（地质工程专业论文）中国东部上地幔不同类型流体组成及其性质.pdf

枣翟京都上地蠖不阏类鹜溅薅缝残爱其性质 胡沛青 导帮：汤中立张键杰 孛文揍娶 媳蠖流体是撼球内部物质张能量交换最滔跃豹组分，程迪蠼分异演化等过程 中发挥着重疆作用。中国东部新生代碱性玄斌岩中的地幔捕虏体为岩磷阔地幔的 残嚣，其中气体不荔激失露虽缀少受邀表大气黢污染，保黧了遗嫒源联熬最壹接 酶信息，是迸幸亍地粳流体研究爨斑接静榉晶。媳嫒搪摩体中流体懿纯学缀成、豫 定闷位索及稀有气体间位素缎成怒认识地幔不同类型流体性质、来源的煎要手段。 零文聚集了审重东郝玉大连酒、蛟河、辉南、张家口、大方山、六含方出、翻 溪薅越懿二辉擞攘装瓣虏棼耪勰磊表攘痿然，戳二鬻擞撬蠢拣凑谑窝游蠢岩臻 痨体申檄榄蕊、辩方辉石和纂斜辉蕊为对象，采用分步觚熬m a t - 2 寸i 廉谱计测 定了流侮静婵喾缎磷曩m a ，t - 2 5 2 嗣g c - c - d e l t a - p l u sx p 髓谴计测定e 锄的碳、氯 磷经黎，鼙溪j 霉q j 獭靛疑瓣羰阚袋爨，“蘧霉瓠：涟蘩封篙跨测定了遗p 裙溉豹氢 嚣位豢、采鬻：渊s 4 0 0 穗霄气体艨谱诗瓣熬了薹亡、：+ 套斑黧1 a r 懿事褒鞠麓霞素缀 成。根据地幔捕虏体不同组成矿物在不同温徽释出流体化啭组成特征、稳定同位 素特鬣殿稀有气体潮位素特摄搽讨了中国东郝麓下岩石霾撼幔流体的癸赵、牲囊 及寒澈，褥窭羧下瓣擎试识： l 、她幔搪虏体巾流体组分的赋存形式主袋宥不同类型的气液包裹体潮矿谚晶 格中滟溶的流体。撤据流体包裹体的形态、大小及分布特饭可区分出两种类型的 流体镪嶷傣：第一类为早期流体织囊镕：形坟规则，星球形、郭圆形秘受器形等 趣粼形状，个体较小( o 0 0 5 0 0 2 r a m ) ，成群产凑于旷秘瓣中心竣菝薜，鞠一温度舞 8 6 1 1 0 7 4 。第二类为晚期流体靓凝体：形状不规则，呈树枝状和管状，个体较大 ( 。0 1 - 0 + l m m ) ，。，边部襻在一些艘徽裂缝，分布予矿穆裂豫或迭缘。分步蕊热实验表 餐孛嚣衷都遣疆捧壤搭缀残矿魏中豹滚搭在3 0 0 6 、6 0 0 - 1 0 0 0 彝1 0 0 0 1 2 0 0 掰戒三个释气蜂，3 0 0 6 0 0 ( 2 低濑释气蜂释放的流体主要来自边部存在一些显擞 裂缝的晚期流体包骥；6 0 0 一1 0 0 09 c 释气蜂释放的流体主要来自和均一温度范围相近 的早麓流体毽裹蒋；1 0 0 0 1 2 0 0 ( 2 懑滠释气峰熬溅钵主要来囊矿豹晶掇中静流体。 2 、中霞东部逸骥臻虏傣翡流体证学组成以h 2 、c 0 2 秘c o 为主，s 0 2 、c 氇、 h 2 s 和n 2 为次要成分。流体组成随岩石类型、矿物种类和释出温度不同丽显示不 弼特缝。二辉橄榄袈辘痔体中橄榄嚣在8 0 0 - 1 2 0 0 。c 释放出的流体以c o 、c 0 2 秘h 2 是圭要戏分。麓方簿磊霸挚勰辉石在8 0 0 1 2 0 0 。c 释敖鑫戆滤镩臣遵秘c o 为主， 平均分剃为8 2 2 m m s g 秘7 3 5 m m ：g 。辉石岩稚虏体组成矿物8 0 0 1 2 0 0 。c 释出较 黼的流体总爨( 平均为1 3 7 3 5 m m 3 幢) ，流体组成主要以c 0 2 和c o 为主，矮有s 0 2 会交舞、娃2 窘爨羝翁蒋槎。二瓣撩褴蠢承i 辉石嚣藏痔露缀成矿耪2 秘6 0 0 0 c 释蠡 | ：；| 勺流体化学缀成以c 0 2 为主，s 0 2 和c 犏相对谢集。与似原始地幔初始流体组成 耨凌，显示s 0 2 帮e 铙笛氧镪魏缀分鞠显謇囊，耱2 帮c o 亏损。 3 、搬疆中鞫东部地幔捕虏体不同缎成矿物谨不同溢度释出流体能学组成特 征、穗定懑馥裳褥短及舔套气体鼷篷索特薤，礴定窭串灏泰帮嚣嚣銎蟪蠖耱热流 体、她幔交代挣焉流嚣秘再循邵照壳缀分等三种溪型静流体，不嗣类型流髂的缀 藏、链袋及寒淫省瑟差异。 4 、辫西潮域幔初始流体：辍二辉橄榄岩播艨体中擞揽石8 0 0 。1 2 0 0 ( 2 温度敷释 爨魏滚傣淹我表，鼓e 娆箨e 0 为主要或分。c 0 2 拣c o 瓣鑫坪e 篷较轻，c 0 2 懿屯乎 均为+ 2 3 3 ，c o 的6 仔c 平均为- 2 5 2 0 。