大别-苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据——微量元素和铅同位素.pdf

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1、第28卷第2期地球科学———中国地质大学学报VOI.28NO.22003年3月EarthScience"—"JOurnaIOfChinaUniversityOfGeOsciencesMar.2003#############################################################大别—苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据———微量元素和铅同位素贾望鲁，高山，王林森，胡圣虹（中国地质大学地球科学学院，湖北武汉430074）摘要：俯冲玄武质洋壳的部分熔融作用是一种重要的大陆生长作用，但是陆壳物质在俯冲过程中能否发生部分熔融缺少直

2、接的证据.笔者利用已有的微量元素分配系数，讨论了岛弧玄武岩在脱水和部分熔融2种过程中微量元素行为和铅同位素演化的差异.Pb在2种过程中都属于不相容元素，但在脱水过程中其不相容性明显高于Rb、Ba、Th、U，而在熔融过程中则低于上述元素，在!（Rb）/!（Pb）~!（Rb）、!（Ba）/!（Pb）~!（Ba）、!（Th）/!（Pb）~!（Th）、!（U）/!（Pb）~!（U）相关图上2种过程的演化方向差别明显.此外，Pb和Th、U的相容性的差异也使得石榴石和绿辉石的单矿物铅同位素在2种过程中明显不同.在此基础上，结合大别—苏鲁榴辉岩的实测数据，认为大别—苏鲁榴辉岩可

3、能部分是岛弧玄武岩部分熔融后的残余体，部分为单纯脱水的产物.大陆玄武质岩石在俯冲过程中也可能发生部分熔融作用.关键词：脱水作用；部分熔融；微量元素；铅同位素；榴辉岩.中图分类号：P618文献标识码：A文章编号：1000-238（32003）02-0121-08作者简介：贾望鲁（1976-），男，2000年毕业于中国地质大学（武汉），获硕士学位，从事石油地球化学和岩石圈地球化学研究.E-maI：wIjia@gig.ac.cn玄武质洋壳在俯冲过程中要经历由角闪岩相!壳物质［8］，在榴辉岩中发现了柯石英和金刚石，这些麻粒岩相!榴辉岩相的脱水变质过程.到榴辉岩相、证据表明

4、大别—苏鲁榴辉岩是由大陆壳物质在俯冲角闪石等含水矿物完全分解，残余体主要由石榴石过程中历经超高压变质作用形成［4，5］.大别—苏鲁和单斜辉石等不含水矿物组成.玄武质洋壳脱水变榴辉岩的原岩多数为玄武质岩石，在俯冲过程中也质释放出的含水流体可交代上覆地幔楔，这种交代要经历脱水变质作用，但能否象玄武质洋壳一样发作用可解释岛弧玄武岩的地球化学特征［1］生部分熔融以及与本区广泛出露的TTG岩石有无.在合适的温度和压力条件下，俯冲的玄武质洋壳能够部分成因联系值得深思.大陆碰撞带的温度、压力研究表熔融产生TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪明，除非在水饱和的条件下，碰撞造山带

5、的温压条件长岩）型的熔体，残余体仍然是榴辉岩［2］不足以使俯冲的地壳岩石熔融［9］.TTG岩石.但这一结论对大是太古宙地壳和后太古宙岛弧区深部的重要组成物别—苏鲁变质带是否适用有待研究.实验研究表明，质，俯冲玄武质洋壳的部分熔融作用是一种重要的微量元素在熔融和脱水2种过程中的行为并不一大陆生长作用［3］致［10］，如Pb在脱水过程中的活动性明显高于其他.因此，玄武质洋壳的脱水变质和部分熔融2种作用对壳幔演化有着重要意义.强不相容元素（Rb，Ba，Sr，Th，U）［11］.本文对岛弧玄大陆地壳物质在板块碰撞过程中也可被俯冲到武岩在脱水和部分熔融2种过程中微量元素和铅

6、同地幔深度［4~7］位素的变化进行了模拟计算，结合榴辉岩的实测微.在大别—苏鲁超高压变质带中主要出露TTG片麻岩和花岗质片麻岩，大量的榴辉岩以量元素和铅同位素结果，认为大别—苏鲁榴辉岩多透镜体等形式产出于这些片麻岩中［6］数可能是岛弧玄武岩部分熔融的残余体..大别—苏鲁榴辉岩的同位素和微量元素组成指示其原岩为大陆收稿日期：2002-06-08基金项目：国家杰出青年科学基金（NO.49625305）；国家自然科学基金重大项目（NO.49794043）.122地球科学———中国地质大学学报第28卷1样品来源和分析样品来自湖北、安徽、江苏、河南以及山东5省内典型的榴辉岩

7、出露地点，样品分布见图1.通过认真的手标本和岩石薄片观察，挑选出新鲜、有代表性的榴辉岩、辉石岩和石榴二辉橄榄岩样品32件进行微量元素分析，从中挑选出14件进行Pb同位素测试.对其中2个榴辉岩样品还挑选了石榴石和绿辉石单矿物用于Pb同位素测试，挑选出的石榴石和绿辉石单矿物纯净、无风化，纯度在98%以上.微量元素测试在国土资源部壳幔体系组成、物质交换及动力学开放研究实验室P0EMS!型等离子体光质谱仪上完成，铅同位素测试在同一实验室MAT261型质谱仪上完成.微量元素标样测定结果与推荐值的偏差总体小于10%，6个重复样品测定结果的相对偏差总体低于5%；铅同位素分析全流

8、程本底为1