时表明女山和汉诺坝两地的橄榄岩包体中水在辉石之间分配达到平衡。女山橄榄岩高温组的斜方辉石和单斜辉石表现出H_2O含量和Al含量的正相关、和Mg含量的负相关，在汉诺坝橄榄岩也表现出H_2O含量和Mg含量的负相关，表明Al~(3+)+H~+←→Si~(4+)和Al~(3+)+H~+←→2Mg~(2+)是辉石中H的主要结合机制，同时也表明这些样品有效地保存了其在源区的原始结构水含量。通过和两地共存的下地壳二辉麻粒岩水含量(杨晓志等，2005)对比发现，大陆下地壳具有比岩石圈地幔高得多的水含量。大陆岩石圈的水含量存在垂向不均一性。结合Bell and Rossman(1992)和Peslieret al．(2002)报道的数据，来区自不同地区的包体的含水性的差异表明，岩石圈地幔中水的分布具有横向的大尺度不均一性。岩石圈中水的分布可能具有纵向和横向上的不均一性。