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A new model for chromitite formation in ophiolites: Fluid immiscibility

Science China Earth Sciences 2021年第2期64卷 220-230页

作者： Benxun SU Xia LIU Chen CHEN Paul TROBINSON Yan XIAO Meifu ZHOU Yang BAI ibrahim uysal Pengfei ZHANG Key Laboratory of Mineral Resources Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Innovation Academy for Earth Science Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Department of Earth Sciences the University of Hong KongHong Kong 999077China Department of Geological Engineering Karadeniz Technical UniversityTrabzon 61080Turkey

Although the involvement of hydrous fluids has been widely invoked in formation of podiform chromitites in ophiolites, there is lack of natural evidence to signify the role and mechanism of fluids. In this study, a new model for the genesis of podiform chromitite is proposed on basis of revisits of comprehensive petrological, mineralogical and geochemical results of the well-preserved K?z?lda? ophiolite and the well-characterized Luobusa chromite deposit. In this model, ascending magmas intruding oceanic lithospheric mantle would presumably form a series of small magma chambers continuously connected by conduits. Tiny chromite nuclei would collect fluids dispersed in such magmas to form nascent droplets. They tend to float upward in the magma chamber and would be easily transported upward by flowing magmas. Chromite-rich droplets would be enlarged via coalescence of dispersed droplets during mingling and circulation in the magma chamber and/or transport in magma conduits. Crystallization of the chromite-rich liquid droplets would proceed from the margin of the droplet inward, leaving liquid entrapped within grains as precursor of mineral inclusions. With preferential upward transportation, immiscible chromite-rich liquids would coalesce to a large pool in a magma chamber. Large volumes of chromite would crystallize in situ, forming podiform chromitite and resulting in fluid enrichment in the chamber. The fluids would penetrate and compositionally modify ambient dunite and harzburgite, leading to significant fractionations of elemental and isotopic compositions between melts and fluids from which dunite and chromitite respectively formed. Therefore, fluid immiscibility during basaltic magma ascent plays a vital role in chromitite formation.

关键词： Chromitite Fluid immiscibility Mineral inclusion Ophiolite

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蛇绿岩铬铁矿成矿新模型:流体不混溶作用

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中国科学：地球科学 2021年第2期51卷 250-260页

作者：苏本勋刘霞陈晨 Paul T.ROBINSON 肖燕周美夫白洋 ibrahim uysal 张鹏飞中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 香港大学地球科学学院香港999077 Department of Geological Engineering Karadeniz Technical UniversityTrabzon 61080Turkey

尽管富水流体参与蛇绿岩豆荚状铬铁矿形成过程已被广泛提及,但流体的作用和机制仍缺乏天然样品的证据证实.文章对保存完好的土耳其Kızıldağ蛇绿岩和研究程度较高的西藏罗布莎蛇绿岩的铬铁矿床进行了岩石学、矿物学和地球化学的系统总结... 详细信息

尽管富水流体参与蛇绿岩豆荚状铬铁矿形成过程已被广泛提及,但流体的作用和机制仍缺乏天然样品的证据证实.文章对保存完好的土耳其Kızıldağ蛇绿岩和研究程度较高的西藏罗布莎蛇绿岩的铬铁矿床进行了岩石学、矿物学和地球化学的系统总结,展示了流体活动的证据,探讨了铬铁矿结晶与岩浆演化过程中流体不混溶的关系,进而建立了铬铁矿成矿的新模型.在该模型中,侵入大洋岩石圈地幔的岩浆通过岩浆通道相连接进而形成一系列的小岩浆房,铬铁矿微晶吸附岩浆中的流体形成含铬铁矿的不混溶液滴,这种不混溶铬铁矿液滴由于密度较小在岩浆房中悬浮并随岩浆向上运移.在岩浆混合、对流及运移过程中,分散的含铬铁矿的液滴不断聚合形成更大的富铬铁矿不混溶液滴.大的不混溶液滴从边部向核部逐渐结晶铬铁矿,捕获或圈闭的熔/流体发生结晶作用形成各种各样的矿物包裹体.不混溶的含铬铁矿的液滴在岩浆房中大量聚集则形成“不混溶液滴池”,此时大量铬铁矿原地结晶形成豆荚状铬铁矿,同时释放吸附的流体导致岩浆房中流体的富集.释放的流体由内向外逐渐渗滤到围岩纯橄岩和方辉橄榄岩中,造成矿体与围岩中矿物内部和矿物间的元素变化和同位素分馏.因此,玄武质岩浆上涌过程中流体不混溶作用对铬铁矿的成矿作用至关重要.

