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第 2 6卷第 3 期 2 0 0 7 年 5月 岩石矿物学杂志 A A P E m o【 DGI CA l ’ T MI NERAI X I A Vo I _26． No． 3 M a y ，2 0 0 7 吉林双辽地 区橄榄岩包体 中熔体一 岩石作用特征 及其对地幔交代作用的启示 于宋月 ， 一 ， 徐义刚 ， 黄小龙 ， 葛文春3 ， 马金龙 1 ．中国科学院 广州地球化学研究所 同位素年代学和地球化学重点实验室， 广东 广州5 1 0 6 4 0 ； 2 ．中国科学院 研究生院， 北京1 0 0 0 4 9 ； 3 ． 吉林大学 地球科学学院，吉林 长春1 3 0 0 6 1 摘要 吉林双辽地区古近纪玄武岩中一方辉橄榄岩包体记录了上地幔交代作用的信息。原生斜方辉石被交代成 因的单斜辉石和橄榄石所围绕， 或形成反应边结构 ， 或斜方辉石残留在次生单斜辉石中。这些反应结构仅出现在尖 晶石的周围。电子探针分析表明次生单斜辉石具有高 Mg 、 C r 和 C a O／ A l 2 o3比值， 次生橄榄石高 Mg 、 C a O和 02 O 3 ， 被交代的尖晶石边部高 c r 、 C a O。由于交代作用并未影响橄榄岩体系的 Mg ， 而且熔体一 岩石反应结构指示 O p x 斜方辉石 S D 尖晶石 熔体 I 一C p x 单斜辉石 o1 橄榄石 熔体 1 I ， 结合实验以及文献资料， 认为双辽地区的岩石圈地幔受到了硅酸盐熔体的交代。这种交代导致橄榄岩中斜方辉石逐渐减少， 单斜辉石和橄 榄石逐渐增加， 从而使方辉橄榄岩渐变成易剥橄榄岩。这种交代现象可能发生在软流圈一 岩石圈接触带上的熔一 岩反 应区， 暗示了在古近纪双辽地区岩石圈减薄和软流圈上涌导致的软流圈一 岩石圈的相互作用仍在继续。 关键词 橄榄岩包体； 地幔交代作用； 反应结构； 双辽地区； 吉林 中图分类号P 5 8 8 ． 1 2 5 P 5 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 6 5 2 4 2 0 0 7 0 3 0 2 1 3 1 0 Cha r a c t e r i s t i c s o f me l t - r o c k r e a c t i o n i n S hu a ng l i a o p e r i d o t i t e x e no l i t h s a n d t he i r i mpl i c a t i o n s t o ma nt l e me t a s o ma t i s m YU S o n g y u e ， ，XU Yi g a n g ，HUANG Xi a o l o n g ，GE We n c h u n 3 a n d MA J i n l o n g 1 ． Ke y L a b o r a t o r y o f I s o t o p e Ge o c h r o n o l o g y a n d G e o c h e mi s t r y ，G u a n g z h o u I n s t i t u t e o f G e o c h e m i s t r y ，C h i n e s e A cad e my o f S c i e n c es， G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 0 ， C h i n a ； 2 ． G r a d u a t e Un i v e r s i t y o f C h i n e s e Ac a d e my o f Sci e n c es，B e i j i n g 1 0 0 0 4 9 ， C h i na ； 3 ．C o l l e g e o f E a r t h Sci e n c es， J i l i n Un i v e r s i t y ， C h a n g c h u n 1 3 0 0 6 1 ， C h i n a Ab s t r a c t A h a r z b u r g i t e x e n o l i t h s a mp l e f r o m P a l e o g e n e b a s a l t s i n S h u a n g l i a o a r e a o f J i l i n P r o v i n c e r e c o r d s t h e i n f o r ma t i o n o f u p p e r ma n t l e me t a s o ma t i s m．