新论文:巨晶成因新解:地幔中的岩浆-岩浆相互作用(俞恂,IGR)
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近年来,岩浆-岩浆反应模式被认为是除了岩浆-岩石相互作用、岩石-岩石反应模式外造成地幔岩性不均一的又一重要机制。岩浆-岩浆反应在高压情况下发生,形成石榴石与单斜辉石。对于这些高压矿物的研究为我们认识板内玄武岩的成因与地幔的岩性不均一提供重要信息。本次研究,我们展示了中国东部山东省蓬莱地区新生代玄武岩中石榴石与单斜辉石巨晶捕掳体的主、微量元素和放射性成因Sr同位素组成。主量元素(Mg#CaO以及TiO2的相关性)与微量元素(Mg#Nd以及Lu的相关性)上的协变关系暗示,巨晶形成于玄武质岩浆的分离结晶作用。温度-压力计算显示,巨晶形成于2.6-3.2 Gpa,温度约为1156 0C左右的环境,暗示这些巨晶形成于研究区的软流圈-岩石圈交界的位置(60-70 km)。巨晶的变化的Sr同位素组成、Sr同位素与Hf/Sm比值的负相关性,以及单斜辉石表现出的Ba/ThNb/U比值的正相关性,暗示了巨晶的混合成因。与之形成对比的是,山东玄武岩也表现出了与巨晶相似的混合特征,并且在Sm/YbCa/Al比值的相关图上可以看到,部分山东玄武岩具有更高的Sm/Yb和更低的Ca/Al比值,暗示其经历了地幔深部的石榴石与单斜辉石的分离结晶作用。以上这些特征与岩浆-岩浆反应模式一致。当我们将中国东部携带巨晶的玄武岩与相关地区其它玄武岩进行地球化学对比后发现,部分样品偏离了Sm/YbCa/Al比值上表现出的混合趋势,这意味着岩浆-岩浆相互反应模式在中国东部板内玄武岩的形成过程中普遍存在。

相关论文“Magma-magma interaction in themantle recorded by megacrysts from Cenozoic basalts in eastern China”近期发表在International Geology Review (IGR)(doi: 10.1080/00206814.2018.1446190)上。


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图(a)赤山单斜辉石表现出与玄武岩相似的混合趋势,图(b)中国其它地区新生代玄武岩在Sm/Yb-Ca/Al图上的相关性