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峨眉山苦橄岩岩石地球化学及流体组成对地幔柱岩浆来源的制约

林瑶  
【摘要】:峨眉山大火成岩省苦橄岩具有原始岩浆的特点,被认为是峨眉山地幔柱最早形成的岩石,是认识峨眉山地幔柱岩浆形成机制、地幔源区组成、深度和温度及地幔动力学背景的理想样品,但地幔柱岩浆流体组成方面的资料相对欠缺。本文选择峨眉山大火成岩省宾川地区的苦橄岩及其共生的溢流玄武岩,通过主微量元素、流体化学组成和碳同位素组成分析,探讨了峨眉山大火成岩省的岩浆起源、岩浆演化及动力学背景。取得了以下的主要认识: 1.宾川地区苦橄岩样品的主量元素表明其均为亚碱性系列岩石,主量元素与MgO的含量关系图解显示,MgO的含量和TFe203含量之间具有正相关的变化趋势,和P2O5、CaO以及Na2O+K2O的含量之间分别具有负相关的变化趋势;成矿元素Ni与Cr的含量与Mg#之间也存在正相关的变化趋势。 2.宾川苦橄岩样品在微量元素的标准化特征曲线中,标准化特征曲线的总体变化幅度较小,与OIB具有相似的配分曲线特征,相对亏损LILE(Rb、Sr和P)以及HFSE(Nb、Th和Hf)。 3.宾川苦橄岩和玄武岩的基质中在200℃-400℃释出的流体组分中,苦橄岩以H2(7.90mm3/g)为主,玄武岩以CO2(6.51mm3/g)和H2(4.41mm3/g)为主;在400℃~1000℃时,苦橄岩以高含量的H2(476.19mm3/g)为主,玄武岩则以H2(47.53mm3/g)和CO2(45.60mm3/g)为主。 4.宾川苦橄岩和玄武岩基质中CO2和CH4的碳同位素组成显示,200℃-400℃和400℃-800℃温度段释出的CO2和CH4的碳同位素组成变化范围大致相同,δ13CCO2值介于-26.97‰~-11.27%o,平均为-19.12‰,δ13CCH4介于30.38‰~-14.79%o之间,平均为-22.58‰,均具有地壳组分的特征,释出的C02和CH4流体组份中的δ13C值随着温度的升高而变重;此外,CH4同系物的δ13C值表现出深部地幔所具有的非生物成因的反序分布特征。 5.宾川苦橄岩样品微量元素特征,显示了其起源于OIB源区;与共生溢流玄武岩相比宾川苦橄岩具有极高含量的H2(485.65mm3/g),与西伯利亚大火成岩省相似(H2,224.02mm3/g),流体组分中CH4同系物的δ13C值表现出非生物成因的反序分布特征,表明其源区岩浆成份来源于深部地幔或者核-幔边界处;结合强不相容元素Th/Hf-Ta/Hf判别图解认为宾川苦橄岩为地幔柱岩浆作用直接形成。 6.宾川苦橄岩样品的MgO含量与其余主量元素之间,微量元素Ni、Cr含量与Mg#之间,CaO/Al2O3与CaO含量之间均具有很好的相关性变化趋势,表明样品来源于相同的源区,并且经历了连续的岩浆演化,且出现过单斜辉石(Cpx)与橄榄石(O1v)的分离结晶;200℃-400℃时的碳同位素具有地壳组分特征,部分样品Nb/U比值约13.34,接近地壳端元的Nb/U比值(地壳Nb/U约为10),表明苦橄岩形成过程中存在一定地壳物质的混染;岩浆喷发过程了释放了大量的CO2、H2以及H2S等气体组分,暗示峨眉山大火成岩省的形成对当时的环境变化和生物灭绝有一定的影响。


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