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榴辉岩部分熔融过程中的同位素分馏

2021-02-03刘帅奇张贵宾

岩石学报 2021年1期

刘帅奇 张贵宾

LIU ShuaiQi and ZHANG GuiBin**

北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京 100871

Key Laboratory of Orogenic Belt and Crustal Evolution, MOE; School of Earth and Space Science, Peking University, Beijing 100871, China

榴辉岩作为典型的高压变质岩石,是研究造山带演化和地球内部动力学的探针(Chopin, 2003; Liouetal., 2009; Rehmanetal., 2017; O’Brien, 2019; Zheng, 2019)。关于榴辉岩的报道最早起源于1822年法国矿物学家René Just Haüy在他的专著《矿物学原理》中用榴辉岩一词来描述多姿多彩的变质岩(Rehmanetal., 2017)。Smith (1984)在挪威西片麻岩地区含白云石榴辉岩中首次发现了柯石英包裹体,证明板片俯冲过程中榴辉岩可被携带至地幔深度并发生超高压变质。目前,榴辉岩被广泛用于探讨俯冲板片折返机制、地球内部元素循环、地幔不均一性等(Dasguptaetal., 2004; El Korhetal., 2017; Xuetal., 2018; Zheng and Zhao, 2020)。榴辉岩的深熔作用是榴辉岩研究的热点问题之一(Rappetal., 2003; Xiong, 2006; Gaoetal., 2012; Miyazakietal., 2016),它对了解早期大陆地壳的形成演化、板片俯冲过程中的物质调整以及板片的流变学性质等具有重要指示意义(Songetal., 2014; Wangetal., 2014a)。

Rappetal. (2003)发现榴辉岩部分熔融产生的熔体成分与太古宙TTG岩石类似,二者均具有低Nb/Ta、高Zr/Sm的地球化学特征。因此,榴辉岩也被认为是太古宙TTG质岩石的源区。Songetal. (2014)基于造山带埃达克岩的研究,指出榴辉岩的深熔作用与现代大陆地壳增生密切相关。俯冲洋壳的熔融残余体被携带至~150km可发生二次熔融,部分熔融产生熔体上升过程中交代地幔橄榄岩,可以改变地幔的化学成分(Rosenthaletal., 2014)。另外,榴辉岩脱水熔融也会强烈影响俯冲板片元素的迁移分配和同位素分馏。部分熔融过程中,一些大离子亲石元素和轻稀土元素会强烈富集在熔体当中,造成源区亏损Rb、Sr、Ba等不相容元素而富集高场强元素和重稀土元素(Dengetal., 2018)。……

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