石榴子石反应边及其地质意义--以大兴安岭第四纪火山岩为例

摘要

大兴安岭第四纪火山岩(包括诺敏河火山区和哈拉哈河-绰尔河火山区)地幔包体中含有少量石榴子石,普遍发育矿物反应边。根据显微照片和BSE图像特征,石榴子石反应边可分为3类:(1)冠冕状石榴子石反应边,包裹在石榴子石矿物外部,具有一期或者多期反应的特征,厚度通常为0.1~1 mm,反应边矿物组合为Opx+Glass、Cpx+Glass、Grt+Sp等;(2)脉状石榴子石反应边,深入矿物内部,呈脉状分布特征,宽度为几百微米,长度为几毫米,通常为一期反应的产物,反应边矿物组合为Opx+Glass;(3)微裂隙石榴子石反应边,石榴子石内部发育极细的网脉状分布的微裂隙,沿着裂隙发育几微米到十几微米的薄层反应边,反应边矿物组合为Sp+Glass。结合电子探针分析研究,将这些石榴子石反应边的成因机制归为两类:(1)岩浆/熔体与石榴子石反应成因。石榴子石反应边的化学成分与石榴子石明显不同,K_(2)O、Na_(2)O等元素含量比石榴子石高一两个数量级,暗示地幔硅酸盐熔体或者碱性岩浆参与石榴子石分解反应,石榴子石外面包裹的冠冕状反应边大多属于该类成因;(2)等化学分解成因(isochemical breakdown)。石榴子石反应边的总体成分与石榴子石相当,无明显的外源物质加入,暗示在封闭环境下石榴子石发生等化学分解,脉状石榴子石反应边和微裂隙石榴子石反应边通常属于该类成因,冠冕状石榴子石反应边是否属于该类成因有待进一步研究。大兴安岭第四纪地幔包体中发现两种不同成因类型的石榴子石反应边,记录了地幔熔体反应和富集的过程以及地幔温度变化和隆升历史,为深入研究地幔地球化学成分变化和热演化历史提供了重要证据。