青藏高原特提斯蛇绿岩中古老岩石圈地幔再循环与铬铁矿床成因的岩石地球化学示踪

地球系统科学认为蛇绿岩是壳-幔系统层圈间相互作用的产物，保存着壳-幔作用过程的诸多信息, 地幔部分为海洋型地幔岩石类型。依据"后增薄层"理论，上部壳层的熔岩是由饱满的对流地幔发生部分熔融抽取的玄武质岩浆结晶而成，在地球化学上，与下部残留地幔岩应该是耦合的。而Re-Os同位素地球化学研究表明：Os同位素组成高于原始上地幔部分的，二者是平衡的，而残留相地幔橄榄岩大多是低于原始上地幔的，显示二者是解耦的。初步认为这是由具有古老岩石圈地幔Os同位素组成的微米级大小的富Os矿物相的"块金效应"所致，但缺乏宏观的岩石学证据。本申请以青藏高原特提斯蛇绿岩中新发现的Os同位素组成极度亏损的纯橄岩及与之紧密共生的铬铁矿岩为主要研究对象，在详细的野外观察基础上，以Re-Os同位素体系为主要研究手段，探寻古老岩石圈地幔物质在年轻蛇绿岩中再循环的岩石学和地球化学证据，并探讨与蛇绿岩中铬铁矿床成因的内在联系。

本项目为示踪青藏高原特提斯蛇绿岩中残留古老大陆岩石圈地幔信息，并探讨其产出的地球动力学背景，开展了横纵两条长剖面的综合研究，运用以Re-Os同位素体系为主要地球化学示踪手段，以青藏高原特提斯蛇绿岩带五处蛇绿岩（班怒带的班公湖、东巧蛇绿岩，永珠阿索带的永珠蛇绿岩以及雅江带的罗布莎和普兰蛇绿岩）为研究对象，通过详细的野外观察、岩石学、矿物学和全岩地球化学研究以及Re-Os同位素测试分析，不仅通过Os同位素示踪出青藏高原蛇绿岩地幔橄榄岩中残留有古老大陆岩石圈地幔信息，而且发现这种大陆岩石圈地幔橄榄岩以岩体形式残留在蛇绿岩带中，同时在具有深海橄榄岩特点的地幔橄榄岩中发现大陆岩石圈地幔性质的岩相学证据，主要取得如下成果：（1）普兰蛇绿岩的方辉橄榄岩中存在由镁铝石榴石（Majorite）退变的尖晶石－辉石交生体，EBSD分析揭示尖晶石和辉石具有平行的优选方位，暗示由同一种矿物分解而来，恢复的石榴石具有高Cr2O3（5.5-16.5 wt %）含量和高Si原子数（Si=3.07-3.24／pfu），对应深度至少达到210－400 Km，推测来源于超厚大陆岩石圈地幔，底部很可能抵达过渡带；（2）永珠蛇绿岩的地幔橄榄岩中极度亏损的纯橄岩以岩体形式产出，187Os/188Os比值为0.11194,对应的Re亏损年龄为2.39 Ga，方辉橄榄岩187Os/188Os介于0.11301－0.12426,对应的Re亏损年龄为介于0.70－2.25Ga，具典型古老大陆岩石圈地幔Os同位素组成特征，与大陆初始裂解环境的过渡型蛇绿岩相似；班公湖蛇绿岩中地幔橄榄岩Os同位素组成变化范围较大(0.1169-0.1290)，相应的Re亏损年龄介于0.48－1.5Ga之间，推测古老大陆岩石圈地幔经历再富集和后期多次熔/流体渗透反应，少数接近球粒陨石的Os同位素特征，可能代表着中生代的大洋岩石圈地幔，推测班公湖蛇绿岩兼具MOR型和SSZ型特点；（3）对班怒带中段进行了系统的火山岩成因构造背景研究，认为传统班怒带中大多为SSZ型蛇绿岩，发育于活动大陆边缘，而永珠阿索带中大多为洋陆过渡型（OCT）蛇绿岩，发育于被动大陆边缘，推测班怒带和永珠阿索带同属一俯冲增生造山带，之间夹持着大小不一的微陆块，将之合称为“含微陆块的俯冲增生型造山带”。