馬雪盈 劉慶** 閆方超 何苗 張宏遠(yuǎn)

1. 中國(guó)科學(xué)院地球動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

相對(duì)于硅酸鹽相而言，強(qiáng)親鐵元素(Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd、Re、Au)強(qiáng)烈傾向于進(jìn)入金屬相，其配分系數(shù)Dmetal/silicate大于104(O’Neilletal., 1995; Mannetal., 2012)。其中，根據(jù)熔融溫度，可將鉑族元素(PGEs，包括Os、Ir、Ru、Rh、Pt和Pd)分為PPGE組(Rh、Pt、Pd，熔融溫度<2000℃)和IPGE組(Os、Ir、Ru，熔融溫度>2000℃)。在地質(zhì)作用過程中，鉑族元素(PGEs)常表現(xiàn)出一致的地球化學(xué)行為，以“整體”的形式進(jìn)行遷移，但PGEs之間也存在一定的差異性，因不同的地球化學(xué)性質(zhì)而發(fā)生分異，如在部分熔融和結(jié)晶分異過程中，PPGE趨向于進(jìn)入熔體相，而IPGE 則富集于殘留相(Lorandetal., 1999; Beckeretal., 2006)。鉑族元素為一組親硫元素，在硫化物/硅酸鹽中的分配系數(shù)高達(dá)105～106(Mungall and Brenan, 2014)，因此主要賦存在富Fe-Ni的單硫化物固溶體(MSS)和富Cu-Ni的硫化物熔體中(Alardetal., 2000)，前者多以硫化物包裹體的形式存在于斜方輝石和橄欖石中，具有高的Os、Ir、Ru含量，低的Pt、Pd含量和Pd/Ir值；后者位于礦物顆粒之間(粒間硫化物)，常與晚期的單斜輝石和尖晶石共生，具有低的Os、Ir、Ru含量，高的Pt、Pd含量和Pd/Ir比值。粒間硫化物更易受到熔/流體的影響，從而影響全巖的鉑族元素特征(Alardetal., 2000; Luguetetal., 2003; Pearsonetal., 2004; Ballhausetal., 2006; Lorandetal., 2008)。研究表明，在低至中等程度的部分熔融過程中，殘留在地幔中的硫化物可以對(duì)強(qiáng)親鐵元素起到緩沖作用，使其配分型式不會(huì)發(fā)生明顯的分異(Pearsonetal., 2004; Beckeretal., 2006)。在貧硫的地幔環(huán)境下，鉑族元素表現(xiàn)出親鐵性，多形成合金(如Pt-Ir合金、Os-Ir-Ru合金等)或以微小的難熔金屬顆粒的形式存在于地幔橄欖巖中(Luguetetal., 2003; Pearsonetal., 2004; Lorandetal., 2008)。此外，IPGE也可賦存于非硫化物相，如橄欖石、輝石、尖晶石、鉻鐵礦等(Ballhausetal., 2006)。相對(duì)其它類型的巖漿巖而言，超鎂鐵巖的稀土元素(REE)含量較低而強(qiáng)親鐵元素含量較高，因此可以通過研究其中強(qiáng)親鐵元素的地球化學(xué)特征來探討其成因及演化過程(Barnesetal., 1985)。

Re-Os同位素體系與Rb-Sr、Sm-Nd等親石元素構(gòu)成的同位素體系在地球化學(xué)行為上差異顯著。在地幔部分熔融過程中，Re為中等不相容元素，傾向于進(jìn)入熔體相，Os則表現(xiàn)為相容元素而強(qiáng)烈富集于殘留相中(Carlson and Irving, 1994)。同時(shí)，地幔橄欖巖中的Os元素具有較強(qiáng)的抗地幔交代作用的能力，Re-Os同位素體系具有相對(duì)較高的封閉溫度，可用來限定殘留橄欖巖的熔體虧損時(shí)間(支霞臣, 1999; 陳意等, 2019)，因此，可以通過對(duì)橄欖巖中Re-Os同位素體系的研究，探討其形成和演化過程(張宏福, 2008)。

多年來，有關(guān)蘇魯造山帶中海陽所地區(qū)出露的超鎂鐵巖的成因及其構(gòu)造環(huán)境的認(rèn)識(shí)，一直存在爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為該地區(qū)出露一條NE向的蛇綠巖(Jahnetal., 1995; 劉若新等, 1989; 王仁民等, 1995; 賴興運(yùn)等, 1996; 倪志耀等, 2001)，超鎂鐵巖屬于蛇綠巖的一部分(王仁民等, 1995; 倪志耀等, 2001)；但也有觀點(diǎn)認(rèn)為該地區(qū)超鎂鐵巖并非蛇綠巖，而是深成侵入巖(方長(zhǎng)青, 1997)。本文選取山東海陽所地區(qū)超鎂鐵巖為研究對(duì)象，通過對(duì)其全巖主微量元素、強(qiáng)親鐵元素及Re-Os同位素特征的分析，揭示海陽所地區(qū)超鎂鐵巖中強(qiáng)親鐵元素的地球化學(xué)行為，進(jìn)而探討其巖石成因及形成的構(gòu)造環(huán)境。

1 地質(zhì)背景

蘇魯造山帶是秦嶺-大別造山帶向東北的延伸部分，形成于早中生代揚(yáng)子板塊與華北板塊的俯沖、碰撞過程，同時(shí)也是中國(guó)中東部一條巨型的高壓-超高壓變質(zhì)帶，后期被郯廬斷裂(NE向左旋平移斷裂)錯(cuò)斷并向北平移了約500km(Yeetal., 2000; Yangetal., 2009; 劉福來等, 2011)。造山帶內(nèi)巖石以花崗質(zhì)片麻巖為主，夾有云母片巖、石英巖、大理巖等，大量規(guī)模不等的榴輝巖、鎂鐵-超鎂鐵巖以透鏡體或團(tuán)塊形式分布于各類花崗質(zhì)片麻巖中(Cong and Wang, 1999; Zhengetal., 2003; Liu and Liou, 2011)，蘇魯造山帶超鎂鐵巖普遍經(jīng)歷了蛇紋石化等蝕變過程(Zhangetal., 2003; Chenetal., 2009; 李強(qiáng)等, 2016)。

