卢焕章 : 地幔岩中流体包裹体研究 1955 图 1 地幔流体 (mantleplume) 模式图 Fig.1 Mantleplumeanditsrelatedmagmaandmetal deposits 的包裹体, 怎么来鉴定以及它们所代表的地质意义 根据现在的研究情况, 地幔岩在地壳中见到的有地

Similar documents

AL O 2SiO 2H O AL O 2SiO + 2H O CaCO3 + CaO CO2 CaSO4 + CaO SO3 CaSO3 + CaO SO2 2AL O + 6SiO 3AL O 2SiO + 4SiO

ttian

99710b45zw.PDF


77 ( ) http: www. qdpub. com ( 0532) ( ) ( 850mm 1168mm) ISBN




64

目 录


酸檸檬?鹼檸檬??食物的酸鹼性.doc


¹ º»

建 设 项 目 环 境 影 响 报 告 表 编 制 说 明 建 设 项 目 环 境 影 响 报 告 表 由 具 有 从 事 环 境 影 响 评 价 工 作 资 质 的 单 位 编 制 1. 项 目 名 称 指 项 目 立 项 批 复 时 的 名 称, 应 不 超 过 30 个 字 ( 两 个 英 文

<4D F736F F D20B2C4A44BB3B92020B8ADADB1AC49AACEAD6EBBE22E646F63>


szj1.s92


校园之星

,3? 1 1,2 1 1,2 ::90 1 1,1 1 1,3 1 1,2 1 1,4 1 1, ,2 1 1,1 1 1,4 ( ) 1 1,1 2 :1 1,1 1 1,8 1 1,1 1 1,4 1 1,2 1 1,10 1 1,6 1 1,


á à

关于推介发布秸秆“五料化”利用技术的通知

第一类


ISBN: 书名 : 作者 : 杨进军 著 出版社 : 立信会计出版社 中图法分类号 :F.1290 出版日期 :

zw.PDF

南京师范大学2012年度本科教学质量报告

YYHX.mps

A P S 岩石学报 7 3 5 34 古喀 喇 沁 S 9 9 9 和 河 南 信 阳 Z 3 玄武岩和中基性侵入岩中麻粒岩的研究 提供 了华北北缘和南缘中生代以来下地壳演化的信息 相对地 对华北东部地区下地壳的研究还十分有限 主要是由于缺乏 麻粒岩捕虏体的直接证据 最近 我们在山东青岛地区的晚


工作執行計畫

(Microsoft Word - \244H\305\351\273P\244\273\244j\300\347\276i\257\300.doc)

1 S P Cl Pro 2 K Na Ca Mg K Na Ca Mg % 1 6%-9% 2 1%-3% 3 70%-80% 4 P Ca Fe Cu Co Zn Se Mn Mo Ni Cr P Ca 5 VB V B1 Vpp V B2 B3 VE

<4D F736F F D20BBB7C6C0B1A8B8E6CAE9D7CAD6CA312E646F63>


Ps22Pdf



zyk00124zw.PDF

年 Fig.1 图 1 [2] 湘 东 北 地 区 黄 金 洞 金 矿 地 质 图 Geological map of Huangjindong gold deposit, Northeastern Hunan Province 1. 白 垩 系 ;2. 二 叠 - 泥 盆 系 ;

Ps22Pdf

( ) 63 ( ) 68 ( ) 72 ( ) 77 ( ) 85 ( ) 91 ( ) ( ) 98 ( ) 103 ( ) 107 ( ) 111 ( ) 114 ( ) 117 ( ) 121 ( ) 125 ( ) 127 ( ) ( ) 133 ( ) 139

雅思写作应试教程(终稿).doc

, J Getten,,, 74 9, 1mm 2 56,,, 2.,,,,,,,,, :,,,, X,,,,, X, Walter C. McCrone,,,,, X, 66,,,,,, Rigaku D/ max X DH - 2 OLYMPUS, X 55,

Microsoft Word - Z8I11A0-102.doc

第 期 丘志力等 从传世及出土翡翠玉器看我国清代翡翠玉料的使用

第一章 总论

zw.PDF

递, 激 素 神 经 递 质 药 物 需 通 过 细 胞 膜 外 表 面 上 的 相 应 受 体 的 作 用 细 胞 壁 植 物 细 胞 所 特 有 细 胞 器 内 质 网 : 膜 性 管 道 系 统, 核 糖 体 附 着 于 粗 面 内 质 网 上, 滑 面 内 质 网 高 尔 基 复 合 体 :

培 训 手 册


GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.37 No.5 Sep doi: /j.cnki.dzkq ,,,. [J].,2018,37(5): a,b a,b a,

untitled

重庆渝开发股份有限公司

Microsoft Word - 永政发〔2016〕48号.doc

1 ( CIP) /,. :, ISBN X753 CIP ( 2005 ) : : : : /


第二十章 含氧盐矿物大类(二)