关键词：铬铁矿流体不混溶矿物包裹体蛇绿岩

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Subduction Initiation for the Formation of High-Cr Chromitites in the Kop Ophiolite, NE Turkey

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2016年第S1期90卷 253-页

作者： ZHANG Pengfei ibrahim uysal ZHOU Meifu SU Benxun Erdi AVCI Department of Earth Sciences the University of Hong Kong Department of Geological Engineering Karadeniz Technical University State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and Geophysics Chinese Academy of Sciences

The Kop ophiolite in NE Turkey,representing a forearc fragment of Neo-Tethys ocean,mainly consists of a paleoMoho transition zone(MTZ)and a harzburgitic upper mantle *** Kop MTZ locally contains cumulate

关键词： NE Turkey high REE Subduction Initiation for the Formation of High-Cr Chromitites in the Kop Ophiolite Cr

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从地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿分析土耳其Kizildag蛇绿岩的构造环境

从地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿分析土耳其Kizildag蛇绿岩的构造环境

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中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16届学术年会

作者：陈晨苏本勋 ibrahim uysal Erdi Avci 中国科学院地球与地球物理研究所中国科学院大学 Department of Geological Engineering Karadeniz Technical University Department of Geological Engineering Istanbul University

蛇绿岩是大洋岩石圈的残片,对于板块构造和洋底扩张等事件具有重要意义。以蛇绿岩作为缝合带进行构造单元的划分是当前的主流学术观点,而特提斯造山带则是经典的代表地区。整个土耳其位于特提斯造山带之中,土耳其境内分布有大量的侏罗... 详细信息

蛇绿岩是大洋岩石圈的残片,对于板块构造和洋底扩张等事件具有重要意义。以蛇绿岩作为缝合带进行构造单元的划分是当前的主流学术观点,而特提斯造山带则是经典的代表地区。整个土耳其位于特提斯造山带之中,土耳其境内分布有大量的侏罗纪和白垩纪蛇绿岩或蛇绿混杂岩,从北到南依次是:Pontide蛇绿岩带、Anatolian蛇绿岩带、Tauride

关键词：蛇绿岩构造环境地幔橄榄岩豆荚状铬铁矿

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Iron Isotopic Fractionation and Origin of Chromitites in the Paleo-Moho Transition Zone of the Kop Ophiolite, NE Turkey

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2017年第S1期91卷 53-页

作者： ZHAGN Pengfei ZHOU Meifu SU Benxun ibrahim uysal Paul T.ROBINSON Erdi AVCI HE Yongsheng Department of Earth Science The University of Hong Kong State Key Laboratory of Lithospheric Evolution Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of Sciences Department of Geological Engineering Karadeniz Technical University State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources School of Earth Sciences and Mineral ResourcesChina University of Geosciences