膠東海陽所位于蘇魯造山帶的東北端，該區(qū)出露的超鎂鐵巖主要分布在西泓至南唐家一帶(圖1)，巖體多已解體為巖塊和包體，普遍以大小不均的團(tuán)塊狀賦存在花崗質(zhì)片麻巖中(圖2a, b)，這些構(gòu)造塊體屬無“根”巖塊(方長(zhǎng)青, 1997; 倪志耀等, 2001)，長(zhǎng)軸方向與區(qū)域片麻理總體方向一致(倪志耀等, 2001; 劉利雙等, 2017)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為該地區(qū)超鎂鐵巖屬于蛇綠巖(王仁民等, 1995; 賴興運(yùn)等, 1996; 倪志耀等, 2001)，如劉若新等(1989)最先提出海陽所的基性巖可能是蛇綠巖；王仁民等(1995)等根據(jù)巖石組合(蛇紋巖、堆晶輝石巖、變質(zhì)輝長(zhǎng)巖、玄武巖和硅質(zhì)巖)及其地球化學(xué)特征，認(rèn)為基性巖是俯沖洋殼的根部碎片，并且得到了其他研究者的支持(Jahnetal., 1995)；倪志耀等(2001)認(rèn)為海陽所地區(qū)的變質(zhì)硅質(zhì)巖的原巖形成于早元古代的大洋中脊環(huán)境，并與蛇綠巖的其它端元組分一起發(fā)生過俯沖作用。然而，方長(zhǎng)青(1997)根據(jù)輝石巖侵入到蛇紋石化橄欖巖中并存在熱接觸變質(zhì)作用，枕狀熔巖不發(fā)育等特征，認(rèn)為海陽所超鎂鐵巖屬于非蛇綠巖型的超鎂鐵巖，可能是深成侵入巖。

圖1 膠東海陽所地區(qū)超鎂鐵巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)方長(zhǎng)青, 1997)1-第四系；2-萊陽群；3-荊山群；4-新元古代二長(zhǎng)花崗巖；5-新元古代花崗閃長(zhǎng)巖；6-斜長(zhǎng)角閃巖；7-超鎂鐵巖；8-韌性剪切帶；9-采樣點(diǎn)Fig.1 Simplified geological map of ultramafic rocks in Haiyangsuo area, Jiaodong (after Fang, 1997)

圖2 海陽所超鎂鐵巖野外及顯微特征(a、b)超鎂鐵巖呈團(tuán)塊狀賦存在花崗質(zhì)片麻巖中；(c)橄欖石的波狀消光,正交偏光；(d)斜方輝石波狀消光，同時(shí)在蛇紋石化的過程中有大量磁鐵礦析出,正交偏光；(e)深褐色粒狀的尖晶石分布于蛇紋巖的基質(zhì)中或被包裹在蛇紋石礦物之中，單偏光；(f)硫化物的存在,反射光；(g)單斜輝石包裹綠泥石,正交偏光；(h)交代成因的角閃石,正交偏光. Sep-蛇紋石；Ol-橄欖石；Opx-斜方輝石；Cpx-單斜輝石；Amp-角閃石；Spl-尖晶石；Sul-硫化物；Mag-磁鐵礦；Clc-綠泥石Fig.2 Field and microscopic characteristics of ultramafic rocks in Haiyangsuo

2 分析方法

全巖主量和微量元素測(cè)試分別在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的巖礦制樣與分析實(shí)驗(yàn)室和成礦元素與同位素實(shí)驗(yàn)室測(cè)試完成。主量元素的測(cè)試采用 X 射線熒光光譜玻璃熔片法完成，所用儀器為加拿大CLAISSE公司生產(chǎn)的M-4燃?xì)庾詣?dòng)熔樣機(jī)和荷蘭PANalytical公司生產(chǎn)的AXISO Minerals 順序式 X射線熒光光譜儀，并選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供的巖石標(biāo)樣花崗巖GSR-1和玄武巖GSR-3作為參考標(biāo)樣，對(duì)于分析結(jié)果含量高于10%的元素精度好于1%，含量低于10%的元素精度好于5%。微量元素采用Teflon罐酸溶法，測(cè)試儀器為美國(guó)Finnigan-Mat公司生產(chǎn)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)ELEMENT，并采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供的巖石標(biāo)樣GSR-1和GSR-3進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，分析方法采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，以In內(nèi)標(biāo)校準(zhǔn)儀器漂移，絕大多數(shù)元素RSD≤10%。

Re-Os同位素和強(qiáng)親鐵元素的測(cè)試(HSE，本文主要測(cè)定Os、Ir、Ru、Pt、Pd和Re六種元素)在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的固體同位素實(shí)驗(yàn)室和多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室(MC-ICP-MS)完成，測(cè)試儀器為英國(guó)GV公司生產(chǎn)的IsoProbe-T型熱電離質(zhì)譜儀和美國(guó)Thermo Fisher公司生產(chǎn)的利用Neptune Plus型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。采用Carius管溶樣法和同位素稀釋法測(cè)定(Chuetal., 2017)，分析流程使用蛇紋巖標(biāo)樣UB-N作為流程監(jiān)控標(biāo)樣，并加入空白樣監(jiān)控實(shí)驗(yàn)本底(Chuetal., 2017)。Os的溶解和提取采用CCl4萃取和微蒸餾的方法(Bircketal., 1997)，測(cè)試過程中Os同位素比值采用192Os/188Os=3.0827進(jìn)行質(zhì)量分餾校正(Shirey and Walker, 1995)，采用Johnson-Matthey標(biāo)樣(UMCP)作為內(nèi)標(biāo)，其測(cè)試值為0.11380±0.008%(SD%)。其它強(qiáng)親鐵元素的分離和純化采用陰離子交換柱+LN柱法(Chuetal., 2017)，測(cè)試過程中采用不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行漂移校正和標(biāo)樣校正，空白樣品相應(yīng)元素的含量極低，表明整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程本底控制較好。

3 超鎂鐵巖巖石學(xué)與地球化學(xué)特征

3.1 巖石學(xué)特征

本文選取海陽所地區(qū)具有代表性的蛇紋石化橄欖巖和輝石巖進(jìn)行研究。

團(tuán)塊狀產(chǎn)出的蛇紋石化橄欖巖呈青灰色，塊狀構(gòu)造，蝕變較為嚴(yán)重，主要由蛇紋石、橄欖石、輝石和極少量的尖晶石、綠泥石組成，橄欖石及輝石大多蝕變?yōu)樯呒y石，僅在較大顆粒的中心殘留有較為新鮮的礦物，顯微鏡正交偏光下可觀察到橄欖石和輝石的波狀消光(圖2c, d)。由橄欖石蝕變形成的纖維狀蛇紋石集合體呈網(wǎng)狀、環(huán)狀分布，在蛇紋石化的過程中有大量的磁鐵礦析出(圖2d)，部分蛇紋石保留著橄欖石和斜方輝石的晶形。深褐色粒狀的尖晶石分布于蛇紋巖的基質(zhì)中或被包裹在蛇紋石礦物之中(圖2e)，鏡下還可觀測(cè)到硫化物的存在(圖2f)。

