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《中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)》2012年
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Geochemical syntheses among the cratonic,off-cratonic and orogenic garnet peridotites and their tectonic implications

Benny Chisonga  Patrick Asamoah Sakyi  
【摘要】:正Garnet-bearing mantle peridotites,occurring as either xenoliths in volcanic rocks or lenses/massifs in high-pressure and ultrahigh-pressure terrenes within orogens, preserve a record of deep lithospheric mantle processes. The garnet peridotite xenoliths record chemical equilibrium conditions of garnet-bearing mineral assemblage at temperatures(T) ranging from~700 to 1,400℃and pressures(P) 1.6-8.9 GPa,corresponding to depths of~52-270 km.A characteristic mineral paragenesis includes Cr-bearing pyropic garnet(64-86 mol%pyrope; 0-10 wt%Cr_2O_3),Cr-rich diopside(0.5-3.5 wt%Cr_2O_3), Al-poor orthopyroxene(0-5 wt%Al_2O_3),high-Cr spinel (Cr/(Cr + Al)×100 atomic ratio = 2-86) and olivine (88-94 mol%forsterite).In some cases,partial melting, re-equilibration involving garnet-breakdown,deformation, and mantle metasomatism by kimberlitic and/or carbon-atitic melt percolations are documented.Isotope model ages of Archean and Proterozoic are ubiquitous,but Phanerozoic model ages are less common.In contrast,the orogenic peridotites were subjected to ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism at temperature ranging from~700 to 950℃and pressure 3.5-5.0 GPa,corresponding to depths of 110-150 km.The petrologic comparisons between 231 garnet peridotite xenoliths and 198 orogenic garnet peridotites revealed that(1) bulk-rock REE(rare earth element) concentrations in xenoliths are relatively high,(2) clinopyroxene and garnet in orogenic garnet peridotites show a highly fractionated REE pattern and Ce-negative anomaly,respectively,(3) Fo contents of olivines for off-cratonic xenolith are in turn lower than those of orogenic garnet and cratonic xenolith but mg-number of garnet for orogenic is less than that of off-cratonic and on-cratonic xenolith,(4) Al_2O_3,Cr_2O_3,CaO and Cr# of pyroxenes and chemical compositions of whole rocks are very different between these garnet peridotites, (5) orogenic garnet peridotites are characterized by low T and high P,off-cratonic by high T and low P, and cratonic by medium T and high P and(6) garnet peridotite xenoliths are of Archean or Proterozoic origin, whereas most of orogenic garnet peridotites are of Phanerozoic origin.Taking account of tectonic settings,a new orogenic garnet peridotite exhumation model,crust-mantle material mixing process,is proposed.The composition of lithospheric mantle is additionally constrained by comparisons and compiling of the off-cratonic,on-cratonic and orogenic garnet peridotite.

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