11JU2.mps

An,,,,, 2, w(na 2O), w(cao),(ca B+Na B ) 1.34(B ),Na B<0.67,,, 1mm, ( 5-a) 1 Table1 Compositionandcalculationresultofplagioclaseinthequa

厨 房 垃 圾 D. 其 他 垃 圾 9.( 1 分 )(2015 西 城 区 一 模 )PM2.5 是 造 成 雾 霾 天 气 的 元 凶 之 一, 下 列 做 法 不 会 增 加 空 气 中 的 PM2.5 的 是 ( ) A. 焚 烧 秸 杆 B. 植 树 造 林 C. 燃 放 鞭 炮 D.


zw.PDF

<4D F736F F D203936BEC7A67EABD7B2C431BEC7B4C1B2C432A6B8BDC6B2DFA6D2A454A67EAFC5A6DBB54DACEC2E646F63>

<4D F736F F D20A5F1A4FBA473A6DBA662C149AE76BB50B0A8AFAAB944A440AC78A67BA976C149BEC7ABE4B751AABAB56FAE692E646F63>


2. 禁 止 母 乳 代 用 品 之 促 銷 活 動, 以 及 不 得 以 贊 助 試 用 或 免 費 等 方 式, 取 得 奶 瓶 及 安 撫 奶 嘴 認 證 說 明 以 贊 助 試 用 或 免 費 等 方 式, 取 得 奶 瓶 及 安 撫 奶 嘴, 並 在 婦 產 科 門 診 兒 科 門 診 產

市 立 永 平 高 中 無 填 報 無 填 報 (02) 市 立 樹 林 高 中 已 填 報 已 填 報 (02) 市 立 明 德 高 中 已 填 報 (02) 市 立 秀 峰 高 中 已 填 報

2 ( 1 ( 1 1m( (100cm( (1000mm( ( ( 1km( (1000m 1m(10 6 m 4 1nm(10 9 m 1 ( (A (B (C 1 ( 2 5 (D 1 ( 2 ( ( ( 3 ( 1 ( 1 ( 1 1 ( 1 ( 1 ( ( ( ( 1 1L( ( 1000

264 高校地质学报 1 5 卷 2 期 the global peridotite xenoliths. Olivine, orthopyroxene and clinopyroxene in Yangyuan peridotite xenoliths contain much more hydr

物质因素 能量因素

2008 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE : g/ d a : b : a/ b Ag As Au Cd Ce 1817

, 50, 600 t, : ( ) ( ) ( ) 1 ( ) 20 m, 1 160~180 m,,,,,, 1 2 2,,,,, 1,.5~5.5 m,,,,,,, 1, Fig.1 Distributionmapofthegroundwatersamplingpoint 1,

Microsoft Word - 095_ 什麼最快樂 (白話與經文加註)-ok .doc

【第一类】


汉王PDF转换RTF文档

五花八门宝典(一).doc

(CIP) : / :,, :, ISBN N - 42 CIP (2000) / /

材料导报 研究篇 年 月 下 第 卷第 期 种球的制备 单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球 洗脱处理 种子溶胀聚合机理 种球用量的影响

untitled


<4D F736F F D20A1B6BBAFD1A7D3EBC9FAC3FCA1B7C1B7CFB0CCE22E646F63>

Ps22Pdf

标题

环境空气废气监测产品手册

2 924 ~ ~ 瑏瑠 7 A ~ G 782 A 瑏瑡 A A 2 A B C D E F G 3 瑏瑢 瑏瑣 瑏瑠 瑏瑡 瑏瑢 瑏瑣 906 ~

<4D F736F F D20B5DAC1F9D5C22020BBD2B7D6BCB0BCB8D6D6D6D8D2AABFF3CEEFD4AACBD8BAACC1BFB5C4B2E2B6A8A3A8B8C4B9FDA3A92E646F63>

第 13 章 氢和稀有气体



<4D F736F F D C2E0BEC7A6D2A4ADB14DB0EAA4E52DB8D5C344A8F72E646F63>

Microsoft Word - 24.doc

颜料与涂料之——颜料在涂料中的应用


深圳市打通断头路三年行动计划

<4D F736F F D20CAAEC8FDCEE5BABDB5C0D6CEC0EDBDA8C9E8B9E6BBAEBBB7C6C02DBCF2B1BE>

Transcription:

1000 0569/2008/024(09) 1954 60 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 地幔岩中流体包裹体研究 1,2 卢焕章 LUHuanZhang 1,2 1. 中国科学院广州地球化学研究所, 广州 510640 2. 加拿大魁北克大学应用科学系和矿产资源研究中心魁北克 G7H2B1 加拿大 1.GuangzhouInstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,China 2.Sciencedelatere,andCERM,UniversiteduQuebecatChicoutimi,QuebecG7H2B1,Canada 2008 02 21 收稿,2008 07 15 改回. LuHZ.2008.Fluidinclusionsinmantlerocks.ActaPetrologicaSinica,24(9):1954-1960 Abstract Fluidinclusioninmantlerocksisauniquesampleofmantlefluids.Therearethreetypesofrocksandmineralbeingfrom mantles:diamondsandkimberlite,mantlexenoliths,andcarbonatite.fourtypefluidinclusionshavebeenfound:carbonate rich silicatemeltsinclusion;co 2 inclusion;sulfideinclusionandhighdensityfluidinclusion.fluidinclusioninmantlerocksindicatedthe heterogenicofthemantlecomposition.fluidinclusioninsamemineral(suchasdiamond),butindiferentlocation,andwalrocks, thecompositionandcharacteristicsarequitediferent.thehighdensityfluidinclusionindiamondconsistedofhighbrineinclusionand silicarichcarbonatemeltinclusion.thismayindicatetheimmiscibilitytookplaceduringthemantlemetasomaticandinevolution proces. Keywords Mantlerock;Fluidinclusion;CO 2 inclusion;carbonatite richsilicatemeltinclusion;sulfideinclusion;highdensity fluidinclusion 摘要地幔岩石中的流体包裹体代表地幔流体的样品 地幔流体包裹体可以存在从地幔来的金刚石, 地幔捕虏体和岩浆碳酸岩中 研究这些岩石和矿物中的流体包裹体可以得出其所代表的地幔流体的温度 压力 成分和同位素 我们目前见到的这三类地幔岩石的包裹体主要可在橄榄石 辉石 金刚石 方解石和磷灰石中见到 这些包裹体可以粗略地分为 CO 2 包裹体和硅酸盐熔融体包裹体 又可细分为四类包裹体 :(1) 富碳酸盐的硅酸盐熔融包裹体 这种包裹体在金刚石 地幔岩捕虏体和岩浆碳酸盐岩中见到, 它又可分为结晶质熔融包裹体和玻璃包裹体 (2)CO 2 包裹体 这种包裹体大多见于地幔捕虏体中, 在金刚石和岩浆碳酸岩中也可见到 (3) 含硫化物的包裹体 这种包裹体见于地幔捕虏体中, 与纯 CO 2 包裹体和含 CO 2 的熔融包裹体共存 (4) 高密度的流体包裹体 这种包裹体见于金刚石中, 是一种高盐度 高密度的含 K Cl 和 H 2 O 的流体包裹体, 又可分为高卤水包裹体和含卤水的富硅的碳酸盐岩浆包裹体 从对金刚石 地幔捕虏体和岩浆碳酸盐岩中流体包裹体的研究表明, 地幔流体存在不均匀性和不混溶性 关键词 地幔岩 ; 流体包裹体 ;CO 2 包裹体 ; 富碳酸的硅酸盐熔融包裹体 ; 硫化物包裹体 ; 高密度流体包裹体 中图法分类号 P589.1 地幔流体 (Mantleplumeormantlefluid) 是指来自地幔的富含挥发份的熔融体 地幔流体来自莫霍面以下的地幔 (30km 之下 ), 其密度 粘度 温度和压力均比地壳中的流体来得高, 其组成与地壳中的流体有相似之处, 但大多并不一样 有关地幔流体的机理模式见图 1 图中说明密度 粘度和温度很高的地幔流体向上升, 其顶部的温度最高, 向两边 流去, 而尾部的温度相对较低 很多人做过地幔流体的研究 ( 王登红,1999; 张铭杰等, 2000; 刘丛强等,2001;Haseetal.,1996) 而代表地幔流体的样品则只存在于来自地幔岩的流体包裹体中, 因此研究这些流体包裹体是得出地幔流体特征的重要手段 现在的问题是这些流体包裹体产在什么样的地幔岩中, 是什么类型 作者简介 : 卢焕章,1940 年生, 博士, 教授, 地球化学专业,E mail:hzlu@uqac.ca