輝石巖相對(duì)新鮮，主要組成礦物為輝石、蛇紋石和橄欖石，含少量的尖晶石，可見堆晶結(jié)構(gòu)(王仁民等, 1995; 賴興運(yùn)等, 1996)。單斜輝石包裹綠泥石(圖2g)，部分轉(zhuǎn)化為角閃石的輝石仍保留了原生輝石的假象(賴興運(yùn)等, 1996)，橄欖石多為后期重結(jié)晶形成的細(xì)小顆粒，尖晶石形狀極不規(guī)則，大多被包裹在蛇紋石中，還有少量交代成因礦物如角閃石(圖2h)。

3.2 全巖主微量元素

蛇紋石化橄欖巖(樣品H5、H6)蝕變較為強(qiáng)烈，燒失量可達(dá)11.71%～12.15%(表1)，MgO為41.37%～42.48%(去除燒失量)，Mg#分別為90.4和90.2，F(xiàn)e2O3T在8%左右，Al2O3為1.17%～2.13%(去除燒失量)，CaO為0.39%～0.53%，TiO2約為0.02%，堿含量(Na2O+K2O)極低(<0.02%)，MgO與Al2O3、CaO之間沒有明顯的相關(guān)性(圖3a, b)。與原始地幔相比，海陽所蛇紋石化橄欖巖明顯虧損易熔組分，如Al、Ti和Ca 等，稀土元素的含量低于虧損的大洋中脊地幔源區(qū)(DMM)(Workman and Hart, 2005)，且配分型式呈輕微的U型，明顯富集流體遷移元素U、Pb，而高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf尤為虧損(圖4a, b)，這些特征表明蛇紋石化橄欖巖經(jīng)歷部分熔融過程后又受到了熔/流體交代作用的影響。

圖3 海陽所蛇紋石化橄欖巖(a、b)和輝石巖(a-f)主量元素相關(guān)圖Fig.3 Correlation diagrams of major elements in serpentinized peridotite (a, b) and pyroxenite (a-f)

圖4 海陽所蛇紋石化橄欖巖(a、b)和輝石巖(c、d)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)熔融模擬曲線來自Niu, 2004; Piccardo et al., 2007；DMM來自Workman and Hart, 2005Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of serpentinized peridotite (a, b) and pyroxenite (c, d) (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

輝石巖樣品相對(duì)較為新鮮(燒失量0.70%～6.12%)，具有高的SiO2(41.99%～50.69%)、TiO2(0.32%～1.27%)、Al2O3(2.14%～13.47%)、CaO(8.71%～16.01%)和Na2O+K2O(0.32%～2.09%)含量(Na2O>K2O)，低的Fe2O3T(10.11%～11.60%)、MgO(13.34%～27.63%)、Mg#(70.2～79.6)、Cr2O3(0.02%～0.64%)和NiO(0.01%～0.13%)含量(表1)。隨著MgO含量的減少，SiO2、TiO2、Al2O3、CaO和Na2O+K2O含量增加，Al2O3含量隨著CaO含量增加而增加，與巖漿結(jié)晶分異的特點(diǎn)一致(圖3a-f)。隨著樣品中單斜輝石含量的增加，CaO和TiO2含量升高，而MgO和Fe2O3T含量降低。輝石巖微量元素總體相對(duì)原始地幔富集，其配分型式表現(xiàn)出輕微的倒U型，即中稀土相對(duì)于輕、重稀土元素更為富集，尤其富集流體遷移元素U、Pb及高場(chǎng)強(qiáng)元素Hf，而元素Zr明顯虧損(圖4c, d)。僅個(gè)別輝石巖具有輕微的Y及Nb的負(fù)異常，弱的Eu負(fù)異常，表明存在不顯著的斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。在MgO-Eu、MgO-Yb、MgO-La和La-La/Sm的相關(guān)圖解中(圖5)，輝石巖也表現(xiàn)出明顯的結(jié)晶分異特征。

表1 海陽所超鎂鐵巖全巖主量(wt%)和微量元素(×10-6)含量Table 1 Major- (wt%) and trace-element (×10-6) concentrations for the ultramafic rocks

續(xù)表1Continued Table 1

圖5 海陽所輝石巖全巖主量元素與微量元素相關(guān)圖Fig.5 Correlation diagram of major elements and trace element for the Haiyangsuo pyroxenite

3.3 鉑族元素及Re-Os同位素

海陽所蛇紋石化橄欖巖的鉑族元素配分型式呈平坦型，其中樣品H5的(Pd/Ir)N值為1.53(表2)，而樣品H6的PGEs含量略低于樣品H5，其(Pd/Ir)N值為0.89，兩者均具有明顯的Ru正異常(圖6)。蛇紋石化橄欖巖的187Os/188Os值(0.1152和0.1215)均低于原始地幔值(0.1296±0.0008，Meiseletal., 2001)，但與深海橄欖巖所具有的187Os/188Os值范圍一致。在187Os/188Os-187Re/188Os和187Os/188Os-Al2O3圖中，都落入了深海橄欖巖的區(qū)域(圖7)，其中PGE含量高的樣品(H5)具有接近現(xiàn)代大洋深海橄欖的Os同位素組成(0.1246±0.0014，Snow and Reisberg, 1995)。

圖6 海陽所蛇紋石化橄欖巖PGEs原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)深海橄欖巖數(shù)據(jù)值來自Warren et al., 2009; Stracke et al., 2011; Kempton and Stephens, 1997；蛇綠巖數(shù)據(jù)值來自Luguet et al., 2004; Batanova et al., 2008; Lorand et al., 2008; Fischer-G?dde et al., 2011; Aldanmaz et al., 2012Fig.6 Primitive mantle-normalized PGEs pattern for the Haiyangsuo serpentinized peridotite (normalization values after McDonough and Sun, 1995)

