《含水熔體-橄欖岩反應動力學的高溫高壓實驗研究》是依託吉林大學，由王春光擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含水熔體-橄欖岩反應動力學的高溫高壓實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王春光
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含水熔體-橄欖岩反應發生在一系列構造環境的上地幔中(如俯衝帶、活動大陸邊緣及陸內造山帶)。研究其動力學，是認識含水熔體在地幔中運移機制以及一系列火成岩和地幔岩成因的關鍵。無水體系下，對熔體-橄欖岩反應動力學的實驗研究已經取得顯著進展，而含水體系的實驗研究還很薄弱。本項目以含水熔體-橄欖岩反應的動力學為核心科學問題，開展高溫高壓實驗研究。實驗選取具有不同主量元素成分和H2O含量的熔體做為初始反應熔體，純橄岩或二輝橄欖岩作為初始橄欖岩，在上地幔溫度、壓力條件下進行。通過對實驗結果的結構和成分分析，查明熔體主量元素成分和H2O含量對熔體-橄欖岩反應動力學的影響。最終，為進一步完善上地幔熔體運移機制提供實驗依據和約束。
結題摘要
含水富矽熔體-橄欖岩反應是地幔交代作用和上地幔熔體運移的重要環節。研究其反應動力學，是認識一系列火成岩和地幔岩成因的關鍵。鑒於此，本項目開展了一系列不同條件下，不同化學成分和含水量的矽質熔體與不同物理狀態二輝橄欖岩反應的實驗研究，以及與天然地幔樣品的對比研究。在高溫高壓實驗結果中識別出兩種反應機制：橄欖岩亞固相條件下的低溫反應機制和橄欖岩部分熔融條件下的高溫反應機制。低溫機制以石榴石和單斜輝石的結晶為特徵，伴隨少量二輝橄欖岩的溶解。高溫機制以橄欖中礦物的溶解-結晶-重結晶為特徵，形成二輝橄欖岩-方輝橄欖岩-富斜方輝石方輝橄欖岩序列。在熔體中含水時，反應形成斜方輝石岩反應帶。高溫機制（尤其在熔體中含水時）反應速率明顯高於低溫機制。低溫機制下，熔體的SiO2、Na2O含量升高，Al2O3、FeO、CaO含量降低；高溫機制下，熔體的MgO、FeO、CaO含量和Mg#大幅度升高，SiO2、Al2O3、Na2O含量明顯降低。在礦物學和岩石結構上，低溫機制實驗結果與大陸內部地幔橄欖岩及其中石榴輝石岩脈具有相似的特徵，高溫機制實驗結果與來自於古老克拉通岩石圈地幔的捕擄體具有相似的特徵。兩種機制下熔體成分變異趨勢的共同調節可解釋華北克拉通晚中生代高鎂岩漿岩的成分變異。作為實驗研究的套用，以對華北克拉通魯西地區和太行山南段地區高鎂閃長岩中不同類型的橄欖岩捕擄體為對象，進行了系統的全岩Sr、Nd、Re、Os同位素和橄欖石原位O同位素分析。結合實驗結果，限定了地幔岩石的成因。認為不同機制的熔體-橄欖岩反應作用於克拉通上地幔的不同部位。高溫機制和含水反應作用於岩石圈-軟流圈界面，低溫機製作用於岩石圈地幔內部。兩種反應機制共同造成古老克拉通岩石圈地幔性質的轉變，並形成高鎂岩漿岩的成分特徵。該項目研究不僅對揭示上地幔礦物學和地球化學不均一性的形成機制具有重要意義，同時對研究大陸內部火成岩成分變異的動因提供理論依據。
