地幔碳酸盐交代作用中Li同位素的地球化学行为：以西秦岭地幔橄榄岩为例

以西秦岭（甘肃礼县-宕昌）新生代钾霞橄黄长岩中携带的经历过碳酸盐交代的地幔橄榄岩捕虏体为研究对象，在详细的岩石学研究的基础上，进行矿物原位Li含量和Li同位素分析，揭示橄榄岩矿物内部和矿物之间Li含量和Li同位素的分布特征及其相互关系，探讨Li含量和Li同位素在碳酸盐熔体导致的地幔交代作用过程中的地球化学行为；同时，结合地幔橄榄岩的Sr-Nd-Pb同位素组成特征，探讨参与地幔交代作用过程中熔体的来源和迁移规律，从而为进一步理解西秦岭岩石圈地幔的演化过程提供同位素地球化学制约。

本项目对西秦岭好梯和华北汉诺坝地幔捕掳体进行了细致的岩石学和矿物学观察分析，表明它们分别经历了典型的碳酸盐和硅酸盐交代作用。在此基础上，对这些样品的橄榄石、斜方辉石和单斜辉石进行了Li含量和Li同位素的原位分析和对比研究。结果显示好梯和汉诺坝地幔捕掳体具有明显不同的Li含量和Li同位素组成。好梯捕掳体的矿物Li含量为：橄榄石1.23-13.2 ppm，斜方辉石3.00-82.8 ppm，单斜辉石1.39-112 ppm；均高于汉诺坝样品的对应矿物Li含量矿物（橄榄石：1.34-5.52 ppm；斜方辉石：0.23-16.1 ppm；单斜辉石：1.18-79.8 ppm）。好梯和汉诺坝捕掳体的矿物均具有较大的Li同位素变化范围：好梯橄榄石的δ7Li=−29.1‰~+19.9‰，斜方辉石δ7Li=−16.9‰~+18.0‰，单斜辉石−45.1‰~+19.6‰；汉诺坝橄榄石的δ7Li=3.0‰~+41.9‰，斜方辉石=−21.0‰~+20.2‰，单斜辉石=−17.4‰~+18.9‰。好梯捕掳体矿物的Li同位素组成特征为δ7Li单斜辉石> δ7Li斜方辉石> δ7Li橄榄石, 与汉诺坝样品的Li同位素组成顺序（δ7Li橄榄石>δ7Li斜方辉石>δ7Li单斜辉石）相反。这些结果表明，岩石圈地幔均有不均一的Li同位素组成，这种不均一性与地幔交代作用密切相关；碳酸盐交代降低地幔橄榄石的δ7Li值，而硅酸盐交代降低其δ7Li值；因而Li同位素可以有效地鉴别碳酸盐和硅酸盐地幔交代作用。. 本项目对一批斜方辉石、单斜辉石和橄榄石样品进行了详细的电子探针分析，共获得2000多个分析测试点。结果显示每个样品具有均一的主量元素，12个样品具有较大的变化范围，例如6个橄榄石涵盖的Fo值变化范围为82-85和89-95。在电子探针分析基础上，对一批斜方辉石、单斜辉石和橄榄石样品进行了详细的离子探针分析，其中有11个样品具有均一的Li同位素组成，每个样品的δ7Li测试值均在3‰~5‰的变化范围内。与此同时，法国合作者也在其实验室进行了Li同位素均一性检验，得到了相同的结果。因此，这些样品可以作为Li同位素标样。同时我们的结果揭示橄榄石的Mg#值对Li同位素测试基体效应为1‰。这些标样的成功研发将推动Li同位素地球化学和地幔地球化学的研究并提升我国在这方面研究的国际地位。