c 0 2 的8 1 8 0 值变化范围位于+ 2 0 - + 1 6 6 o ， 乎均十6 。7 ，c 。2 靼e 0 嚣6 强e 整予潺积东凝囊熬菠基表。c f l 4 鼗s 珏e 煎熬溢发舞海 受重，婉烃碳同像素配分模式疑钶反序势布特征1 s c l _ 5 1 s c 2 5 ”c 3 6 1 3 c 4 ) ，揭添 媳蠖悫郝霹能缳稳原始省撬矮。h 2 0 t 鼹国馕平褥前s + 5 ，r a m a d a n 4 3 ，8 。 c m 的6 好c i 三l 及h 2 0 * i i h 2 躺国氆麓现出r - 耀韵撖幔特征。稀有气体祠使豢3 辅矿f 轴 嫩傻较麓，变化：- 9 0 7 3 。1 7 7 0 x t 之闽 2 0 n e 2 2 n e 、2 1 n e t a n e 燮豫范鼹分别强 9 0 3 1 0 。5 2 帮0 0 2 t 0 0 3 0 ；错6 声 r 变纯藏瑟2 7 2 + 2 。3 0 4 9 ，平翅穗3 2 3 7 ，3 h e 4 h e 、 2 0 n e z 2 n e 、2 1 n e 猕n e 具大气和地螋柱端元滠合的特征，表明中国农鼬陆下地幔初娥 滚俸蔽矜源予深帮缝疆。 5 、地幔交代作用流体：以= 辉橄榄辫捕虏体中斜方辉程积麟斜辉越以及辉积 豢臻龚嚣审8 0 0 ，1 2 0 0 c 瀑度袭释辫魏滚彝努筏表，其奏缀篱瓣怼。铙鬻靛孬貅c 值较轻，= 辉橄榄岩捕虏体中斜方辉石； h 单斜辉灏c 0 2 的6 h c 平均值分别) b - 2 3 9 释盛，# ，c o a n 露蕴豢变豫蕊瓣大；斜方辉吾鬻摹嚣辉磊c 臻熬s 奄蕊警蚜努臻 为矗8 3 稠3 2 7 。c 硪的6 b c 德较重( 1 3 c c m ”2 5 o ) ，烷烃硪蔺位豢配分模溅 篡喜爱彦分每骜缓。强酾遵熬蚤较耋；藩在溉粳篷莲疆癌。c l a _ 4 翁鑫”e 窝嚣零帮 鹣的艿d 缓兵典型继幔特镢。二辉橄榄崭辅虏体瓣方辉焉和擎斜辉石 1 0 0 0 c 释黼 s h e f l h e 蹙变鼗蕴n o 2 6 1 5 ；7 5 ) ( 1 矿，警筠4 + 9 8 x i 酽；2 冁尹曦德s 8 0 - 1 0 0 7 ，乎。、 均9 5 9 ；2 产n o 德0 0 2 1 0 0 2 8 + 平均0 0 2 5 ；4 0 a 扩6 心德2 8 9 碡6 2 ，平均3 2 6 ，灏 浚梧美蟪幔交饯撵蔫滚髂源予溪然遣蠼。瓣石卷揍蘑终孛8 0 承1 2 溢震段溪毽醣 流体以c 0 2 和c o 为主。3 h 矿h e 缎0 2 6 9 ，7 5 xt 0 ，乎均2 2 6 , x 1 0 - 6 ；2 0 n e z 2 n e 德 簌2 1 1 0 2 9 , 平均9 5 6 ，2 n e 2 2 n e 傻0 0 2 3 0 。0 2 平鹭0 0 2 6 ；4 嗡扩? 越篷2 s 5 3 l l ， 平均2 9 2 ，接近大气4 。a 护6 舡值( 2 9 5 ，5 ) ，照示出大气大黼壳地暇校混台的特征m 6 、避下岩露霪遗漫爨爝环越褒缝分：殴二群襁筏岩耩赛体秘辉蠢岩摅凄体中 2 0 0 。6 0 0 0 释岛鼢流体为代表，流体组成戳c 0 2 为鸯，s 0 2 和c h 4 相对寓鬃。c 0 2 的s ”c 夔_ 毙- 2 0 。7 3 0 + 0 o ，乎趣壤为2 5 7 嚣。；c o 蕊”c 篷为3 0 n 3 3 。0 0 ，平均夔 2 3 。9 0 ：c h q 的c c 4 较轻，6 珏c 值变化范围大( 2 7 2 5 6 o ) ，平均谴4 2 饼 烷烃碳同位索配分模式具有砸序分布模式( 8 1 3 c l 5 1 3 c 2 p r o p a n e8 1 s c 3 b u t a n e 6 ”c 4 s u g g e s t i n gt h a tt h e ya r ep r i m o r d i a lo r g a n i cm a u e r s + t h ea v e r a g e5 do fh 2 0 i s - 6 8 ；5 o ，t h e a v e r a g e5 do f h 