圖7 海陽所蛇紋石化橄欖巖187Os/188Os-187Re/188Os圖和187Os/188Os-Al2O3圖(底圖據(jù)劉通, 2017)原始上地幔推薦值據(jù)Meisel et al., 2001；深海橄欖巖的背景值來自Snow and Reisberg, 1995; Parkinson and Pearce, 1998; Brandon et al., 2000; Harvey et al., 2006; Liu et al., 2008Fig.7 187Os/188Os vs. 187Re/188Os diagram and 187Os/188Os vs. Al2O3 diagram (base map after Liu, 2017) of serpentinized peridotite

表2 海陽所超鎂鐵巖全巖鉑族元素(×10-9)含量及Os同位素比值Table 2 Concentrations of platinum group elements (×10-9) and Os isotopes of Haiyangsuo ultramafic rocks

海陽所輝石巖的鉑族元素含量變化范圍較大，∑PGE含量遠(yuǎn)低于原始地幔相應(yīng)值，Os、Ir、Ru、Pt和Pd的含量分別為0.014×10-9～0.0059×10-9、0.006×10-9～0.073×10-9、0.03×10-9～0.157×10-9、0.082×10-9～0.581×10-9和0.1×10-9～1.485×10-9。盡管輝石巖的鉑族元素含量各異，但是具有類似的配分型式，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖中均呈現(xiàn)出明顯的正斜率型(圖8)，IPGE較為平坦，而PPGE則相對(duì)較陡，(Pd/Ir)N在1.8～22.5之間。

圖8 海陽所輝石巖PGEs原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)Fig.8 Primitive mantle-normalized PGEs pattern for the Haiyangsuo pyroxenite (normalization values after McDonough and Sun, 1995)

4 討論

4.1 蛇紋石化作用對(duì)強(qiáng)親鐵元素的影響

海陽所地區(qū)的橄欖巖普遍經(jīng)歷了一定程度的蛇紋石化作用，因此在討論強(qiáng)親鐵元素的地球化學(xué)特征之前，需要評(píng)估蛇紋石化作用對(duì)強(qiáng)親鐵元素的影響。蛇紋石化橄欖巖燒失量(11.71%～12.15%)與PGEs、Re的含量均未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，這表明強(qiáng)親鐵元素并未受到蛇紋石化作用的明顯影響。前人對(duì)地幔橄欖巖中強(qiáng)親鐵元素的研究也表明，強(qiáng)親鐵元素在還原環(huán)境中極不活潑，蛇紋石化過程發(fā)生在強(qiáng)還原環(huán)境，因此蛇紋石化并不會(huì)影響其配分型式和元素之間的比值(Snow and Schmidt, 1998; Rehk?mperetal., 1999; Brandonetal., 2000; Büchletal., 2002; Van Ackenetal., 2008; Liuetal., 2009)。對(duì)橄欖巖中Re-Os同位素體系的大量研究發(fā)現(xiàn)，Re-Os同位素同樣具有很強(qiáng)的抗蛇紋石化能力，蛇紋石化作用對(duì)橄欖巖的Re/Os值與187Os/188Os值基本上沒有影響(Meiseletal., 1997; Alardetal., 2005; 張宏福, 2008),即海陽所蛇紋石化橄欖巖所具有的強(qiáng)親鐵元素特征，基本上就是橄欖巖本身所具有的特點(diǎn)。

4.2 部分熔融過程

從具有原始地幔組成的飽滿橄欖巖中抽取鎂鐵質(zhì)熔體會(huì)導(dǎo)致殘余地幔橄欖巖中虧損玄武質(zhì)成分，如CaO、Al2O3、TiO2、Na2O和K2O等(Herzberg, 2004)，且全巖MgO(或Mg#)和飽滿指數(shù)間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。海陽所蛇紋石化橄欖巖具有低的Al2O3、CaO、Na2O、K2O和TiO2含量以及低的微量元素含量，相對(duì)高的MgO含量和Mg#值，在ACM圖和AFM圖中均落入地幔橄欖巖的區(qū)域(圖9)，這些特征表明海陽所蛇紋石化橄欖巖為經(jīng)歷了部分熔融過程的殘余地幔橄欖巖。地幔橄欖巖的部分熔融程度可以通過主量元素成分以及根據(jù)虧損地幔源區(qū)計(jì)算的部分熔融程度的變化曲線來估計(jì)(Niu, 1997, 2004)。通過樣品在 MgO-Al2O3圖、MgO-SiO2圖和MgO-TiO2圖中的分布(圖10a-c)，估算出海陽所蛇紋石化橄欖巖經(jīng)歷了10%～15%的部分熔融。微量元素也可以用來限定地幔橄欖巖所經(jīng)歷的部分熔融程度 (圖4a)，模擬得到的蛇紋石化橄欖巖所經(jīng)歷的部分熔融程度與其主量元素的結(jié)果一致。此外，在全巖Yb-Ti相關(guān)圖中(圖10d)，蛇紋石化橄欖巖同樣落在部分熔融程度為10%～15%的熔融曲線上，因此海陽所地區(qū)的蛇紋石化地幔橄欖巖經(jīng)歷的部分熔融程度應(yīng)在10%～15%。

圖9 海陽所超鎂鐵巖Al2O3-CaO-MgO圖(a, 底圖據(jù)Coleman, 1977)和FeOT-(Na2O+K2O)-MgO圖(b, 底圖據(jù)Irvine and Baragar, 1971)MC-鎂鐵巖；UC-超鎂鐵巖；MP-地幔橄欖巖；TH-拉斑玄武巖；CA-鈣堿性玄武巖Fig.9 Al2O3-CaO-MgO diagram (a, after Coleman, 1977) and FeOT-(Na2O+K2O)-MgO diagram (b, after Irvine and Baragar, 1971) of Haiyangsuo ultramafic rocks

圖10 海陽所蛇紋石化橄欖巖主量元素和微量元素的部分熔融程度模擬圖(a-c)深海橄欖巖數(shù)據(jù)及模擬線來自Niu (1997, 2004); (d)模擬線來自Parkinson and Pearce (1998)Fig.10 Partial melting models based on major and trace elements of the serpentinized peridotite (a-c, after Niu, 1997, 2004; d, after Parkinson and Pearce, 1998)

