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赣东北蛇绿混杂岩中尖晶石环带特征及其地质意义

周文婷  
【摘要】:本文对赣东北蛇绿混杂岩中环带状的尖晶石进行了深入的矿物学研究,结合地幔橄榄岩和玄武岩进行地球化学分析,并综合尖晶石的共生矿物特征,进而揭示尖晶石微区环带特征与其所经历的深部地质过程之间的耦合关系,探讨其地质意义。论文取得以下几点认识:(1)识别出了3种产状的尖晶石:①部分蚀变状尖晶石,呈黑色和红褐色不规则状,Cr#值为20.25~38.39,指示为深海橄榄岩的残余体,估算部分熔融程度为8%~11%;②环带状尖晶石,呈粒状分布在蛇纹岩中,Cr#值介于45.36~49.53之间,指示洋内俯冲环境;③有孔状尖晶石,呈浸染状和粒状,表面具孔隙发育,高Cr#值(介于48.39~69.90之间)特征反映岛弧环境,指示后期碰撞造山作用;(2)环带状尖晶石的主、微量元素含量表明从核心到边缘,Fe O、Ga、Ni和Ti含量增加,Al2O3、Mg O、Cr2O3、V、Co和Mn含量减少;(3)俯冲作用的流体交代导致了尖晶石环带的形成,从核心到边缘发生元素的重新分配。流体交代过程中会使尖晶石中的主要成分Al2O3和Mg O发生转移,在这期间产生了绿泥石充填在孔隙中;随着氧化流体渗透进一步加强,尖晶石空孔隙中富Cr2+和Fe2+的流体会导致尖晶石中八面体配位和四面体配位的Fe3+、Fe2+重新排序,同时Zn、Co、Mn和Fe2+等元素可进入Mg2+空出的四面体配位中,而Ni2+、Ga3+、Sc3+和Ti4+等元素可进入Al3+空出的八面体配位中,从核心向边缘的规律分布导致环带的形成;(4)流体在环带尖晶石的形成上起到重要作用,而地幔橄榄岩中的流体来源与构造环境息息相关,研究表明赣东北蛇绿混杂岩中地幔橄榄岩具亏损地幔源区的特征,为原始地幔熔融残留物,并显示有陆源物质的混染,可能受消减作用的影响;(5)根据尖晶石环带特征及区域构造过程,对尖晶石环带成因认识如下:1100Ma~1000Ma洋壳发育阶段,具MORB特征的玄武岩产出,在洋中脊深海橄榄岩形成尖晶石;1000Ma~890Ma期间,伴随古华南洋向扬子块体俯冲,处于岛弧之下的地幔楔发生部分熔融,洋内俯冲带流体交代致使尖晶石发生部分蚀变形成环带状尖晶石,流体进一步蚀变改造,并最终形成有孔状尖晶石;890Ma~850Ma期间,洋壳进一步俯冲使华夏板块与扬子板块在绍兴-江山-萍乡一带碰撞拼贴,产生的构造应力作用使赣东北蛇绿岩发生NW向褶皱变形,导致有孔状尖晶石具裂隙发育;850Ma~800Ma阶段区域发生大规模的岩浆活动,对尖晶石微区的影响不明。尖晶石具有岩石成因的指示意义,为探讨蛇绿岩的成因提供直接的矿物学证据。本文对赣东北蛇绿混杂岩中环带状尖晶石的研究表明尖晶石对蛇绿岩的形成和演化过程具有记录作用,可以反映岩石经历的深部地质过程。此外,本文对环带状尖晶石只是初步研究,在后续研究工作中可以对尖晶石微区中的微量元素、同位素、流体来源做进一步系统的分析研究,揭示尖晶石微区中元素的分布规律,限定流体性质以及矿物形成时温度、压力、氧逸度等物理化学信息。


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