新疆漩涡岭二叠纪镁铁-超镁铁质杂岩体成因 ——C-He-Ne-Ar同位素的制约

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大型层状镁铁-超镁铁质杂岩体是壳幔大规模镁铁质岩浆作用的产物,可能赋存超大型Ni-Cu-PGE岩浆矿床。塔里木克拉通东北缘的北山大型镁铁-超镁铁质层状杂岩体群赋存有岩浆铜镍硫化物矿床,其中漩涡岭超镁铁质杂岩体具有环状岩相分布特征和铜镍矿化作用,岩浆过程中确认的混染地壳物质的类型与机制、以及地幔柱的存在与否需要稀有气体和碳同位素示踪体系的直接证据。本文对漩涡岭镁铁-超镁铁质杂岩体的橄榄石、辉石和长石等岩浆矿物开展碳和稀有气体同位素组成分析,探讨了杂岩体挥发份来源、地壳混染类型、机制和地幔柱贡献,取得以下几点主要认识:1.漩涡岭镁铁-超镁铁质杂岩体岩浆矿物释出CO2和CH4的δ13CCO2值-24.4-6.6‰,δ13CCH4值为-68.4-18.0‰,分布在地壳与地幔范围之间。甲烷同系物的碳同位素组成随碳数呈正序配分模式,部分样品在乙烷和丙烷出现δ13C倒转。2.漩涡岭杂岩体释出稀有气体的~3He/~4He值位于0.36~1.35Ra之间、40Ar/36Ar值位于386.0~412.4之间,~3He/~4He和40Ar/36Ar位于地幔、地壳和大气范围之间。20Ne/22Ne值和21Ne/22Ne值分布于大气Ne质量分馏线(MFL)附近。~3He/~4He和~4He含量呈负相关关系,40Ar/36Ar和40Ar含量呈正相关关系,表明存在放射性成因的~4He和40Ar组分。3.漩涡岭层状杂岩体中流体组分的碳和稀有气体同位素组成表明存在地幔、地壳和大气来源的组分。He、Ne和Ar同位素分布于地幔、地壳和大气三个端元之间,δ13CCO2和δ13CCH4值分布于地壳-甲烷氧化物、地幔范围之间,表明地幔岩浆流体组分中有大量的地壳物质和大气组分的加入。扣除放射性成因的~4He和40Ar组分,He-Ar同位素混合模型计算表明地幔、地壳和大气组分所占比例分别为20.8%、17.5%和61.7%。4.漩涡岭杂岩体中混染的大量的地壳物质来源于沉积有机质,较低的δ13CCH4及正序分布的甲烷同系物碳同位素组成指示沉积有机质裂解来源组分,较低的40Ar/36Ar值和Ne同位素揭示较多的大气组分,~3He/~4He和δ13CCO2表明蚀变洋壳和沉积组分的存在,因此推断俯冲再循环洋壳携带沉积有机质和大气饱和流体组分加入到岩浆源区是可能机制。5.漩涡岭杂岩体碳和稀有气体同位素综合示踪地幔柱的贡献不明显,大量的大气和地壳物质的俯冲流体交代了岩石圈地幔源区,地幔柱可能提供了部分熔融的热源。
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