海陽所蛇紋石化橄欖巖的鉑族元素配分型式和深海橄欖巖類似(圖6)，Al2O3與鉑族元素比值之間沒有明顯相關(guān)性，這表明蛇紋石化橄欖巖經(jīng)歷了低至中等程度的部分熔融。海陽所蛇紋石化橄欖巖中鉑族元素(PGEs)之間沒有發(fā)生明顯的分異，呈平坦的配分型式。鉑族元素在硫化物/硅酸鹽中的分配系數(shù)(DPGESul/Sil)高達(dá)105～106(Mungall and Brenan, 2014)，因此鉑族元素主要賦存于硫化物中。假設(shè)原始地幔中S含量為250×10-6，其在玄武質(zhì)巖漿中的溶解度為1000×10-6(Mavrogenes and O’Neill, 1999)，當(dāng)?shù)蒯ｉ蠙鞄r遭受的部分熔融程度達(dá)到25%時(shí)，硫化物會(huì)被完全消耗(圖11a；Keays, 1995)，而當(dāng)?shù)蒯０l(fā)生小于25%部分熔融程度時(shí)，將有部分硫化物殘留在地幔橄欖巖中，作為親硫元素的鉑族元素因其極高的分配系數(shù)隨著硫化物保存在殘留地幔橄欖巖中(圖11b)，因此在低至中等程度部分熔融時(shí)，殘留在地幔橄欖巖中的硫化物會(huì)對(duì)鉑族元素起到緩沖作用(劉傳周, 2007)，鉑族元素之間不會(huì)發(fā)生明顯的分異(Luguetetal., 2003; Pearsonetal., 2004; Ballhausetal., 2006)，其配分曲線基本保持平坦型。海陽所蛇紋石化橄欖巖就是在低至中等程度(10%～15%)的部分熔融過程中，鉑族元素隨著硫化物保存在殘留相中，所以蛇紋石化橄欖巖的配分型式接近原始地幔且呈平坦型。

圖11 殘余上地幔的S濃度(a)和Pd的含量(b)與部分熔融程度相關(guān)圖(底圖據(jù)Keays, 1995)Fig.11 S (a) and Pd (b) in upper mantle varying with degrees of partial melt (base map after Keays, 1995)

Cu和S具有相似的地球化學(xué)行為，當(dāng)S丟失時(shí)，可以用Cu替代S。Cu在硫化物/硅酸鹽中的分配系數(shù)(DCuSul/Sil=103)遠(yuǎn)小于Pd，所以任何微量硫化物從硅酸鹽巖漿中的熔離，都會(huì)導(dǎo)致巖漿中的Pd相對(duì)Cu的嚴(yán)重虧損，因此，Cu/Pd比值可以有效判別巖漿是否發(fā)生過硫化物熔離(Barnes and Picard, 1993)。在硫不飽和巖漿中，Pd因賦存于巖漿里的硫化物中而相對(duì)于Cu 強(qiáng)烈富集，Cu/Pd值低于地幔；但在經(jīng)歷過硫化物分異的硫飽和巖漿中，Pd因隨硫化物的熔離而離開巖漿，導(dǎo)致剩余巖漿Cu/Pd值遠(yuǎn)高于地幔的平均值(6500, Barnesetal., 1988)。在Cu/Pd-Pd圖中，海陽所輝石巖的Cu/Pd值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始地幔的平均值(圖12)，即Cu相對(duì)于Pd富集，這表明形成輝石巖的巖漿達(dá)到了硫化物的飽和而發(fā)生硫化物的熔離作用，從而造成其PGEs強(qiáng)烈虧損。

圖12 海陽所輝石巖中Pd-Cu/Pd關(guān)系圖(底圖據(jù)Barnes and Picard, 1993)Fig.12 Pd vs. Cu/Pd diagram of pyroxenite in Haiyangsuo (base map after Barnes and Picard, 1993)

一些學(xué)者指出在巖漿上升過程中也能發(fā)生硫化物的熔離，大部分PGEs會(huì)隨著硫化物的熔離而析出巖漿，造成巖漿強(qiáng)烈虧損PGEs(Song and Li, 2009; Gaoetal., 2012)。如果巖漿在結(jié)晶分異的過程中發(fā)生了硫飽和而產(chǎn)生硫化物的熔離，那么所有的PGEs在分異的過程中均會(huì)表現(xiàn)出相容性(Maieretal., 2003)，而海陽所輝石巖樣品中Pd、Pt與 MgO無明顯相關(guān)性，說明Pt和Pd在巖漿結(jié)晶過程中為不相容元素，因此硫化物的熔離不是發(fā)生在巖漿上升結(jié)晶分異的過程中，而是發(fā)生在巖漿源區(qū)。巖漿源區(qū)發(fā)生硫化物的分異，使巖漿迅速虧損PGEs，由此巖漿結(jié)晶形成的海陽所輝石巖具有PGEs虧損的特征。

巖漿中的Ni/Cu和Pd/Ir比值基本不會(huì)受硫化物熔離作用的影響(Barnes and Picard, 1993)，因此Ni/Cu和Pd/Ir比值可以用來判別母巖漿性質(zhì)。地幔高程度部分熔融形成的巖漿常具有較高的Ni/Cu值和較低的Pd/Ir值，如科馬提巖的Ni/Cu值在12～16范圍內(nèi)，Pd/Ir值約為10(Barnesetal., 1985; Barnes, 2006)。在 Ni/Cu-Pd/Ir 圖解中，海陽所大多數(shù)輝石巖樣品落在高M(jìn)gO玄武巖區(qū)內(nèi)(部分熔融程度>20%；邵濟(jì)安等, 2015)，甚至接近科馬提巖的區(qū)域(圖13)。Keays (1995)指出地幔橄欖巖在部分熔融程度小于25%時(shí)會(huì)形成硫飽和的鐵鎂質(zhì)巖漿，前已述及，海陽所輝石巖的源區(qū)達(dá)到過硫化物的飽和并熔離出硫化物，因此其源區(qū)的部分熔融程度小于25%，再結(jié)合輝石巖樣品基本落在了高鎂玄武巖的區(qū)域，推測(cè)海陽所輝石巖源區(qū)的部分熔融程度為20%～25%。

圖13 海陽所輝石巖Ni/Cu-Pd/Ir圖(底圖據(jù)Barnes et al., 1988)Fig.13 Ni/Cu vs. Pd/Ir diagram of the Haiyangsuo pyroxenite (base map after Barnes et al., 1988)