P r i ma r y o r t h o p y r o x e n e s a r e s u r r o u n d e d b y s e c o n d a r y c l i n o p y r o x e n e s a n d o l i v i n e s ，f o r mi n g r e a c t i o n t e x t u r e o r e x i s t i n g a s r e s i d u e s i n s e c o n d a r y c l i n o p y r o x e n e s ．Th e s e p h e n o me n a a p p e a r a r o u n d s p i n e l o n l y ．El e c t r o n i c p r o b e a n a l y s e s r e v e a l t h a t s e c o n d a r y c l i n o p y r o x e n e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y h i g h M g ， C r a n d C a O／ A1 2 03 ， s e c o n d a r y o l i v i n e s b y h i g h Mg ，Ca O a n d C r 2 0 3 c on t e n t ，a n d t h e me t a s o ma t i z e d r i m o f s p i n e l s b y h i g h C r a n d Ca O． As me t a s o ma t i s m h a d n o i n f l u e n c e o n Mg i n p e r i d o t i t e ．a n d t h e me l t r o c k r e a c t i o n p r o c e e d e d i n o r d e r o f O p x S p me l t I 一C p x Ol me l t I I ，t h e a u t h o r s c o n s i d e r t h a t t h e l i t h o s p h e r i c ma n t l e i n S h u a n g l i a o a r e a wa s me t a s o ma t i z e d b y c a r b o n a t e me l t o r s i l i c a t e me l t r i c h i n c a r b o n a t e ．Th i s c o n c l u s i o n i s b a s e d o n e x p e r i me n t s a n d l i t e r a t u r e ．Th e me t a s o ma t i s m r e s u l t e d i n d e c r e a s i n g c o n t e n t o f o r t h o p y r o x e n e ，i n c r eas i n g c o n t e n t s o f c l i n o p y r o x e n e a n d o l i v i n e i n p e r i d o t i t e ，a n d t h e t r a n s f o rm a t i o n f r o m h a r z b u r g i t e s 收稿 日期2 0 0 60 9 2 8 ；修订 日期 2 0 0 61 20 5 基金项目国家 自然科学基金资助项 目 4 0 6 7 3 0 3 8 ， 4 9 9 2 5 3 0 8 ； 中国科 学院百人计划资助项 目 作者简介 于宋月 1 9 7 9 一 ， 男， 博士研究生， 地球化学专业， 岩石地球化学方向， E m a i l y s y g ig ． a c ． c n 。 维普资讯 2 1 4 岩石矿物学杂志 第 2 6 卷 t o we h r l i t e s ．