超基性岩矿物在水存在的地幔高温、高压条件下，具有很高的热力学稳定性(McCollom and Shock，1998)。在近地表低温环境与水反应则变得不稳定。蛇纹石化作用是指下洋壳和上地幔超基性岩的蚀变过程。这些岩石富含橄榄石和辉石矿物，在低温、高pH条件下，发生流体—岩石相互作用，导致橄榄石和辉石中的 Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，同时释放氢(H₂)。反应产物以蛇纹石矿物组合、磁铁矿和水镁石或滑石为主。副矿物有铬铁矿、铁镍硫化物和天然金属合金(如铁镍矿)。在还原条件下，H₂和CO₂通过费-托聚合反应(FTT)生成CH₄和其他烷烃化合物(Proskurowski et al.，2008; McCollom et al.，2010; McCollom and Seewald，2013)。反应方程如下:

蛇纹石化反应产生的还原条件和高浓度H₂，是合成有机化合物的最佳热力学条件。诸多学者研究了蛇纹石化非生物成因烷烃的形成机制和相关地质、地球化学条件(Proskurowski et al.，2008; Fiebig et al.，2009; Konna et al.，2009; McCollom and Bach，2009; Jones et al.，2010; Müntener，2010)。蛇纹岩中存在Ni-Fe合金、低硫逸度硫化物和贫磁铁矿，所揭示的还原条件，有助于CO₂+H₂发生费-托反应(FTT)，聚合生成CH₄以及其他有机化合物(McCollom and Seewald，2007; Proskurowski et al.，2008; McCollom，2013)。

纯橄榄岩和斜辉橄榄岩化学组成的热力学反应模型、电子探针分析、磁化强度和Mössbauer谱测量结果，揭示了蛇纹石化期间，矿物组成的独特分布特征。首先在橄榄石界面生成水镁石，次后生成蛇纹石+水镁石+磁铁矿，终极产物则为蛇纹石+磁铁矿。一般而言，变质过程中Mg-Fe²⁺的置换作用，伴随着Fe²⁺-Fe³⁺的转换，而发生氧化作用。Mössbauer谱揭示了磁铁矿含量与蛇纹石化程度的正相关性。部分蛇纹石化岩石贫磁铁矿，顺磁矿物的Fe³⁺/∑Fe值为0.30～0.48。而近于完全蛇纹石化岩石富磁铁矿，顺磁相的Fe³⁺/∑Fe值为0.53～0.68(Klein et al.，2009b)。

本文试图通过研究蛇纹石化橄榄岩的Mössbauer谱磁性特征，探讨样品的蛇纹石化程度、铁化学种组成和氧化-还原特征，以及Fe³⁺在矿物中的分布对估算H₂生成量的影响。

蛇纹石化期间，铁在蚀变矿物产物中的分布特征和产物的稳定性受热力学作用制约(McCollom and Bach，2009；McCollom and Seewald，2013)。磁铁矿和分子氢的产生率与蛇纹石化温度和橄榄石中Fe-Mg的晶格扩散作用有关(Evans，2008)。橄榄石中的Fe²⁺在蛇纹石化过程中，将被水氧化为Fe³⁺，生成次生磁铁矿和蛇纹石。该过程受全岩化学组成、温度、流体和岩石比例等诸多因素的影响。蛇纹石矿物和磁铁矿之间Fe的分配随着蛇纹石化程度而变化。蛇纹石化初始阶，Fe进入到了富铁的蛇纹石矿物(高达6% FeO)和水镁石中，磁铁矿的量较少。富铁的蛇纹石和水镁石不稳定。蛇纹石化程度较高时，形成了贫铁的蛇纹石和水镁石(2％～3% FeO)，磁铁矿的量增加。水镁石在SiO₂富集时变得不稳定，流体中高SiO₂含量将会导致含铁水镁石，进一步反应形成蛇纹石和磁铁矿(余星等，2011)。

