Melt migration and melt-rock reaction in the Alpine-Apennine peridotites:Insights on mantle dynamics in extending lithosphere     

Elisabetta Rampone  Giulio Borghini  Valentin Basch 《地学前缘(英文版)》2020,11(1):151-166

The compositional variability of the lithospheric mantle at extensional settings is largely caused by the reactive percolation of uprising melts in the thermal boundary layer and in lithospheric environments.The Alpine-Apennine(A-A)ophiolites are predominantly constituted by mantle peridotites and are widely thought to represent analogs of the oceanic lithosphere formed at ocean/continent transition and slow-to ultraslow-spreading settings.Structural and geochemical studies on the A-A mantle peridotites have revealed that they preserve significant compositional and isotopic heterogeneity at variable scale,reflecting a long-lived multi-stage melt migration,intrusion and melt-rock interaction history,occurred at different lithospheric depths during progressive uplift.The A-A mantle peridotites thus constitute a unique window on mantle dynamics and lithosphere-asthenosphere interactions in very slow spreading environments.In this work,we review field,microstructural and chemical-isotopic evidence on the major stages of melt percolation and melt-rock interaction recorded by the A-A peridotites and discuss their consequences in creating chemical-isotopic heterogeneities at variable scales and enhancing weakening and deformation of the extending mantle.Focus will be on three most important stages:(i)old(pre-Jurassic)pyroxenite emplacement,and the significant isotopic modification induced in the host mantle by pyroxenite-derived melts,(ii)melt-peridotite interactions during Jurassic mantle exhumation,i.e.the open-system reactive porous flow at spinel facies depths causing bulk depletion(origin of reactive harzburgites and dunites),and the shallower melt impregnation which originated plagioclase-rich peridotites and an overall mantle refertilization.We infer that migrating melts largely originated as shallow,variably depleted,melt fractions,and acquired Si-rich composition by reactive dissolution of mantle pyroxenes during upward migration.Such melt-rock reaction processes share significant similarities with those documented in modern oceanic peridotites from slow-to ultraslow-spreading environments and track the progressive exhumation of large mantle sectors at shallow depths in oceanic settings where a thicker thermal boundary layer exists,as a consequence of slow-spreading rate.  相似文献   

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束     

徐向珍  熊发挥  张承杰  陈建  张然  闫金禹  杨经绥 《岩石学报》2021,37(10):2944-2970

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。  相似文献   

罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩同位素特征及其成因   总被引：3，自引：1，他引：2  

程学展  夏斌  李建峰  于漫  钟立峰  黄强太  施秋华 《大地构造与成矿学》2011,35(1):85-94

罗布莎蛇绿岩岩石单元出露齐全,以地幔橄榄岩为主,构造变形强烈;在堆积杂岩中上部产出有仰冲型斜长花岗岩小岩块;辉绿岩以脉状形式产出于地幔橄榄岩的方辉橄榄岩中;壳层岩石相对很薄且比较复杂.Sr、Nd和Pb同位素组成研究表明:罗布莎地幔橄榄岩绝大多数样品具有高ISr值(0.705489～0.714625);低INd值(0.5...  相似文献   

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义   总被引：3，自引：0，他引：3  

汤艳杰  张宏福  英基丰  杨蔚  赵新苗  苏本勋  肖燕 《地球科学与环境学报》2011,33(1):24-33

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素(如Mg和Fe)组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明:地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#(>92),而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#(<91)。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明:该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。  相似文献   

吉林汪清和龙岗新生代岩石圈地幔的含水性和元素地球化学特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵起超  夏群科  刘少辰  陈欢  冯敏 《地学前缘》2015,22(1):360-373

首次报道了来自东北地区岩石圈地幔水含量的数据。通过对吉林龙岗和汪清新生代玄武岩中的橄榄岩包体矿物进行电子探针(EMP)和激光熔蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)的分析,得到了矿物的主量元素和微量元素的数据,结果显示这些橄榄岩是原始地幔经历了不同程度部分熔融的残余,大部分样品的熔融程度可能10%。橄榄岩样品在后期还经历了地幔交代作用,大部分样品受到硅酸岩熔体的交代,少部分样品受到碳酸岩熔体的交代。显微傅里叶变换红外光谱(FTIR)的分析结果显示,橄榄岩样品中的单斜辉石、斜方辉石均含有以结构羟基形式存在的水,而橄榄石中没有明显的羟基吸收峰。龙岗样品中单斜辉石的水含量为(48~464)×10-6(H2O,质量分数),斜方辉石水含量为(28~104)×10-6;汪清样品中单斜辉石的水含量为(34~403)×10-6,斜方辉石的水含量为(13~89)×10-6;所有样品全岩水含量为(8~92)×10-6。样品的水含量可以代表龙岗和汪清地区岩石圈地幔的水含量信息,并且水含量变化范围较大,造成这种变化的原因可能是由于地幔源区初始水含量的不均一,以及部分熔融和地幔交代作用叠加的结果。  相似文献   