Th i s me t a s o ma t i s m ma y o c c u r i n t h e me l t r o c k r e a c t i o n z o n e l o c a t e d i n t h e a s t h e n o s p h e r e l i t h o s p h e r e b o u n d a r y ，s u g g e s t i n g t h a t t h e a s t h e n osp h e r e l i t h o s p h e r e i n t e r a c t i o n r e s u l t i n g f r o m l i t h o s p h e r e t h i n n i n g a n d a s t h e n o s p h e r e u p we l l i n g r e ma i n e d a c t i v e i n S h u a n g l i a o a r ea i n E a r l y Te r t i a r y ． Ke y wo r d s p e r i d o t i t e x e n o l i t h s ；ma n t l e me t a s o ma t i s m；r e a c t i o n t e x t u r e ； S h u a ngl i a o a r e a ；J i l i n Pr o v i n c e 大陆岩石圈地幔的重要特征之一是其高度的化 学不均一性 Me n z i e s ， 1 9 9 0 。这种不均一性与不 同 程度 的熔体抽提作用和后来 的熔体一 岩石相互反应 有关 K e l e m e n e t a 1 ． ，1 9 9 2 ；徐义刚 ， 1 9 9 8 。熔体一 岩石反应的表现形式有隐性交代和显性交代两种 ， 前者以富集不相容元素而不 改变矿物组成为特征 ； 后者则出现明显 的交代矿物 ， 如角闪石、 云母、 磷灰 石、 碳酸盐等 Me ．n z i e s a n d Ha wk es wo r t h ，1 9 8 7 。近 年来的研究证 实显性交代作用 的产 物也涉及到长 石、 橄榄 石和辉石 K e l e me n，1 9 9 5 ；I o n o v e t a 1 ． ， 1 9 9 5 ； X u e t a 1 ． ，1 9 9 6 。有关构造橄榄岩体和蛇绿 岩的研究表明， 涉及橄榄石和辉石的熔 体一 岩石反应 在规模上远远超过 了富挥发分交代矿物生成反应 ， 成为导致地 幔不 均一性形成 的主要 因素之 一。例 如， 古老克拉通下亏损方辉橄榄岩的形成与熔体一 岩 石反应过程中单斜辉石被斜方辉石所替代， 并伴随 橄榄石的溶解有关 Ke l e me n e t a 1 ． ，1 9 9 8 。另一种 反应是斜方辉石被单斜辉石所替代 ， 并伴随橄榄石 的沉淀 X u 口 ． ，1 9 9 6 ；I o n o v e t a 1 ． ，2 0 0 5 。虽 然这两种机制的重要性 已为人们共识 ， 但相关 的岩 相学证据还不多， 另外 ， 对相关 的交代介质前人更有 不同的看法。本文报道了吉林双辽地区橄榄岩包体 中的熔体一 岩石反应特征 ， 通过薄片观察和电子探针 分析等工作来揭示熔体一 岩石反应特点 ， 探讨交代介 质性质及交代作用对岩石圈地幔演化的影响。 地质背景和样品分析方法 双辽位于松辽盆地的东南缘 ， 双辽地 区火 山群 包括勃勃图山、 敖宝山、 玻璃山、 大哈拉 巴山、 小哈拉 巴山、 大吐尔基山、 小吐尔基 山和石头山等八座盾状 火山熔岩锥 图 1 ， 喷发年龄主要在 4 0 ～6 0 Ma左 右 ， 大 吐尔基 山喷发 较早 ， 约 8 6 ． 2 2 Ma 刘 嘉麒 ， 1 9 8 7 ； 余扬， 1 9 8 7 。火山群位于松辽盆地的东南隆 起区， 中生代盖层厚度约 8 0 0 ～2 0 0 0 m， 远小于中央 凹陷区 6 0 0 0 m 。遥感解译资料显示本区发育多 条基底断裂 ， 这些断裂主要分布在两种不 同性 质的 次一级盆地构造单元的交界处 ， 延伸数十到上百公 里 ， 它们的活动对双辽火 山群活动起到重要控制作 用。和东北其他地区新生代玄武岩一样， 双辽火山 群也产出大量的橄榄岩包体 。笔者采集 的包体产 于 勃勃图、 敖宝、 玻璃 3 座山， 包体数量大， 直径 4 ～1 0 c m， 主要类型有尖晶石二辉橄榄岩尖晶石方辉橄榄 岩和少量辉石岩。另外 ， 中国东部含包体玄武岩喷 发都在新近纪到第 四纪， 而双辽含包体玄武岩 的喷 发时代则为古 近纪 ， 这个特殊性及其 暗示 的本 区地 幔演化意义值得关注。刘嘉麒 1 9 8 7 做了本区玄武 岩的K 一 年代学研究， 余扬 1 9 8 7 对本区的玄武岩 做了较详细的研究 ， 包括年代学、 岩石学和地球化学 的工作。本文则通过对橄榄岩包体的岩石学和地球 化学的研究来探讨本区上地幔的演化过程。 图 1 双辽地区地 质简图 F i g．1 S i mp l i f i e d g e o l o g i l ma p o f S h u a n g l i a o a r e a 样品 B L S - 2采 自吉林双辽的玻璃山 寄主玄武岩 K - 年龄为 4 8 ． 4 1 ． 7 4 Ma ； 刘嘉麒， 1 9 8 7 ， 椭球体状 ， 长轴约 5 ～6 c i n ， 遭受过地表轻微蚀变。