深海橄榄岩的淋滤实验：对大洋岩石圈地幔再富集过程的探讨

Abyssal peridotites and mid-ocean ridge basalts (MORB) are complementary products of mantle melting and melt extraction processes that create the ocean crust. Peridotites found on the sea floor are widely believed to be residues left by mid-ocean-ridge basalt melting. Their composition should provide insights into the nature of sub-oceanic depleted mantle. .Previous researches reach a consensus that mantle potential temperature variation, plate spreading rate variation and mantle source compositional variation are the three fundamental variables that determine the extent of mantle melting, MORB composition and ocean crust production. Abyssal peridotites, the residual of melting, should provide more direct information on mantle melting, melt extraction and post-melting processes. However, they are extensive serpentinization and weathering, resulting in profound changes in elemental abundances and isotopic ratios. Therefore, primary information of sub-oceanic mantle and melting process might be overgeneralization. .In this project, we leach the rock powder and mineral crystals of peridotites from KingKong Megamullion at Southwest Indian Ridge. Trace elements and isotopes compositions of the leachate will provide messages of the sub-oceanic lithospheric refertilization.

围绕大洋岩石圈地幔再富集过程中熔/流体性质和来源的总体研究目标，借助ICP-MS、TIMS和SEM等现代仪器分析手段，以西南印度洋洋中脊深海橄榄岩全岩粉末和单斜辉石颗粒为研究对象，利用不同种类（HCl和HNO3）和浓度（0.25N、0.5N、1N、2N、6N）的酸溶液对橄榄岩全岩粉末和单斜辉石颗粒进行连续淋滤实验。以淋滤液的元素含量研究为主，并配套进行Sr-Nd-Pb同位素组成变化研究。将深海橄榄岩的全岩地球化学特征和淋滤液的组成变化有机联系，研究与大洋岩石圈地幔再富集过程有关的熔/流体的组成、性质和来源。

深海橄榄岩是地幔部分熔融提取洋中脊玄武岩（MORB）形成洋壳过程中的熔融残余体。它们是研究大洋岩石圈地幔组成和性质的最直接样品，因此受到众多地质科学研究者的关注。但是由于深海橄榄岩长期暴露在深海底部极易受到蛇纹石化和风化作用的影响，导致橄榄岩只保存极少量的新鲜原生矿物，大量的地球化学信息发生改变甚至丢失。另外，玄武岩浆上升过程中的渗滤作用以及部分熔融后的熔/流体活动等都会影响深海橄榄岩的组成。因此，无论是传统的全岩分析、单矿物分离测试还是原位分析技术均无法克服蛇纹石化作用的影响，进而阻碍了对原岩地球化学特征和性质的判断。所以本项目选用非常有效的剔除岩石中人为或/和天然污染以及再富集作用影响的淋滤实验，通过对深海橄榄岩全岩粉末进行淋滤，分析淋滤液的组成，进而探讨橄榄岩所经历的熔/流体再富集作用。.所有的橄榄岩样品在第一次淋滤实验(酸的浓度很低0.1N)的淋滤液中Ca、Na、K、Mg、Li、B、Rb、Sr、Ba和LREE的含量非常高，另外同一样品不同实验第2次淋滤液中它们的含量基本一致，这些元素结果表明橄榄岩中这些元素很可能受到海水所引起的碳酸盐化作用影响。当淋洗酸的浓度较低时（如0.1N），淋滤液中过渡族金属元素如Cu、Zn、Cr、Co和Ni等元素的含量很低，表明这些元素基本不受海水所引起的碳酸盐化作用影响。但是随着淋洗酸的浓度升高（如1N和2N），淋滤液中Cu、Zn、Cr、Co和Ni等元素的含量基本稳定，这表明这些元素可能赋存于硫化物中。淋滤液中Sc、Ti和V的含量较低，而且不受淋洗酸的浓度影响，表明这些元素并没有受到熔融后的熔/流体活动影响。.在对西南印度洋洋中脊Kingkong地区的25个深海橄榄岩进行淋滤实验研究发现只有D1-14和D1-15两个样品淋滤液中所有元素含量都很低，而且稀土元素尤其是中稀土元素在淋滤前后的样品中基本一样。由此推断这两个样品基本上没有受到熔融后的熔/流体活动影响，它们的成分完全受控于部分熔融过程。对这两个样品进行模拟计算发现它们很可能经历了两阶段的部分熔融。同时由于整体上Kingkong地区缺失洋壳，而橄榄岩Al2O3 含量较低，部分熔融程度高，因此推测Kingkong地区大洋岩石圈地幔很可能经历了早期的岛弧环境下的部分熔融。