克拉通破坏过程中的熔体--橄榄岩反应
摘要
熔体—橄榄岩反应在克拉通破坏和演化过程中起到了非常重要的作用。已有的高温高压实验研究表明,影响熔体—橄榄岩反应的因素主要有熔体性质(贫硅/富硅、富CO2/贫CO2、富水/贫水)以及通常被忽略的变形和构造应力。贫硅熔体往往富挥发组分(CO2和水),与橄榄岩反应过程中通过消耗辉石底劈刚性的大陆岩石圈地幔上升,熔体上升过程中减压脱气通过应力集中效应促进了顶部的底劈作用,辉石溶解则导致熔体逐步富硅和熔体挥发组分溶解度降低,挥发组分的逐步析出为底劈作用的持续进行提供的动力,不需要额外的构造应力推动。贫硅熔体与橄榄岩的反应过程由于筛状反应边的存在可能更容易进行,筛状结构反应边可以为熔体在橄榄岩中沿颗粒边界运移提供通道,并使橄榄岩主要组成矿物发生细粒化和岩石结构变得松散,可以有效保证熔体上升过程中对橄榄岩的持续侵蚀和破坏,从而可能导致岩石圈地幔性质的迅速转变。该模式可以较好解释克拉通内部金伯利岩的形成机制和克拉通边缘地幔性质的转变。与这种机制相对应的,克拉通内部的富硅熔体往往缺乏挥发组分,与橄榄岩反应过程中消耗橄榄石形成辉石岩,反应产物局限在榴辉岩与橄榄岩接触边界,主要依靠扩散作用进行物质交换和反应,很难形成持续的底劈上升,也就是说静态条件下富硅熔体—橄榄岩反应很难大规模改造岩石圈地幔使其发生富集化。但在强变形条件下,熔体可以通过张裂隙贯入或沿剪切带运移的方式灌入橄榄岩中从而扩大反应的程度和规模。这种模式可能较适用于克拉通内部岩石圈地幔的改造。另外,一些实验研究结果还表明,在熔体高度富水情况下,熔体和橄榄岩的反应也可以被强化,虽然还没有系统的实验研究来分析这种强化的程度和具体机制,但该模式被认为在克拉通周边地区与深俯冲相关的岩石圈地幔过程过程中起到了关键的作用。