大陆岩石圈地幔在深部<bold>F</bold>和<bold>Cl</bold>循环中作用<bold>——</bold>来自华北克拉通大北沟玄武岩的启示
摘要
大陆岩石圈地幔(SCLM)作为分隔对流地幔与外部圈层的机械屏障, 并具有吸收和释放挥发分的能力, 因此在深部挥发分循环中扮演了重要角色. 本文以华北克拉通早白垩世大北沟玄武岩为例, 探讨了SCLM在调节F和Cl循环中的作用. 这些玄武岩的形成与华北克拉通遭受强烈破坏有关, 这一过程导致了古老SCLM的显著移除和置换. 大北沟玄武岩具有类似弧岩浆的微量元素特征, 以及富集的初始<sup>87</sup>Sr/<sup>86</sup>Sr(0.70574~0.70578)、<italic>ε</italic><sub>Nd</sub>(<italic>t</italic>)(−11.2~−11.1)和<italic>ε</italic><sub>Hf</sub>(<italic>t</italic>)(−13.7~−13.4)组成. 此外, 橄榄石斑晶显示出高的Fe/Mn比值、Ni含量和<italic>δ</italic><sup>18</sup>O值(5.8%~6.8‰). 这些特征表明大北沟玄武岩源于一个脉状、富含辉石的地幔源区, 该源区可能由俯冲的太平洋板片释放的富水熔体与SCLM相互作用形成. 大北沟玄武岩中橄榄石所含熔体包裹体与全岩成分接近, 表明它们记录了构成全岩的喷发前熔体成分. 这些熔体包裹体具有高的F(1371~2316ppm)和中等的Cl(688~900ppm)含量, 以及高的F/Cl比值(2.1±0.3; 1<italic>σ</italic>). 这与典型的弧岩浆显著不同, 后者通常表现出高的Cl含量(中值约1200ppm)和低的F/Cl比值(<1). 这种差异可以通过层析交代作用解释: 在此过程中不同相容性的元素发生分馏, 其中角闪石是主要分馏和保存F和Cl的矿物相; 即角闪石在结晶过程中更倾向于保留F而非Cl, 使得交代脉体富集F, 并表现出比原始交代介质更高的F/Cl比值. 这种情形可能常见于层析交代作用中含水矿物的结晶过程, 从而造成SCLM中F和Cl的显著不均一, 并可能在调节SCLM环境下F和Cl的循环中起到了关键作用.