4.3 結(jié)晶分異作用

玄武質(zhì)巖漿演化過程實(shí)際上是巖漿從源區(qū)抽取后，侵位到巖漿房或在淺部冷卻結(jié)晶的過程，因此巖漿上升冷卻的過程中通常會(huì)經(jīng)歷結(jié)晶分異作用。海陽所輝石巖中SiO2、TiO2、Al2O3、CaO、La、Eu和Yb的含量隨著 MgO含量的降低而逐漸增加(圖3、圖5)，而CaO與Al2O3、MgO與Fe2O3T的相關(guān)圖中均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，表明在巖漿演化過程中，結(jié)晶分異作用是一個(gè)重要的過程。稀土元素La/Sm-La的相關(guān)關(guān)系可以有效區(qū)分巖石中的部分熔融過程和結(jié)晶分異作用，在部分熔融過程中，巖漿中La的含量隨著部分熔融程度的增大而減小，La/Sm比值也隨部分熔融程度的增大而減小，即在部分熔融過程中La/Sm和La呈正相關(guān)；而結(jié)晶分異過程中La/Sm比值卻與結(jié)晶程度無關(guān)(La和Sm分別為強(qiáng)和中等不相容元素)。海陽所輝石巖在La/Sm-La圖中顯示巖石經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用(圖5d)。鎂鐵指數(shù)(MF)的大小在一定程度上能反映巖漿結(jié)晶分異程度的高低，分異結(jié)晶程度越高，鐵鎂指數(shù)越大。海陽所輝石巖的鎂鐵指數(shù)值大于30，也表明其原始巖漿經(jīng)過一定程度的橄欖石和輝石的結(jié)晶分異作用。海陽所輝石巖樣品的稀土元素總量(∑REE)的變化趨勢(shì)與MF的變化趨勢(shì)大體相同，表明隨著巖漿分離結(jié)晶作用的進(jìn)行，即隨著巖石酸性程度的增高，稀土元素含量不斷增高(圖14)。

圖14 海陽所輝石巖MF-∑REE相關(guān)圖Fig.14 MF vs. ∑REE diagram of Haiyangsuo pyroxenite

在結(jié)晶分異過程中，IPGE與PPGE顯示出不同的地球化學(xué)行為，即具有不相容性的PPGE傾向于保存在熔體中，而相容性的IPGE進(jìn)入早期結(jié)晶的礦物中(Keays, 1982; Barnesetal., 1988; 侯泉林等, 1994)。實(shí)驗(yàn)研究表明，IPGE相對(duì)PPGE更傾向于富集在橄欖石、尖晶石和鉻鐵礦等優(yōu)先結(jié)晶出的礦物內(nèi)(Keays, 1982; Barnesetal., 1988; Capobianco and Drake, 1990)，Keays (1982)也發(fā)現(xiàn)Kambalda純橄巖中橄欖石的分離會(huì)帶走大量的Ir，即橄欖石是元素Ir的主要寄存相。鉑族元素之間的分異受到橄欖石、尖晶石和鉻鐵礦的綜合影響(Keays, 1995; 侯泉林等, 1994)，當(dāng)橄欖石從巖漿中結(jié)晶時(shí)，巖漿中Ni、Ir、Ru和Os的含量會(huì)降低，并且IPGE的減少比Ni更為顯著(Keays, 1995)。海陽所輝石巖的鎂鐵指數(shù)顯示其經(jīng)歷過橄欖石的分離結(jié)晶作用， IPGE優(yōu)先進(jìn)入早期結(jié)晶的橄欖石中，使得剩余巖漿中IPGE含量相對(duì)較低，而PPGE含量相對(duì)較高。隨著巖漿結(jié)晶分異作用的進(jìn)行，Ir和Pd發(fā)生明顯的分異，剩余巖漿中Pd/Ir值不斷增大，導(dǎo)致巖漿后期形成的輝石巖中鉑族元素配分曲線具有明顯的正斜率。此外，在巖漿結(jié)晶早期，IPGE還可以RuS2、Os-Ir合金等形式從巖漿中分離出來，而PPGE則隨著結(jié)晶分異作用的進(jìn)行在熔體中出現(xiàn)不同程度的富集(圖15)(Keays, 1995)。Tredouxetal.(1995)研究指出，在巖漿結(jié)晶過程中，IPGE比PPGE更易與一些非親石元素形成金屬集合體，從而被包裹在氧化物、硅酸鹽礦物和硫化物中，隨著結(jié)晶分異作用的進(jìn)行被帶離巖漿，從而造成PGEs之間的分異。但關(guān)于巖漿中的合金或難熔的金屬集合體是否為造成海陽所輝石巖PGEs配分型式左傾的影響因素，還需要進(jìn)一步的研究。

圖15 熔體中元素含量與結(jié)晶分異作用相關(guān)圖(據(jù)Keays, 1995)Fig.15 Variation of elements in magmas as fractionation (after Keays, 1995)

4.4 熔/流體交代作用

海陽所蛇紋石化橄欖巖富集難熔的主量元素、虧損稀土元素的特征可能與部分熔融過程有關(guān)，但蛇紋石化橄欖巖全巖的MgO與一些易熔組分(如Al2O3、SiO2和CaO)之間沒有明顯的相關(guān)性。一般來說，隨著部分熔融程度的增加，LREE應(yīng)該逐漸虧損，然而蛇紋石化橄欖巖的微量元素配分圖中，大部分橄欖巖具有LREE和HREE較MREE富集的特點(diǎn)，表現(xiàn)出“U”型配分型式，且流體遷移元素U、Pb尤為富集，這些特征表明橄欖巖在部分熔融之后可能經(jīng)歷了熔/流體交代作用。稀土元素呈“U”型配分模式往往和后期富LREE的熔體(流體)滲入有關(guān)，致使原本虧損的LREE含量顯著增高(Lianetal., 2016; Sahaetal., 2018)。此外，蛇紋石化橄欖巖(H5和H6)的部分熔融程度相近，但是樣品H6中鉑族元素含量低于樣品H5，這暗示可能與后期受到的熔/流體交代作用有關(guān)。硫化物是鉑族元素的重要載體，在地幔部分熔融以及熔/流體交代作用過程中，以粒間硫化物形式存在的硫化物會(huì)被不斷消耗，而以包裹體形式存在的硫化物則由于其賦存相(硅酸鹽礦物)的保護(hù)而損耗較少，大部分被保留下來。由于不同存在形式的硫化物在橄欖巖中的分布不均勻，海陽所蛇紋石化橄欖巖中觀察到的硫化物主要以包裹體的形式存在(圖2f)，硫化物包裹體較多的橄欖巖(H5)相對(duì)于硫化物包裹體較少的橄欖巖(H6)具有更高的鉑族元素含量，因此海陽所蛇紋石化橄欖巖樣品中鉑族元素含量的差異，很可能是部分熔融或熔/流體與地幔橄欖巖相互作用中，硫化物的差異性賦存狀態(tài)造成的。