碳酸盐化作用对蛇纹石化速率也会产生显著影响。200 ℃和30 MPa蛇纹石化实验表明，过饱和碳酸盐流体中Fe²⁺离子将迅速地进入到碳酸盐固体相中，而不是被氧化形成磁铁矿，从而导致H₂和CH₄的产率减小(Jones et al.，2010)。温度低于250℃时，橄榄石的碳酸盐化作用至少要比蛇纹石化速率快一个量级。这意味着水热溶液中分子氢和CH₄产生速率低于纯水(Kelley and Früh-Green，1999；Müntener，2010)。野外观察、实验研究和理论计算的结合，研究碳酸盐化作用和水化作用，将有助于确定蛇纹石化作用的温度、压力、氧化-还原条件和各种流体组成，以及蛇纹石化作用速率和碳酸盐化过程。

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型，其地幔原岩以二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为主。经受强烈蛇纹石化作用，主要矿物组成为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO₂流体的加入，促使样品进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。岩石地球化学研究(表 1)表明，温都尔庙变质橄榄岩中MgO含量高于原始地幔，易熔组分CaO、Al₂O₃、TiO₂等亏损且与Mg^#值呈负相关关系，这些特点表明研究区地幔橄榄岩是一套亏损程度较高的原始地幔熔融残留体(梅盛旺等，2016)。Mg^#值反映了岩石中，镁铁之间的比例，该值跟原始岩浆的成分(源区+部分熔融程度)和岩浆演化程度有关(Evans，2008)。Mg^#值通常用于镁铁质岩石，粗略指示地幔岩石的部分熔融程度，高Mg^#值的地幔橄榄岩可能经历了更高程度的部分熔融，为92～93，而原始地幔的Mg^#值较低(88～89)。

表 1

表 1 温都尔庙蛇绿岩蛇纹石化橄榄岩主量元素数据 Table 1 Major element data of the serpentinized peridotite from the Wenduermiao ophiolite (%) 样品 MC-21-1 MC-21-2 MC-22 MC-27 MC-28 MC-29 MC-30 MC-31 MC-32 NDX-18 SiO2 39.59 40.08 41.15 38.95 41.50 39.64 41.18 41.09 41.09 41.70 Al2O3 2.84 1.29 2.31 4.16 2.37 4.43 1.23 2.95 1.66 1.84 CaO 2.68 3.69 2.65 3.07 3.38 2.71 2.47 3.70 2.64 2.50 Fe2O3 10.31 9.08 8.37 11.39 9.22 9.41 12.09 7.34 10.21 10.35 FeO 3.13 2.41 2.36 4.44 5.19 4.00 1.13 3.90 2.77 1.36 MgO 41.13 43.13 42.92 37.65 38.10 39.66 41.78 40.82 41.51 42.11 LOI 11.75 13.21 12.19 10.97 12.59 12.40 12.49 13.54 11.95 12.06 Mg# 0.91 0.92 0.93 0.88 0.88 0.90 0.92 0.91 0.91 0.93 ∑Fe 13.44 11.49 10.73 15.83 14.41 13.41 13.22 11.24 12.98 11.71 Fe2O3/FeO 3.29 3.77 3.55 2.57 1.78 2.35 10.70 1.88 3.69 7.61 Fe3+/∑Fe 0.767 0.790 0.780 0.720 0.640 0.702 0.915 0.653 0.787 0.884 注：数据摘自梅盛旺等(2016)。

表 1 温都尔庙蛇绿岩蛇纹石化橄榄岩主量元素数据 Table 1 Major element data of the serpentinized peridotite from the Wenduermiao ophiolite

研究样品包括：内蒙古温都尔庙蛇纹石化橄榄岩，MC-21-01、MC-21-02、MXB-1、MXB-2(岩心样)和MD-09-04(露头样)；甘肃蛇纹石化橄榄岩，YC-007、YC-008、YC-0011、YC-0012(露头样)；MXB-3(洋底玄武岩)和MD-09-03大理岩。

分析仪器为德国Wissel公司生产的Bench-MB500型穆斯鲍尔光谱议。其放射源为⁵⁷Co，强度0.927GBq。样品测试均在室温(～293K)条件下进行。

测定了不同地区、不同类型样品的穆斯堡尔谱(表 2、 表 3)。所测得的铁的化学种包括：顺磁性高价铁(para-Fe³⁺)，顺磁性低价铁(para-Fe²⁺)，黄铁矿铁(pyr-Fe²⁺)和磁铁矿A组Fe³⁺(mag-Fe³⁺)，磁铁矿B组(Fe²⁺和Fe³⁺混合谱)，以及磁黄铁矿、磁赤铁矿、海洋玄武岩和大理岩的穆斯堡尔谱数据。各矿物中铁物种的铁价态变化可简述如下：大理岩不含铁，海洋玄武岩仅含Fe²⁺。黄铁矿FeS₂(Fe²⁺)→磁铁矿Fe₃O₄(Fe²⁺，Fe³⁺)→磁黄铁矿Fe_xS(Fe²⁺，Fe³⁺)→磁赤铁矿γ-Fe₂O₃(Fe³⁺)。

表 2

表 2 温都尔庙蛇纹石化橄榄岩穆斯鲍尔谱测定数据 Table 2 The data of Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite from the Wenduermiao ophiolite 样品 总铁含量/×10-6 样品ID 相对含量/% IS/(mm/s) QS/(mm/s) HW/(mm/s) Hi/T 注 MC-21-01 1810.2 para-Fe3+ 31.04 0.250±0.011 0.701±0.019 0.326±0.014 para-Fe2+ 15.02 1.238±0.007 2.539±0.015 0.163±0.010 mag-Fe3+(A) 16.69 0.262±0.013 -0.007±0.026 0.133±0.038 49.41±0.12 磁铁矿 mag-Fe2+·Fe3+(B) 37.25(Fe2+) 0.694±0.014 -0.079±0.026 0.239±0.024 45.95±0.02 MC-21-02 2161.6 para-Fe3+ 11.47 0.251±0.023 0.713±0.052 0.405±0.035 para-Fe2+ 4.44 1.251±0.016 2.520±0.041 0.181±0.026 mag-Fe3+(A) 26.89 0.284±0.005 -0.013±0.009 0.155±0.007 49.22±0.03 磁铁矿 mag-Fe2+·Fe3+(B) 57.20(Fe2+) 0.670±0.004 -0.013±0.008 0.190±0.008 45.96±0.02 和 1697.6 para-Fe3+ 61.97 0.291±0.044 0.700±0.004 0.416±0.064 para-Fe2+ 38.03 1.121±0.013 2.610±0.029 0.197±0.027 MXB-1 / para-Fe3+ 19.86 0.228±0.010 0.644±0.022 0.348±0.019 para-Fe2+ 5.93 1.230±0.011 2.515±0.023 0.160±0.017 mag-Fe3+(A) 28.92 0.282±0.014 -0.009±0.011 0.140±0.019 49.279±0.068 磁铁矿 mag-Fe2+·Fe3+(B) 48.29(Fe2+) 0.655±0.008 0.013±0.010 0.193±0.009 46.196±0.063 MXB-2 / para-Fe3+ 26.21 0.282±0.018 0.572±0.037 0.329±0.013 para-Fe2+ 6.96 1.225±0.064 2.537±0.136 0.170±0.022 maghemite 66.83 0.319±0.007 -0.034±0.011 0.287±0.017 50.001±0.049 磁赤铁矿 注：para-Fe3+为顺磁性高价铁，para-Fe2+为顺磁性低价铁；pyr-Fe2+为黄铁矿；mag-Fe3+为磁性的三价铁；对于磁铁矿，有两组六线谱，A组是三价铁，在四面体上；B组是二价和三价的混合谱，在八面体上。穆斯鲍尔参数分别为：IS-同质异能移动(Isomer Shift)；QS-四极移动(漂移)(Quadruple Splitting)；HW-半线宽(Half-Width)。解谱软件：WinNoroms-for-Igor，各种形态铁的百分含量通过峰面积得出。

表 2 温都尔庙蛇纹石化橄榄岩穆斯鲍尔谱测定数据 Table 2 The data of Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite from the Wenduermiao ophiolite

表 3

表 3 甘肃蛇纹石化橄榄岩和海洋玄武岩穆斯鲍尔谱测定数据 Table 3 The data of Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite in Gansu and the ocean basalt 样品 总铁含量/×10-6 样品ID 相对含量/% IS/(mm/s) QS/(mm/s) HW/(mm/s) Hi/T 注 YC-007 141.2 para-Fe3+ 23.20 0.401±0.007 0.671±0.012 0.273±0.009 para-Fe2+ 76.80 1.110±0.001 2.645±0.002 0.181±0.002 YC-008 1454.1 para-Fe2+ 11.97 1.136±0.003 2.821±0.005 0.210±0.004 pyr-Fe2+ 17.09 0.310±0.002 0.590±0.003 0.198±0.002 黄铁矿 Pyrrhotite 34.17 0.699±0.018 0.187±0.030 0.622±0.022 28.20±0.11 磁黄铁矿 mag-Fe3+(A) mag-Fe2+·Fe3+(B) 16.17 20.60(Fe2+) 0.271±0.003 0.667±0.003 0.001±0.007 -0.034±0.008 0.140±0.005 0.172±0.006 49.18±0.02 45.95±0.02 磁铁矿 YC-011 272.8 para-Fe3+ 9.81 0.300±0.000 0.700±0.000 0.320±0.066 para-Fe2+ 90.19 1.141±0.002 2.672±0.003 0.186±0.003 YC-012 97.0 para-Fe3+ 6.82 0.404±0.013 0.637±0.021 0.247±0.017 mag-Fe3+ 27.41 0.385±0.012 -0.225±0.024 0.298±0.022 50.96±0.08 磁赤铁矿 para-Fe2+ 65.77 1.113±0.001 2.646±0.001 0.163±0.001 MXB-3 / para-Fe2+ 10.33 1.176±0.002 3.047±0.009 0.103±0.007 洋底玄武岩 para-Fe2+ 35.27 1.115±0.001 2.794±0.007 0.194±0.004 para-Fe2+ 25.69 1.001±0.002 0.675±0.004 0.283±0.004 para-Fe2+ 28.71 1.119±0.001 2.039±0.005 0.233±0.005 MD-09-03 不含铁 大理岩

表 3 甘肃蛇纹石化橄榄岩和海洋玄武岩穆斯鲍尔谱测定数据 Table 3 The data of Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite in Gansu and the ocean basalt

表 2中样品总铁含量较大，范围为1697.6×10^-6～2161.6×10^-6(MXB-1，MXB-2未测定)。MC-21-01的para-Fe²⁺+mag-Fe²⁺·Fe³⁺(B)的相对含量为52.27%；para-Fe³⁺+mag-Fe³⁺(A)的相对含量为47.73%。MC-21-02的para-Fe²⁺+mag-Fe²⁺·Fe³⁺(B)的相对含量为61.60%；para-Fe³⁺+mag-Fe³⁺(A)的相对含量为38.36%。MD-09-04不含磁铁矿，para-Fe²⁺的相对含量为38.03%，para-Fe³⁺为61.97%。MXB-1的para-Fe²⁺+mag-Fe²⁺·Fe³⁺(B)的相对含量为54.22%；para-Fe³⁺+mag-Fe³⁺(A)的相对含量为48.78%。MXB-2含磁赤铁矿，para-Fe²⁺的含量浓度为6.96%，para-Fe³⁺+γ-Fe₂O₃的相对含量为93.03%，在这些样品中具有最高的Fe³⁺含量，显示了强烈的氧化性。

表 3中样品总铁含量YC-008为1454.1×10^-6，YC-012、YC-007、YC-011总铁含量为(97.0～272.8)×10^-6，MXB-3和MD-09-03未测定。YC-007的para-Fe²⁺的相对含量为76.80%，para-Fe³⁺的相对含量为23.20%。YC-008含有黄铁矿、磁黄铁矿和磁铁矿，para-Fe²⁺+pyr-Fe²⁺+Fe_xS-Fe²⁺+mag-Fe²⁺·Fe³⁺(B)的相对含量为83.83%，mag-Fe³⁺(A)为16.17%。YC-011 para-Fe²⁺的相对含量为90.19%，para-Fe³⁺为9.81%。YC-012含有磁赤铁矿，para-Fe²⁺的相对含量为65.77%，para-Fe³⁺+mag-Fe³⁺的相对含量为34.23%。MXB-3和MD-09-03分别为海洋玄武岩和大理岩，前者仅含para-Fe²⁺，后者不含铁。

