Kaapvaal-Siberian克拉通石榴橄榄岩的镁-铁同位素
批准号:
41603004
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
安亚军
依托单位:
学科分类:
同位素地球化学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
康晋霆、徐娟
中文摘要
地幔是硅酸盐地球最大的Mg-Fe储库,地幔的Mg-Fe同位素组成对我们研究地球的形成和演化以及高温地质过程中Mg-Fe的分馏行为至关重要。新鲜的橄榄岩捕掳体是被深源岩浆携带至地表的地幔直接样品,因此是研究地幔Mg-Fe同位素的重要对象。目前文献中所发表的Mg同位素数据主要是以浅部的尖晶石相橄榄岩来代表上地幔(<60km)的平均Mg同位素组成,而对来自更深部地幔的石榴石橄榄岩的Mg-Fe同位素组成几乎没有研究。因此尚不清楚浅部和深部地幔的平均Mg-Fe同位素组成是否存在显著差异,这制约了对全硅酸盐地球(BSE)Mg-Fe同位素组成的限定。.本项目拟测量Kaapvaal和Siberian克拉通的20个石榴石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩全岩及共存29个单矿物的Mg-Fe同位素组成。此研究将提供目前文献中非常欠缺的> 60km上地幔的Mg-Fe同位素组成,有助于我们更好地理解高温下矿物之间的同位素分馏机制。
英文摘要
The mantle is the Bulk Silicate Earth’s largest Mg and Fe reservoirs. Studies of the Mg and Fe isotopic compositions of the mantle are important for understanding its geochemistry and the accretion history of the Earh as well as the behaviors of inter-mineral fractionation for both Mg and Fe during high-temperature geological processes. Peridotite xenoliths brought up by deeply formed magmas such as kimberlites and continental basalts provide important probes to study the vertical sections of the sub-continental lithospheric mantle (SCLM). The Mg isotope studies have mainly focused on the fertile upper mantle represented by peridotites from the spinel facies (<60 km). Rather fewer data on the Mg isotopic compositions of garnet peridotites from the deeper portions of the upper mantle exist in the literature, and there is yet no study on the inter-mineral Mg isotopic fractionations between coexisting mantle minerals from these peridotites with deep provenances. The Mg and Fe isotopic compositions of the bulk silicate Earth (BSE) and the mechanisms governing Mg and Fe isotopic fractionations in the mantle are not fully resolved. .In this project, we plan to present combined Mg and Fe isotopic data of whole-rocks and mineral separates in well-characterized garnet lherzolites and harzburgites from the Kaapvaal and Siberian Cratons. The major objective of this project is to outline the Mg and Fe isotopic compositions of mantle rocks equilibrated at greater depths to broaden our understanding of compositions and evolution in the deep upper mantle represented by peridotites from the garnet stability field.
Mg是地球和陨石的主要组成元素之一。目前文献中以玄武岩、科马提岩、辉石岩以及橄榄岩包体为代表来研究地幔的Mg同位素组成,但是这些样品主要为来自浅部的尖晶石相橄榄岩,反映了60km以上的上地幔同位素成分,而对于来自更深部地幔的样品如石榴橄榄岩和其中共存矿物的Mg同位素组成的研究几乎没有。因此,我们需要对更深部来源的地幔样品进行Mg同位素研究。此外,因为Fe同位素的分馏和氧化还原过程有关,而Mg同位素则对氧逸度的变化不敏感,因此二者相结合可以更好的示踪地幔的演化过程。.本次研究选取了研究程度较高的南非Kaapvaal 克拉通和西伯利亚克拉通的20个石榴二辉橄榄岩和方辉橄榄岩全岩以及其中共存的29个单矿物进行了高精度的Mg-Fe同位素组成的测试。该实验室Mg-Fe同位素分析方法的长期外部精度δ26Mg和δ56Fe均好于±0.05‰ (2σ)。.橄榄岩全岩的δ26Mg值变化范围为-0.243‰ ~ -0.204‰,平均值为-0.223±0.035‰ (2σ, n=20);δ56Fe变化范围为-0.038‰ ~ +0.060‰,平均值为0.007±0.063‰ (2σ, n=8);来自于这两个克拉通的石榴橄榄岩全岩的δ26Mg值在误差范围内一致,且这些全岩的Mg和Fe同位素组成与前人发表的以尖晶石相橄榄岩为代表的饱满型上地幔成分一致,说明浅部上地幔和深部上地幔的Mg-Fe同位素组成并不存在明显的差异。相对于橄榄石(-0.236±0.042‰, 2σ, n=32)而言,斜方辉石和金云母(-0.118±0.037‰)具有略重的Mg同位素组成,石榴子石具有明显更轻的Mg同位素组成(-0.718±0.037‰ ~ -0.517±0.047‰)。石榴子石与橄榄石或斜方辉石之间较大的Mg同位素分馏(>0.4‰)和高温下不同Mg的配位数所控制的平衡Mg同位素分馏一致。结合岩相学和地球化学特征,Kaapvaal克拉通橄榄岩中的单斜辉石很可能与其它单矿物之间并未达到Mg-Fe同位素平衡。另外,后期交代作用会使得样品(如JGF98/6)的Mg同位素组成略微偏重,Fe同位素组成明显偏轻。本次我们对于石榴橄榄岩包体的研究,将上地幔的同位素组成从60km拓展到深达180km,揭示了古老克拉通岩石圈地幔的形成和演化历史,发现高温下矿物之间同时存在平衡和不平衡同位素分馏。
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DOI:
10.1016/j.gca.2016.11.041
发表时间:
2017-03
期刊:
Geochimica et Cosmochimica Acta
影响因子:
5
作者:
[Y. An;J. Huang;W. Griffin;Chuan-Zhou Liu;F. Huang]
通讯作者:
Y. An;J. Huang;W. Griffin;Chuan-Zhou Liu;F. Huang
Barium Isotopic Compositions in Thirty-Four Geological Reference Materials Analysed by MC-ICP-MS
MC-ICP-MS 分析 34 种地质标准物质中的钡同位素组成
DOI:
10.1111/ggr.12299
发表时间:
2019-11-13
期刊:
GEOSTANDARDS AND GEOANALYTICAL RESEARCH
影响因子:
3.8
作者:
[An, Ya-Jun, Li, Xin, Zhang, Zhao-Feng]
通讯作者:
Zhang, Zhao-Feng
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