土耳其卡桑特蛇绿岩铬铁矿中八面体硅酸盐矿物成因研究

A series of unusual minerals have been recovered for the Pozanti-Karsanti ophiolite in southeastern Turkey. Of these different types of unusual minerals, there is a special silicate mineral with perfect octahedral shape. This octahedral silicate mineral may represent the pseudomorph of the ultra-high pressure ringwoodite from mantle transition zone. This project will focus on the studies of mantle peridotites, chromitites and the octahedral silicate minerals separated from the Pozanti-Karsanti chromitite. Petrological, mineralogical, and geochemical research will be conducted on the mantle peridotites and chromitites. By using Scanning Electron Microscope, Electron Microprobe, Laser Raman Spectrometer, X-Ray Diffraction Spectrometer, Laser Ablation Inductively-coupled Plasma Spectrometer, Focus Ion Beam and Transmission Electron Microprobe, we will conduct detailed analyses on the crystallographic structure and chemical composition of the octahedral silicate minerals. The tectonic setting and evolution process of the Pozanti-Karsanti ophiolite, the formation process and material source of chromitite, and the formation depth and mechanism of the octahedral silicate minerals will be investigated. We will discuss the genetic relationship between the octahedral silicate mineral and the Pozanti-Karsanti chromitite and try to reveal the deep mantle process in the formation of the Pozanti-Karsanti ophiolite and chromitite.

土耳其东南部的卡桑特蛇绿岩中的豆荚状铬铁矿含有一系列的异常矿物。在这些矿物中，有一类特殊的硅酸盐矿物，具有完美的八面体晶形，可能代表了来自地幔过渡带的超高压矿物林伍德石的假象。本项目拟在开展地幔橄榄岩和铬铁矿岩石学，矿物学和地球化学研究，揭示卡桑特蛇绿岩形成的构造环境的基础上，综合利用扫描电子显微镜、电子探针、激光拉曼、X射线衍射、激光剥蚀电感耦合等离子质谱、聚焦离子束和透射电镜等技术手段，对八面体硅酸盐矿物开展细致的内部结构和化学组成的分析，研究八面体硅酸盐矿物的生长机制，形成深度和物理化学条件，探讨蛇绿岩铬铁矿与八面体硅酸盐矿物之间的成因联系。

本项目开展了土耳其卡桑特蛇绿岩地幔橄榄岩，铬铁矿以及其中的不寻常矿物系统的岩石学，矿物学和地球化学方面的研究。结果显示，土耳其卡桑特地幔橄榄岩具有较为亏损的矿物和化学组成，具有与弧前地幔橄榄岩一致的特征，指示了较高的部分熔融程度。橄榄岩组成矿物的微量元素特征，指示了卡桑特蛇绿岩地幔橄榄岩可能经历了俯冲带流体的交代作用。因此，该蛇绿岩可能形成于大洋内部俯冲带的环境。前人的研究证实了土耳其卡桑特铬铁矿中有金刚石，碳硅石，锆石和金红石等不寻常矿物的产出。通过对铬铁中发现的锆石矿物进行分析研究，发现这些锆石具有较大的年龄分布范围。锆石年代学及氧和铪同位素组成指示了其中较老的锆石可能来源于俯冲再循环的物质，因此蛇绿岩铬铁矿记录了古老地壳物质再循环的信息。通过对卡桑特地幔橄榄岩开展矿物分选工作，在其中也发现了具有与铬铁矿中相似的不寻常矿物组合，指示了蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿的形成均有深部物质和过程的参与。但是，未在地幔橄榄岩中发现铬铁矿中特有的八面体硅酸盐矿物。对土耳其卡桑特铬铁矿中的八面体硅酸盐矿物开展精细的电子探针，扫描电镜和聚焦离子束-透射电子显微镜分析，发现这些八面体矿物为绿泥石，不同于前人报道的无水的高压八面体硅酸盐矿物。因此推断卡桑特蛇绿岩铬铁矿中的八面体硅酸盐矿物可能具有两种成因，其可能代表了高压的无水八面体硅酸盐矿物蚀变的产物，或者代表了铬铁矿结晶过程中形成的负晶被后期的热液充填的产物。此外，我们对地幔橄榄岩，铬铁矿和蛇绿岩型金刚石的研究进行了总结和展望，提出蛇绿岩型铬铁矿和金刚石是研究地球深部物质循环的一个新窗口。