海陽所蛇紋石化橄欖巖樣品存在明顯的Ru正異常，表現(xiàn)出較高的Ru/Os值(2.68、2.79)和Ru/Ir值(4.82、4.54)。Ru與PPGE之間的分異可以通過部分熔融過程中IPGE和PPGE不同的地球化學(xué)行為來解釋，但是Ru與Os、Ir均屬于IPGE，也發(fā)生了明顯的分異，這種現(xiàn)象僅通過部分熔融過程無法解釋。在(Pt/Pd)N-(Ru/Os)N圖上可以看出(圖16)，蛇紋石化橄欖巖的相關(guān)比值與深海橄欖巖類似，樣品的(Ru/Os)N基本一致，在主、微量成分上也沒有明顯差別，兩者又經(jīng)歷了類似的部分熔融程度，這表明存在其它的過程導(dǎo)致富集鉑族元素的載體發(fā)生了分解，而在此過程中，Ru的載體保持穩(wěn)定。有研究顯示，Ru與其他強(qiáng)親鐵元素的分異可能是熔/流體與地幔橄欖巖的相互作用中引起單硫化物發(fā)生復(fù)雜的脫硫反應(yīng)造成的(Lorandetal., 2008)。硫不飽和的熔/流體可以促進(jìn)地幔橄欖巖中殘留的、富集IPGE的鉑族礦物的溶解，導(dǎo)致Os和Ir從橄欖巖中最終移除，相反，Ru傾向于形成難熔的單硫化物或硫釕礦物而被保留在地幔橄欖巖中，這些富集Ru的鉑族元素礦物常以包裹體的形式存在地幔造巖礦物中(Brenan and Andrews, 2001)。因此，海陽所蛇紋石化橄欖巖中Ru的正異?？赡苁侨?流體和地幔橄欖巖相互作用過程中難熔的富Ru礦物的殘留所致。

圖16 海陽所超鎂鐵巖(Ru/Os)N-(Pt/Pd)N相關(guān)圖深海橄欖巖的數(shù)據(jù)來自Brandon et al., 2000; Liu et al., 2009; Luguet et al., 2003; Marchesi et al., 2013Fig.16 (Pt/Pd)N vs. (Ru/Os)N diagrams of Haiyangsuo ultramafic rocks

鉻尖晶石在強(qiáng)親鐵元素的分異過程中也具有重要的作用，前人研究表明Ru在硫不飽和體系的鉻尖晶石中是高度相容的元素(Righteretal., 2004)，Ru3+具有和Cr3+相近的離子半徑，因此可以在低硫逸度條件下替代鉻尖晶石中的Cr3+，硫釕礦也常以包裹體的形式出現(xiàn)在鉻尖晶石中(Finniganetal., 2008)。如果有含水流體的存在，在部分熔融過程中，地幔橄欖巖的硫化物和鉑族元素礦物會(huì)被大量分解，而鉻尖晶石相對(duì)穩(wěn)定，海陽所蛇紋石化橄欖巖中普遍存在有尖晶石(圖2e)，它的存在可能也是導(dǎo)致Ru富集的原因之一。

4.5 構(gòu)造環(huán)境探討

現(xiàn)有研究表明，快速擴(kuò)張洋脊并不多見，如現(xiàn)代大洋只有東太平洋洋隆為快速擴(kuò)張，具有類似阿曼蛇綠巖完整巖石組合的蛇綠巖也僅占很少的一部分，野外觀察到的蛇綠巖大部分都是“不完整”的——缺失某些巖石類型，而蛇綠巖中巖石層序的不完整除了與保存條件有關(guān)外，還可能與慢速-超慢速擴(kuò)張洋脊下的巖漿供應(yīng)不足有關(guān)。自大洋核雜巖提出以來，造山帶中的蛇綠巖有相當(dāng)一部分被認(rèn)為與洋底拆離斷層作用形成的大洋核雜巖有關(guān)(敖松堅(jiān)等, 2017)。大洋核雜巖具有其獨(dú)特的特征，如其中地幔橄欖巖經(jīng)歷的部分熔融和虧損程度均較低，且與鎂鐵質(zhì)熔巖往往不具有熔體-殘留體的關(guān)系，即既不同源也不同時(shí)(Rampone and Piccardo, 2000; Snowetal., 2000; Van Ackenetal., 2008; Rampone and Hofmann, 2012)；席狀巖墻一般不發(fā)育，常出現(xiàn)輝長(zhǎng)巖、輝石巖侵入地幔巖的現(xiàn)象(Cannatetal., 1995; Blackman and Collions, 2010; Piccardo and Guarnieri, 2010; Schoolmeestersetal., 2012; Vitaleetal., 2014)；發(fā)育拆離斷層，橄欖石、輝石等鎂鐵礦物發(fā)生塑性變形，表現(xiàn)為波狀消光和膝折帶等(吳福元等, 2014; 敖松堅(jiān)等, 2017; 侯泉林, 2018)。

