2016年04月08日 星期五

研究亮点

杨志明研究组-Geology:青藏高原南部上地幔氧化还原状态和超钾质岩的氧逸度

来源:地调局地质所 作者:科技处 发布时间:2020-04-30

  地球上地幔的氧化还原状态控制着部分熔融,变价元素、亲铜元素的价态,以及挥发分的形成,因此,影响着岩浆起源、成矿作用乃至大气圈的演化。通过幔源岩浆和地幔橄榄岩样品的研究,多数构造环境下的上地幔氧化还原状态已经得到了较好的约束,如俯冲带的楔形地幔通常是相对氧化的(ΔFMQ = 0 to +3),而克拉通地幔(ΔFMQ = −4 to −2)和大洋地幔(ΔFMQ = −1.2 to −0.4)是相对还原。相比之下,造山带之下的上地幔氧氧化还原状态研究程度较弱,有关造山带之下的上地幔逸度(fO2)数据较少,且变化范围较大(ΔFMQ = –4.5 to +2.6);除此之外,影响造山带上地幔fO2变化的机制没有得到很好的限定。针对上述科学问题,中国地质科学院地质研究所杨志明研究组选择青藏高原南部后碰撞(~25-8 Ma)超钾质岩中的二辉橄榄岩包体开展详细研究,首次报道了喜马拉雅造山带之下的上地幔fO2,以及超钾质岩浆从地幔源区到浅部地壳上升过程中的fO2变化。

                

               图1. 藏南后碰撞超钾质岩及其内地幔包体的ΔFMQ vs. T (A)P (B)和全岩Mg# (C) 图解 

  研究结果显示,二辉橄榄岩包体的fO2范围为ΔFMQ = +0.5 to +1.2(图1AB),指示藏南~25-8 Ma时岩石圈地幔相比克拉通和大洋地幔更加氧化,大致落在俯冲带楔形地幔的fO2范围内。矿物学证据显示,源自俯冲于藏南陆壳之下的新特提斯洋壳和印度陆壳的富水流体和/或熔体对藏南岩石圈地幔的交代作用,很可能导致了其fO2的升高。此外,超钾质岩浆在从56km的古深度上升到15km的过程中,ΔFMQ+0.8升高至+3.0(图1C)。这一fO2从深部到浅部过程的升高规律,与深部粗面安山质岩浆至浅部粗面质岩浆结晶分异过程中钛铁矿、硫化物和橄榄石含量降低等规律一致。因此,结晶分异作用,这一壳内岩浆演化过程,很可能导致了幔源岩浆fO2的变化,幔源岩浆fO2不能简单用来代表其源区氧化还原状态。

  青藏高原发育大量后碰撞斑岩铜矿床(Hou et al., 2015, Geology),其形成被认为与幔源超钾质岩浆有直接或间接的关系(Yang et al., 2015, JP; Lu et al., 2015, Geology)。本次研究结果进一步暗示,后碰撞时青藏高原岩石圈地幔高fO2,有利于CuS等成矿物质从深部到浅部地壳的迁移,这可能是青藏高原大量发育后碰撞斑岩铜矿的关键。

  本研究得到国家自然科学基金委、科技部重点研发计划项目资助,研究成果近期在线发表在著名地学期刊《Geology》上(Li, W.K., Yang, Z.M., Chiaradia, M., Lai, Y., Yu, C., and Zhang, J.Y., 2020. Redox state of southern Tibetan upper mantle and ultrapotassic magmas, Geology, doi: 10.1130/G47411.1),博士生李炜恺为第一作者,杨志明研究员为通讯作者,硕士生于超及张佳钰也参加了研究。 

  原文链接:https://doi.org/10.1130/G47411.1