方解霞黄煌岩（aillikite）为碱性、贫硅、富碳酸盐的超镁铁质煌斑岩，通常产出于伸展构造背景。尽管这类岩石在地球上非常稀少，但是由于其来源深（>150km），并且含有金刚石，因此受到广泛关注。方解霞黄煌岩富CaCO₃的成分特征表明，这些岩石来自碳酸盐化的地幔源区，其中的碳组分被认为起源于上涌的软流圈地幔或来自俯冲的大洋板片。另外，全球许多方解霞黄煌岩通常与碳酸岩呈紧密的时空产出关系，因此很多学者认为两者具有成因联系。但是对于具体的成因关系，目前有两种不同的认识：1）认为两者起源于同一源区，是由碳酸盐化地幔橄榄岩发生不同程度部分熔融作用形成的，其中碳酸岩的部分熔融程度更低；2）认为两者来自同一母岩浆，即碳酸盐化地幔橄榄岩部分熔融作用形成原始方解霞黄煌岩岩浆，碳酸岩为这些原始岩浆中碳酸盐组分发生不混溶作用或者分离结晶作用形成。

为了解决以上科学问题，我校王长红博士在“岩浆-热液演化与金属成矿”求真群体张招崇教授的指导下，与苏黎世理工大学的Andrea Giuliani博士合作，借助EPMA、LA-ICP-MS和SIMS等高精度原位分析技术，对塔里木大火成岩省西北部瓦吉里塔格地区的方解霞黄煌岩（早期被命名为金伯利岩）开展了橄榄石SIMS原位O同位素分析，并结合全岩主、微量元素和Sr-Nd-C-O同位素以及矿物主、微量元素测试结果，对方解霞黄煌岩的成因及其与其共生的碳酸岩的成因关系进行了研究，取得了以下创新性成果：

首先，基于本次研究在该岩石中发现大量的原生单斜辉石和角闪石微晶，结合该岩石富碳酸盐组分的特征，将这些早期被命名为“金伯利岩”的岩石确定为方解霞黄煌岩。这也是迄今为止在中国境内发现的唯一方解霞黄煌岩。

通过详细的岩相学观察和化学成分分析，将该岩石中的橄榄石分为两大类：i）斑晶（Ⅰ，Ⅱ和Ⅲa）；ii）粗晶（Ⅲb）。橄榄石粗晶为循环晶，结晶于早期演化的方解霞黄煌岩岩浆。橄榄石斑晶单个颗粒内部成分均一，但不同颗粒之间表现出显著的元素（主要元素和微量元素）及氧同位素成分变化，并且原始岩浆中的橄榄石斑晶 Ⅰ（Fo = 82-89）的O同位素组成位于正常地幔范围，而演化岩浆中橄榄石斑晶 Ⅱ （Fo = 79-86）和 Ⅲa （Fo = 80-81）的δ¹⁸O值低于正常地幔范围（图1）。结合原始至演化岩浆中碳酸盐组分逐渐下降的δ¹³C值及样品中产出大量富碳酸盐的球粒，表明导致演化岩浆中的橄榄石δ¹⁸O值降低的原因可能是碳酸盐熔体的析离作用，因为出熔的碳酸盐熔体具有相对重的O同位素组成（图2）。这些出熔的碳酸盐熔体可能形成了研究区部分碳酸岩（如钙质碳酸岩）。橄榄石斑晶 Ⅰ 类似正常地幔的δ¹⁸O值，结合全岩亏损的Sr-Nd同位素成分，表明这些方解霞黄煌岩来源于正常的软流圈地幔橄榄岩源区（图3）。

图1  瓦吉里塔格1（a），2（b）和3（c）号方解霞黄煌岩岩脉中的橄榄石氧同位素组成频率分布图。（d）橄榄石Fo与δ¹⁸O组成比值图解（阴影区域为正常地幔橄榄石的O同位素范围）

图2 瓦吉里塔格方解霞黄煌岩全岩碳酸盐δ¹³C及δ¹⁸O同位素组成值

图3 瓦吉里塔格方解霞黄煌岩起源及演化模式图

上述成果近期发表在国际岩石学权威刊物《Journal of Petrology》上：Wang, C.H., Zhang, Z.C., Giuliani, A., Cheng, Z.G., Liu, B.X., Kong, W.L., 2021. Geochemical and O-C-Sr-Nd Isotopic Constraints on the Petrogenetic Link between Aillikites and Carbonatites in the Tarim Large Igneous Province. Journal of petrology, DOI: 10.1093/petrology/egab017.

全文链接：https://academic.oup.com/petrology/article-abstract/62/5/egab017/6134192?redirectedFrom=fulltext