塔里木大火成岩省铁质玄武岩岩石成因

Tarim large igneous province (TLIP) is characterized by long duration, complex rock types and extensive distribution of ferrobasalts. Our project will focus on the ferrobasalts from the different part of the TLIP. The major element, trace element and Sr-Nd isotopic data will be used to discuss the relationship between ferrobasalts and other types of lavas. Based on the melt inclusions from the olivine phenocryst and other methods, we estimate the properties of the primary magma. We use the Sr-Nd-O-Os-He-Mg-Zn isotopes to trace the mantle sources of the ferrobasalts to indicate if they contain recycled pyroxenite/eclogite and carbonate rocks that are in the spatial variation. The Al thermometer of the olivine will be used to study the crystallization temperature of the olivines, which may indicate the abnomal hot mantle, petrological signal of the involvement of the mantle plume. The Sr-Nd-O-Mg-Zn isotopic data and the P-T stabilization field of the carbonate minerals will be employed to constrain the depth of the subduction plate and the possible interaction between the mantle plume and the subducted plate in relation to genesis of the TLIP. Our research results will be benefit to provide the crucial petrological and geochemical constraints for constructing the thermal-compositional structure.

塔里木大火成岩省（TLIP）以岩浆作用持续时间长、岩石组合复杂以及广泛分布的铁质玄武岩有别于其他大火成岩省。本项目拟以TLIP的铁质玄武岩为主要研究对象，通过主要元素、微量元素和Sr-Nd同位素方法阐明铁质玄武岩和其他熔岩的成因关系；利用橄榄石中的熔融包裹体以及其他多种不同方法恢复原始岩浆成分；通过Sr-Nd-O-Os-He-Mg-Zn等同位素的联合示踪，阐明铁质玄武岩的地幔源区性质，是否存在再循环的辉石岩/榴辉岩和碳酸盐岩以及它们在空间上的变化。利用橄榄石的Al温度计约束是否存在异常热的地幔，为TLIP是否为地幔柱成因提供关键的岩石学证据。在此基础上，将Sr-Nd-O-Mg-Zn同位素和实验岩石学得出的碳酸盐矿物的稳定域结合起来约束再循环碳酸盐的深度，揭示地幔柱-俯冲板片相互作用过程及其对TLIP形成的深部控制机理，并为建立地幔柱的热-成分结构以及地幔柱演化等问题提供岩石学和地球化学约束

塔里木大火成岩省（TLIP）以岩浆作用持续时间长、岩石组合复杂以及广泛分布的铁质玄武岩有别于其他大火成岩省。本项目以TLIP的铁质玄武岩为主要研究对象，并结合其它相关岩石，通过详细的野外地质观察和岩相学研究发现，其普遍具有岩浆成因的碳酸岩球粒，并结合其轻的Mg同位素特征（如碳酸岩的δ26Mg低至-1.1‰），论证了源区存在再循环碳酸盐。另外，通过详细的岩相学观察，将原来命名为金伯利岩的岩石纠正为方解霞黄煌岩（aillikite），这是我国迄今为止唯一的方解霞黄煌岩。通过对方解霞黄煌岩中包体的系统的矿物学、岩石学和地球化学研究，论证了这些包体代表了阿拉斯加型超镁铁质岩石，从而为该地区早期俯冲提供了重要的岩浆作用证据。通过对富铁岩石（玄武岩、霞石岩、方解霞黄煌岩、煌斑岩、碱玄玢岩）的地球化学研究，论证了其源区还存在俯冲成因的榴辉岩，由此提出地幔柱-俯冲板片（有再循环成因的榴辉岩和碳酸盐岩）不同深度以及不同程度的相互作用是导致TLIP持续时间长、岩石组合复杂以及巨量铁质玄武岩的主要原因。首次提出TLIP是一个介于镁铁质和硅质大火成岩省之间的过渡型大火成岩省，并通过对长英质岩浆水含量的计算发现，其水含量高于典型的镁铁质大火成岩省，而低于典型的硅质大火成岩省，由此提出TLIP中长英质岩石体积大的主要原因是由于下地壳富水，地壳的含水性质可能是一个导致长英质体积大的关键因素。上述研究成果对于丰富大火成岩省成因理论具有重要的意义。本项目共发表12篇论文，其中Earth and Planetary Science Letters、Journal of Geophysical Research: Solid Earth、Journal of Petrology等SCI论文9篇，培养博士生5名、硕士生4名和博士后2名。