集宁碱性玄武岩中橄榄石的成分特征及其深部过程记录

【作者】 唐宗源； 赵国春； 孙德有； 邓昌州； 李杰；

【机构】 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室； 西北大学大陆动力学国家重点实验室； 香港大学地球科学系； 吉林大学地球科学学院； 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室；

【摘要】 碱性玄武岩能够记录地幔物质组成和深部动力学过程的信息,是研究深部物质循环的重要对象之一。位于华北克拉通西缘的集宁新生代碱性玄武岩（7.60±0.04 Ma）,以其保存完整的橄榄石-单斜辉石结晶序列,为揭示岩石圈地幔演化提供了关键样本。电子探针分析显示,橄榄石具有较低的镁橄榄石分子（Fo为77～83）和镍含量(487×10^–6～2239×10^–6),Fe/Mn比值（60～85）较高,表明其形成于富石榴石源区。单斜辉石为透辉石-普通辉石系列（Wo 41.29～46.36,En 39.84～45.83,Fs 9.74～12.78）,具有较高的TiO₂（0.78%～2.28%）和Al₂O₃（2.78%～6.34%）含量,进一步佐证岩浆源自深部石榴石稳定域。另外,Sr-Nd-Mg同位素组成显示,集宁碱性玄武岩具有较轻的镁同位素组成(δ²⁶Mg=–0.56‰至–0.42‰)和EMI型地幔端元特征((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.70487–0.70524;ε_Nd（t）=–4.95–+0.82),揭示源区经历了前寒武纪俯冲带碳酸盐交代作用的改造。基于矿物相平衡与温压计反演,该岩浆系统演化可划分为两阶段:（1）在岩石圈-软流圈边界（约70～100 km）附近的深部岩浆房中,单斜辉石和石榴石发生早期结晶分异,形成高Ti碱性岩浆;（2）岩浆上升至浅部岩石圈地幔（<0.4GPa）时,碱性岩浆与斜方辉石岩发生相互作用,促进了橄榄石和单斜辉石的结晶。这种多阶段的分异结晶过程最终控制了观察到的矿物组合特征。矿物化学成分变化揭示了从深部地幔源区到地表的完整岩浆演化历史,为理解华北克拉通西部深部地质过程提供了重要约束。更多还原