第七届青年地学论坛

了解地壳岩石在部分熔融过程中副矿物和同位素行为，对于利用副矿物和同位素来进行岩浆岩的原岩形成时代恢复和源区示踪具有重要意义。我们在详细岩相学观察的基础上，对北大别落儿岭混合岩进行了系统的岩石学和地球化学研究，对这些岩石在部分熔融过程中榍石和独居石的行为和Sr-Nd同位素行为进行了探讨。
北大别落儿岭混合岩中浅色体主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母、铁氧化物组成，还有少量的绿帘石、锆石、榍石、独居石和磷灰石。深色体主要由角闪石、斜长石、黑云母、单斜辉石、石英和铁氧化物组成，还有少量锆石、榍石、磷灰石、绿泥石和金红石。深色体中角闪石含云母、长石和石英包体。Al-in-Amp压力计和Pl-Amp温度计给出的温压条件为5.6±0.2kbar和688±25℃。这些观察指示，落儿岭混合岩是黑云母加水熔融成因。较粗浅色体中独居石发育核边结构。核部含锆石、磷灰石、钛铁矿和多相包体Qz+Or、Qz+Or+Bt和An+Qz。边部不含包体，具有相对核部较高的Th且与造岩矿物平衡接触。这些观察指示独居石核部为转熔成因，边部为熔体结晶成因。较细浅色体中独居石含锆石、石英、磷灰石和钾长石包体，微量元素上(Gd/Yb)_N<500，Eu/Eu^*<0.2，Th/U>20且与造岩矿物平衡接触，指示熔体结晶成因。较粗浅色体中榍石发育核边结构：核部含较高REE含量(4895-8046 ppm)、微弱的正Eu异常(Eu/Eu^* = 0.8-1.97)、低Th/U比值(0.2-0.4)且不含包体；边部含较低的REE含量(2066-4129 ppm)、显著的正Eu异常(2.6-4.1)、低且离散的Th/U比值(0.2-1.5)且含斜长石、石英和钾长石包体。前者指示变质成因，而后者指示转熔成因。深色体中榍石含斜长石、石英和钾长石包体，低且离散的Th/U比值(0.2-3.6)以及显著的正Eu异常(1.5-5.4)，指示转熔成因。独居石、榍石U-Pb定年均给出120-130 Ma的早白垩世年龄，指示它们为碰撞后深熔事件的产物。
深色体和浅色体之间表现为Sr和Nd同位素的不平衡，浅色体相对深色体具有更富集的Sr-Nd同位素组成(I_sr: 0.708~0.7086 vs. 0.7063~0.7079; ε_Nd(t): -20.4~-17.5 vs. -17.1~-13.7)。浅色体中的独居石和榍石的ε_Nd(t)与全岩ε_Nd(t)达到平衡。深色体中榍石ε_Nd(t)具有极大的离散程度且低于全岩ε_Nd(t)值。独居石和榍石各自的核边之间都达到了ε_Nd(t)的平衡。较粗的浅色体中独居石、榍石和全岩的Sm-Nd等时线给出169±50 Ma (MSWD = 3.8)的年龄，在误差内与U-Pb定年结果一致，指示在深熔过程中熔体的副矿物与全岩达到了Nd同位素的平衡。深色体中榍石离散的ε_Nd(t)值指示，深熔过程中残余体的副矿物间、以及与全岩间都没有达到Nd同位素的平衡。残余体中副矿物离散的ε_Nd(t)值既表明熔融前的高温变质作用不会造成手标本尺度上的Nd同位素再平衡，也暗示不同批次熔融出来的熔体具有不同的ε_Nd(t)值。粗、细浅色体间差异明显的Nd同位素组成(ε_Nd(t) = ~3)支持这一点。假设原岩侵位时各矿物间，以及与全岩之间都达到了Nd同位素的平衡。后期600-700Ma的时间能使得不同Sm/Nd比值的矿物提供足够范围的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd，形成相应ε_Nd(t)离散程度的独居石和榍石。
 

北大别、混合岩、独居石、榍石、Sm-Nd同位素