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蛇绿岩作为大洋岩石圈残片,记录着古大洋形成和演化的诸多信息,在研究造山带构造演化、古洋-陆及板块构造格局恢复中至关重要。但作为蛇绿岩重要组成部分的地幔橄榄岩长期以来因缺乏行之有效的研究方法,研究程度相对较低。在内蒙古中段的中朝古板块与西伯利亚古板块之间,发育了许多大小不等、呈NEE向断续延伸的蛇绿岩块,代表了古亚洲洋的岩石圈残片。本研究选取了其中位于西拉木伦河缝合带附近的柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩为研究对象,运用近年来发展起来的铂族元素(PGEs)和Re-Os同位素分析方法开展研究,试图揭示古亚洲洋地幔的一些性质和特点。取得的主要研究成果和进展如下: 1.初步厘定了柯单山蛇绿岩的地幔岩性质。柯单山橄榄岩普遍经历了蛇纹石化,橄榄石和斜方辉石基本全部蚀变为蛇纹石,仅部分样品有矿物残留。与原始地幔相比,柯单山橄榄岩贫Al2O3、TiO2、 K2O、Na2O等玄武质组分,ΣREE含量低且大部分样品的(La/Yb)N<1,残留的单斜辉石中贫Al2O3、 TiO2,尖晶石有高的Cr含量和高Cr#值,且有矿物残留的样品大概含有5%-10%的单斜辉石。这些特征明显不同于堆晶成因的橄榄岩,且残留矿物没有任何堆晶结构,表明本区的橄榄岩是经历了部分熔融后的地幔残余,而不可能是堆晶成因。 2.分析了柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩的PGEs分布特征,探讨了其成因。采用Carius管结合MC-ICPMS法分析了内蒙古柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩中PGEs的含量,与原始地幔和世界范围内典型的地幔橄榄岩进行对比研究,发现柯单山地幔橄榄岩中Os、Ir和Ru明显亏损,Pt和Pd强烈富集,具有极高的Pd/Ir值,PGEs地幔标准化配分模式为较陡的正斜率,与通常观测到的代表部分熔融残留相中铂族元素配分模式为负斜率或平坦型明显不同。柯单山地幔橄榄岩的Ir和Ru与MgO呈正相关关系,表明Ir和Ru的亏损可能与部分熔融过程中硫化物的消耗程度有关,而与PGEs在硫化物/硅酸盐间的能斯特分配系数没有直接关系;Pt、Pd的富集表明本区的地幔橄榄岩不仅仅是经历过部分熔融的残余,而与来自深海的橄榄岩和大陆岩石圈地幔(SCLM)中的方辉橄榄岩相似,因此推测,本区地幔橄榄岩在部分熔融后又经历了富Pd的熔/流体交代,而熔/流体的来源可能是在岩浆分异演化过程中“过滤”出来的硫化物。 3.分析了柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩的Re-Os同位素特征。柯单山地幔橄榄岩的Re和Os含量偏低,明显低于原始地幔。但187Os/188Os比值在0.1399-0.1636之间,显著高于原始对流上地幔比值。一般而言,Re、Pd、Pt在橄榄岩/熔体中的分配系数是DRe<DPd<DPt<1,但柯单山地幔橄榄岩样品中Re、Pt、Pd的富集的顺序是Pd>Pt>>Re,且贫Al2O3、Yb、TiO2等组分,表明受到了岩浆中硫化物交代,改变了其Os同位素组成,该高放射性Os同位素的比值并非是由187Re的原位衰变引起的。表明Os同位素组成在发生部分熔融的时候就能在残留相和熔体相中发生分异。这对传统的测年和示踪的前提提出了挑战,要求我们在应用Re-Os同位素资料时必须结合温度和其它的同位素资料,这样才能得出经得起推敲的结论。