文章来源：地质与地球物理研究所

　　蛇绿岩是大洋岩石圈逆冲到大陆板块上留下的残片，是恢复洋陆格局及构造演化历史最重要的指示标志之一。以蛇绿岩作为缝合线是当前进行构造单元划分的主流学术观点。特提斯造山带是地球上规模最大的板块碰撞缝合带，该带上的土耳其地区发育多处蛇绿岩。豆荚状铬铁矿主要产出于蛇绿岩中，与纯橄岩密切相关。近年来，地质学家对蛇绿岩中纯橄岩和豆荚状铬铁矿的成因展开了大量的调查和研究，提出了堆晶、熔体-岩石反应、熔体抽提等不同的假说。由于不同成因的纯橄岩和铬铁岩在野外产状和形态上差别不大，所以蛇绿岩中铬铁矿体与其密切伴生的纯橄岩的成因仍是一个备受争议的课题。

　　基于以上问题，中国科学院地质与地球物理研究所特提斯研究中心硕士研究生陈晨与合作导师、副研究员苏本勋等人，选取土耳其Kizildag蛇绿岩作为研究对象，开展了详细的野外地质调查，从地质和地球化学、矿物学等方面对Kizildag蛇绿岩中的方辉橄榄岩、纯橄岩和铬铁岩进行了系统研究，首次将Fe同位素应用于蛇绿岩研究中，并取得如下认识：

　　（1）Kizildag蛇绿岩中方辉橄榄岩中的橄榄石具有均匀且接近于平均地幔值的Fe同位素组成(δ⁵⁶Fe=0.005‰-0.019‰；δ⁵⁶Fe_{average mantle}=0.02‰±0.03‰)，且橄榄石的主量也接近于MOR型橄榄岩，这也与典型的残碎斑结构相一致，表明方辉橄榄岩为部分熔融的残余。

　　（2）Kizildag蛇绿岩中的纯橄岩是堆晶成因。纯橄岩具有典型堆晶结构，而且Fe同位素在橄榄石和铬铁矿之间的分馏是不平衡的（Δ⁵⁶Fe_Ol-Chr = 0.048‰ to 0.164‰），该情况主要由岩浆结晶分异和氧逸度的变化引起。

　　（3）不同类型铬铁矿石的Cr#值和Fe同位素组成变化范围较大（Δ⁵⁶Fe_Ol-Chr = 0.105‰ to 0.309‰，δ⁵⁶Fe= -0.214‰ to -0.012‰）。通过与罗布莎铬铁矿的对比得出Kizildag蛇绿岩中所研究的铬铁岩是堆晶成因。

　　该工作首次将Fe同位素应用于蛇绿岩中地幔岩石的成因研究，为进一步探讨蛇绿岩中橄榄岩和铬铁矿的成因提供了一种新的方法，对进一步认识铬铁矿的物质来源和形成机制具有重要的科学价值。以上研究成果近期发表在Chemical Geology 上（Chen et al. Iron isotopic constraints on the origin of peridotite and chromitite in the Kizildag ophiolite, southern Turkey. Chemical Geology. 2015, 417: 115-124）。

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图1：Kizildag蛇绿岩中方辉橄榄岩、纯橄岩和铬铁岩的铬铁矿（尖晶石）成分特征

图2：Kizildag与罗布莎蛇绿岩中的斜方辉石、橄榄石和铬铁矿的Fe同位素对比

图3：Kizildag蛇绿岩中矿物的Fe同位素与Fo、Cr#和Fe³⁺/Fe_total的相关性图解