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《中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——岩石圈演化研究室》2014年
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胶北新太古代两类片麻岩的岩石地球化学特征和成因指示

单厚香  翟明国  王芳  张华锋  
【摘要】:在胶北三口探矿深钻中识别出两类新太古代片麻岩,一种是TTG片麻岩,数量较多;另一类是石榴黑云斜长片麻岩,数量相对较少,以夹层状发育于TTG片麻岩中。已有年代学资料显示,两种片麻岩原岩均形成于~2.5Ga。TTG片麻岩SiO_2含量为53.95%~75.56%,Na_2O为1.51%~5.94%,Na_2O/K_2O1;贫Fe_2O_3~Υ(2.22%~9.54%)和MgO(0.53%~4.87%),Al_2O_3多大于15%(10.45%~17.64%),A/CNK=1.18~1.75,说明其属于高铝TTG岩系。富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf),Sr含量高(204×10~(-6)~2906×10~(-6)),Sr/Y比值高(7.30~355)。∑REE含量(40.4×10~(-6)~512×10~(-6))相对较高,轻重稀土强烈分异((La//Yb)_N=11.5~121),Eu无异常或弱正异常(δEu=0.79~1.89)。以上地球化学性质表明,胶北TTG片麻岩是含水玄武质岩石高压下部分熔融形成的,残留相主要是石榴石、角闪石和含Ti矿物,没有斜长石。全岩Nd和锆石Hf同位素数据显示其模式年龄与形成年龄相近,表明岩石源区可能是来源于亏损地幔的2.57~2.64Ga的初生玄武质地壳。另外,胶北TTG片麻岩高的Mg~#值(40~67)和Cr(147×10~(-6)~371×10~(-6))、Ni(6.68×10~(-6)~156×10~(-6))含量,表示与地幔楔发生了反应,结合Nb、Ta负异常以及源区为初生的玄武质地壳等特征,说明研究区TTG形成于与俯冲有关的岛弧环境,而非加厚的下地壳。DF值和K-A关系图显示,石榴黑云斜长片麻岩原岩是泥质-粉砂质沉积岩。Cr/Zr比值(0.90~1.99,平均为1.62)和Th/Sc比值(平均为0.30)与太古宙沉积岩相应值相近(分别为1.44和0.4),稀土配分型式与太古宙沉积岩类似,表明源区物质以长英质为主。绝大多数样品显示轻稀土富集、重稀土平坦的特征,总稀土含量平均为176×10~(-6)(La/Yb)_N比值平均为14.7,LREE/HREE平均为3.3,Eu无异常或微弱的负异常(δEu=0.69~0.92,平均为0.84),这些特征值表明原岩形成的大地构造背景为岛弧或主动大陆边缘。Grt-Bi地质温度计得到的变质温度为549~663℃,其中黑云母化学成分与角闪岩相中黑云母特征相同,共同指示变质程度为角闪岩相,可能代表了~2.5Ga麻粒岩相-高角闪岩相变质作用的退变质阶段。石榴黑云斜长片麻岩原岩与TTG属同一时代(~2.5Ga)的产物,形成的构造背景类似(岛弧或主动大陆边缘),说明当时该区有俯冲过程发生;TTG岩浆事件和~2.5Ga的变质事件大体同时,但变质事件较岩浆事件稍晚,可以用俯冲后的碰撞来解释。因此,研究区在~2.5Ga可能发生过一次重要的俯冲-碰撞拼合事件:TTG和石榴黑云斜长片麻岩原岩形成于俯冲阶段,后期发生碰撞引发麻粒岩相-高角闪岩相的区域变质作用。

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