作者:刘传周等 来源:EPSL 发布时间:2009-7-30 14:11:18
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ELSEVIER
大洋橄榄岩强亲铁元素研究进展
 
强亲铁元素(HSEs:highly siderophile elements)由Os, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd, Re和Au八个元素组成,具有很高的金属/硅酸岩分配系数,即相对于硅酸岩相,它们更倾向于分配进入金属相。对于地幔橄榄岩中强亲铁元素的研究可以为地球早期核幔分离及增生过程提供重要的信息和约束。通常认为地核从地幔中发生分离的时候,地幔中的强亲铁元素几乎全部要被带入地核。而早期的观测发现地幔橄榄岩中的强亲铁元素的含量远高于根据分配系数计算的结果,且配分形式和比值均与球粒陨石相似。这些特征可以通过后增薄层假说(late-veneer accretion hypothesis)得到很好的解释。然而,该假说自20世纪90年代以来受到了强烈的挑战,因为越来越多的观测表明部分地幔橄榄岩具有与球粒陨石不一致的强亲铁元素配分型式。但是,关于这些与球粒陨石不一致的亲铁元素配分型式是由于部分熔融作用以及后期作用造成的,还是体现了地幔本身的特征存在很大的争议。而遭受部分熔融的程度较低且后期受熔体影响较小的地幔橄榄岩样品则是研究该问题的关键。
 
中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室的博士后刘传周与其合作者在最近在国际著名地学期刊《地球和行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters)(2008IF:3.955)发表了他们对于来自北冰洋Gakkel洋脊的大洋橄榄岩强亲铁元素研究结果(Liu et al. Non-chondritic HSE Budget in Earth’s Upper Mantle Evidenced by Abyssal Peridotites from Gakkel Ridge, Arctic Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 2009, 283: 122-132)。北冰洋Gakkel洋脊的大洋橄榄岩样品极其新鲜,海水蚀变的程度很低。全岩的Na2O和TiO2的含量极低(均为0.03-0.09%),这说明二辉橄榄岩不可能是方辉橄榄岩遭受到熔体再富化后的产物,而是代表了遭受小程度部分熔融的饱满地幔橄榄岩。但是,二辉橄榄岩中强亲铁元素并未受部分熔融的影响而发生分异,因此它们的强亲铁元素代表了上地幔的组成。二辉橄榄岩的Ru/Ir和Pd/Ir值高于球粒陨石而Pt/Ir值与球粒陨石相似,不同于目前已报道的任何陨石的组成。这些特征并不能通过硅酸岩熔体或者硫化物熔体等后期交代作用来解释,也不能简单地用后增薄层假说来解释。这些结果表明了与球粒陨石不一致的强亲铁元素组成是原始上地幔的固有特征而非后期交代作用的结果,因而需要对后增薄层假说进行修正。(来源:中国科学院地质与地球物理研究所)
 
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