坦桑尼亚西南部新元古代含铝A型花岗岩的地球化学特征及U-Pb地质年代学研究：对南部非洲托尼安时期地质动力演化的启示

《Geochemistry》：Geochemistry and U-Pb geochronology of the Neoproterozoic aluminous A-type granite in the south-western Tanzania: Implications to the Tonian geodynamic evolution of Southern Africa

橄榄岩包体化学与氦同位素特征揭示阿拉伯盾地幔深部涌升及热力学过程。通过电子探针分析发现橄榄石成分与残留地幔橄榄石相似，压力-温度计算显示包体来自地幔橄榄岩 (~35km深度)，氦同位素比6.1-8.5Ra，与大陆裂谷区上地幔一致，但未排除Afar柱流潜在影响。

　　在阿拉伯板块的西部，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 这两个新生代火山场的玄武岩流区域，构成了全球最大的大陆火山省之一。这些火山场的面积可达约18万平方公里，且在地质历史上具有重要的研究价值。Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的玄武岩流不仅在地质结构上具有显著的特征，还在化学成分和同位素组成上展现出独特的性质。这些性质为研究地幔的组成、演化以及地壳与地幔之间的相互作用提供了重要的线索。

在这项研究中，我们对 Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 火山场中橄榄石的化学成分和氦同位素组成进行了分析。橄榄石作为地幔中最常见的矿物之一，其化学组成和同位素特征能够揭示地幔的物理化学条件、熔融过程以及源区性质。例如，橄榄石中的 Ni 含量通常被用来推断岩浆的历史以及硫化物矿化的可能性。当橄榄石结晶于与硫化物液相平衡的岩浆中时，其 Ni 含量通常低于结晶于无硫化物岩浆中的橄榄石。此外，橄榄石的化学成分还能用于区分不同的岩浆环境，包括火山环境和侵入环境。通过橄榄石的化学成分变化，我们还可以推断岩浆的源区、形成深度以及后续的岩浆过程，如部分结晶、岩浆混合和补给。

在地幔研究中，氦同位素组成是追踪地幔来源的重要工具。地幔橄榄石中的 ^3He/^4He 比值通常在 6.1 到 8.5 R_a 之间，这与近期在非地盾区域采得的下地壳地幔橄榄石的 ^3He/^4He 比值范围（7 到 9 R_a）相吻合。这一结果表明，这些橄榄石可能来源于地幔的上部区域。然而，该比值也与地盾下方的深部地幔源区有关，这为探讨阿拉伯板块下方是否存在由阿法尔地幔柱带来的深部地幔熔融提供了新的证据。

研究发现，这些橄榄石中的 Ca、Cr 和 Na 含量较低，表明阿拉伯盾下方的地幔经历了从热大陆地壳向冷俯冲带的转移过程。这一结果与对 Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 地幔橄榄石的 P-T 条件估算相一致，进一步支持了这些橄榄石可能来源于地幔上部的观点。然而，该结果也表明，地幔中可能存在一些未被充分认识的复杂过程，例如深部地幔流体的贡献，这可能对橄榄石的化学成分和同位素特征产生影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 地幔橄榄石的 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对地幔橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。

为了更深入地理解这些橄榄石的化学成分和同位素特征，研究采用了先进的电子探针显微分析技术（EPMA），在沙特阿拉伯的 King Abdulaziz University 的矿物资源与岩石系实验室中进行。通过这种方法，研究人员能够精确测定橄榄石中各种元素的含量，包括主要元素和微量元素。研究还参考了多项已有的研究成果，以确保分析的准确性和可靠性。

在分析过程中，研究人员发现，橄榄石的化学成分和同位素特征不仅反映了其结晶环境，还可能受到地壳与地幔之间相互作用的影响。例如，橄榄石中的 Mn、Ni 和 Ca 含量变化与 Fo 含量的变化相似，这可能表明橄榄石在结晶过程中经历了与地幔橄榄石相似的物理化学条件。这些变化不仅有助于理解地幔的组成和演化，还可能为探讨地壳与地幔之间的相互作用提供新的视角。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

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此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中微量元素的分布与非地盾区域的橄榄石有所不同。这可能表明，这些橄榄石的源区与非地盾区域的源区存在一定的差异。研究人员进一步探讨了这些差异的可能原因，包括地壳与地幔之间的相互作用、地幔柱的活动以及地壳熔融过程的影响。

此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

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此外，研究还发现，Harrat Hutaymah 和 Harrat Kishb 的橄榄石中 ^3He/^4He 比值与阿法尔地幔柱的深部地幔熔融特征相符。这表明，阿法尔地幔柱可能在阿拉伯盾下方存在，并对地幔的组成和演化产生了影响。然而，由于阿法尔地幔柱的氦含量尚未完全明确，其对橄榄石的影响仍存在一定的不确定性。因此，研究人员建议进一步探索阿法尔地幔柱的氦含量及其对地幔橄榄石的影响。

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