塔里木大火成岩省基性-超基性侵入岩的水含量及其对成因的制约

The genesis of large igneous provinces (LIPs) has always been the frontier and hot-spot in geoscience community. Water content, as one of the basic factors that affect the partial melting of mantle, is an important prerequisite for understanding the genesis model of LIPs. The Permian Tarim Large Igneous Province (TLIP) mainly consists of two magmatic episodes: the early stage dominated by continental flood basalts and the later stage dominated by ultramafic–mafic–felsic intrusive body and dyke swarms. A comprehensive understanding of the generation of the TLIP requires a systematic comparative study on water content of these two magmatic episodes. Currently, the research on the water content in the flood basalts of the TLIP is being carried out. Therefore, this project will determine the “primary” water content in mafic-ultramafic intrusions of the TLIP in detail, together with the in-situ elemental-isotopic data of clinopyroxenes to constrain the source characteristics. Combining with the water content data of flood basalts studied before, a complete spatial and temporal distribution framework of the TLIP will be established. On this basis, we can explore the relationship between two magmatic episodes, discuss the effect of water on the genesis of the TLIP and construct a reasonable genesis model.

大火成岩省(LIPs)的成因一直是地学界研究的前沿和热点，而水含量作为影响地幔熔融的基本因素之一，是正确认识LIPs成因的重要前提。二叠纪塔里木大火成岩省(TLIP)主要包括两期岩浆作用：早期以溢流玄武岩为主、晚期以超基性-基性-酸性侵入体和岩墙为主。全面认识TLIP的形成需要系统性地对比研究这两期岩浆作用的水含量。目前已有基金项目在开展溢流玄武岩水含量的研究。在此基础上，本项目将详细测定TLIP晚期的基性-超基性侵入岩的“原始”水含量，配合单斜辉石原位的元素-同位素数据来制约侵入岩地幔源区的属性；结合溢流玄武岩水含量的研究成果，搭建出TLIP完整的水含量时空分布框架，从水含量角度研究这两期岩浆作用之间的关系，认识水对TLIP形成的影响，为探索TLIP的成因模型提供进一步的制约。

本项目以早二叠世塔里木大火成岩省晚期的基性-超基性侵入岩为主要研究对象，对其开展了详细的水含量研究，并结合已有的对塔里木大火成岩省主期的大陆溢流玄武岩水含量的研究成果，建立了塔里木大火成岩省完整的水含量时空分布框架，探讨了水对大火成岩省形成的影响以及地球深部水的循环。.项目执行期内，对塔里木大火成岩省晚期主要的基性-超基性侵入岩进行了详细的野外考察和系统的采样。挑选新鲜的样品，对其全岩进行主微量元素分析，对其中单斜辉石颗粒开展原位的水含量分析和主微量元素组成分析，对其中橄榄石颗粒开展原位的水含量和高精度的主要元素组成分析。结合水在矿物（单斜辉石/橄榄石）和熔体之间的分配系数，计算得到不同基性-超基性侵入岩原始岩浆的水含量（1.2-5.2 wt.%）。汇总显生宙以来其他大火成岩省的水含量数据，利用水含量和H2O/Ce值与其他地球化学指标之间的关系，制约大火成岩省地幔源区的属性和水的来源。.项目完成了既定的研究目标，从水的含量、影响和来源等角度加深了对大火成岩省成因以及地球深部水循环的理解，取得了以下主要认识：（1）塔里木大火成岩省整体呈现高水含量特征；（2）塔里木大火成岩省水水含量的变化与其喷发过程有着密切联系；（3）塔里木大火成岩省富铁碱性的特征与其源区中高的水含量和高比例硅不饱和辉石岩组分密切相关；（4）大火成岩省中水主要来自于俯冲至核幔边界的大型低剪切波速省（LLSVPs）的再循环大洋板块，也就是说，LLSVPs很可能是富水的（水含量可达1个海洋）。