样品处理和分 析工作是在中国科学院同位素年代学和地球化学重点 实验室完成的。将选好的橄榄岩样品粉碎至粒径小于 2 0 0目， 考虑到样品的蚀变影响， 将粉末用少量 1 N的 HC l 浸泡， 同时进行超声波震荡 ， 然后用 Mi l l i Q水清 维普资讯 第 3 期 于宋月等 吉林双辽地区橄榄岩包体中熔体一 岩石作用特征及其对地幔交代作用的启示 2 1 5 洗， 烘干。全岩主量元素成分用 x射线荧光光谱分析 X R F ， 矿物主量元素成分和背散射图象 B S E I 用 日本 J F L公司的J X A - 8 1 0 0电子探针分析获得 ， 分析条件 加速 电压 1 5 k V， 束 流 3 ． 0 0 00 ． 0 0 2 E - 0 8 A ， 束斑 1 t a n 。 采用美国S P I 公司的标样校正。 2 岩相学特征 2 ． 1 原生矿物组合 B L S - 2 样品为尖晶石方辉橄榄岩， 原生矿物为橄 榄石 o l ， 8 2 ． 9 ％ 、 斜方辉石 O p x ， 1 3 ． 1 ％ 、 单斜辉石 C p x ， 2 ． 6 ％ 和尖晶石 s p ， 1 ． 2 ％ 。具中一 细粒变晶结 构 图 2 a ， 矿物颗粒直径 1 ～2 m m。尖晶石具有定向 性， 常见三连点结构， 暗示可能经历了重结晶过程。 2 ． 2 交代矿物组合 样品的交代矿物组合为次生 的单斜辉石和橄榄 石， 主要分布在尖晶石周 围 图 2 b ～d 。另外 ， 原生 单斜辉石受交代影响的部分具有海绵边结构 图 2 a 。背散射图像 B S EI 显示斜方辉石具有 明显 的 反应结构 图 2 d ， 斜方辉石的边缘被侵蚀呈港湾状 ， 并被狭长条带状单斜辉石包围 ， 单斜辉石的外部又 被橄榄石所 围绕。通常 ， 交代成 因的橄榄石 与尖 晶 石相接触 图 2 f 。随着交代程度 的增强， 斜方辉石 呈残留颗粒出现在次生单斜辉石内部 2 c 、 2 e ， 后者 又被橄榄石所 围绕。为了便于描述， 本文将 包含残 留斜方辉石 的大片单斜辉石称 为 C p x I； 而在大粒 斜方 辉石 周 围的细 小单斜 辉石称 为 C p x 1 I， 其 中 C p x I中含有蠕虫状 的玻璃体。有 的次生橄榄石 O 1 I 内部含有残留的单斜辉石 图 2 d ， 受交代影响的 尖晶石边部有锯齿状边 图 2 e 。 3 分析结果 3 ． 1 原生矿物化学成分特征 全岩和原生矿物化学成分列于表 1 。橄榄石具 有高 F 0 9 1 ． 2 ； 斜方辉石 占全岩约 1 3 ． 1 ％， Mg 为 9 2 ． 3 ； 原 生 单斜辉 石 Mg 为 9 2 ． 7 ； 尖 晶石具 有高 C r 2 0 3 4 1 ． 6 5 ％ ， C r 为5 0 。 双辽地区橄榄岩 中单 图 2 B L S - 2样品的矿物组成和结构 Fi g ．2 M i n e r a l a s s e mb l a g e a n d t e x t u r e i n s a mp l e B L 2 a 一原生矿物组成和结构 单偏光 ； b 一围绕在尖晶石 s p 周围的次生矿物 单偏光 ； 一 次生的I型单斜辉石 C p x I 和次生的橄榄石 o l I ，其 中C p xI含有蠕虫状玻璃体 Gla s s ， 并有残留的斜方辉石 Op x 背散射 ； d 一斜方辉石边部 围绕 的条带状次生 橄榄 石和单斜辉石 ， 尖晶石边部变成筛孔状 背散射 ； e 一尖晶石内部 的斜方辉石捕虏晶也有反应边结构 背散射 ； 卜 尖 晶石周 围的次生橄榄石 和单斜 辉石， 黑色箭头指示的是 电子探针打点分析的路线 背散射 a --p r i ma r y min e r a l a s s e mb la g e a n d t e x t u r e p l a n e p o la ri z e d ；b - - s e c o n d a r y min e r a l s s u r r o u n d i n g s p l n e l s p l a n e pol a r i z e d ；c --- s e c o n d a r y o l i v in e a n d s e c o n d a r y t y p e I c l i n o p y r o x e n e wi t h v e r mi f o r m g l a s s i n s i d e B S E ； 卜一 z o n e d s e con d a r y o l i v i n e a n d c l i n o p y r o x e n e s u rr o u n d i n g p r i ma r y o r t h o p y r o x e n e n o t e s i e v e t