2i s 一3 3 8 t h e5 ts co f c h 4a n d8 do f h 2 0a n dh 2 d i s p l a yt y p i c a lm a n t l ef e w r e t h er a t i o so f3 h e 4 h ea r eh i g h e r , r a n g i n gf r o m0 7 3t o1 7 7 0 1 0 2 0 n e 2 2 n ea n d2 1 n e 2 z n er a n g e f r o m9 0 3 1 0 5 2a n d0 0 2 i + 0 0 3 0 ，r e s p e c t i v e l y ；4 0 a r ? 6 a rv a r yf r o m2 7 2 2t o3 0 4 9w i t ham e a no f 3 2 3 。7 ，3 h e f i l e ，2 0 n e t 2 2 n ea n d “n e f l 2 n ei n d i c a t eam i x t u r eb e t w e e na i ra n dm a n t l ed l u r e e e n d - m e m b e r , i m p l y i n g t h a ti n i t i a lv o l a t i l e so fl i t h o s p h e r i cm a n t l ea r ed e r i v e df r o md e e pm a n t l e 5 m e t a s o m a t i cv o l a t i l e so fl i t h o s p h e r i cm a n t l ea r er e p r e s e n t e db yt h ev o l a t i l e sr e l e a s e df r o m o r t h o p y m x e n ea n dc l l n o p y r o x e n eo fl h e r z o l i t ex e n o l i t h sa n dp y r o x e n i t ex e n o l i t h sa t8 0 0 - 1 2 0 0 。c ， s h o wh i # c o n t e n t so fh 2 ，l i g h t e r6 1 3 co fc 晚a n dc o , t h ea v e r a g e6 1 3 cv a l u eo fc 0 2f r o m o r t h o p y r o x e n ea n dc l i n o p y r o x e n eo fi h a r z o l i t ea r e - 2 3 9 9 6 0a n d 一2 4 0 0 ，r e s p e c t i v e i y t h es s oo f c 0 2v a r yi nal a r g er a n g e t h ea v e m g e6 1 3 cv a l u eo fc of r o mo r t h o p y r o x e n ea n dc l i n o p y r o x e n eo f l h e r z o l i t ea r e - 2 8 3 a n d 一3 2 7 0 ，r e s p e c t i v e l y 。c h 4s h o wh e a v i e r8 1 3 c ( 6 3 c c 瑚 2 5 0 ) ，a l k e n e s h y d r o c a r b o ns h o wr e v e r s a lc a r b o ni s o t o p i cd i s t r i b u t i o np a r e m t h e6 ”co fc h a n dh e a v i e r5 do f h 2 0a n dh 2f a l li n t ot h er a n g eo fm a n t l e 。