论文部分内容阅读
上地幔二辉橄榄岩的部分熔融对于玄武质岩浆的起源及性质等都有重要的指示意义。直接研究二辉橄榄岩天然样品,因为涉及诸多变量及难题,使其对揭示问题本质造成一定影响,因此通常选用简单体系来模拟二辉橄榄岩。CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系作为二辉橄榄岩的典型代表体系,能够较好的反映二辉橄榄岩的本质特征。但自然二辉橄榄岩中还含有许多其它元素,这些元素对于了解岩石的特征、形成环境、上地幔的性质等多方面有着重要的意义,所以通常会在CMAS体系中加入某些元素,以便更好的模拟二辉橄榄岩。
K是地幔中的一种重要元素,在很多地方都发现有富K甚至超富K的火山岩存在。很多研究表明,富K的原始岩浆可以产生于上地幔。因此K在上地幔是一种重要的元素。它与上地幔二辉橄榄岩有着密切的关系。
通常K作为大离子亲石元素,是一种不相容元素,熔融过程中主要进入熔体相;而且K对很多矿物族,如长石类、云母类及角闪石类等都有重要意义,所以研究K在上地幔的分配行为非常有意义。但是迄今为止,关于上地幔二辉橄榄岩中K2O的分配,及含K二辉橄榄岩特征等方面的研究较少,所以研究K元素在上地幔橄榄岩中的性质与作用是非常必要而且有意义的。因此本次研究选择CaO-MgO-Al2O3-SiO2-K2O(CMASK)体系作为研究对象,对其在常压高温下的部分熔融特性进行研究。
本次实验在CaO-MgO-Al2O3-SiO2-K2O体系及1atm下进行,仪器为高温炉。初始材料参照CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系(Walter and Presnall,1994)中的一个实验,并在熔体成分中加入不同比例的。K2O(1 wt%,3 wt%,5 wt%)。实验温度范围为1150℃~1400℃。实验产物用WDS,BSI及LA-ICP-MS分析表征。
该体系的实验结果表明:
(1)橄榄石中CaO的含量随温度的变化与其对应的熔体中CaO含量相关,且同时与该体系的相组合相关。初始成分中K2O含量的不同也对橄榄石中CaO含量有一定的影响;
(2)随着温度的增加,斜方辉石中di组分含量逐渐降低,单斜辉石成分的变化则与初始成分有很大的关系;相对斜方辉石而言,温度及K元素含量对单斜辉石的影响更大一些;
(3)关于K在硅酸盐矿物及熔体之间的分配:随着熔体中K含量的增加,K在橄榄石与熔体,斜方辉石与熔体,单斜辉石与熔体间的分配系数分别逐渐下降;
(4)SMO01+SMM01系列中,初始成分的K含量逐渐增加,对整体相比例有一定的影响,如斜长石逐渐减少,熔体也逐渐减少;SMP01+SMM01系列中,随着初始成分中K含量逐渐增加,斜长石与斜方辉石减少,橄榄石与熔体增加;SMC01+SMM01系列中,随着初始成分中K含量的增加,斜长石及熔体减少,单斜辉石与橄榄石缓慢增加;
(5)随着初始成分中K含量逐渐增加,熔体中Al2O3/SiO2与K2O的斜率逐渐减小;但对于含有斜长石的样品而言,不论它们初始成分中K含量如何,它们的斜率基本保持一致;
(6)在CMASK体系中,随着温度的降低,橄榄石,斜方辉石,单斜辉石三者的共结点逐渐向着AnOr方向移动;相对于自然体系而言,本研究中橄榄石,斜方辉石,单斜辉石三者的共结点向着贫ol方向移动;且初始成分对于橄榄石与斜方辉石的共结线似乎有较大的影响;
(7)K2O对MgO在橄榄石及熔体中的分配有着强烈的影响,并拟合得到一个适用范围较广的橄榄石地质温度计,经检验,该地质温度计的精度较好。公式如下: