Các loại basalt thuộc kỷ thứ ba và xenolith peridotite từ trầm tích Hessian (Tây Bắc Đức), phản ánh sự phối hợp của lớp mặt địa cầu với hàm lượng Nd và Sr có độ phóng xạ thấp

Springer Science and Business Media LLC - Tập 106 - Trang 1-8 - 1990
Ulrich Kramm1, K. Hans Wedepohl2
1Institut für Mineralogie der Universität, Münster, FRG
2Geochemisches Institut der Universität, Göttingen, FRG

Tóm tắt

Tổng cộng có 17 loại basalt kiềm (basalt olivin kiềm, limburgite, olivin nephelinite) và tholeiite thạch anh, cùng với 10 xenolith peridotite (hoặc clinopyroxenes của chúng) đã được phân tích về đồng vị Nd và Sr. Tỉ lệ 143Nd/144Nd và 87Sr/86Sr của tất cả các loại basalt và hầu hết các xenolith ultramafic nằm dưới dải manti với sự biến đổi lớn trong đồng vị Nd và biến đổi nhỏ hơn trong đồng vị Sr. Các tholeiite ít phóng xạ hơn trong Nd so với basalt kiềm. Các loại đá phun trào từ vùng Eifel và Massif Central chứa Nd và Sr, có độ phóng xạ cao hơn so với các basalt từ Trầm tích Hessian. Thành phần đồng vị Nd và Sr của tất cả các loại đá từ khu vực sau, ngoại trừ một tholeiite và một peridotite, nằm trong cùng khu vực tỉ lệ đồng vị như loại đá Ronda ultramafic tectonite (Tây Nam Tây Ban Nha), có thành phần dao động từ peridotite garnet đến plagioclase. Các loại đá basalt kiềm là sản phẩm của quá trình nóng chảy từng phần với mức độ nhỏ hơn từ peridotite đã bị hao hụt, đã trải qua sự thay đổi lên mét lớn hơn so với nguồn đá của magma tholeiitic. Đối với xenolith peridotite, sự thay đổi lên mét như vậy được chỉ ra bằng mối tương quan giữa hàm lượng K và thành phần đồng vị của chúng. Chúng tôi giả định rằng lớp vỏ trên có thể thu nhận các dấu hiệu đồng vị thấp trong Nd và Sr phóng xạ từ việc đưa vào lớp vỏ đã bị tách lớp. Những granulite như vậy có hàm lượng Nd và Sr phóng xạ thấp là sản phẩm của quá trình phân tách REE sớm và tách biệt granite (Rb).

Từ khóa

#basalt kiềm #xenolith peridotite #đồng vị Nd #đồng vị Sr #trầm tích Hessian #phun trào #mặt địa cầu #biến đổi mét

Tài liệu tham khảo

Ben Othman D, Polvé M, Allègre CJ (1984) Nd−Sr isotopic composition and constraints on the evolution of the lower continental crust. Nature 307:510–515 Carter SR, Evensen NM, Hamilton PJ, O'Nions RK (1978) Neodymium and strontium isotope evidence for crustal contamination of continental volcanics. Science 202:743–747 Chauvel C, Jahn BM (1984) Nd−Sr isotope and REE geochemistry of alkali basalts from the Massif Central, France. Geochim Cosmochim Acta 48:93–101 Collerson KD, Reid E, Millar D, McCulloch MT (1983) Lithological and Sr−Nd isotopic relationships in the Vestfold Block: implications for the Archean and Proterozoic crustal evolution in the East Antarctic Shield. In: Oliver RL, James PR, Jago JB (eds) Antarctic earth science. Australian Academy of Science, Canberra, pp 77–88 DePaolo DJ (1988) Neodymium isotope geochemistry — an introduction. Springer, Berlin Heidelberg Downes H, Leyreloup A (1986) Granulitic xenoliths from the French Massif Central — petrology, Sr and Nd isotope systematics and model age estintates. In: Dawson JB, Carswell DA, Hall J, Wedepohl KH (eds) The nature of the lower continental crust. Blackwell, Oxford, pp 319–330 Faure G, Powell JL (1972) Strontium isotope geology. Springer, Berlin Heidelberg New York Green DH, Ringwood AE (1967) The genesis of basaltic magmas. Contrib Mineral Petrol 15:103–190 Griffin WL, O'Reilly SY (1987) The composition of the lower crust and the nature of the continental Moho — xenolith evidence. In: Nixon PH (ed) Mantle xenoliths. Wiley, New York, pp 413–430 Hamilton PJ, Evensen NM, O'Nions RK (1979) Sm−Nd systematics of Lewisian gneisses: implications for the origin of granulites. Nature 277:25–28 Harmon RS, Hoefs J, Wedepohl KH (1987) Stable isotope (O, H, S) relationships in Tertiary basalts and their mantle xenoliths from the Northern Hessian Depression, W.-Germany. Contrib Mineral Petrol 95:350–369 Hart SR (1988) Heterogeneous mantle domains: signatures, genesis and mixing chronologies. Earth Planet Sci Lett 90:273–296 Hart SR, Gerlach DC, White WM (1986) A possible new Sr−Nd−Pb mantle array and consequences for mantle mixing. Geochim Cosmochim Acta 50:1551–1557 Hartmann G (1986) Chemische Zusammensetzung und Mineralbestand von Peridotit-Xenolithen mit unterschiedlicher metasomatischer Überprägung aus Basalten der Hessischen Senke. Dissertation, University of Göttingen Hartmann G, Wedepohl KH (1990) Metasomatically altered peridotite xenoliths from the Hessian Depression (NW Germany). Geochim Cosmochim Acta 54:71–86 Hawkesworth CJ, Calsteren P van, Rogers NW, Menzies MA (1987) Isotope variations in Recent volcanics: a trace-element perspective. In: Menzies MA, Hawkesworth CJ (eds) Mantle metasomatism. Academic Press, London, pp 365–387 Heinrichs H, Schulz-Dobrick B, Wedepohl KH (1980) Terrestrial geochemistry of Cd, Bi, Tl, Pb, Zn and Rb. Geochim Cosmochim Acta 44:1519–1533 Helz RT (1976) Phase relations of basalts in their melting ranges at PH 2O=5 kb. Part II. Melt compositions. J Petrol 17:139–193 Herrmann AG (1970) Yttrium and the lanthanides. (Handbook of geochemistry, vol II) Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 57–71 Hofmann AW (1988) Chemical differentiation of the Earth: the relationship between mantle, continental crust, and oceanic crust. Earth Planet Sci Lett 90:297–314 Ito E, White WM, Göpel C (1987) The O, Sr, Nd and Pb isotope geochemistry of MORB. Chem Geol 62:157–176 Jaques AL, Green DH (1980) Anhydrous melting of peridotite at 0–15 kb pressure and the genesis of tholeiitic basalts. Contrib Mineral Petrol 73:287–310 Johnston AD, Wyllie PJ (1988) Constraints on the origin of Archean trondhjemites based on phase relationship of Nûk gneiss with H2O at 15 kbar. Contrib Mineral Petrol 100:35–46 Kramers JD, Betton PJ, Cliff RA, Seck HA, Sachtleben T (1981) Sr and Nd isotopic variations in volcanic rocks from the West Eifel and their significance. Fortschr Mineral 59, Beih. 1:246–247 Liew TC, Hofmann AW (1988) Precambrian crustal components, plutonic associations, plate environment of the Hercynian Fold Belt of central Europe: Indications from a Nd and Sr isotopic study. Contrib Mineral Petrol 98:129–138 Lugmair GW, Carlson RW (1978) The Sm−Nd history of KREEP. Proc Lunar Planet Sci Conf 9:689–704 McCulloch MT, Chappell BW (1982) Nd isotopic characteristics of S- and I-type granites. Earth Planet Sci Lett 58:51–64 Mengel K, Green DH (1986) Experimental study of amphibole and phlogopite stability in metasomatized peridotite under water-saturated and water-undersaturated conditions Extended Abstracts 4th International Kimberlite Conference, Perth. Geological Society of Australia Abstr 16:193–195 Mengel K, Kramm U, Wedepohl KH, Gohn E (1984) Sr isotopes in peridotite xenoliths and their basaltic host rocks from the northern Hessian Depression (NW Germany). Contrib Mineral Petrol 87:369–375 Menzies MA, Halliday AN, Palacz Z, Hunter RH, Upton BGJ, Aspen P, Hawkesworth CJ (1987) Evidence from mantle xenoliths for an enriched lithospheric keel under the Outer Hebrides. Nature 325:44–47 Newton RC, Hansen EC (1986) The South India — Sri Lanka high-grade terrain as a possible deep-crust section. In: Dawson JB, Carswell DA, Hall J, Wedepohl KH (eds) The nature of the lower continental crust. Blackwell, Oxford, pp 297–307 Oehm J, Schneider A, Wedepohl KH (1983) Upper mantle rocks from basalts of the northern Hessian Depression (NW Germany). Tschermaks Mineral Petrogr Mitt 32:25–48 Reisberg L, Zindler A, Jagoutz E (1989) Further Sr and Nd isotopic results from peridotites of the Ronda Ultramafic Complex. Earth Planet Sci Lett 96:161–180 Rudnick RL, Presper F (1990) Geochemistry of intermediate- to high-pressure granulites. In: Vielzeuf D, Vidal P (eds) Granulites and crustal evolution. Nato ASI Series. Kluwer Academic Publ, Amsterdam, pp 523–550 Rutter MJ, Wyllie PJ (1988) Melting of vapour-absent tonalite at 10 kbar to simulate dehydration-melting in the deep crust. Nature 331:159–160 Saleeby JB, Shaw HF, Niemeyer S, Moores EM, Edelman SH (1989) U/Pb, Sm/Nd and Rb/Sr geochronological and isotopic study of Northern Sierra Nevada ophiolitic assemblages, California. Contrib Mineral Petrol 102:205–220 Shaw DM, Cramer JJ, Higgins MD, Truscott MG (1986) Composition of the Canadian Precambrian shield and the continental crust of the earth. In: Dawson JB, Carswell DA, Hall J, Wedepohl KH (eds) The nature of the lower continental crust. Blackwell, Oxford, pp 275–282 Spooner CM, Fairbairn HW (1970) Strontium 87/strontium 86 initial ratios in pyroxene granulite terrances. J Geophys Res 75:6706–6713 Stosch HG (1987) Constitution and evolution of subcontinental upper mantle and lower crust in areas of young volcanism: differences and similarities between the Eifel (FR Germany) and Tariat Depression (Central Mongolia) as evidenced by peridotite and granulite xenoliths. Fortschr Mineral 65:49–86 Stosch HG, Lugmair GW (1984) Evolution of the lower continental crust: granulite facies xenoliths from the Eifel, West Germany. Nature 311:368–370 Stosch HG, Lugmair GW (1986) Trace element and Sr and Nd isotope geochemistry of peridotite xenoliths from the Eifel (West Germany) and their bearing on the evolution of the subcontinental lithosphere. Earth Planet Sci Lett 80:281–298 Stosch HG, Carlson RW, Lugmair GW (1980) Episodic mantle differentiation Nd and Sr isotopic evidence. Earth Plant Sci Lett 47:263–271 Stosch HG, Lugmair GW, Seck HA (1986) Geochemistry of granulite-facies lower crustal xenoliths: implications for the geological history of the lower continental crust below the Eifel, West Germany. In: Dawson JB, Carswell DA, Hall J, Wedepohl KH (eds) The nature of the lower continental crust. Blackwell, Oxford, pp 309–317 Taylor SR, McLennan SM (1985) The continental crust: its composition and evolution. Blackwell, Oxford Turekian KK (1978) Strontium. (Handbook of geochemistry, vol-II) Springer, Berlin Heidelberg New York Wedel A (1989) Mikrostrukturuntersuchungen an Peridotiten in Basalten der Hessischen Senke. Dissertation, University of Göttingen Wedepohl KH (1982) K−Ar-Altersbestimmungen an basaltischen Vulkaniten der nördlichen Hessischen Senke und ihr Beitrag zur Diskussion der Magmengenese. Neues Jahrb Mineral Abh 144:172–196 Wedepohl KH (1983) Die chemische Zusammensetzung der basaltischen Gesteine der nördlichen Hessischen Senke und ihrer Umgebung. Geol Jahrb Hessen 111:261–302 Wedepohl KH (1985) Origin of the Tertiary basaltic volcanism in the northern Hessian Depression. Contrib Mineral Petrol 89:122–143 Wedepohl KH (1988) Spilitization in the ocean crust and seawater balances. Fortschr Mineral 66:129–146 Wörner G, Zindler A, Staudigel H, Schmincke HU (1986) Sr, Nd, and Pb geochemistry of Tertiary and Quaternary alkaline volcanics from West Germany. Earth Planet Sci Lett 79:107–119 Zindler A, Hart S (1986) Chemical geodynamics. Ann Rev Earth Planet Sci 14:493–571