e x t u r e d r im o f s p i n e 1 B S E ； e - - r e a c t io n t e x t u r e o f o r t h o p y r o x e n e i n c l u s i o n B S E ； f --s e c o n d a r y o l i v i n e and c l i n o p y r o x e n e s u r r o u n d i n g s p i n e l ， b l a c k a r r o w s h o ws t h e p a t h o f E P MA a n a l y s i s B S E 维普资讯 2 1 6 岩石矿物学杂志 第 2 6 卷 表 1 B L S - 2 样 品全岩和各矿物主量元素成 分 叫B ／ ％ T a b l e 1 Ma j o r e l e m e n t c o mp o s i t i o n o f w h o l e r o c k a n d m i n e r a l s o f s a mp l e B L S - 2 矿物成分 全岩成分 Ol Op x Cp x S p S i 02 42 ． 6 0 S i 02 41 ．0 4 5 6． 1 3 5 3． 2 7 0． 0 4 TiC 0． 01 TiO2 0． 0 2 0． 0 3 0． 1 0 0 ．1 5 A 1 2 0 3 0 ． 8 1 A 1 2 o 3 0 ． 0 3 1 ． 9 3 3 ． 5 8 2 7 ． 5 3 Cr 2 03 0． 4 9 Cr 2 o3 0． 0 4 0． 5 6 1． 5 9 4 1 6 5 Fe 2 03 9． 1 8 Fe 0 8． 7 1 5． 3 4 2． 2 7 1 4． 0 5 Mn O 0． 1 2 M_n 0 0． 1 0 0． 1 4 0． 0 8 0． 2 7 Ni 0 0． 1 8 Ni 0 0． 1 4 0． 1 0 0． 0 5 0． 1 9 Ma 3 4 6 4 4 Mg O 4 9 9 8 3 5 ． 3 7 1 6 ． 0 3 1 6 ． 4 6 Ca 0 0 6 5 Ca O 0． 0 4 0． 6 7 2 0． 01 0． 0 0 N 0 一 Na O 0． 0 1 0． 1 3 1． 7 6 0． 0 2 To t a l 1 0 0 ． 0 8 总量 1 0 0 ． 0 8 1 0 0 ． 3 9 9 8 7 4 1 0 0 ． 3 6 烧失量 0 2 6 矿物含量8 2 ． 9 1 3 ． 1 2 6 1 ． 2 Mg 91 ． 4 6 Mg 9 1． 1 7 9 2． 2 7 9 2． 71 6 7． 8 3 Mg Mg ／ Mg ∑F e X 1 0 0 ， 下 同。 斜辉石的 A l ， 、 Ti O 2含量随 Mg 的增大而变小 ， 这种成分 变化趋 势与 部分 熔融 有关。Mg 越高 ， Ti O 含量越小说明样 品经历的部分熔融程度越大。 样 品 B L S - 2落在双辽地区橄榄岩成分变化范围的高 Mg一端 图 3 a ， 说明它经历 了较 高程度 的部分熔 融 ， 与其方辉 橄榄岩 的岩石类 型相 吻合。不过 ， 在 Mg 一Na 2 O 图解 图 3 b 中， 因原 生 单斜 辉 石 中 Na 2 0含量 明显偏 高 1 ． 7 6 ％ 而落在部分熔融趋势 外。岩石中不相容元素含量 的升高 ， 可能说 明样 品 经历过一期隐性交代作用 F r e y a n d P r i n z ，1 9 7 8 。 值得注意的是 ， 在通常情况下 ， T i 和 Na 是单斜辉石 中的不相容元素， 应该具有相同的成分变化特点 ， 但 在B L S - 2 样品中的T i 符合部分熔融趋势， 而 N a 可 能反映了地幔交代作 用的特征。单斜辉石中 Na T i 的分异可能暗示引起隐性地幔交代的介质与碳酸盐 熔体有关 I o n o v e t a 1 ． ，1 9 9 3 。根据 B r e y和 K o h l e r 的二辉石温度计计算的样品平衡温度约 9 7 9 ℃ ， 和其 他双辽橄榄岩样品一样具有 比较高的平衡温度 作 者未发表数据 。 3 ． 2 交代矿物化学成分特征 交代成因的单斜辉石与原生单斜辉石的平均成 分存在差异 表 2 ， 主要表现在前者 A l 2 03 、 Na 2 0含 量下 降 ， C a O／ A1 2 0 3比值、 Mg 和 C r 显 著升 高 ， Ti O 含量保持不变 ， 成分的变化范围较大 ， 落在双辽 地区橄榄岩的成分变化范围之外 图 3 。另外值得 注意的是原生单斜辉石中N a 2 0的异常富集。