Residual liquid from deep magma ocean crystallization in the source of komatiites from the ICDP drill core in the Barberton Greenstone Belt

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中文题名巴伯顿绿岩带 ICDP 钻孔岩芯中科马提岩源深层岩浆海洋结晶的残余液体
作者M. Boyet
作者单位Universite´ Clermont Auvergne, CNRS, IRD, Laboratoire Magmas et Volcans, France
2021
304
摘要
我们对国际大陆钻探计划(BARB1-2–3-4–5)在南非巴伯顿绿岩带执行期间采集的科马提岩和沉积岩进行了146Sm-142Nd系统学分析。在3.48 Ga的科马提地层的科马提岩中发现了解析的负μ142Nd值(低至-7.7 ± 2.8),该特征与这些样品中测得的低Hf/Sm比值紧密相关。负μ142Nd指向亚球粒陨石Sm/Nd比值的一个来源,其形成于哈迪亚期间。在巴克礁组(3.42 Ga)和Fig Tree 组(3.23-3.28 Ga)富含地壳碎屑、硅、钙铁的沉积物和硅质岩中,未测量到可解析的142Nd异常。我们的最新测量结果被纳入一组更大的147Sm-143Nd和176Lu-176Hf数据中,以便更好地了解科马提岩结晶时地幔源中的142,143Nd-176Hf同位素特征。计算结果表明,142,143Nd-176Hf同位素特征和Hf/Sm比值不能通过将碎屑沉积物(如巴伯顿地区采集的样本)再循环放回科马提源岩而产生。只有硅质岩具有所需的微量元素特征——低Hf/Sm、放射性ε176Hf——但硅质岩中的微量元素浓度低至需要添加不切实际的硅质岩量。我们设计了一个四阶段岩石形成模型。在地球积聚后不久,深部岩浆海洋结晶过程中产生负μ142Nd和低Hf/Sm比值。最终成为科马提岩来源的物质是50%结晶产生的残余液体,留下一个辉绿岩/铁方镁石/钙-钙钛矿堆积层。Lu-Hf和Sm-Nd同位素系统在这一阶段被分离。在146Sm灭失后约4 Ga,母/子比率在熔体萃取过程中分馏。利用该模型,我们解释了这些样品中的正ε176Hf和略负的ε143Nd。在巴伯顿带另一边的3.55 Ga 沙彭堡科马提岩具有相似的化学特征,支持我们提出的地球历史早期深岩浆海洋分馏模型。

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