The Kop ophiolite in NE Turkey is a fragment of Neo-Tethyan *** can be mainly divided into a paleo-Moho transition zone(MTZ)in the North and a harzburgitic mantle sequence in the *** are predominant in the MTZ of the Kop ophiolite,and they are locally interlayered with chromitites and enclose minor bodies of harzburgites near the petrological Moho *** Fe isotopic variations were observed for magnesiochromite(-0.14‰to 0.06‰)and olivine(-0.12‰to 0.14‰)from the MTZ chromitites,dunites and *** individual dunite samples,magnesiochromite usually has lighter Fe isotopic compositions than olivine,which was probably caused by subsolidus Mg-Fe exchange between the two mineral *** magnesiochromite and olivine display an increasing trend ofδ56Fe along a profile from chromitite *** trend reflects continuous fractional crystallization in a magma chamber,which resulted in heavier Fe isotopes concentrated in the evolved *** each cumulative cycle of chromitite and dunite,dunite was formed from relatively evolved melts after massive precipitation of *** of more primitive and evolved melts in the magma chamber was a potential mechanism for triggering the crystallization of magnesiochromite,generating chromitite layers in the cumulate *** mixing happened,the primitive melts had reacted with mantle harzburgites during their ascendance;whereas the evolved melts may lie on the olivine-chromite cotectic near the liquidus field of *** degrees of magma mixing and differentiation are expected to generate melts with differentδ56Fe values,accounting for the Fe isotopic variations of the Kop MTZ.

关键词： MTZ Iron Isotopic Fractionation and Origin of Chromitites in the Paleo-Moho Transition Zone of the Kop Ophiolite NE Turkey Fe

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土耳其西北部岩石圈地幔交代作用:来自地幔捕虏体Li同位素的证据

土耳其西北部岩石圈地幔交代作用:来自地幔捕虏体Li同位素的证据

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2018年中国地球科学联合学术年会

作者：景揭俊苏本勋张宏福肖燕陈晨 ibrahim uysal 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所 Karadeniz Technical University Trabzon

土耳其西北部Thrace盆地的新生代玄武岩有大量地幔捕虏体出露,主要由难熔的方辉橄榄岩组成,其岩石学现象记录了橄榄石被交代形成斜方辉石和尖晶石的证据。全岩微量元素显示LREE与大离子亲石元素的富集和高场强元素与Y的亏损,指示有与俯...

土耳其西北部Thrace盆地的新生代玄武岩有大量地幔捕虏体出露,主要由难熔的方辉橄榄岩组成,其岩石学现象记录了橄榄石被交代形成斜方辉石和尖晶石的证据。全岩微量元素显示LREE与大离子亲石元素的富集和高场强元素与Y的亏损,指示有与俯冲过程相关的交代作用的存在。为了理清交代作用的类型,我们对该地幔橄榄岩中的橄榄石、斜方辉石和单斜辉石进行了Li同位素原位分析。结果显示,矿物之间存在极大的Li含量和同位素的不平衡。橄榄石Li含量为1.45～2.81 ppm,δ7Li=+1.2～+17.5‰;斜方辉石Li含量为0.07～16.6 ppm,δ7Li=-71.6～+10.8‰;单斜辉石Li含量为2.16～22.0 ppm,δ7Li=-54.6～+1.9‰。橄榄石单颗粒Li含量非常均一,但Li同位素存在差异,并且δ7Li和Fo值呈负相关关系,指示了硅酸盐交代的影响。两种辉石的Li含量和同位素与对应的主量元素皆没有相关关系,但是存在明显的剖面上的变化。其中斜方辉石的剖面最为明显且变化一致,核部相较于边部更富集Li含量和轻Li同位素组成。这一不平衡的现象无法由矿物之间或内部的Li的扩散,以及从寄主岩向捕虏体的扩散进行解释,而反映了地幔交代作用的信息。我们认为辉石核部的所富集的Li含量和轻Li同位素代表了早期的硅酸盐交代的信息,这与橄榄石所经历的硅酸盐交代作用为同一期过程。而边部逐渐减少的Li含量以及变重的Li同位素则代表了近期的流体交代作用,并且这一期交代对橄榄石的影响很弱导致无法使其形成剖面上的变化。土耳其西北部岩石圈地幔所经历的这两期交代作用可能与西北土耳其岩石圈地幔经历的特提斯洋的俯冲过程有关。

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