Kaapvaal克拉通石榴石橄榄岩的Mg-Fe同位素组成

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• 作者：安亚军黄方黄金香W.L.Griffin刘传周
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：上地幔 ; 石榴石橄榄岩 ; 镁同位素 ; 铁同位素
• 作者单位：安亚军,黄方(中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院 合肥 230026)黄金香,W.L.Griffin(GEMOC ARC National Key Centre,Department of Earth and Planetary Sciences,Macquarie University,Sydney NSW 2109,Australia)刘传周(岩石圈演化国家重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029)
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi
• 分类号：P58;P5

摘要

本文对来自于南非Kaapvaal Craton的8个二辉橄榄岩和方辉橄榄岩样品和其中共存的29个单矿物尖晶石(Spl) ,橄榄石(Ol)、单斜辉石(Cpx)、斜方辉石(Opx)、石榴子石(Grt)进行了高精度的Mg-Fe同位素组成的测试。根据对大量岩石标样、合成溶液和自然样品重复测试的基础之上,Mg-Fe方法的外部精度分别为:δ26Mg≤0.05‰;δ56Fe为±0.04‰(2SD)。橄榄岩全岩的δ26Mg变化范围为-0.238‰~-0.210‰,平均值为-0.224±0.025‰(2SD,n=36);δ56Fe变化范围为一0.040~+0.060‰,平均值为0.005±0.076‰(2SD,n=44);同时也测试了来自于俄罗斯的8个石榴石二辉橄榄岩样品的全岩Mg同位素,平均值为-0.226±0.034‰(2SD,n=24),结果在误差范围内与南非样品完全一致。这些结果与前人发表的上地幔成分(特别是以尖晶石橄榄岩为代表)一致,说明了上地慢的Mg同位素组成可能是均一的。相对于橄榄石(-0.236±0.042‰, 2SD,n=32)而言,尖晶石、辉石、金云母(-0.118±0.037‰)具有略重的Mg同位素组成,石榴了石具有较轻的Mg同位素组成(-0.718±0.037‰~-0.517±0.047‰)。单斜辉石具有较橄榄石更轻的Fe同位素组成,石榴了石与橄榄石之间Fe同位素分馏程度与理论计算的矿物之间平衡分馏不一致,说明单矿物之间的Fe同位素可能并未达到平衡。后期交代作用会使得样品(如JGF98/6的Mg同位素组成明显偏轻,Fe同位素组成明显偏重。这些地慢硅酸盐矿物之问的Mg同位素分馏程度、方向与理论计算值一致。根据高温下橄榄岩包体中单矿物之间较大的Mg同位素平衡分馏(△26MgOl-Grt=0.299‰~0.497‰)和第一性原理计算结果可以得到单矿物Grt和O1之问的平衡温度为1072℃~1406℃。对于石榴了石相橄榄岩包体的研究,将上地慢同位素组成的研究从60km拓展到深达170km,大大加深了对更深部地幔的研究。