卢焕章 : 地幔岩中流体包裹体研究 1955 图 1 地幔流体 (mantleplume) 模式图 Fig.1 Mantleplumeanditsrelatedmagmaandmetal deposits 的包裹体, 怎么来鉴定以及它们所代表的地质意义 根据现在的研究情况, 地幔岩在地壳中见到的有地幔岩的捕虏体, 金刚石, 金伯利岩以及一些产于地幔柱中的岩浆碳酸岩 Roedder(1965) 首先研究了地幔捕虏体中橄榄石等矿物中的流体包裹体, 这些捕虏体来自世界的 72 个地区 他发现了二类包裹体 :CO 2 包裹体和熔融包裹体 ( 玻璃包裹体 ) 刘丛强等 (2001) 总结了地幔捕虏体中流体包裹体的研究 Nadeauetal.(1990) 研究了北美地区地幔捕虏体中的流体包裹体 徐九华等 (1998) 研究了中国汉诺坝地幔捕虏体中的硫化物流体包裹体 谢玉玲等 (2005) 通过研究中国东部新生代玄武质火山岩中镁铁 超镁铁质的地幔捕虏体中的流体包裹体, 认为存在流体 熔体包裹体 下面我们分别叙述在金刚石 金伯利岩, 地幔岩的捕虏体以及在一些地幔成因的岩浆碳酸岩中的流体包裹体 图 2 金刚石中的流体包裹体 ( 据 Izraelietal.,2001) a 金刚石 ;b 金刚石中的流体包裹体 ;c 流体包裹体,c 是 b 的放大 Fig.2 Fluidinclusionsindiamond(afterIzraelietal., 2001) a Diamond; b Fluid inclusions in diamond; c Several fluid inclusions(dark)indiamond,cisenlargementofb 1 金刚石中的流体包裹体 金刚石, 被认为是来自地幔, 存在着地幔流体的信息, 其主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩中, 这些岩石可能来自地幔的岩石圈和软流圈 Turneretal.(1990) 研究了金刚石和地幔捕虏体流体包裹体中的挥发份 肖化云等 (2001) 研究了金刚石中的包裹体, 认为金刚石中的流体包裹体的气相和 液相成分是在 C H O 的范围内, 并且集中在 H 2 O CH 4 CO 2 的范围内 Burgesetal.(2002) 和 Izraelietal.(2001) 报道了在金刚石中发现盐水包裹体 BreyandRyabchikov(1994) 认为在金刚石中存在着固体矿物包裹体 流体包裹体和硅酸盐熔融包裹体 我们主要是研究后二类流体包裹体, 它们常呈孤立状态或沿金刚石晶体中的环带中分布 ( 图 2) Klein BenDavidetal.(2007) 研究了加拿大 Diavik 金刚石矿中金刚石中的流体包裹体 流体包裹体产于纤维状的金刚石之中 他们对 7 个金刚石中的 128 个流体包裹体做了研究 其中的流体包裹体成分用 K+Na-Ca+Mg+Fe- Si+Al 三角相图来表示 ( 图 3) 在这些分析中发现了 H 2 O, H 2,CO 2, 碳酸盐和硅酸盐, 并且发现其流体是一种高密度相的流体 (HDFs,Highdensityfluids) 图 3 Diavik 金刚石矿及其它地区金刚石中流体包裹体成份的 K+Na-Ca+Mg+Fe-Si+Al 三角相图 ( 据 Klein BenDavidetal.,2007) Fig.3 TheK+Na Ca+Mg+Fe Si+Alcomposition offluidinclusionsofdiamondsindiavikandotherdiamond mines(afterklein BenDavidetal.,2007)

1956 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2008,24(9) 图 4 Diavik 矿金刚石中包裹体的成分 ( 据 Klein Ben Davidetal.,2007) Fig.4 Thecompositionoffluidinclusionsofdiamondsin Diavikdiamondmine(afterKlein BenDavidetal.,2007) 图 5 Diavik 矿金刚石中包裹体成分 ( 据 Klein BenDavid etal.,2007) Fig.5 Thecompositionoffluidinclusionofdiamonds, Diavlkmine,Canada(Klein BenDavidetal.,2007) Diavik 矿金刚石中的流体包裹体可分为三种 :(1) 含水的硅酸盐包裹体 ;(2) 富含 Mg,Ca,Fe 和 K 的碳酸盐包裹体 ;(3) 富含氯化物的水溶液包裹体 应用电子显微镜 (TEM) 远红外和 EPMA 来分析这些包裹体, 发现它们之间的 K 与 Cl 呈正比关系, 并且发现了高密度流体 (HDFs) 这种 HDFs 的成份介于碳酸岩岩浆和卤水两个端元之间, 其中流体中的氯化物的含量为 47%, 硅酸盐 8%, 碳酸盐 (Mg,, Ca,Fe 碳酸盐 )31% 和 H 2 O14% 计算出该分子式为 : K 24 Na 16 Ca 4 4 Mg 4 2 Fe 3 7 Ba 3 9 Si 2 9 Al 0 9 O 10 Cl 38 (CO 3 ) 15 (H 2 O) 48 而 Diavik 金刚石中流体包裹体的平均组份为 : K 26 Na 5 5 Ca 13 8 Mg 8 3 Fe 9 6 Ba 0 9 P 2 5 Si 25 Ti 1 6 Al 3 8 Cl 2 5 O 81 (CO 3 ) 29 (H 2 O) 78 卤水端元的成份为 : K 38 Na 7 7 Ca 1 8 Mg 1 6 Fe 1 5 Ba 1 9 SiO 3 1 Cl 46 (CO 3 ) 5 5 (H 2 O) 56 碳酸盐岩浆端元的成份为 : K 15 Na 21 Ca 6 7 Mg 8 1 Fe 6 2 Ba 5 7 Si 4 8 Ti 1 4 Al 1 9 O 17 Cl 29 (CO 3 ) 29 (H 2 O) 29 图 4 中列出了 12 件样品的 175 个流体包裹体分析结果, 同时也列出了 Kofiefontein 金刚石流体包裹体的成份, 并在所分析的结果中列出了二个端元即碳酸盐高密度流体和盐水高密度流体 如果把 Diavik 金刚石矿中金刚石中 172 个包裹体的分析数据都投在 Si+Al-K-Mg+Fe+Ca+Na( 碳酸盐端元组份 ) 三角图上, 可见到其数据集中在 Mg+Fe+Ca+Na 这一端, 其次为 K 这一端, 也就是说靠近 Mg+Fe+Ca+Na 和 K 这条直线, 而把卤水高密度流体的成份投在 K-Cl-Mg+Fe +Ca+Na 的三角图上, 则其成分靠近 Mg+Fe+Ca+Na 和 Cl 连线这一端 ( 图 5) 肖化云等 (2001) 曾统计过金刚石中的流体包裹体的挥发成份, 我们把 Diavik 金刚石矿中金刚石包裹体挥发份的 H 2 O 和 CO 2 的平均值 (H 2 O47 59%,CO 2 15 2%, 均为 15 个数据的平均值 ) 投在图 6 上 显示这些挥发份主要分布在 C H O 体系中, 并且主要集中于 H 2 O CH 4 CO 2 三角型区域中, 不过这也取决于这种流体的氧逸度 金刚石中的流体包裹