低温条件下，地幔橄榄岩蛇纹石化所诱发的氧化-还原条件变化，对生成分子氢和继之而发生的费-托聚合反应生成烷烃，起着至关重要的制约作用。分子氢和烷烃为化能自养微生物提供了生存所需的能量和物质(Wang et al.，2014)。研究原生橄榄岩蛇纹石化过程中铁元素化学种价态的演化，对研究生命起源和演化有重要科学意义。

穆斯堡尔谱学作为一种特别有用分析工具，在地质学领域得到广泛的应用，用以鉴别含铁样品的铁化学种组成(郑国东等，2006; 郑国东，2008; Klein et al.，2009b; Liu et al.，2010)。穆斯鲍尔图谱揭示了蛇纹石化程度橄榄岩中铁元素化学种的分布特征。

图 1为大理岩和海洋玄武岩的穆斯鲍尔图谱。大理岩(MD-09-03)不含铁，其谱线仅为背景嗓音。海洋玄武岩(MXB-3)仅含有原始岩石中的Fe²⁺，简单而呈双峰分布。

图 1

图 1 大理岩(MD-09-03)和海洋玄武岩(MXB-3)穆斯鲍尔谱 Fig. 1 Mössbauer spectra of the marble (MD-09-03) and the ocean basalt (MXB-3) MD-09-03不含铁，MXB-3未发生蛇纹石化作用，仅含Fe2+

图 2显示了高度蛇纹石化橄榄岩的复杂穆斯鲍尔图谱线。其中，MXB-1的Fe²⁺相对浓度为54.22%，显示了弱还原性；MXB-2的Fe²⁺相对含量为6.96%，该样品含磁赤铁矿，显示了极低的还原性；MC-21-01的Fe²⁺相对含量为52.27%，具微弱的还原性；MC-21-02的Fe²⁺相对浓度为61.60%，具较强的还原性。

图 2

图 2 蛇纹石化橄榄岩(MXB-1，MXB-2，MC-21-01，MC-21-02)穆斯鲍尔谱 Fig. 2 Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite (MXB-1，MXB-2，MC-21-01，MC-21-02) 强烈的蛇纹石化作用促进了铁元素化学种的转换，显示了强烈的氧化性特征

图 3蛇纹石化橄榄岩样品的穆斯鲍尔谱线十分简单。其中，YC-007的Fe²⁺相对含量为76.80%；YC-011的Fe²⁺相对含量为90.19%；YC-012的Fe²⁺相对含量为65.77%，该样品含磁赤铁矿。YC-008含有黄铁矿、磁黄铁矿和磁铁矿，穆斯鲍尔谱线十分复杂，Fe²⁺相对含量为83.83%。4个样品中YC-011的还原性为最强。

图 3

图 3 蛇纹石化橄榄岩(YC-007，YC-008，YC-001，YC-012)穆斯鲍尔谱 Fig. 3 Mössbauer spectra of the serpentinized peridotite (YC-007，YC-008，YC-001，YC-012) 微弱的蛇纹石化作用，保存了含低价铁的矿物组分，显示了强烈的还原性特征

穆斯鲍尔谱测量揭示了原始岩石蛇纹石化程度与其氧化-还原特征的相关性。高度蛇纹石化的橄榄岩样品，具强烈的氧化性；低蛇纹石化程度的橄榄岩样品，则具强烈的还原性。

蛇纹石化橄榄岩中Fe²⁺和Fe³⁺在岩石中的分布状况，无疑会反映该岩石的蛇纹石化程度和氧化-还原特征。图 4中样品总铁含量与Fe³⁺/∑Fe的分布特征，揭示了样品蛇纹石化程度及其与氧化-还原条件的相关性。海洋玄武岩样品仅含Fe²⁺、大理岩不含铁，为便于对比也示意性地标注在图左下角A区。图中B区和C区显示了截然不同的特征。B区数据，总铁含量为97.0×10^-6～272.8×10^-6，Fe⁺³/∑Fe为9.82％～34.23%，总铁含量-Fe⁺³/∑Fe分布呈负相关性。C区数据，总铁含量为1454.1×10^-6～2161.6×10^-6，Fe⁺³/∑Fe为36.77%～95.56%，总铁含量-Fe⁺³/∑Fe分布突显正相关性。显然，从图 4的A区→B区→C区，样品的蛇纹石化程度增高，氧化性增强。

