新疆西准噶尔达拉布特地幔橄榄岩矿物地球化学和氧同位素特征

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达拉布特蛇绿岩位于中亚造山带西南缘,是古亚洲洋的扩张、俯冲、消减和闭合过程的产物,保留了洋盆形成及构造演化信息。前人对达拉布特蛇绿岩的形成大地构造背景始终未取得统一的认识。为探讨蛇绿岩所代表的构造演化过程,笔者以达拉布特蛇绿岩中的地幔橄榄岩为研究对象,通过详细的岩石学和矿物学及其氧同位素研究,对达拉布特地幔橄榄岩成因及构造背景提出新的制约。(1)达拉布特地幔橄榄岩全岩的组分(如:CaO、Al2O3、TiO2、Na2O)与矿物组分(如:Al2O3)亏损,代表玄武质组分抽离后的的亏损地幔橄榄岩特征。地幔橄榄岩由二辉橄榄岩、方辉橄榄岩到纯橄岩部分熔融程度逐渐升高。在矿物地球化学方面,橄榄石中相容元素富集(如:Ni、Co和Mn)而不相容元素亏损(如:Li、V、Sc、Ca),其中Ni/Co值为21~22、Ni/Mn值为3.0~7.8均高于原始地幔Ni/Co比值20、Ni/Mn比值2,具有部分熔融残余的特征。而尖晶石的Cr#值47~52、TiO2含量0.01%~0.04%,橄榄石Fo为90.34%~90.98%指示>20%的部分熔融。此外,方辉橄榄岩中HREE含量与20%~30%部分熔融程度的熔融演化趋势线重合,V-Yb图解中也表现出约20%的部分熔融特征,这些特征共同揭示了方辉橄榄岩经历了>20%的部分熔融。(2)方辉橄榄岩中橄榄石与单斜辉石中δ18O值整体高于正常地幔橄榄石和单斜辉石的δ18O范围;此外,矿物间氧同位素分馏系数Δ18OOpx-olivine平均-0.3‰、Δ18OOpx-cpx平均-0.7‰也显著区别于正常地幔,表现为氧同位素不平衡。结合方辉橄榄岩中LREE富集和较高的氧逸度以及橄榄石中LREE亏损特征,认为方辉橄榄岩可能经历了俯冲壳源物质脱水形成的高δ18O流体的交代作用。(3)达拉布特方辉橄榄岩中全岩及矿物的主、微量成分具有介于弧前与深海地幔之间的过渡型特征,与弧前俯冲初始阶段形成的地幔橄榄岩相似。地幔橄榄岩中不同岩性的部分熔融程度差异以及兼具弧前与深海环境的过渡型特征揭示了地幔橄榄岩在复合特征的环境下经历了不同演化阶段的部分熔融与交代富集。结合矿物中的氧同位素异常与矿物之间氧同位素不平衡,笔者认为达拉布特地幔橄榄岩为形成于弧前初始俯冲环境。板块俯冲导致弧前扩张形成新洋壳,上涌的软流圈MORB-like熔体与俯冲壳源物质熔融形成的熔/流体与地幔橄榄岩相互作用,形成达拉布特地幔岩橄榄岩。
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