卢焕章 : 地幔岩中流体包裹体研究 1957 图 6 金刚石中流体包裹体液相和气相成分 ( 据肖化云等,2001, 有修改 ) 1 中国金刚石中的气相流体 ;2 中国金刚石中的液相流体 ;3 南非金刚石中的包裹体 ;4 南非 波茨瓦纳及美国金刚石流体包裹体平均成分 ;5 俄罗斯雅库特金刚石中流体包裹体平均成份 ;6 俄罗斯 Mir 金刚石中流体包裹体平均成份 ;7 加拿大 Diavik 金刚石中流体包裹体中的平均成份 Fig.6 Theliquidandgascompositionoffluidinclusionin diamonds(modifyfromxiaoetal.,2001) Gasandliquidoffluidinclusionsindiamondsfrom:1 China;2 China(liquid);3 SouthAfrica;4 avragecompositionoffluidsin SouthAfrica,Botswana,andU Sdiamonds;5 Yakedediamond, Rusia;6 Mirdiamonds,Rusia;7 Diavik,Canada 图 8 Canary 岛的流体包裹体及其分类 ( 据 Hansteenet al.,1991;frezotietal.,2002) a 纯 CO 2 包裹体, 外面有一硅酸盐的薄壳 ;b 含硫化物的包裹体 ;c 富含碳酸盐的熔融包裹体 Fig.8 MantlefluidinclusionsinCanaryIsland(after Hansteenetal.,1991;Frezotietal.,2002) a CO 2 inclusionwithathinsilicateshel;b Sulfidemeltinclusion; c Carbonate richmeltinclusions 2 地幔岩捕虏体中流体包裹体研究 图 7 地幔岩的捕虏体 (a) 和捕虏体橄榄石中的包裹体 (b)( 据 Hansteenetal.,1991;Frezotietal.,2002) Fig.7 Mantlexenoliths(a)andfluidinclusionsinolivine ofmantlexenoliths(b) (afterhansteenetal.,1991; Frezotietal.,2002) 体的均一温度测定近年也取得了进展, 落在 1000~1300 的温度范围内, 相当于压力为 4~6Gpar Nadeauetal.(1990) 研究了北美地区地幔岩捕虏体中的流体包裹体和同位素比值 Pasteris(1987) 研究了地幔捕虏体中的流体包裹体 刘丛强等 (2001) 总结了地幔捕虏体中的包裹体的研究 谢玉玲等 (2005) 指出在我国的地幔捕虏体中存在有流体 熔融包裹体, 认为这可能是地幔流体交代作用的结果 徐九华等 (1998) 在我国汉诺坝地幔捕虏体中发现了硫化物的包裹体 Roedder(1965) 研究了世界上 72 个地区的超基性岩捕虏体中的流体包裹体, 认为其中存在 CO 2 和玻璃包裹体 Hansteenetal.(1991) 和 Frezotietal.