图 4

图 4 蛇纹石化橄榄岩样品总铁含量-Fe+3/∑Fe分布 Fig. 4 Diagram of the ∑Fe concentrations vs. the Fe+3/∑Fe ratios of the serpentinized peridotite A区海洋玄武岩仅含二价铁，大理岩不含铁，系示意性地标注不具有坐标意义；B区和C区为实测数据

部分蛇纹石化岩石贫磁铁矿，顺磁矿物的Fe³⁺/∑Fe值为0.30～0.48。而近于完全蛇纹石化岩石富磁铁矿，顺磁矿物的Fe³⁺/∑Fe为在0.53～0.68，富磁铁矿显然与较高w/r值和低还原条件相一致(Klein et al.，2009b)。某些完全蛇纹石化的橄榄岩，磁铁矿含量可达6.15%，而某些部分蛇纹石化的橄榄岩，磁铁矿近乎缺失(＜0.04%，Klein et al.，2014)。

表 4中前5个样品的顺磁矿物Fe³⁺/∑Fe值为0.620～0.790，平均值为0.715，远高于0.53～0.68(Klein et al.，2009a)，显示了低还原条件，样品近于完全蛇纹石化。后4个样品的顺磁矿物Fe³⁺/∑Fe值为0.094～0.232，平均值为0.141，远低于0.30～0.48(Klein et al.，2009a)，显示了强还原条件，样品蛇纹石化程度极低。YC-008样品仅检测出para-Fe²⁺(11.97%)，该样品含黄铁矿、磁黄铁矿和磁铁矿，相对含量合计为(88.03%)，显示了更强的还原条件和更低的蛇纹石化程度。

表 4

表 4 顺磁矿物的Fe3+/∑Fe值 Table 4 The data of Fe3+/∑Fe ratios of the paramagnetic minerals 样品 总铁含量/×10-6 para-Fe3+/% para-Fe2+/% para-Fe3+/∑Fe 注 MC-21-01 1810.2 31.04 15.02 0.674 含磁铁矿 MC-21-02 2161.6 11.47 4.44 0.723 含磁铁矿 MD-09-04 1697.6 61.97 38.03 0.620 仅有顺磁矿物 MXB-1 / 19.86 5.93 0.770 含磁铁矿 MXB-2 / 26.21 6.96 0.790 含磁赤铁矿 YC-007 141.2 23.20 76.80 0.232 仅有顺磁矿物 YC-011 272.8 9.81 90.19 0.098 仅有顺磁矿物 YC-012 97.0 6.82 65.77 0.094 含磁赤铁矿 YC-008 1454.1 0 11.97 含黄铁矿，磁黄铁矿，磁铁矿(88.03%)

表 4 顺磁矿物的Fe3+/∑Fe值 Table 4 The data of Fe3+/∑Fe ratios of the paramagnetic minerals

先前的实验和理论研究均认为，矿物转变产生的氢，仅仅与Fe³⁺载体-磁铁矿有关(McCollom and Bach，2009; Cannat et al.，2010; Malvoisin et al.，2012)。诸多文献中常常认为蛇纹石不含铁。即使在考虑蛇纹石中的铁时，也被假定为仅含有Fe²⁺，而忽略了蛇纹石中的Fe³⁺组分(Sleep et al.，2004; McCollom and Bach，2009; Cannat et al.，2010; Malvoisin et al.，2012)。

