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西藏罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩及铬铁矿床成因

文献类型:学位论文

作者阮涛
答辩日期2024
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师钟宏
关键词地幔橄榄岩,豆荚状铬铁岩,岩石学成因,单斜辉石,罗布莎蛇绿岩
其他题名The origin of the mantle peridotites and chromite deposit in the Luobusa ophiolite, Tibet
英文摘要

蛇绿岩是已消逝的古老大洋岩石圈通过构造抬升作用就位于汇聚大陆边缘的残片,是确定板块边界以及示踪古洋陆格局的岩石学载体。雅鲁藏布蛇江(雅江)绿岩位于我国青藏高原南部,代表了已消逝的新特提斯大洋岩石圈残片,是亚洲板块和印度板块最后碰撞的岩石学标志。雅江蛇绿岩以大面积断续出露新鲜地幔橄榄岩为特征,东西向延展近2000 km,未研究新特提斯大洋岩石圈演化提供了天然样品。尽管目前已取得大量进展,然而对于该蛇绿岩形成于洋中脊(mid ocean ridge, MOR)还是俯冲带(suprasubduction zone, SSZ)构造背景尚存争议。本文以雅鲁藏布蛇绿岩东段的罗布莎蛇绿岩为研究对象,通过详细的岩相学、矿物学地球化学以及Zn同位素组成(δ66Zn)研究,联合定量化模拟,示踪罗布莎地幔橄榄岩经历的不同地幔过程,以进一步限定罗布莎蛇绿岩的构造环境。同时,罗布莎蛇绿岩蕴藏了雅江蛇绿岩带上唯一一个高Cr型豆荚状铬铁矿床。目前对热液是否参与成矿以及纯橄岩壳和铬铁矿体之间成因联系的理解尚不充分。本文对铬铁矿石以及共生的纯橄岩壳进行了岩相学以及矿物学研究,进一步探索成矿过程中的热液所扮演的角色以及纯橄岩壳和铬铁矿石之间的成因联系。
罗布莎地幔橄榄岩可分为三类,代表了三种不同的岩石圈地幔过程。第一类橄榄岩为二辉橄榄岩。硅酸盐矿物粒径整体相差不大,为原生粒状结构。其地球化学特征和低程度洋中脊玄武岩抽取后的MOR橄榄岩残余十分相似。此外,全岩Zn同位素组成(平均δ66Zn = 0.23 ± 0.03‰, 2SD)也和全球无水减压熔融后的橄榄岩残余类似。这些特征暗示了二辉橄榄岩为无水MOR环境下熔体抽离后的地幔残余。采用无水分离熔融模型对熔融过程中单斜辉石的REE含量变化进行模拟,结果显示这些二辉橄榄岩是DMM源区首先在石榴石域经历了3%–5%熔融、其次在尖晶石域经历了3%–12%熔融后的残余,总熔融程度为8%–18%。
第二类橄榄岩为高度亏损的斑状方辉橄榄岩。硅酸盐矿物颗粒粒径变化很大,粗粒的残斑状斜方辉石、橄榄石周围常被细粒不规则的硅酸盐矿物集合体环绕,形成斑状结构。这类橄榄岩具有高度亏损的全岩及矿物成分,例如全岩平均Al2O3低(0.5 wt.%)但MgO高(46 wt.%);尖晶石Cr#高(57–65);单斜辉石Ti以及HREE高度亏损但Sr及LREE相较于二辉橄榄岩富集。这些特征和弧下亏损地幔楔含水熔融后的SSZ橄榄岩十分类似。此外,全岩富集重Zn同位素组成(δ66Zn = 0.39‰–0.54‰),暗示了这类橄榄岩受到了高δ66Zn的板片流体的渗透作用。开放体系下的动力学含水熔融模拟结果表明,此类橄榄岩单斜辉石的REE、Ti及Y含量变化,与DMM源区亏损10%后的方辉橄榄岩残余再次经历了8%–12%的含水熔融过程一致,其中俯冲流体加入至源区的比例为0.25%–0.70%。

第三类橄榄岩为中等亏损的等粒方辉橄榄岩,以等粒结构为特征,硅酸盐矿物粒径较为均一,并出现少量的特征交代矿物角闪石。这些橄榄岩具有显著的熔体交代的矿物学特征。例如尖晶石富集TiO2含量(0.25–0.45 wt.%),单斜辉石和角闪石富集TiO2、Na2O、Cr2O3,这些特征符合板片榴辉岩熔体的交代作用。模拟结果显示交代熔体的REE为弧形,与亏损榴辉岩源区产生的熔体一致。同时,这些橄榄岩具有正常大洋地幔的Zn同位素组成(平均δ66Zn = 0.23‰ ± 0.10)。分离熔融模拟结果显示榴辉岩熔体的平均δ66Zn为0.33‰,与正常大洋地幔并无显著差异。此外岩相学显示交代过程中熔体沿矿物粒间渗透,熔/岩比例很低。因此在少量的榴辉岩熔体交代过程中,罗布莎地幔橄榄岩中的Zn元素并没有发生迁移,交代反应并没有破坏原本的Zn同位素体系平衡,因而等粒方辉橄榄岩保留了原有的Zn同位素组成。
与铬铁矿石密切共生的纯橄岩壳形成于玻安质岩浆与方辉橄榄岩的反应。纯橄岩壳和铬铁矿石在尖晶石成分、包裹体特征以及出溶矿物组合上具有明显差异。这些现象表明两者并非同时形成于同一熔–岩反应过程。结合前人研究,认为纯橄岩是成矿母岩浆迁移、混合的通道,是罗布莎铬铁矿床形成的前提条件。罗布莎铬铁矿石中广泛出现粒间单斜辉石,矿物学数据显示其兼具热液和岩浆成因。这些粒间单斜辉石被认为形成于尖晶石表面流体与结晶尖晶石和橄榄石后残余岩浆的混合,热液活动在罗布莎矿床成矿过程中广泛存在。热液活动对尖晶石的迁移和沉淀具有重要作用,是罗布莎矿床形成的关键因素。
结合罗布莎地幔橄榄岩以及铬铁矿石–纯橄岩壳详细的岩相学、矿物学以及地球化学分析,罗布莎蛇绿岩被认为经历了从洋中脊到俯冲带的两阶段构造演化。
 

语种中文
页码245
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专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
阮涛. 西藏罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩及铬铁矿床成因[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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