1958 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2008,24(9) 图 9 超基性岩捕虏体内呈指纹状分布的熔融包裹体和 CO 2 包裹体 b 是 a 的放大 Fig.9 CO 2 andwhorlslikesilicatemeltinclusionsin ultramaficmantlexenoliths bistheenlargementofa (2002) 研究了 Canary 岛基性和超基性岩捕虏体中的流体包裹体, 他们在二辉橄榄岩的捕虏体 ( 图 7) 中发现了三种包裹体 :(1) 纯 CO 2 包裹体, 通常在该种包裹体的壁上有一层由 Fe Mg Si 相组成的薄壳 ;(2)CO 2 SO 2 包裹体, 这是一种混合物 ;(3) 硅酸盐熔融包裹体, 包含硅酸盐 碳酸盐和钾盐等 ( 图 8) 作者也曾对捕虏体中的流体包裹体做过研究 研究发现了呈指纹状分布的熔融包裹体和 CO 2 包裹体 ( 图 9) 这种包裹体的熔融包裹体可分为玻璃质熔融包裹体和结晶质熔融包裹体两种 电子探针分析表明富含 K Mg Fe 等元素 这些熔融包裹体当中可见到有 CO 2 包裹体分布 为什么这些熔融包裹体常呈条带状, 有人认为是压力引起的拉伸而造成的 鉴定这些包裹体时可先做冷冻实验, 先鉴定出含 CO 2 的包裹体, 以及熔融包裹体中气相中的 CO 2 含量 然后再做熔融包裹体的分析 地幔捕虏体中的流体包裹体的研究对地幔流体的微量元素成分以及地幔交代作用也很有意义的 玄武岩捕虏体中的流体包裹体与超基性岩和基性岩中捕虏体的包裹体是一样的 ( 图 10), 也有 CO 2 包裹体和熔融包裹体 因此总的来说, 地幔捕虏体中的包裹体有三类 ( 图 11): 一是 CO 2 包裹体 ; 二是硫化物包裹体 ( 不太常见 ); 三是熔融包裹体 我们现在要知道的是 CO 2 包裹体和熔融包裹体为什么会在一起, 他们是什么关系? 一起形成的, 还是偶然的在一起 ( 图 11)? 还有这个 CO 2 的包裹体是否来自地幔? 冷冻法和 Raman 分析表明这个包裹体含有的的确是 CO 2 用同位素分析的方法测定其 C 同位素 在北美的橄榄石中, 流体包裹体的 δ 13 C 在 -23 ~-28 范围内 (Nadeauetal.,1990), 并且是随地区不同而有所变化, 地幔流体中的 C 同位素具有明显的双峰分布 主峰众数为 - 5 5, 次峰为 -15 ~-25 证明 CO 2 流体包裹体中的 C 的确来自地幔 3 地幔柱中的岩浆碳酸岩中的流体包裹体 地幔岩的另一种可能是产自上升的地幔柱中的岩浆碳酸岩 作者对加拿大 Sagunary 地堑区产于上升的地幔柱中的 Honear 岩浆碳酸岩中方解石中的流体包裹体进行了研究, 在方解石中发现了熔融包裹体, 但未见到含 CO 2 的流体包裹体 用冷冻法对熔融包裹体进行冷冻, 只有一个熔融包裹体的气相中冷冻时出现两相, 在 -80 时全冻上 在 - 56 4 时又变成三相 在 -10 时二相消失呈气相 其他包裹体的冷冻效应不太明显 但是看来在这种熔融包裹体中是有 CO 2 存在 图 10 玄武岩中的流体包裹体 Fig.10 Fluidinclusionsinbasaltxenoliths 4 讨论 从上面的三部分讨论中我们可以看到 :

