中科院青藏高原研究所、青藏高原地球科學卓越創新中心史仁燈研究員及其合作者龔小晗博士（現為中國地質大學（北京）博士後）、中國地質大學（北京）許繼峰教授等，以西藏普蘭蛇綠巖中含輝石-尖晶石後成合晶體的二輝橄欖巖為研究對象，通過系統的巖石學、礦物學與地球化學工作，首次證實這些二輝橄欖巖由早期石榴石相橄欖巖轉變而來。
圖1：(a-d) 西藏普蘭二輝橄欖巖中的輝石-尖晶石後成合晶體。(e-f) 後成合晶體與寄主橄欖巖中的輝石稀土元素特徵，相較於寄主橄欖巖中的輝石顆粒，部分後成合晶體中的輝石表現出更高的重稀土含量和更顯著的中稀土與重稀土之間的分異，較好的保留了早期地幔熔融殘留相石榴石的微量元素特徵。
這些二輝橄欖巖整體具有相對飽滿的全巖與礦物成分，礦物微量元素模擬計算表明，它們經歷了兩階段的部分熔融，即早期低程度的（4～6%）石榴石橄欖巖穩定區熔融與隨後同等程度的尖晶石橄欖巖穩定區熔融。進一步的礦物學分析表明，儘管後成合晶體中的礦物顆粒與寄主橄欖巖中的礦物具有相一致的主量元素成分，但在礦物微量成分上，相較於寄主巖石中的輝石，少量後成合晶體中的輝石顆粒表現出更高的重稀土含量以及更顯著的中稀土與重稀土之間的分異（圖1），與典型的地幔熔融殘留相石榴石的成分特點極為相似。本研究嘗試利用後成合晶體中的礦物成分重建了「原始」礦物的化學成分，結果顯示：重建的礦物具有與地幔熔融殘留相石榴石極為一致的主、微量元素成分。這些證據一致表明普蘭二輝橄欖巖為早期石榴石相橄欖巖的退變產物。
P-T計算表明，這些早期石榴石相橄欖巖形成/穩定的壓力約在2.5～2.8 GPa, 對應的地幔深度約為85～100 km（圖2），這個深度比傳統認為蛇綠巖地幔橄欖巖形成深度（15～20km）要深很多，更接近於成熟的（>60 m.y.）大洋巖石圈的底部或者洋底高原巖石圈的下部位置。結合巖石地球化學顯著的不均一性以及金剛石等不尋常礦物組合，提出普蘭地幔橄欖巖由不同深度的巖石圈地幔構成，包括新增生的弧前巖石圈、成熟的大洋巖石圈或洋底高原巖石圈地幔。它們在俯衝板片回撤過程中通過俯衝隧道在不同地幔深度快速向上剝露並隨機混合，最終可能通過伸展拆離斷層剝露至海底。
圖2：普蘭二輝橄欖巖的剝露P-T軌跡（紅線）。不同顏色的橢圓代表了不同的剝露階段，紅色為早期石榴石橄欖巖穩定區，深灰色為深部尖晶石橄欖巖穩定區，淺灰色為淺部尖晶石橄欖巖穩定區。
粉色五角星及虛線（圖2）代表了現今大洋俯衝帶含石榴石橄欖巖的剝露軌跡。不同顏色方塊代表了不同學者提出的『蛇綠巖型』金剛石可能的形成P-T條件
1）縫合帶蛇綠巖往往表現出多樣的洋殼成因類型，本研究首次在碰撞型造山帶內的蛇綠巖中識別出代表深部大洋巖石圈地幔的「石榴石」橄欖巖，因而進一步表明蛇綠巖地幔單元巖石也可具有多樣的成因與來源。
2）目前，世界範圍內可供研究大洋俯衝帶內深部巖石圈地幔巖石剝露機制的案例十分稀缺，本研究為深入研究這一問題提供了新的案例和理想的窗口。
3) 迄今為止，關於「蛇綠巖型」金剛石的成因及形成深度尚存巨大爭議。本研究揭示的普蘭二輝橄欖巖早先形成深度（約85～100 km）與自然成因的金剛石的最小穩定深度（約120 km）較為接近，結合普蘭地幔橄欖巖成因與來源的複雜性，表明淺部上地幔來源的金剛石是可能的。
該成果近期以題為「Garnet」 lherzolites in the Purang ophiolite, Tibet: Evidence for exhumation of deep oceanic lithospheric mantle」發表在國際地學期刊 Geophysical Research Letters上。本研究得到國家自然科學基金項目（41672054, 41802046, 41972052）與「第二次青藏高原綜合科學考察研究」專項（2019QZKK0801）的聯合資助。 全文連結：Gong, X. H., Shi, R. D.,* Xu, J. F.,* Huang, Q. S., Huang, X. X., & Su, B. X., 2020. 「Garnet」 lherzolites in the Purang ophiolite, Tibet: Evidence for exhumation of deep oceanic lithospheric mantle. Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2019GL086101.猜你喜歡：
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