东波超镁铁岩体:西藏雅鲁藏布江缝合带西段一个甚具铬铁矿前景的地幔橄榄岩体   总被引：11，自引：5，他引：6  

杨经绥  熊发挥  郭国林  刘飞  梁凤华  陈松永  李兆丽  张隶文 《岩石学报》2011,27(11):3207-3222

东波超镁铁岩体产在雅鲁藏布江缝合带的西段,与周边白垩纪沉积岩地层和火山岩以断层接触.航磁资料显示该岩体约400km2规模,地表出露连续,地下有一定延深.超镁铁岩体由亏损的地幔橄榄岩组成,主要有高镁的方辉橄榄岩、纯橄岩和少量二辉橄榄岩.方辉橄榄岩和二辉橄榄岩中橄榄石和斜方辉石属高镁型,分别为Fo=89.5～91.5和Mg#=90～91.5.但二辉橄榄岩中的Al2O3和CaO含量明显高于方辉橄榄岩.方辉橄榄岩中单斜辉石Mg#=92～95,二辉橄榄岩的Mg#=92～93,两者的值也重叠.二辉橄榄岩中的Al2O3和CaO含量要明显高于方辉橄榄岩.这些均为阿尔卑斯型地幔橄榄岩的典型特征.纯橄岩中的橄榄石Fo=92～93.2,其斜方辉石和单斜辉石的Mg#=～93,但Al2O3和CaO的含量比方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的低.三种岩石的成分变化规律,反映了地幔部分熔融程度的差异.二辉橄榄岩铬尖晶石的Cr#值20～30,反映为典型深海橄榄岩特征,指示MOR环境.与其不同的是,方辉橄榄岩的铬尖晶石的Cr#=20～75,指示MOR和SSZ两者兼有环境.岩石的原始地幔标准化的REE和微量元素蛛网图模式支持了上述的认识.东波地幔橄榄岩中的岩石学特征与产有大型铬铁矿床的罗布莎地幔橄榄岩可对比,岩体中已多处发现块状铬铁矿石,其铬铁矿的Cr2O3含量56％～59％,表明东波是寻找铬铁矿大矿和富矿甚具前景的一个超镁铁岩体.  相似文献   

A conceptual hydrogeological model of ophiolitic aquifers (serpentinised peridotite): The test example of Mt. Prinzera (Northern Italy)          下载免费PDF全文

Stefano Segadelli  Paolo Vescovi  Kei Ogata  Alessandro Chelli  Andrea Zanini  Tiziano Boschetti  Emma Petrella  Lorenzo Toscani  Alessandro Gargini  Fulvio Celico 《水文研究》2017,31(5):1058-1073

The main aim of this study is the experimental analysis of the hydrogeological behaviour of the Mt. Prinzera ultramafic massif in the northern Apennines, Italy. The analysed multidisciplinary database has been acquired through (a) geologic and structural survey; (b) geomorphologic survey; (c) hydrogeological monitoring; (d) physico‐chemical analyses; and (e) isotopic analyses. The ultramafic medium is made of several lithological units, tectonically overlapped. Between them, a low‐permeability, discontinuous unit has been identified. This unit behaves as an aquitard and causes a perched groundwater to temporary flow within the upper medium, close to the surface. This perched groundwater flows out along several structurally controlled depressions, and then several high‐altitude temporary springs can be observed during recharge, together with several perennial basal (i.e., low altitude) springs, caused by the compartmentalisation of the system because of high‐angle tectonic discontinuities.  相似文献   

鲁苏榴辉岩套的特征及其动力学演化     

韩宗珠  宋明春 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2001,31(4):619-625

鲁苏榴辉岩套以广泛分布各类榴辉岩、密切伴生石榴石橄榄岩、石榴石麻粒岩等高压岩石组合 ,普遍发育韧性变形带 ,大量出露燕山晚期碱性花岗岩及深源脉岩为特征。它已经历三迭纪早期华南陆块与华北陆块的碰撞事件、大陆逆掩推覆构造事件及后期白垩纪早期开始的大陆伸展构造事件 ,是我国华南陆块与华北陆块之间的重要过渡单元。  相似文献   

石榴石橄榄岩的熔融实验及其地质意义     

韩宗珠  谢鸿森  盛兴土 《中国海洋大学学报(自然科学版)》1990,(2)

在20×10~9Pa和25×10~9Pa条件下,对石榴石橄榄岩进行的14次高温高压熔融实验研究表明,在1600℃时石榴石橄榄岩开始熔融(初熔),熔体中的SiO_2>70％,Na_2O+K_2O>8％,类似于A型花岗岩成分。本实验为地幔花岗岩的成因提供了证据。  相似文献   

大别山地区石榴石橄榄岩的岩石学和地球化学     

韩宗珠 《中国海洋大学学报(自然科学版)》1989,(4)

本文首次对我国石榴石橄榄岩类岩石进行系统的岩石学和地球化学研究。通过对大别山地区两个不同类型岩体中的石榴石橄榄岩的岩石学、岩石化学、矿物化学和稀土元素地球化学研究,表明这类岩石属钙碱性系列超基性岩;与地幔成分相比,富集易熔元素,亏损难熔元素;利用矿物地质温压计估算其形成压力为2×10~9pa,成岩温度为600～700℃具有正铕异常和轻稀土元素富集特征 推测为地壳下部的超基性岩经深成变质而成。  相似文献