卢焕章 : 地幔岩中流体包裹体研究 1959 图 11 地幔岩捕虏体中橄榄岩内熔融包裹体与 CO 2 包裹体共存 (a) 和汉诺坝橄榄辉石岩捕虏体中硫化物包裹体群 (b)( 据徐九华等,1998) Fig.11 MeltandCO 2 inclusionsinmantlexenoliths(a) andsulfidemeltinclusionsinhannuobaperidotitexenoliths (b)(afterxuetal.,1998) ( 一 ) 根据目前的研究, 地幔流体的代表 即地幔流体包裹体可以存在从地幔来的金刚石, 金伯利岩, 地幔捕虏体和岩浆碳酸岩中 研究这些岩石和矿物中的流体包裹体可以得出其所代表的地幔流体的温度 压力 成分和同位素 因此研究地幔包裹体是十分有意义的 ( 二 ) 地幔岩中流体包裹体的特征和分类我们目前见到的这三类地幔岩石的包裹体主要可在橄榄石 辉石 金刚石 方解石和磷灰石中见到 这些流体包裹体可以粗略地分为 CO 2 包裹体和硅酸盐熔融体包裹体 过去认为熔融包裹体主要是硅酸盐, 但是最近 Frezotietal. (2002) 发现在硅酸盐熔融包裹体中有硅酸盐 碳酸盐和钾盐, 这种碳酸盐实际上是 Mg Fe Ca 碳酸盐 除此之外, 谢玉玲等 (2005) 还发现了 CO 2 和熔融包裹体之间的过渡 所以在地幔岩中的流体包裹体可分为 : (1) 富碳酸盐的硅酸盐熔融包裹体 这种包裹体在金 图 12 金刚石流体包裹体中的高密度流体 (HDFs) 的演化模式 ( 据 KleinBenDavidetal.,2007) Ap 磷灰石 ;Carb 碳酸盐 ;Kex 钾矿物 Fig.12 Theevolutionmodelofhighdensityfluidsinfluid inclusionsofdiamonds,diavikmine(afterkleinbendavid etal.,2007) Ap Apatite;Carb Carbonate;Kex Potasiumminerals 刚石 地幔岩捕虏体和岩浆碳酸岩中见到 这种熔融包裹体可分为结晶质熔融包裹体和玻璃包裹体 (2)CO 2 包裹体 这种包裹体大多见于地幔捕虏体中, 在金刚石和岩浆碳酸岩中也可见到 CO 2 包裹体的存在 (3) 含硫化物的包裹体 这种包裹体见于地幔捕虏体中, 徐九华等 (1998) 在汉诺坝玄武岩中的二辉橄榄岩捕虏体中发现了硫化物熔融包裹体 这种包裹体中的硫化物是镍黄铁矿和磁黄铁矿 这些硫化物包裹体是与纯 CO 2 包裹体 含 CO 2 的熔融包裹体 CO 2 SO 2 硫化物包裹体共存的 (4) 含高密度的流体包裹体 这种包裹体见于金刚石中, 是一种高盐度 高密度的包裹体, 是一种含 K Cl 和 H 2 O 的流体包裹体 这种高密度流体包裹体也可分为高卤水包裹体和含卤水的富硅的碳酸盐熔融包裹体 现在的问题是这四类包裹体的关系如何, 我们已经看到 CO 2 和熔融包裹体有一定关系, 可能是一种含碳酸盐和 CO 2 的硅酸盐岩浆分异出 CO 2 和硅酸盐融体 而在超基性和基

