加拿大Oka岩浆碳酸岩杂岩体中硅酸盐岩与碳酸岩的成因关系：激光原位ICP-MS和熔体包裹体研究

Carbonatites are igneous rocks consisting of >50% carbonate minerals, and are typically associated with alkaline silicate rocks. However, the exact petrogenetic relationship between the latter and carbonatites is still not fully understood. In addition, the origin and evolution as well as the chemical identity of carbonatites also remain unclear. The Oka carbonatite complex (Québec, Canada) is amongst the youngest classic carbonatites in North America and is associated with the Monteregian Igneous Province (MIP). It consists of both carbonatite and associated undersaturated silicate rocks (i.e., ijolite, and alnöite). In this study, we wish to conduct in-situ major and trace element abundances and melt inclusion investigation of constituent silicate minerals from both carbonatites and associated silicate rocks from Oka. The chemical compositions of the silicate minerals will help identify magma sources for carbonatite and silicate rocks, and the comparison of the incompatible element abundances of clinopyroxene and monticellite from both carbonatite and silicate rocks can provide important hints on mantle carbonatite metasomatism. Melt inclusions investigation of the silicate minerals will contribute to the understanding of the silicate rocks and carbonatite melts and the petrogenetic relationship between these two. Combined detailed chemical and melt inclusion investigation of the zoned silicate minerals will provide crucial clues to the evolution of the carbonatite and associated silicate melts.

岩浆碳酸岩是由>50 ％的碳酸盐矿物所组成的火成岩，通常与碱性硅酸盐岩伴生。然而，至今人们对后者与碳酸岩之间的成因关系仍然不完全清楚。此外，碳酸岩岩浆的起源和演化尚待进一步的研究。加拿大魁北克Oka碳酸岩杂岩体是北美最年轻的经典碳酸岩，且与Monteregian火成岩区密切相关。它是由碳酸岩及伴生硅酸盐岩（如霓霞岩与橄辉煌斑岩 ）所组成。在此，我们希望对Oka碳酸岩和硅酸盐岩中的硅酸盐矿物开展原位主微量元素丰度测定及熔体包裹体组成分析的研究。硅酸盐矿物成分将有助于确定碳酸岩和硅酸盐岩的岩浆源，且碳酸岩和硅酸盐岩中单斜辉石和钙镁橄榄石中的不相容元素丰度的比较，可以为地幔碳酸岩交代作用的认识提供重要线索。硅酸盐矿物的熔体包裹体研究将有助于加深人们对硅酸盐岩和碳酸岩岩浆之间的成因关系的认识。本项目采用的原位化学分析和包裹体研究相结合的方法，将为Oka碳酸岩和硅酸盐岩岩浆的演变提供更全面的信息。

Oka碳酸岩杂岩体中碳酸岩和硅酸盐岩（如黄长岩、霓霞岩、煌斑岩）在时间和空间上相关。然而，碳酸岩与伴生碱性岩的成岩关系，岩浆的性质及演化过程尚不清楚。本项目开展了Oka碳酸岩及伴生硅酸盐岩中硅酸盐矿物化学组成和熔体包裹体成分的研究。研究发现加拿大Oka霓霞岩石榴石是含钛较高的钙铁榴石。石榴石显示复杂环带，并富集高场强元素和稀土元素。石榴石化学组成的变化和岩相学特征不能简单地归因于封闭体系结晶过程，而与多期岩浆混合一致。结合霓霞岩中磷灰石U-Pb年龄，Oka霓霞岩岩浆演化及混合至少涉及三个阶段。同时，Oka碳酸岩和硅酸盐岩不同岩石中单斜辉石显示不同的主量元素含量。微量元素数据进一步表明单斜辉石中微量元素组成变化较大，特别是稀土元素和高场强元素。单斜辉石记录的变化的地球化学特征不能简单地由岩浆分异过程解释，而表明阶段性的小体积部分熔融岩浆的参与和岩浆混合。在Oka，磁铁矿和磷灰石是存在于碳酸岩和黄长岩中两种常见的副矿物，包含丰富的熔体和矿物包裹体。磁铁矿和磷灰石主量元素组成显示变化，且碳酸岩和蓝方黄长岩中磁铁矿化学组成具有较大的变化，可以明显的分成两组。多相熔体包裹体含有多种子矿物相（>30），包括碳酸盐、盐、硫酸盐和氧化物。碳酸岩和黄长岩多相熔体包裹体中子矿物的分布是相似的。包裹体中几种子矿物组合的特征和碱性硅酸盐熔体一致。LA-ICPMS微区分析获取的磁铁矿熔体包裹体组成成分与矿物相估算方法所获得包裹体组成基本是一致的。磁铁矿与磷灰石中包裹体组分富含Na，Sr、F、Ba等元素，这些证据都表明其初始初始碳酸岩和碱性硅酸盐岩浆是富碱的。结合黄长岩和碳酸岩中各种成岩矿物的地球化学特征，表明Oka经历了复杂的岩浆演化过程和岩浆混合作用。