前已述及，海陽所蛇紋石化橄欖巖的微量元素和鉑族元素均顯示其經(jīng)歷了熔/流體的交代作用，這會(huì)造成橄欖巖的Re含量和放射性成因Os同位素比值的增加，二者的增加都會(huì)導(dǎo)致Re虧損模式年齡變年輕(張宏福, 2008)。因?yàn)閠RD的計(jì)算過程中假設(shè)巖石中的Re在熔體抽離的時(shí)候全部丟失，且后期沒有Re的加入，全巖樣品的tRD可能不對(duì)應(yīng)任何真正的熔體虧損事件，但可為熔體虧損年齡提供最小的估計(jì)值(張宏福, 2008)。海陽所蛇紋石化橄欖巖(H6)的187Os/188Os值為0.1152，tRD模式年齡為1.8Ga，顯示出古老、虧損的特點(diǎn)，表明該地區(qū)蛇紋石化橄欖巖經(jīng)歷的古老熔融事件發(fā)生在1.8Ga之前(樣品H5因受到熔體交代的影響較大，模式年齡變小，不具參考性)。海陽所蛇紋石化橄欖巖的鉑族元素與Re-Os同位素特征與深海橄欖巖相似(圖6、圖7)，顯示出大洋親和性。前文研究已表明海陽所蛇紋石化橄欖巖經(jīng)歷的部分熔融程度低，巖漿供給有限，產(chǎn)生的基性熔巖較少，這與野外未見玄武質(zhì)熔巖及巖墻發(fā)育的現(xiàn)象吻合，與大洋核雜巖具有一定的相似性。前人的研究表明膠東海陽所發(fā)育較深層次的韌性剪切帶(劉若新等, 1989)，整個(gè)剪切帶由糜棱巖、糜棱狀片巖和深源構(gòu)造巖組成，其中深源構(gòu)造巖包括橄欖巖、輝石巖以及石榴石輝石巖，橄欖巖中可見橄欖石、斜方輝石被壓扁拉長(zhǎng)的變形特征，顯示清晰的流變構(gòu)造(劉若新等, 1989)，同時(shí)在鏡下亦能觀察到橄欖石和輝石的波狀消光(圖2c, d)，這暗示該地區(qū)上地幔范圍內(nèi)以韌性變形為特征的構(gòu)造作用比較明顯。

海陽所輝石巖多具有較高的 Ni/Cu 值(8～20)和較低的Pd/Ir值(<30)，形成于地幔較高程度的部分熔融(20%～25%)，而蛇紋石化橄欖巖的主微量元素及稀土元素部分熔融模擬顯示其經(jīng)歷的是低-中等程度的部分熔融(10%～15%)，且蛇紋石化橄欖巖與輝石巖的微量元素、鉑族元素之間都沒有互補(bǔ)性，表明兩者不具有熔體-殘留體的關(guān)系，即堆晶輝石巖不是由蛇紋石化橄欖巖部分熔融產(chǎn)生的巖漿堆晶形成的，因此蛇紋石化橄欖巖和堆晶輝石巖不具有同源性，這與典型的蛇綠巖特征不同。此外，海陽所堆晶輝石巖侵入到蛇紋石化橄欖巖中，并存在熱接觸變質(zhì)作用(方長(zhǎng)青, 1997)，表明輝石巖的形成晚于蛇紋石化橄欖巖，即堆晶輝石巖與蛇紋石化橄欖巖不具有同時(shí)性。這種既不同時(shí)又不同源的特征與大洋核雜巖極為類似，如在識(shí)別出大洋核雜巖的西藏日喀則地區(qū)，就發(fā)現(xiàn)晚期的輝綠巖侵入到先期的輝長(zhǎng)巖和蛇紋石化地幔橄欖巖中(Liuetal., 2021)，因此，海陽所輝石巖是侵入到蛇紋石化地幔橄欖巖中晚期巖漿事件的產(chǎn)物。

綜合地球化學(xué)特征和野外接觸關(guān)系，海陽所堆晶輝石巖和蛇紋石化地幔橄欖巖之間并非簡(jiǎn)單的熔體-殘留體的關(guān)系，堆晶輝石巖是由來自于地幔源區(qū)高程度部分熔融產(chǎn)生的母巖漿侵入巖石圈地幔中形成的，并非穩(wěn)定的巖漿房產(chǎn)物，這些特征與現(xiàn)今慢速擴(kuò)張脊的洋殼結(jié)構(gòu)極為相似。在慢速擴(kuò)張的條件下，巖漿房不發(fā)育，巖漿以侵入體的形式就位于地幔橄欖巖中(Tribuzioetal., 2000)，在這樣的環(huán)境下，洋殼的增生往往受控于大洋拆離斷層的發(fā)育程度(Ildefonseetal., 2007; Escartín and Canales, 2011)。海陽所超鎂鐵巖的地質(zhì)特征和拆離斷層的發(fā)育表明其可能形成于慢速擴(kuò)張的環(huán)境，與拆離斷層有關(guān)的伸展作用將深部的地幔橄欖巖拆離至洋底，形成大洋核雜巖(圖17a)，堆晶輝石巖可能不是穩(wěn)定巖漿房的產(chǎn)物，而是就位于地幔橄欖巖中的侵入體(圖17b)。

圖17 海陽所超鎂鐵巖構(gòu)造環(huán)境演化模式圖(據(jù)Escartín and Canales, 2011)Fig.17 Model diagrams of tectonic environment evolution of ultramafic rocks (after Escartín and Canales, 2011)

5 結(jié)論

通過對(duì)蘇魯造山帶海陽所地區(qū)超鎂鐵巖的巖石學(xué)、全巖主微量元素、鉑族元素及Re-Os同位素的地球化學(xué)研究，得出以下結(jié)論：

(1)海陽所蛇紋石化橄欖巖的鉑族元素配分曲線呈平坦型，不同樣品間鉑族元素含量的差異是部分熔融或熔/流體交代過程中不同形式存在的硫化物的差異性行為導(dǎo)致的，顯著的Ru正異常是富Ru礦物相的殘留造成。

(2)海陽所輝石巖的源區(qū)發(fā)生過硫化物的飽和，大部分鉑族元素隨著硫化物的熔離而析出巖漿，造成輝石巖的PGEs含量相對(duì)原始地幔強(qiáng)烈虧損。在結(jié)晶分異的過程中，IPGE優(yōu)先進(jìn)入早期結(jié)晶的礦物中，導(dǎo)致剩余巖漿IPGE含量降低，而PPGE含量相對(duì)較高，由此巖漿堆晶形成的輝石巖中IPGE和PPGE發(fā)生明顯分異。

(3)海陽所蛇紋石化橄欖巖是經(jīng)歷了低-中等程度部分熔融的殘余地幔橄欖巖，可能屬于大洋核雜巖，而輝石巖是巖漿源區(qū)發(fā)生過高程度部分熔融形成的堆晶巖，代表侵入到蛇紋石化地幔橄欖巖中晚期巖漿事件的產(chǎn)物，橄欖巖與輝石巖兩者之間不具有熔體-殘留體的關(guān)系。

致謝感謝中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所儲(chǔ)著銀研究員在鉑族元素和Re-Os同位素分析實(shí)驗(yàn)中的幫助;衷心感謝侯泉林教授在成文過程中的精心指導(dǎo)和無私幫助；感謝兩位審稿人詳細(xì)審閱了本文并提出寶貴的修改意見。

在李繼亮先生逝世一周年之際，謹(jǐn)以此文寄托哀思！