暑期培训讲座-Li同位素在地幔交代中的应用.ppt

地幔Li同位素组成不均一，存在低d7Li组分； 橄榄岩的Li含量和同位素特征能够指示交代熔体的性质和来源； 华北克拉通岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。 由Li同位素体系得出的认识 存在问题 Li在橄榄石中扩散速率尚未测定 现有的模拟计算结果究竟能在多大程度上反映复杂的实际情况 地幔中异常的锂同位素组成能存多久 Li同位素可以用来示踪地幔演化过程 华北岩石圈地幔经历了多阶段、不同来源熔/流体的改造过程 进一步证明了橄榄岩-熔体反应造成了岩石圈地幔组成的转变 主要结论 * * * * 低镁橄榄岩Li含量和Li同位素特征 1、低镁橄榄岩Li含量和Li同位素变化范围小 2、矿物Li含量地幔正常趋势：OL OPX ≈ CPX 3、Li同位素也和正常地幔值一致，?7Li：5～8 高镁橄榄岩Li含量和Li同位素特征 1、Li含量和Li同位素变化范围大，特别是Cpx 2、矿物Li含量有的不符合地幔正常趋势： OL OPX ≈ CPX 3、Li同位素多数和正常地幔值接近或较高， ?7Li：4～10，但存在极低的Li同位素 橄榄岩中橄榄石和单斜辉石的Li含量 (Seitz and Woodland, 2000) (Woodland et al., 2004 ) (Tang et al., 2007) (Zhang et al., 2010) 橄榄岩矿物的Li同位素组成特征 (Zhang et al., 2010 CMP) Li含量 vs δ7Li 低Mg#橄榄岩具有相对均一的Li元素和同位素组成，代表新增生的岩石圈地幔 高Mg#橄榄岩的组成比较复杂，代表古老岩石圈地幔的残余：经历了壳源熔/流体的改造作用 指示意义 应用实例3：龙岗地区新生代地幔橄榄岩 二辉橄榄岩 辉石岩脉 方辉橄榄岩 二辉橄榄岩捕虏体薄片及显微照片 辉石岩 方辉橄榄岩 捕虏体薄片及显微照片 地幔捕虏体中矿物的组成特征 已有的研究: Fan et al., 2000 CJG Wu et al., 2003 CGXu et al., 2003 GCA 难熔 难熔 饱满 饱满 地幔矿物的Li含量和 ?7Li 特征 方辉橄榄岩 二辉橄榄岩 辉石岩 富cpx-二辉橄榄岩 SIMS data 方辉橄榄岩 辉石岩 二辉橄榄岩 富cpx的 二辉橄榄岩 橄榄石的Li含量和 ?7Li 特征 软流圈熔体 全球已发表的橄榄石数据 地幔过程：低?7Li熔体 软流圈熔体 岩石圈地幔 正常地幔 (Tang et al., 2012 Lithos) 俯冲板片 1、华北岩石圈地幔中存在低?7Li的组分； 2、岩石圈地幔 ? 俯冲板片的熔体/流体的改造? 软流圈熔体的改造。 小结 应用实例4：西秦岭与华北地幔橄榄岩的对比 西秦岭 汉诺坝 西秦岭、汉诺坝与全球橄榄岩的对比 碳酸盐熔体交代 硅酸盐熔体交代 (Su et al., 2012, 2014 CG) 1、经历不同熔体交代的地幔橄榄岩的Li含量和同位素组成具有明显差别； 2、反之，由橄榄岩的Li含量和同位素特征可以推测其经历的地幔交代作用。 小结 以前的研究认为:Li同位素的扩散速度非常快→在地幔的高温条件下很容易达到平衡→地幔的锂同位素组成是均一的 地幔Li同位素组成的均一性 Halama et al., 2008, EPSL 50 m Li anomaly will disappear after 1 Ma at mantle temperatures Given rapid diffusivity, can heterogeneities survive? (PPT From Rudnick 2010) 根据Li在单斜辉石中的扩散速率计算 Conclusions 1. Li may be useful for tracing crustal recycling . . . 2. No equilibrium fractionation at mantle T 3. Metamorphic dehydration doesn’t matter 4. Kinetic fractionation – great! (fluid flow) 5. Kinetic fractionation – beware! (tracer studies) 6. Isotopically distince Li may not survive in mantle (PPT From Rudnick 2010 ) 地幔Li同位素的不均一性 事实上Li的扩散速度很可能并非象前人假设的那么快! 现有的一些实验数据(由于受到边界条件所限)并非真实地反映自然条件下的复杂情况