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组会:松树沟橄榄岩的岩石成因及构造演化——王文宇

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松树沟橄榄岩的岩石成因及构造演化——王文宇

蒋海川,Sept. 23, 2022

一.背景介绍

     板块构造理论解释了大洋岩石圈的形成和演化,而俯冲过程是则是板块构造运动的核心过程。地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球圈层之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用。地幔楔橄榄岩通过“构造就位”于造山带中,其保留了深俯冲、折返、熔岩相互作用等诸多印记,并记录了岩石圈尺度的变形过程,为俯冲碰撞、壳幔相互作用提供了重要约束。

     位于中国中部秦岭造山带商丹缝合带内秦岭杂岩核心区的松树沟橄榄岩,以强烈韧性变形和糜棱岩化为特征,记录了大量的熔/流体-岩石相互作用及变形历史,是全球范围内非常典型且非常新鲜的地幔楔橄榄岩,其成因被认为是:中元古代晚期至新元古代早期形成的俯冲大洋岩石圈的残余碎片、超镁铁质岩浆堆晶产物或来自地幔柱中富镁熔体转化的亏损地幔橄榄岩、弧前地幔中的高度熔融残余以及后续熔/流体岩石相互作用等,且应按时间分阶段研究。

 

图1.jpg

 

二.松树沟橄榄岩的岩石成因及构造演化

     在2016年发表的文献‘Highly refractory peridotites in Songshugou, Qinling orogen: Insights into partial melting and melt/fluid-rock reactions in forearc mantle’中,作者通过详细的岩石学、地球化学研究,矿物包体研究,揭示了松树沟橄榄岩从“高度提取”到“熔岩改造”,以及后期的“低温流体-岩石相互作用”、“糜棱岩化”的岩石学/构造演化历史。

     其通过岩相学观察表明,橄榄岩以细粒纯橄岩为主,粗粒纯橄岩以透镜状产出,且多属方辉橄榄岩,体现出大量斜方辉石经熔/流体-岩石相互作用所消耗。作者通过全岩主微量元素分析、单矿物及包裹体成分分析等途径,综合分析了熔/流体-岩石反应过程及岩石成因及构造演化历史。样品铁橄榄石Mg#-尖晶石Cr#特点、全岩HREE亏损形态与U型REE模式、矿物的溶解结构及橄榄石中存在斜方辉石包裹体的岩相学特点表明,方辉橄榄岩和纯橄岩代表了难熔弧前古老岩石圈地幔的残余且经历了熔岩反应。此外,来自含水矿物、碳酸盐矿物、磁铁矿等多相包裹体的制约表明,存在类似弧前地幔环境中富含流体的玻安质岩浆与方辉橄榄岩反应。而尖晶石蚀变现象、角闪石的形成与细粒橄榄石中的大量绿泥石则反映了后期几阶段的低温水岩反应。

     作者结合了弧前橄榄岩区域的构造背景,认为松树沟方辉橄榄岩和纯橄岩最初代表了古老的弧前岩石圈地幔,该地幔在年轻而温暖的俯冲带中经历了与玻安质岩浆相关的部分熔融和高温玻安质岩浆熔岩反应,之后又经历了一系列在俯冲带或古生代早期折返到秦岭碰撞造山带的造山地壳中的低温流体-岩石反应,伴随糜棱岩化与退变质过程,形成了松树沟橄榄岩岩体,且类似现象在Izu–Bonin–Mariana (IBM) 俯冲带现代(成熟)弧前环境中、Torishima 弧前和 Conical 海山中的研究同样存在。

图2.jpg

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