火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义

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• 责任者：宋文磊^c北京大学^d1984^e博士研究生 ; 许成 ; 刘琼 ; 王林均^c中国科学院贵阳地球化学研究所地球深部物质与流体作用地球化学研究室 ; 吴敏 ; 曾亮
• 刊名：地质论评
• 出版年：2012
• 卷期：58^b4
• 关键词：碳酸岩 ; 碳循环20^a火成岩 ; 深部地质 ; 分离结晶作用 ; 地幔 ; 部分熔融 ; 岩石学 ; 实验研究
• 页码：726～744
• 索书号：P206.8/208
• 图表：^c表2参161插图
• 分类号：0610
• 文摘期号：2013/02

摘要

火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(＜1%)部分熔融均可以产生碳酸岩质的熔体，其中碳酸盐化泥质岩具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO₂和不相容元素；富CO₂的霞石质等硅酸盐岩浆也可以通过不混溶或分离结晶作用产生碳酸岩，用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高的活性，形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩，是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中，大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带入到深部地幔并且稳定存在，含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体，这说明俯冲循环物质可能对碳酸岩的成因也起着重要的作用。然而，对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多，分布广泛，因此，加强我国碳酸岩以及伴生硅酸岩的成因研究，同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作，不仅可以检验现有的成因理论，而且有助于提高我国对火成碳酸岩的研究水平；由于其特殊的成因背景，还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依据。