t h er a t i o so f h e 4 h er e l e a s e df r o mo r t h o p y r o x e n ea n d c l i n o p y r o x e n e o f l h e r z o l i t e x e n o l i t h s a n d p y r o x e n i t e x e n o l i t h sa t8 0 0 1 2 0 0 ca f e f r o mo 2 6 x t 0 4 t o 1 5 7 5 1 矿w i t ham e a no f4 9 8 xi 0 4 ；2 0 n e f 2 n er a n g e sf r o m8 8 0t o1 0 0 7w i t ham e a no f9 5 9 , 2 1 n e , z 2 n er a n g e sf r o m0 0 2 1t o0 , 0 2 8w i t ham e a no f0 。0 2 5 ，4 。a 扩6 a rr a n g e sf r o m2 8 9 - 4 6 2w i t ha m e a no f3 2 6 ，s u g g e s t i n gt h a tm e t a s o m a t i cv o l a t i l e so fl i t h o s p h e f i cm a n t l ea r ed e r i v e df r o md e e p m a n t l e t h ev o l a t i l e sr e l e a s e df r o mp y r o x e n i t ex e n o l i t h sa t8 0 0 - 1 2 0 0 。ca r ed o m i n a t e db yc 0 2a n d c o 3 h e 4 h ei sf r o mo 2 6t o9 7 5 1 0 - 6w i t ham e a no f2 2 6 x 1 0 4 , 2 0 n e f 2 n er a n g e sf r o m8 2 1t o 1 0 2 9w i t ham e a r lo f 9 5 6 ，2 1 n e ”n er a n g e sf r o mo 0 2 3t o0 0 2 9w i t ham e a no f 0 ，0 2 6 ：4 0 a r 3 6 a r v a r i e sb e t w e e n2 8 5a n d3 t lw i t ham e a no f2 9 2 ，c l o s et o ”a r 户呱fo fa i r ( 2 9 5 5 ) ，s h o w i n gt h e m i x i n ga m o n ga i r , c o n t i n e n t a lc r u s ta n dm a n t l ep l u m e 6 r e c y c l e dc r u s t a lv o l a t i l e so f l i t h o s p h e r i cm a n t l ea f er e p r e s e n t e db yt h ev o l a t i l e sr e l e a s e df r o m l h e r z o l i t ea n dp y r o x e n i t ex e n o l i t h sa t2 0 0 6 0 0 c ，a r ed o m i n a t e db yc 0 2 ，c h a r a c t e r i z e db ye n r i c h e d i ns 0 2a n dc h 4 。6 “co fc 0 2a f ef r o m 一2 0 7 5 6 0t o 一3 0 。0 v o o w i t ham e a no f 一2 5 7 9 6 0 5 3 co fc oa r e f r o m - 3 0t o 一3 3 0 0w i t ham e a no f - 2 3 9 0 ，c h 4s h o wl i g h t e r8 ”c c ma n dl a r g e rv a r i a t i o n ( - 2 7 2 - 5 6 0 0 ) 、v i t i lam e a no f - 4 2 0 0 ，a l k e n e sh y d r o c a r b o ns h o wr e v e r s a lc a r b o ni s o t o p i c d i s t r i b u t i o np a t t e r n ，n a m e l y6 1 3 c l 1 0 4 。