塔里木深源捕虏体(晶)的岩石学和地球化学：对岩石圈性质和地幔柱-岩石圈相互作用的约束

本项目拟查明塔里木下地壳麻粒岩捕虏体、地幔橄榄岩捕虏体和捕掳晶的岩石学、年代学、元素地球化学和Sr-Nd-Hf-Os同位素特征，并与早二叠世溢流玄武岩进行系统的元素和同位素对比研究，深入探讨塔里木岩石圈的地球化学性质及其与地幔柱岩浆的相互作用。重要意义在于：(1)利用地幔橄榄岩捕虏体确定塔里木岩石圈地幔的形成时代；(2)利用单斜辉石捕虏晶和橄榄辉石岩研究塔里木岩石圈地幔的交代作用；(3)利用下地壳麻粒岩捕虏体的年代学和地球化学确定塔里木下地壳幔源岩浆底侵的时间和底侵岩浆性质；(4)利用深源捕虏体和溢流玄武岩的元素和同位素对比研究塔里木早二叠纪地幔柱-岩石圈相互作用的机制,揭示塔里木溢流玄武岩的地幔源区。

按照项目计划书所列内容，项目组完成了西克尔辉石岩捕掳体岩石学和变质相平衡研究；完成了地幔橄榄岩捕虏体岩石学、地球化学和成因研究；完成了麻粒岩捕虏体微区硫化物微量元素研究。并取得如下重要成果：.（1）.首次报道了塔里木辉石岩捕虏体的发现。确定辉石岩最初为高压的无斜长石尖晶石二辉岩，在降压至~1.5GPa，1100–1200°C时，新生变质斜长石包裹了第二世代自形尖晶石微晶；进一步降温降压导致辉石出溶，最终温压为 ～0.9GPa，~800–900°C。该过程说明辉石岩从>45km抬升至~28km并发生冷却，指示塔里木壳幔过渡带曾发生大幅度抬升，可能与地幔上涌造成的大陆岩石圈伸展、减薄有关。.该成果已在《岩石学报》发表，本项目第一资助。.（2）.西克尔地幔橄榄岩根据岩相学与地球化学可分为G1，G2 与G3三组。G1橄榄岩几乎未受地幔交代影响，并记录了高程度熔体抽取。G2与G3橄榄岩经历了广泛熔体交代，辉石岩亦为典型地幔交代产物。数值模拟表明二叠纪苦橄岩与G1橄榄岩在高熔体/岩石比(>15)下可形成西克尔辉石岩，熔体/岩石比较低(<1)时会形成交代橄榄岩。对橄榄岩与辉石岩进行Re-Os同位素分析，得到一条290±11Ma的等时线，且初始Os同位素比值为落于PUM范围，表明其来自Plume mantle源区。所有幔源捕掳体的εNd(t)为+9.5 至 +14.3, 具典型对流地幔特征。综上，我们认为塔里木地幔柱活动导致对流地幔上涌并经历较高程度熔体抽取而产生溢流玄武岩。上涌地幔冷却后形成新生岩石圈地幔并被上升的地幔柱熔体交代，形成交代橄榄岩与辉石岩。.本项成果向国际期刊Lithos上投稿，已获最终接收。.（3）.西克尔基性麻粒岩捕掳体中发育黄铁矿，可分为A、B两类。A类黄铁矿为半自形，微量元素含量偏低；B类黄铁矿为碎裂的它形，具有极高的Cu, Tl, Ni和Co含量。A型黄铁矿应来自于高温岩浆型水热流体；B型黄铁矿来源于低温盆地环境，是盆地热卤水循环的产物。上述特征表明，碧玄岩深成体可提供大量Cu，而后期盆地热卤水淋滤可携带大量铜作为西克尔砂岩型铜矿的矿源。这为寻找西南天山砂岩型铜矿矿源提供了重要线索，对建立成矿模式、指导找矿具有重要意义。.本项成果已经发表在国际知名矿床学期刊Mineralogica Deposita上，本项目为第二资助。