变泥质岩的深熔作用与具铈(Ce)负异常的熔体的成因

【摘要】：深入了解大陆地壳物质的部分熔融所产生熔体的元素和放射性同位素地球化学特征不仅是提高我们认识大型花岗岩岩基的地球化学动力学过程的重要一环,而且为解译某些岛弧型基性岩浆中沉积岩特性的来源提供佐证。大型花岗岩岩基中同岩浆作用中形成的表壳岩中的混合岩为研究变泥质岩的深熔作用的地球化学特征提供了极好的野外实验室。为此,我们对美国加州南Sierra Nevada岩基中的中生代变质表壳岩及其混合岩带进行了详细的野外观察、构造分析及元素和放射性同位素地球化学研究。研究发现:(1)在持久的花岗岩侵位作用下,早白垩纪变泥质岩发生高级变质作用和部分熔融,导致Isabella混合岩的形成;(2)和变泥质岩相似,混合岩中的浅色体具有显著的Ce负异常;和(3)部分浅色体的初始Nd同位素比值明显高于(达2-4ε_(Nd)单位)相应的泥质岩和混合岩,反应了显著的Nd同位素不平衡部分熔融。结合野外观测、岩相观察及元素地球化学特征,浅色体的显著Ce负异常是继承了原岩的Ce负异常特征,而不是由于副矿物的分异作用造成。早白垩纪变泥质岩(浅色体的原岩)主要由泥质及沙质海相沉积物组成,局部夹基性火山灰和火山碎屑,形成于与大陆岛弧密切相关的浅海环境。原岩的Ce负异常反应了较还原的浅海沉积环境。具有Ce负异常的浅色体的发现表明:如果俯冲带中的沉积岩在俯冲过程中发生部分熔融作用并且所产生的熔体参与岛弧岩浆作用,最终可以导致形成具有Ce异常的基性岩浆。