研究生知识库

根据对大量地幔包体的岩石学和地球化学研究推断，在大陆岩石圈地幔内部发育着熔体与橄榄岩的反应，以华北克拉通岩石圈最具典型。依据地幔捕虏体的矿物交代特征和相关的元素地球化学指标判定，硅酸盐熔体与橄榄岩的反应是华北克拉通岩石圈地幔内主要的熔体-岩石反应。 为了探讨这一反应的机制及相关动力学过程，以河南鹤壁方辉橄榄岩中的橄榄石和湖北黄陵三斗坪的英云闪长岩为初始物，在中国科学院地球内部物质高温高压重点实验室的LC250-300/50活塞圆筒压机上开展了1200-1400°C、1.0和1.5GPa条件下的富硅熔体与地幔橄榄石反应的高温高压实验。通过对实验产物的物相鉴定和电子探针分析，获得了反应特征和不同物相（新生的斜方辉石、反应后橄榄石、残余熔体）的主量元素组成。据此探讨了富硅熔体与橄榄石的反应机制及相关动力学过程，为揭示华北克拉通陆下岩石圈地幔性质转变的机制提供了直接证据。论文的主要结论性认识是： （1）富硅熔体与代表古老难熔岩石圈地幔的橄榄石反应，生成斜方辉石。斜方辉石的En组分在73~93之间，属于顽火辉石。反应生成的斜方辉石的形态及成分随着实验条件呈有规律的变化。在相同的温度和压力条件下，在一定范围内，随着反应时间的增加，反应带加宽，生成的斜方辉石增多，自形程度升高；在相同的压力和反应时间下，在一定范围内，随着实验温度的升高，反应带变宽，生成的斜方辉石增多，自形程度升高。 （2）富硅熔体与橄榄石反应后，残余熔体的MgO含量升高并且与温度呈线性关系，而SiO2、Al2O3和K2O的含量则随着温度的升高，呈线性下降。随着温度的升高，有更多的镁橄榄石分子溶解到熔体中，而随着斜方辉石的结晶，熔体的SiO2、Al2O3、K2O含量下降，熔体化学组成发生改变。而压力对反应后熔体化学组成的影响不明显，压力变化导致熔体成分改变的程度远不及温度变化。 （3）富硅熔体-橄榄石的反应过程为矿物的溶解、结晶作用，其中主要为熔体的结晶作用，反应后橄榄石的化学组成基本保持不变，而富硅熔体的成分发生了明显变化。 （4）富硅熔体与橄榄石反应生成斜方辉石，实验结果很好地解释了华北克拉通内部橄榄岩包体的交代现象，证实了橄榄岩中的斜方辉石脉体是富硅熔体与橄榄石反应形成的，该反应可以导致岩石圈地幔由难熔型向饱满型的演化。