1960 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2008,24(9) 性的岩浆中有硫化物包裹体存在 而在许多样品中, 我们可以看到有高密度高盐度的包裹体与 CO 2 包裹体和熔融包裹体共存, 可能是地幔流体的不均匀性或不混溶性的经果, 也可能存在不同的地幔流体 但是有一点是肯定的, 即地幔流体包括了熔融体和 CO 2 流体这两个组成 ( 三 ) 地幔流体的不均匀性从对金刚石 地幔捕虏体和岩浆碳酸岩中流体包裹体的研究表明, 在同一矿物中, 例如金刚石 橄榄石中的包裹体在不同地点, 不同岩石中的成分和特征是不一样的 这也许反映了地幔流体的不均匀性 另一方面, 地幔流体经过漫长的道路 ( 几十千米 ) 到达近地表, 在这一过程中可能有许多流体及岩石发生了相互作用, 或者地幔流体本身会发生自交代与分异作用 因此地幔流体的成分可能发生了变化 这种情况也许能显示出地幔流体的演化历史 ( 四 ) 地幔流体的不混溶性 Klein BenDavidetal.(2007) 在研究 Diavik 金刚石的流体包裹体时认为, 从流体包裹体的证据中证明在地幔流体中存在不混溶性 ( 图 12) 在金刚石的高密度流体包裹体存在一个不混溶过程 原始的流体是碳酸盐的高密度流体 (CA), 这时碳酸盐 / 碳酸盐 + 水的比值大约为 0 1, 并且估计在碳酸盐硅酸盐岩浆中水的含量为 14% 左右 这种高密度流体只沉淀出碳酸盐 (Carb), 磷灰石 (Ap) 以及钛酸盐, 在这个基础上一个不混溶的流体 (IM) 形成 ( 图中阴影部分 ) 实际上这种混溶物是碳酸盐硅酸盐岩浆 (SI) 与卤水高密度流体 (SA) 之间的不混溶物 也就是说, 三种流体存在于金刚石的流体包裹体中, 碳酸盐硅酸盐岩浆 富硅的高密度流体和富卤化物的高密度流体 不混溶流体是出于富卤化物的高密度流体和富硅酸盐的高密度流体之间 这种不混溶作用发生在降温过程和地幔流体的自交代作用过程中 综上所述, 地幔流体是一个富含 CO 2 的流体和含碳酸盐的硅酸盐熔融体 并且可以分为互相联系的流体和熔体两大类, 前者主要为 C O H 流体 (CO 2 ), 其次是 密度的卤水 ; 后者为含水的硅酸盐熔融体, 碳酸盐熔融体和硫化物熔融体 地幔岩中流体包裹体研究表明地幔流体存在不均匀性和不混溶性 现在看来他们之间有的是由于不混溶, 有的可能是不同成分的地幔流体 由于样品的局限, 样品的代表性等问题, 地幔岩中流体包裹体和地幔流体的研究尚处于初步积累数据的阶段, 有许多问题尚未解决, 有许多工作尚待我们去进行 致谢毛世东帮助绘图和打字 两位审稿人提出了十分宝贵的意见特此一并致谢 References BreyGPandRyabchikovID.1994.Carbon dioxideinstronglysilica undersaturated melts and origin ofkimberlite magmas. Neues JahrbuchMineral.Monatshefte,(10):449-463 BurgesR,LayzeleE,TurnerGandHarisJW.2002.Constraintson theageandhalogencompositionofmantlefluidsinsiberiancoated diamonds.earthplanet.sci.let.,197(3-4):193-203 FrezotiML, Andersen T, Neumann ES and Simonsen S. 2002. Carbonatitemelt CO 2 fluid inclusions in mantle xenoliths from Tenerife,CanaryIslands:A storyoftrapping,immiscibilityand fluid rockinteractionintheuppermantle.lithos,64:77-96 HansteenTH,AndersonT,NeumannER andjelsmah.1991.fluid andsilicateglasinclusioninultramaficandmaficxenolithsfrom Hiero, Canary Island: Implication for mantle metalomatism. Contib.Mineral.Petrol:107:242-254 Hase B, Werner Grune S, Deckers HebestreitG, Strotmann H, RosebaumJM,ZindlerAandRuberstoneL.1996.Mantlefluids: Evidencefromfluidinclusions,Geochim.Coschim.Acta,60:3229-3252 IzraeliES,HarisJW andnavono.2001.brineinclusionsindiamonds: Anewuppermantlefluid.EarthPlanet.Sci.Let.,187(3-4): 323-332 Klein BenDavidO,IzraeliES,HauriE andnavono.2007.fluid inclusionsin diamondsfrom thediavik mine, Canadaand the evolutionofdiamond formingfluids.geochimicaetcosmochimica Acta,71:723-744 LiuCQ,HuangZL,LiHPandSuGL.2001.Thegeofluidinthemantle anditsroleinore formingproceses.earthsciencefrontiers,8 (4):231-243(inChinesewithEnglishabstract) NadeauS,PineauF,JavoyMandFrancis.1990.Carbonconcentrations andisotopicratiosinfluidinclusion bearingupper mantlexenoliths alongthenorthwesternmarginofnorthamerica.chemicalgeology, 81:271-297 PasterisJD.1987. Fluid inclusionsin mantlexenoliths. In: Nixon (ed.).mantlexenoliths.691-708 RoedderE.1965.LiquidCO 2 inclusionsinolivine bearingnoduleand phenocrystsfrombstals.am.mineralogist,50:1746-1782 TurnerG,BurgesRandBannonM.1990.Volatile richmantlefluids inferedfrom inclusionsindiamondandmantlexenoliths.nature, 344(6267):653-655 XiaoHY,LiuCQandHuangZL.2001.Fluidinclusionsindiamonds. AdvanceinEarthsciences,16(2):244-249(inChinesewith Englishabstract) XieYL,PanL,XuJH,QiuSD andliuyt.2005.studyonfluid meltinginclusioninmantlerockanditssignificanceformantle metasomtism.xinjianggeology,23(1):10-13(inchinesewith Englishabstract) Xu JH, Zhu XL and Zhou YM.1998. Sulfidesmeltinclusion in Hannuobaxenoliths.ChineseSciencesBuletin,43(13):1438-1441(inChinesewithEnglishabstract WangDH.1999.MantlePlumeandItsSignificance.Beijing:Geological publishinghouse(inchinesewithenglishabstract) ZhangMJ,WangXPandLiLW.2000.Thecompositionofmantlefluid. EarthScienceFrontiers,7(2):401-411(inChinesewithEnglish abstract) 附中文参考文献 刘丛强, 黄智龙, 李和平, 苏根利.2001. 地幔流体及其成矿作用. 地学前缘,8(4):231-243 肖化云, 刘丛强, 黄智龙.2001. 金刚石包裹体中的古地幔信息. 地球科学进展,16(2):244-249 徐九华, 储雪雷, 邹一民.1998. 汉诺坝地幔捕虏体中的硫化物包裹体. 科学通报,43(13):1438-1442 谢玉玲, 潘玉林, 徐九华等.2005. 地幔岩中不同产状的流体 熔体包裹体及地幔流体交代作用. 新疆地质,23(1):10-13 王登红.1999. 地幔柱和其地质意义. 北京 : 地质出版社张铭杰, 王先彬, 李立武.2000. 地幔流体组成. 地学前缘,7(2):401-411