苏鲁造山带超高压变质岩部分熔融过程中的Mg-Fe同位素分馏行为
批准号:
42103037
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:
周琨
依托单位:
学科分类:
岩石地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周琨
中文摘要
大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融行为及其地球化学效应是研究深俯冲板片地球化学分异和壳幔相互作用的核心内容之一。尽管目前在深俯冲板片的部分熔融过程、时限、机制和产物性质等方面取得了突出进展,对熔体的地球化学组成,特别是对不同温压条件下部分熔融过程中Mg-Fe同位素的分馏行为及其控制因素,仍然缺乏关键制约。针对这个重要问题,本项目计划对苏鲁威海地区的混合岩和仰口地区代表高压-超高压熔体的花岗岩脉体进行系统的岩石地球化学研究,拟通过全岩主微量元素和Sr-Nd-O同位素、矿物原位微区地球化学及年代学分析,查明熔体产物的形成时限、熔融条件、熔体组成及其控制因素。在此基础上,系统分析全岩和矿物的Mg-Fe同位素,查明高压-超高压条件下部分熔融熔体的Mg-Fe同位素组成,揭示Mg-Fe同位素分馏行为及其控制因素,结果将促进对高温Mg-Fe同位素体系的理解,深化对深俯冲板片部分熔融地球化学效应的认识。
英文摘要
Research on partial melting of UHP metamorphic rocks and its geochemical effects in continental subduction zones is one of the core contents in the study of geochemical differentiation of deep subduction slabs and crust-mantle interactions. Although much progress has been made in the process, time limit, mechanism and product properties of partial melting of deep subducted crust, there is still a lack of key constraints on the geochemical composition of melts, especially on the fractionation behavior and controlling factors of Mg-Fe isotopes during partial melting under different P-T conditions. To solve this important issue, this project plans to systematically study the petrogeochemistry of Weihai migmatite and Yangkou granite veins representing high pressure and ultrahigh pressure melts in the Sulu orogen. It is planned firstly to find out the formation time, melting conditions, melt compositions and control factors on partial melting products through the analysis of whole-rock major and trace elements, Sr-Nd-O isotopes, in-situ mineral geochemistry and geochronology. On this basis, we further systematically analyze the Mg-Fe isotopic compositions of whole-rocks and minerals, to find out the Mg-Fe isotopic compositions of partial melts under high pressure and ultrahigh pressure conditions, and reveal the Mg-Fe isotopic fractionation behaviors. The results will promote the understanding of high temperature Mg-Fe isotopic systems and deepen the understanding of geochemical effects of partial melting of deep subducted slabs.
俯冲带熔体活动对于陆壳形成演化与壳幔相互作用具有重要作用。本项目主要聚焦大陆深俯冲带复杂环境特别是高压-超高压条件下的熔体活动的元素和同位素行为研究。通过苏鲁造山带典型的超高压变质岩及部分熔融熔体产物的系统岩石地球化学分析,结合矿物微区分析与金属稳定同位素体系示踪,本项目旨在恢复原岩性质及演化历史,查明熔体组成变化与矿物响应,揭示了高压-超高压条件下部分熔融的同位素效应特别是Mg-Fe同位素分馏行为及其成因机制。主要研究内容和结果概括如下:(1)通过苏鲁造山带典型超高压变质岩全岩组成、形成演化历史及源区属性的研究,率先揭示了榴辉岩极端同位素亏损特征的成因。这些榴辉岩具有极高的Lu/Hf 比值(1.5~3.4)和εHf(0)值(254~576),这些关键亏损特征并非由陆壳深俯冲/折返过程中部分熔融主导,而是反映了榴辉岩原岩及其地幔源区的地球化学超亏损性质。这部分研究拓展了我们对超亏损地幔形成演化过程以及地幔不均一性的认识。(2)通过对苏鲁造山带典型高压-超高压花岗质脉体开展系统的矿物学及Mg-Fe同位素分析,限定了熔体产物的形成压力条件以及地球化学组成,超高压熔体产物(2.6~3.0GPa)相比于高压熔体产物及围岩片麻岩具有显著低的Mg-Fe同位素特征(δ56Fe: 0.01~0.10‰;δ26Mg: -0.49~-0.72‰)。这些关键数据指示不同压力条件下熔融反应机制的差异以及石榴石等矿物对熔体地球化学的贡献。这部分研究建立了部分熔融过程Mg-Fe同位素分馏与矿物行为的联系,拓展了Mg-Fe同位素体系在高温地质过程中的应用。(3)通过对苏鲁造山带同折返花岗岩的全岩及矿物微区分析,查明了这些不同成分的熔体衍生产物的时空分布规律,提出了差异性折返机制对于深俯冲带部分熔融条件、时限和产物多样性的制约,同时榍石极端的Nb/Ta变化(5~1064)反映了从熔体形成到岩浆演化过程中的显著地球化学分异,揭示了副矿物如榍石在部分熔融及岩浆作用过程中的重要贡献。本项目的研究对于我们认识造山带形成演化,俯冲带熔体活动过程的地球化学效应,以及部分熔融与花岗岩成因的联系具有重要意义。
大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融和熔体演化过程的Ca-Ba同位素研究
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批准号:42373046
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2023
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负责人:周琨
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依托单位:
国内基金
海外基金