大嚣魄曦黼滋体稀 有气体蛾究认识到地幔柱、热点地区富集地螳的3 h e 4 h e 约为6 1 酽，4 0 6 越应在 3 5 0 馥i ( p a t t e e r s o ne ta l 。，1 9 9 0 ；p o 溅e ta l ，1 9 靛；o z i m ae ta l + ，1 9 9 3 ；f a r l e ye ta l 。，1 9 9 3 ； b u m a r de ta l 。，1 9 9 4 ) 。 麓鬻港竣瓣气，大气露缝壳懿影残，形成亏摸薅漫，黼上遮蠖3 h e f l h e = l 、l ， 1 4 x l 、吣6 a r 1 0 4 、3 王至拶2 ；2 r e 2 奴e 在m o r b ：嚣i o i b 中变他联瘸致 侈；8 - 1 3 ) ，主羹囊幔鹣m o r b 源麓可髓存在部分蘸始熬涎撩避太鬻黧2 吣跫内= 1 3 7 ) ( s a r d a a n d g r a h a m ，1 9 9 0 ；h i y a g o n e t a l ，1 9 9 2 ；p o r e d aa n d f a r e l y , 1 9 9 2 ；v a l b r a e h te t a l 。，t 9 9 6 ) 蓑嚣麸下遗蠖上嚣懿逡姨璎揍豢了上= l 丞嫒熬物质。 稳寄气捧鬻位素巍霾落放射瞧露霞素( 黧u 、t h 、k 等) 程玄武袭瓣蟪溲滚孛 是勰会嬲，毽农搪虞体中是簇掇敬( v a n c e e ta l 、，1 9 8 9 ；r o c h o t le ta l 。，1 9 9 6 ) 。m a t s u m o t o e ta l ( 2 0 0 0 ) 在对澳大利亚东南趟镁铁岩捕虏体进行稀有气体研究对发现放射性成 嚣窝辕戏爨熬褥套气体莰在瑟融辩释羧，毽憩面娃试势浚髂瓴褰体孛鹣稀蠢气髂霉 髓代袭了其源静特 难褥不受内部生长煎放射憾成因和梭戒葳产物盼宥意义髓影响， 因为u 、t h 、k 与稀眷气体发生了解耦作用。 l1 2 3 。3 不嗣端元混合的稀有气体同位豢组成特 正 褥脊气褡瓣谴豢缀藏在示踩不麓壤元懿滋台俸爱方糙蹙骞独特鳐谯势。 b u r m a r de ta 1 ( 1 9 9 8 ) 在研究s a m o a n 群岛的方辉橄榄岩时发现有极高的3 h e ：h e 值， 4 珏一o a t 澈蓬藏圈缀宽，试燕爨h e 秘a r 在s a m o a n 卷酉圈巍罄或_ k 2 9 嫒发雯了癸 露，盔4 囔扩气靠、亏羲 k 静魏黧滚髂霹舅一耱藤始黥素分辩瓣鬟蠢懿4 0 a 声6 h 塞h e 、骥显混染大气耢有气体熬拣峻犍来源溅髂漫台愆结聚。p a 魅e b o n 簿( 1 9 9 0 ) 对镁铁腱斑晶和捕虏体中的稀有气辱率进行研究，认为观测的h e 、n e 、a r 间位素 魄率瓣交往是三静舔肖气捧缀努的混合：竣潦遂分，其鸯熹3 h e ：h e 比率； 轰溅缀努，爨尊懿3 h e h e 缝攀； 焚珏。蕊大气翁分，支浆藿弹熬串较豢嚣稳存 气褡。翔毯= 蠢冬弧黎马至鼗瓣海海4 酝魄r 菠分簧灸3 0 7 。l8 7 0 霹3 6 0 - 3 8 6 9 ，翼遮 幔大气混食源区姆援，与该曝碗1 能发生的媳瓷大气一地幔瓣交代作瘸棚擞。 蕊弧区魏幔糠艨傣和地熟滤俸龅稀有气体研究中，p a t e r s o ne ta i ，( 】9 9 7 ) 发现新 嚣兰攀藤藩舞曩巍糕菠3 嚣矿 酶鞠h e 享嫠，二考之颡昊裙获毪；焚整瓣擞褴石爨 寄骏满裾 孙事凌窝3 h e # h e 裁。遮释蠢蕊潦豁不平衡夏袋t 在砉浆滚筢跷麓懿入 的飙谢低3 h e 4 h e 戗的地壳组分。与岛弧相关格石中斑晶和捕虏体的h e 同位素组 或麸m o r b 魏l ，2 x 瓣4 - f 繇骛| 蕊予大气蘧f l 勰l 两，荧楚释壤元