但实际情况并非如此，天然样品(O'Hanley and Dyar，1993; Fuchs et al.，1998; Andreani et al.，2008; Klein et al.，2009b;)和实验样品(Seyfried et al.，2007; Marcaillou et al.，2011)中，均有大量的Fe³⁺进入到蛇纹石结构中，其Fe³⁺/∑Fe值为0～1。实验证明，蛇纹石化过程中氢的生成量与原生矿物中Fe³⁺离子的总量，具1︰1的线性相关关系(Marcaillou et al.，2011)。

估算蛇纹石化过程中H₂的总生成量，显然与H₂注入的次生矿物(主要是磁铁矿和蛇纹石)铁总量和氧化状态相关联(Andreani et al.，2013)。温都尔庙蛇绿岩中蛇纹石化橄榄岩Fe³⁺/∑Fe变化范围为0.640～0.915(表 1)，显然样品中所含铁的总量和Fe³⁺的分布与磁铁矿和蛇纹石相关联，揭示了蛇纹石化期间，铁分布和氧化-还原态的演化特征。从样品中测得的Fe³⁺含量，也为估算俯冲带Fe³⁺输入提供了参考值，对于评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要意义(Andreani et al.，2013)。

表 5列出了穆斯鲍尔谱测定样品的顺磁Fe³⁺/∑Fe对磁铁矿Fe³⁺/∑Fe的值。顺磁数据，通常被认为是样品中除磁铁矿外，其他具结晶态矿物中所含的铁。温都尔庙样品中缺失水镁石(富SiO₂流体加入，使之转变成蛇纹石)，这部分铁可视为赋存于蛇纹石中的铁。表中3个含磁铁矿样品，MC-21-01、MC-21-02和MXB-1的Para-/ Mag-值分别为，1.50、1.54和1.28。3个比值均大于1，这意味着样品的Fe³⁺以分布于蛇纹石中占优势，这对正确估算蛇纹石化过程中H₂的生成量有十分重要的意义。这些样品曾经历了强烈的碳酸盐化，Fe³⁺进入碳酸盐矿物中也是需考虑的因素。

表 5

表 5 蛇纹石化橄榄岩顺磁 Fe3+/∑Fe#对磁铁矿Fe3+/∑Fe# Table 5 The data of Fe3+/∑Fe# ratios of the paramagnetic minerals and the Fe3+/∑Fe# valus of the magnetite in serpentinized peridotite 样品 总铁含量/×10-6 Para-Fe3+/∑Fe Mag-Fe3+/∑Fe Para-/Mag- MC-21-01 1810.2 0.674 0.448 1.50 MC-21-02 2161.6 0.723 0.470 1.54 MXB-1 / 0.770 0.600 1.28 注：∑Fe#=Fe3++Fe2+。

表 5 蛇纹石化橄榄岩顺磁 Fe3+/∑Fe#对磁铁矿Fe3+/∑Fe# Table 5 The data of Fe3+/∑Fe# ratios of the paramagnetic minerals and the Fe3+/∑Fe# valus of the magnetite in serpentinized peridotite

(1)蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型，经受强烈蛇纹石化作用，主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。因富SiO₂流体加入进一步发生蛇纹石化，而缺失水镁石。

(2)穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征，样品蛇纹石化程度与其氧化-还原特征的相关性。高度蛇纹石化的橄榄岩样品，具强烈的氧化性；低蛇纹石化程度的橄榄岩样品，则具强烈的还原性。顺磁矿物的高Fe³⁺/∑Fe值(平均值0.715)，显示了弱还原条件和近于完全蛇纹石化的特征。顺磁矿物的低Fe³⁺/∑Fe值(平均值0.141)，显示了强还原条件和极低的蛇纹石化程度。

(3)研究结果表明，蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe³⁺的分布，不仅与磁铁矿相关而且也与蛇纹石密切相关。其Para-/Mag-比值远大于1，意味着样品Fe³⁺以分布于蛇纹石中占优势，这对正确估算蛇纹石化过程中H₂的生成量有十分重要的意义。从样品中测得的Fe³⁺浓度，也为估算俯冲带Fe³⁺输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。

致谢：欧阳自远先生对该项研究工作给予大力支持，谨致深切的谢忱。