峨眉山大火成岩省内带白马层状岩体Fe同位素地球化学研究

• 作 者: 陈列锰 宋谢炎 朱祥坤 易俊年 张晓琪
• 机 构: 中国科学院地球化学研究所,贵阳 550002 中国地质科学院地质研究所,北京 100037
• 出 处: 中国矿物岩石地球化学学会第十五届学术年会
• 发表日期: 2015年6期
• 关键词: 火成岩 白马层状岩体 铁同位素 分馏规律 基性岩浆 分离结晶

近年来已有大量研究表明地幔部分熔融、岩浆演化等地质过程均会导致Fe同位素发生显著分馏.然而,一些重要含Fe矿物如磁铁矿、钛铁矿的Fe同位素数据缺乏,导致基性岩浆分离结晶过程中Fe同位素的分馏程度及分馏机制的研究非常薄弱.因此,选择峨眉山大火成岩省内带白马层状岩体为研究对象,通过分析岩石和其中主要含Fe矿物(磁铁矿、钛铁矿、橄榄石、单斜辉石)的Fe同位素组成,探讨基性岩浆演化过程中矿物间Fe同位素分馏的规律、机制及控制因素及其对成岩、成矿的制约.研究结果表明，白马岩体同一样品中主要矿物的Fe同位素值具有如下特征：δ57Fe磁铁矿>δ57Fe橄榄石≈δ57Fe单斜辉石>δ57Fe钛铁矿。根据矿物分馏平衡模拟计算结果，结合矿物学、岩石学和岩相学，笔者认为基性岩浆分馏结晶过程中矿物之间会发生显著的Fe同位素分馏，并且分馏受Fe的价态和矿物结构的制约。磁铁矿和钛铁矿的Fe同位素组成不仅受矿物分馏结晶的控制，而且受Fe-Ti氧化物亚固相线再平衡的影响。这种亚固相线下Fe同位素再平衡与磁铁矿、钛铁矿含量比例密切相关：即下部岩相带中磁铁矿的含量远远高于钛铁矿，磁铁矿的Fe同位素没有明显变化，基本保留了其结晶时的Fe同位素特征，而钛铁矿Fe同位素完全被亚固相线再平衡改造；反之，上部岩性带因磁铁矿与钛铁矿的含量相近，磁铁矿的Fe同位素完全被亚固相线再平衡改造，而钛铁矿基本保存了其结晶时的Fe同位素特征。这些表明Fe同位素在固相状态下能够发生同位素扩散再平衡。下部岩相带中磁铁矿（具有较高的δ57Fe同位素值）大量分离结晶导致橄榄石、磁铁矿的Fe同位素值逐渐降低；而中部、上部岩相带中硅酸盐矿物（具有较低的矿/Fe同位素值）分离结晶促使橄榄石、单斜辉石酌Fe同位素值逐渐增大。此外，下部岩相带橄榄石较高的a57Fe同位素值表明白马层状岩体的母岩浆具有较重的Fe同位素，暗示其在深部岩浆房经历了较高程度的硅酸盐矿物分离结晶。