西南天山超高压变质带霓辉石榴辉岩中石榴石和单斜辉石主量元素及稀土元素环带模拟

摘要

本文对西南天山超高压变质带低温榴辉岩中石榴石和单斜辉石的主、微量元素环带进行了分析.单斜辉石具有三个不同的生长区域,从富霓石的核部到绿辉石边部.核部霓辉石具有弱的Ce异常,平坦的LREE配分模式,并稍富集HREE.边部绿辉石微量元素含量较低,并亏损大离子亲石元素(LILE)、LREE和HREE.石榴石环带以自核部向边部Mg#(=Mg/(Mg+Fe2+))降低,钙铝榴石成分升高为特征.石榴石核部和边部显示了不同的REE配分模式:核部具有左倾的REE模式,而边部亏损LREE和HREE.根据矿物组合和矿物环带模式得出的视剖面分析暗示了该榴辉岩的变质温度、压力及氧化还原历史.该榴辉岩在冷俯冲带中沿约8℃/km的地热梯度升温并埋藏;继而达到压力峰期25kbar,约540℃;随后,温度继续增加至约560℃,23kbar;最后,进入近等温降压过程.氧逸度随进变质P-T轨迹增加,并在峰期阶段达到最大值(～HM);矿物组合在抬升阶段显著还原.单斜辉石中霓石成分随变质轨迹降低.单斜辉石幔部对应峰期条件,而具有最高硬玉含量的边部绿辉石在降压阶段生长.对一个富Fe3+的单斜辉石而言,具有最高含量的硬玉成分并不一定代表峰期压力.因此,在应用传统温压计时应注意矿物组合中复杂的环带模式.根据质量平衡计算,本文成功的对石榴石和单斜辉石的REE环带模式进行了模拟.模拟的生长环带与观察的成分剖面非常类似,这表明在矿物生长过程中,REE在各相中近化学平衡的被动分配.矿物核部的REE成分分馏从全岩成分中移除,结果导致外部生长环带逐渐低的REE含量,尤其是HREE.Sm和Lu含量核部到边部的变化也许解释了所观察到的石榴石Sm-Nd和Lu-Hf年龄的差异.石榴石和单斜辉石边部亏损LREE和MREE表明先前富LREE含水相(如硬柱石)的存在.随着含水相沿P-T轨迹的分解,LREE被释放到流体中.因此,在高压变质作用的过程中LREE较HREE更易移动.