在单 斜辉石 的 WoE nF s的三 端员组分 图 解 中 图 3 f ， 次 生 单 斜辉 石 的变 化 范 围非 常 大 ， 超 出 了 表 2 两种类型次生单斜辉石成分和原生单斜辉石矿物成分平均值比较 叫B ／ ％ Ta b l e 2 Co mp a r i s o n b e t we e n mi ne r a l c o mpo s i t i o n s o f t wo t y p e s o f s e c 0 n da r y c l i n o py r o x e ne s an d a v e r a e e c o mmJ s i t i o m o f pr i ma r y c l i no D v r o x e n e s 维普资讯 第 3 期 于宋月等吉林双辽地区橄榄岩包体中熔体一 岩石作用特征及其对地幔交代作用的启示 2 1 7 l△ 次 生 单 斜 辉石 l a ‘ l◆ 原生单斜辉石l ■ ■麟 娜 ●啊霸霸 ■_ 啊呼一 图 3 B L S - 2 样品中次生和原生单斜辉石的化学成分对比 Fi g ．3 C o mp o n e n t i a l c o mp a r i s o n b e t we e n s e c o n d a r y a n d p ri ma r y c l i n o p y r o x e n e s i n t h e s a mp l e B L 2 a ～e 一单斜辉石 中 AI2 O3 、 N 2 O、 C a O／A I 2 0 3 、 TiO2 、 C r 与 Mg 的相关图解 ， 灰色区域为双辽地区 1 6 个橄榄岩样品中单斜辉石的 成分变化范围 作者未发表数据 ， 下 同 ； f - 一单斜辉石 的三端员分类 图解 ， 次生单斜辉石分散在 wo和 E n两端员之间 4 ～r p l 0 t s 0 f Ab o3 ， Na 2 0， C a O／ A I 2 o3 ， T i O 2 ， C r a g a i n s t Mg f o r c l i n o p y r o x e n e f r o m s a mp l e B L S - 2 ，t h e s h a d e d f i e ld s r e p r e s e n t t h e c o mp o s i t i o n a l r a n g e o f c l i n o p y r o x e n e f o r 1 6 p e r i d o t i t e x e n o l i t h s f r o m S h u a n g l i a o u n p u b l i s h e d d a t a ， t h e s a r l l e b e lo w ；卜 Wo E nF s t r i a n g le p l o t f o r c l i n o p y r o x e n e ，s e c o n d a r y c l i n o p y r o x e n e s h o ws a wid e c o mp o s i t io n r a n g e b e twe e n W o a nd En 双辽橄榄岩的范围， 而且基本只在 Wo和 E n两个单 元之 间变化 ， 说 明其成 分 主要受 C a 、 Mg的控 制。 C p x 工成 分相对均 一， C p x 11的化学成 分则很 不均 一 ，而且两者具有不 同的化学成分 表 2 ， C p x I中 N a 2 0、 A l 2 O 3 含量 和 Mg 比 C p xⅡ要高 ， C a O／ A1 2 0 3 比值要低 。 同原生橄榄石相 比， 次生橄榄石的 Mg 无显著 变化， 但其 Al 、 C r 、 C a 变化范 围较大 表 3 ， 特别是 C a O含量 0 ． 5 4 ％～1 ． 4 7 ％ 远高于原生橄榄石 C a O 含量 0 ． 0 4 ％ ； 而如此高的 C a O在地幔包体中很少 见。C r 2 0 3 含量 0 ． 1 5 ％～0 ． 4 2 ％ 也 比原生橄榄石 高 0 ． 0 4 ％ 图 4 。 参与反应的尖晶石 ， 从核部到边缘 C r 、 C a O含 量升高， Mg 略有降低 图 5 。玻璃体呈蠕虫状出 现在 C p x工 内 部 图 2 c ，富 S i O 2 6 2 ． 3 1 ％ ～ 6 5 ． 5 9 ％ 和I O 3 ． 7 2 ％～8． 5 3 ％ ， 贫C a O 0． 