硅酸盐熔体与地幔岩石反应的微量元素实验研究

Silicate melt reacting with mantle rock is an important geological process which should contribute to rocks type transition of lithospheric mantle and the generation of high Mg# magma. Existing study about silicate melt and mantle rocks reaction focused on field samples studies and major elements study in experimental petrology, lacking of trace elements study in experimental petrology. In this project, reaction experiments between silicates melt and synthetic mantle rocks were carried on a six-anvil apparatus. In order to build trace elements research method of melt-rock reaction and to obtain effective element geochemistry signatures, the trace elements of experiment products were tried to analyze by controlling the geometrical shape of starting materials. This study will offer direct evidence for exploring the mechanism of silicate melt and mantle rocks reaction.

硅酸盐熔体交代地幔被认为与地幔岩石圈的岩石类型转变和高Mg#岩浆的形成有直接关系，是重要的地质过程。现有关于硅酸盐熔体-地幔岩石反应的研究主要集中在野外样品的观察研究和主量元素的实验研究，微量元素的实验研究相对缺乏。本项目拟在六面顶大腔体压机上进行硅酸盐熔体-人工地幔岩石反应的实验，通过控制初始物的几何形状来完成实验产物的微量元素研究。建立实用可靠的熔体-岩石反应微量元素研究方法并为硅酸盐熔体的地幔交代过程提供可靠的地球化学指标，为揭示硅酸盐熔体-地幔岩石反应的机制提供直接的实验证据。

硅酸盐熔体与橄榄岩反应是岩石圈地幔演化的重要过程，前期研究主要集中在熔岩反应的主量元素变化过程，对微量元素的研究相对缺乏。本项目在此基础上通过人工控制初始物的几何形状，使得反应产物满足微量元素分析的尺寸要求，完成了硅酸盐熔体-二辉橄榄岩反应的主微量元素原位分析。实验结果显示，（1）反应的温压条件是控制反应边矿物组成的关键因素，该结果可以解释华北克拉通地幔捕掳体中反应边成因类型的差异；（2）反应的温度压力条件对地幔岩石的化学成分有显著影响，华北克拉通岩石圈地幔的化学成分不均一性可能是由于遭受到了不同温压条件下的硅酸盐交代的造成的；（3）华北克拉通内部中生代高Mg#岩浆是硅酸盐熔体与岩石圈地幔交代的直接产物，其成分差异也是由反应的温压条件决定的。现有实验还提供了可靠的矿物与硅酸盐熔体的微量元素分配系数。