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法国比利牛斯造山带Lherz二辉橄榄岩成因:原生vs次生

批准号:
42103017
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王于健
学科分类:
同位素地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王于健

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地幔橄榄岩中二辉橄榄岩通常作为低程度熔融的饱和地幔组分,常被用来厘定初始地幔的地球化学成分。然而,近年来不断有研究表明这些二辉橄榄岩可能是熔/流体交代亏损地幔形成的次生产物。关于“地幔二辉橄榄岩的成因:原生vs次生”的问题不仅直接影响被广泛接受的初始地幔成分的正确性;也涉及到大规模交代事件所需的交代介质的产生、迁移和交代机制等重要科学问题。法国Pyrenees造山带地幔橄榄岩长期以来作为研究地幔成分的重要对象,其中最大的Lherz岩体还是二辉橄榄岩(lherzolite)的英文发源地。然而,近些年来,Lherz二辉橄榄岩的原生成因也开始遭受质疑。本项目拟针对Lherz二辉橄榄岩为研究对象,采用单斜辉石原位元素-Sr同位素以及不同矿物间Sr-Nd-Hf-Fe同位素相结合,深刻揭示Lherz二辉橄榄岩的成及源岩属性,为全球地幔橄榄岩的成因研究、地幔深部岩浆过程提供理论和实际指导意义。
英文摘要
Orogenic lherzolites are commonly used to infer the composition of the Earth’s primitive mantle). However, an increasing set of research shows that lherzolites may form by combined processes of partial melting and melt refertilization. It is critical to distinguish between primary origin by subtle partial melting of primitive mantle and secondary origin by melt refertilization of depleted mantle. Because it may cast doubt on the accuracy of previous estimation on primitive mantle if the massive lherzolites are secondary products. Meanwhile, it has important geodynamic implications on the transformation and destabilization of ancient lithospheric mantle via melt refertilization. The Lherz massif in the French Pyrenees is a type-locality of lherzolite, of which the origin has been highly debated. We plan to use clinopyroxene in-situ elemental and Sr isotopic as well as inter-mineral Sr-Nd-Hf and Fe isotopic constraints, combined with quantitative geodynamic modelling via alphaMELTS, to determine the origin of Lherz lherzolite and constrain the nature of the source. This will provide an essential guide on the study of global mantle peridotite, mantle-crustal interaction, and the transformation and destabilization of lithospheric mantle.
从地球化学角度区分部分熔融作用与地幔再富集作用,并准确约束其时间,是悬而未决的重要研究问题。本研究利用系统的岩石学、全岩-矿物元素-同位素,结合alphaMELTS热力学模型对部分熔融和地幔再富集过程进行模拟,重新审视了法国Pyrenees造山带地幔岩体中的Lherz橄榄岩的成因。结果揭示了Lherz岩体中的方辉橄榄岩主要由部分熔融形成的地幔残余体组成,部分受到了低程度的地幔再富集作用的叠加影响。与辉石岩脉关系密切的Lherz二辉橄榄岩则代表由难熔方辉橄榄岩和上涌的N-MORB型熔体发生熔岩相互作用形成的次生产物。难熔方辉橄榄岩的Re-Os模式年龄(TRD)显示出一个系统的峰值,限定了熔融事件的年龄约为20亿年。本研究通过采用改良的渗流模型来评估Re-Os和Lu-Hf同位素体系的行为,开发了一种新的解决方案,约束了Lherz地幔橄榄岩经历的地幔再富集作用的年龄(约15至20亿年前)。结合全球克拉通和非克拉通岩石圈地幔的综合数据集,本研究成功地在元素层面上区分了硅酸盐熔融诱导的地幔再富集作用与部分熔融过程,展示了不同熔融机制对全球不同构造背景下的岩石圈地幔的形成与演化的贡献,并揭示了地幔再富集作用对克拉通岩石圈地幔稳定性的深远作用。
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