1 4 ％ 9 8 7 6 4 3 2 ● ∞ 如 加 ／ 0 一 一 0 一 一 ／ 0对 u一 维普资讯 2 1 8 岩石矿物学杂志 第 2 6卷 表 3 次生橄榄石矿物成分和原生橄榄石 平均成分 的比较 “L U B ／ ％ Ta b l e 3 Co mp a r i s o n b e t we e n mi n e r a l c o mp o s i t i o n s o f s e c o n d a r y o l i v i n e s a n d a v e r a g e c o mp o s i t i o n o f p r i ma r y o l i v i n e s 装 ＼ 0 日 U 装 0 U 图 4 B L S - 2样品中次生橄榄石和原生橄榄石化学成分对 比 F i g ．4 C h e mi c a l c o mp o n e n t i a l c o mp a r i s o n b e t we e n s e c o n d a r y div i n e s a n d p r i ma r y o n e s f o r s a mp l e BL S - 2 ～ 0 ． 3 6 ％ 表 4 ， 在 C a N a K三角图中， 落在 Na K端员一侧 图 6 。 为了完整地揭示反应区域矿物成分 的变化， 对 反应边结构进行了详细的电子探针分析 图 2 f 。结 果显示 ， 参 与反应 的斜方 辉石 从 核部 向外 ， Mg O、 F e O、 AI 2 0 3含量显 著降低 ， C a O 含量显著 升高 图 7 。尖晶石从核部到边缘 ， C a O、 C r 和 Mg 逐渐升 高 ， 次生橄榄石在靠近次生单斜辉石 的一侧 C a O含 量高 ， 而远离它则含量 降低。这些特点 均说 明各矿 物在成分上存在着渐变过渡关系， 暗示它们 之间存 在着物质 的交换。值得注意的是 Mg 在交代矿物 中变化很小 ， 而 、 C a和 C r 变化显著 ， 说 明交代过 程中存在 、 C a 成分 的进入和交换 ， 而 Mg 的变化 不大可能说明并没有大量 F e 的进入。 4 讨论 B 2样品中的原生单斜辉石 中 N a的富集和 Na T i 分异以及斜方辉石周 围的反应结构显然与地 幔交代作用有关。前者属于隐性交代 ， 后者属于显 性交代。从 C p x Ⅱ中玻璃体 富 K的特点看 ， 该熔体 不可能是封闭系统中由原生矿物的不一致熔融形成 的， 而是外来交代流体一 熔体的残余 。为了探讨其交 代作用机制和交代流体一 熔体的性质， 我们首先通过 文献调研对不同类型的地幔交代作用的主要特征进 行 了归纳总结 表 5 ， 然后用于判断 B L S - 2样品所经 历的交代作用性质。 地幔交代介 质通常涉及 碳酸盐熔体 、 H 2 O C O 2 流体、 玄武质熔体和富硅熔体几种类型。其中H ， O - o2 流体交代作用的主要特征是会形成含水交代矿 物 ， 如 云 母 、 角 闪 石 ， 交 代 成 因 的 单 斜 辉 石 具 有低Ti 高 的成 分 ， 被 交代 的斜 方辉石具有低 、 维普资讯 第 3 期 于宋月等吉林双辽地区橄榄岩包体中熔体 岩石作用特征及其对地幔交代作用的启示 2 1 9 装 ＼ 0 一 U Cr 图 5 B L S - 2 样品中受交代的尖晶石边部和核部成分对比 Fi g ．5 C o mp o s i t i o n a l c o mp a r i s o n b e t we e n c o r e a n d r i m o f s p i n e l s i n B L S - 2 表 4 B L S - 2样品中玻璃体成分 Ta b l e 4 Co mp o s i t i o n o f g l a s s i n s a mp l e B I _S - 2 W B ／ ％ N a K 0 0 w Ca O Na 2 0 ／ ％ 图 6 B L S - 2 样品中玻璃体化学成分特征 F i g ．6 Co mp o s i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s o f a s s e s i n BL S - 2 不同交代类型的范围引自D a u t r i a 等 1 9 9 1 、 N e u m a n n和Wu l f f P e d e r s e n 1 9 9 7 、 C o l t o r t i 等 2 0 0 0 d i f f e r e n t t y p e s o f me t a s o ma t i s m d e f i n e d a f t e r D a u t r i a e l a 1 ． 1 9 9 1 ， Ne u ma n n a n d Wu lf f P e d e r s e n 1 9 9 7 a n d C o l t o r t i e l a 1 ． 2 0 0 0 维普资讯 岩石矿物学杂志 第 2 6卷 ＼ 0 图 7 反应边结构中各矿
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