中国东部新生代幔源辉石岩包体的锂含量及其同位素组成

A combined MC-ICPMS and SIMS investigation of the major minearl phases in the mantle pyroxenites from East China is undertatken to measure lithium contents and isotopic compositions.The aims are to obtain and clarify Li and Li isotopic compositions of the mantle sources from which the pyroxenites of different origins were derived,and further to discuss the contribution of mantle pyroxenite as a distinct reservoir to Li and Li isotopic heterogeneities in the upper mantle and Li-rich mantle metasomatism, and the potential of Li isotopes to trace a pyroxenite componenent in the mantle sources of basalts.

本项目通过SIMS原位分析和MC-ICPMS全矿物分析相结合的手段来测定中国东部新生代幔源辉石岩包体中主要组成矿物相的锂含量及其同位素组成，分析并获得辉石岩地幔源区的锂含量及其同位素组成信息,并讨论辉石岩作为一个储库对地幔中锂不均一性和富锂地幔交代的影响，以及锂同位素体系作为识别玄武岩源区中辉石岩组分的可能性。

本项目通过原位SIMS分析的手段，研究了来自中国东部四个新生代玄武岩产地（河北汉诺坝、吉林蛟河，山东昌乐方山和烟台）的21个代表性辉石岩捕掳体的锂含量及其同位素组成，旨在了解作为上地幔中除橄榄岩外最重要岩相的辉石岩的锂含量和同位素组成。分析结果显示辉石颗粒具有极端的Li含量（0.2~41ppm）和δ7Li（-83 to 40‰）变化范围。这种不均一性主要存在于颗粒之间以及颗粒的边缘，暗示近期受到富锂熔体/流体以及相关的同位素扩散分馏过程的影响，该过程发生在辉石岩被带出前很短时间内的地幔源区，或在被寄主岩浆捕获并带出地幔的过程中。详细的锂含量和同位素剖面分析则显示单斜辉石核部具有相对均一的Li含量和δ7Li值，而且绝大多样品值都落在一个相对狭小的范围内。这表明单斜辉石核部在很大程度上保存辉石岩在地幔源区没有受到最近扰动的初始锂含量和同位素信息。因此，本研究项目的主要结论有：1）没有受到最近扰动的地幔辉石岩具有中等的锂含量（2~5 ppm）和亏损的锂同位素组成（δ7Li: -5~-15‰）；2）我们的研究结果支持俯冲过程的确可以导致脱水的下部洋壳具有亏损的锂同位素组成，反驳了俯冲脱水实验的结论；3）结合H2O/Ce这个敏感的地球化学指标，俯冲洋壳变质成因的辉石岩相对其它高压堆晶或者交代成因的辉石岩，具有明显高的H2O/Ce比（高达700），虽然它们都具有类似低的δ7Li值。