火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义.pdfVIP

V01．58No．4 地 质 论 评 GEOLOGICALREVIEW 2第05 I 81卷2嚣背 July 20 2 火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部 碳循环的意义 宋文磊¨，许成¨，刘琼¨，王林均2¨，吴敏2，¨，曾亮1) 1)北京大学地球与空间科学学院，北京，100871； 2)中国科学院地球化学研究所地球深部物质与流体作用地球化学研究室，贵阳，550002； 3)中国科学院研奔牛院．jr京．100049 内容提要：火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地 壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(1％)部分熔融均可以产牛碳酸岩质的熔体，其中碳酸盐化泥质岩 具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO：和小相容元素；富CO：的霞石质等硅酸盐岩浆也町以通过不混溶或分离结 晶作用产生碳酸岩，用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高 的活性，形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩，是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的 重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中，大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带人到 深部地幔并且稳定存在，含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体，这说明俯冲循环物质町能对碳酸岩的成因也起 着重要的作用。然而，对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地 表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多．分布广泛．因此，加强我国碳酸岩以及伴 生硅酸岩的成闪研究，同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作，不仅可以检验现有的成闪理论．而且存助于提高 我国对火成碳酸岩的研究水平；由于其特殊的成因背景，还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依 据。 关键词：火成碳酸岩；部分熔融；液态不混溶；分离结晶；地幔交代；碳循环 火成碳酸岩是指含碳酸盐矿物(如方解石、白 a1．，2002)，在造山带，如与喜马拉雅运动相联系的 et 云石、菱铁矿等)体积大干50％，二氧化硅重量小于 巴基斯坦西北部(Tihona1．，1998)和我国攀西地 20％的火成岩石(LeMaitre，2002)，其地质地球化区(许成等，2002；Hou eta1．，2006)。以及 Zengqian 学特征与常见的沉积成因的碳酸盐岩(如石灰岩和 秦岭造山带(Xu eta1．，2007)，也可见呈透镜 Cheng 白云岩)明显不同，通常将沉积成因的主要由碳酸 体、脉状、条带状和似层状产出的碳酸岩。绝大多数 盐矿物组成的岩石称为碳酸盐岩(carbonaterock)， 碳酸岩最明显的特征就是在其岩浆通过的围岩中发 而将由岩浆形成的主要由碳酸盐矿物组成的岩石称 生霓长岩化作用(Le Bas，1981)。 为火成碳酸岩或碳酸岩(carbonatite)。碳酸岩是地经过半个多世纪的研究，人们意识到对碳酸岩 球表面出露很少的幔源岩石之一，目前全球仅发现 的认识具有非常重要的意义：碳酸岩形成于地下至 et et 527处，其中喷出岩49处(表