广州地化所在大理苦橄榄岩中橄榄石熔体包裹体的水含量和氢同位素研究取得进展

广州地化所在大理苦橄榄岩中橄榄石熔体包裹体的水含量和氢同位素研究取得进展

2023年11月29日    来源：中国科学院广州地球化学研究所 1291  

大火成岩省是短时、巨量喷发的镁铁质岩浆建造，代表了地球内部巨量物质和能量的集中释放。地质记录表明，大火成岩省可以通过大规模火山脱气（包括H2O、SO2、CO2、F和Cl）对全球环境产生重大影响，可能造成生物大灭绝等重大灾变事件。大火成岩省的成因目前还没有一致看法，早期科学家们都强调了过量的热或者减压熔融的作用，但是后来的研究者强调岩浆中高的水含量对大火成岩省的形成才是最重要的因素。位于我国西南地区的峨眉山大火成岩省是我国第一个世界公认的大火成岩省，其源区和原始岩浆水含量存在较大的争议。传统上认为峨眉山大火成岩省非常干，根据橄榄石和熔体中Ca的分配系数计算结果表明，其源区几乎不含水。但是通过红外光谱测试的单斜辉石斑晶的水含量推断的大理苦橄岩原始岩浆中的水含量可能高达3.4%，相当于岛弧岩浆。因此水对峨眉山大火成省形成的贡献仍然存在争议。

为了厘清峨眉山大火成岩省原始岩浆中的水含量，以及水在大火成岩省形成中扮演的角色，国科大博士生、来自中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室、深地科学卓越创新中心的陈绮静同学在广州地化所夏小平和任钟元研究员的指导下，研究了峨眉山大火成岩省中大理苦橄岩橄榄石中的熔体包裹体的主、微量元素、挥发分和氢同位素组成，发现熔体包裹体记录的水含量为0.01-1.73 wt.%；氢同位素为δD="87±" 11‰至-267 ± 14‰，均具有很大的变化范围（图1）。最低的氢同位素比值低于平均地幔（-80±10‰），与脱水板块及深部地幔源区（<-200‰）的氢同位素比值相当，表明大理熔体包裹体大多经历了h+扩散丢失和h2o脱气的影响，但是一些熔体包裹体可能经历了快速冷却，仍然保留了其原始岩浆的氢同位素和水含量特征。根据这些数据恢复的大理苦橄榄岩原始岩浆h2o含量约为1.35 wt.="">

图1 大理熔体包裹体水含量和氢同位素图解

图2 大理苦橄岩岩浆水含量与不同构造岩浆水含量对比

图3 科马提岩、大火成岩省等不同来源岩浆的H2O/Ce比对比图（修改自Liu et al., 2017）

该成果近期发表在JGR：Solid Earth上，本研究得到了国家重点研发计划项目（2018YFA0702600）和国家科学基金项目（41672057；41973021）的资助。

论文信息：Qijing Chen (陈绮静), Zhong-Yuan Ren (任钟元), Xiao-Ping Xia* (夏小平), Le Zhang (张乐), Qing Yang (杨晴), Chao Yuan (袁超) (2023). Water content and hydrogen isotopes of olivine-hosted melt inclusions in the Dali picrites, SW China: Reassessing the role of water in the formation of the Emeishan large igneous province. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2023JB027547

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