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和田地区北部地幔特征的矿物学反演

李剑  
【摘要】: 本文是赵磊教授主持的自然科学基金项目“新疆和田地区北部幔源岩浆活动及地球化学特征”的一部分,旨在研究该地区的地幔地球化学特征。和田地区位于塔里木地台西南缘,因自然地理条件差,野外地质调查工作十分困难,所以地质工作研究程度很低。据前人工作,研究区缺乏研究大陆岩石圈地幔特征的直接证据——地幔捕虏体、捕虏晶。为达到研究目的,本文首次以喀拉喀什河和玉龙喀什河沿岸阶地的幔源重砂矿物(单斜辉石、铬尖晶石类矿物、钛铁矿以及石榴石)为研究对象,结合钾镁煌斑岩等区内已发现的幔源岩石及其中地幔物质对该区地幔物质的组成、古生代岩石圈地幔特征、岩石圈热状态以及该区金刚石成矿地幔地质条件做了尝试性的研究工作。自然重砂矿物的来源具有多元性和潜在的不确定性。针对它的特殊性,本文采取以下几个步骤对其中的幔源矿物进行了研究:首先,确定幔源矿物并判定其所在岩石。本次工作为了尽可能地排除非幔源矿物的干扰,根据陈光远(1990)、潘兆橹(1994)等学者有关矿物成分标型的论断,筛选出地幔特征元素含量较高的重砂矿物做为初步研究对象,为达到研究目的采取了如下方法:与区内已发现的幔源岩石(如钾镁煌斑岩等)、国内外有代表性的碱性玄武岩、金伯利岩、钾镁煌斑岩的深源包体中的相应矿物进行对比研究的方法;多元统计分类的方法。其次,为了获取幔源矿物中的地幔信息,对挑选出来的幔源矿物进行了主元素研究;并对部分矿物进行了镜下观察、重新制样、电子探针多点测试等一系列研究工作从而获取了幔源矿物在晶体生长过程中蕴涵的动态的地幔信息。最后,综合本区幔源矿物和地幔岩石的特征以及地球物理资料,得出如下结论:本区上地幔的物质组成有尖晶石二辉橄榄岩、二辉岩、单斜辉石岩、纯橄榄岩、方辉橄榄岩、石榴石二辉橄榄岩、金云母二辉橄榄岩、榴辉岩;与中国东部以及华北地台上地幔相比,研究区上地幔具有富集主元素中相容元素和亏损其中的不相容元素的特征,局部熔融程度较高;上地幔存在横向和纵向的不均一性,从西部的克里阳到喀拉喀什河和玉龙喀什河流域,Al和LREE富集程度呈下降趋势,不同来源的相同矿物中主元素的含量差异较大;地质历史时期这里可能发生过地壳俯冲并产生壳幔混合作用;玄武岩浆的起源深度>73km;从幔源重砂矿物的温压估算结果,可以推断出岩石圈厚度可达204.9km;综合岩石圈物质组成特征、岩石圈热状态、地幔温压状态、氧逸度以及幔源岩石和幔源矿物的化学成分,认为研究区具备了金刚石成矿地幔地质条件。


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