北苏鲁超高压变质带中斜长角闪岩的成因

摘要

在北苏鲁超高压变质带的威海地区的正片麻岩中,存在大量规模不一的含石榴石斜长角闪岩的透镜体或不规则团块.锆石中矿物包体的激光拉曼测试、阴极发光图像分析、稀土元素和微量元素以及Lu-Hf同位素的LA-(MC)-ICP-MS测试等综合研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩(WH17)只存在一种成因类型的锆石,即变质锆石.该类锆石自核部到边部均保存了典型的超高压包体矿物组合:柯石英(Coe)+石榴石(Grt)+绿辉石(Omp)+多硅白云母(Phe)+金红石(Rt)+磷灰石(Ap),相应的阴极发光图像自核部到边部十分均匀,具有典型变质锆石的特点.锆石核部和边部的稀土元素含量特征和配分模式也十分相似,主要表现为轻稀土元素相对亏损,而重稀土元素相对平坦,无Eu异常(Eu/Eu*=0.94～1.04),具较明显的正Ce异常(Ce/Ce*=83.4～111.0),低的Th/U(<0.02)和Lu/Hf(<0.00010)比值以及极低的Th(1×10-6～4×10-6)含量.锆石核部到边缘的重稀土元素亏损与石榴石稳定有关,而无Eu异常则与斜长石分解关系密切.上述特征表明,含石榴石斜长角闪岩中的锆石均是在超高压变质阶段形成的变质锆石,而研究样品中继承性岩浆结晶锆石的缺乏,是由于含石榴石斜长角闪岩在原岩形成时Zr的成分明显匮乏所致.SHRIMP U-Pb定年结果表明,含柯石英锆石自核部到边部记录了十分一致的206Pb/238U年龄,变化于240.2±3.3Ma到220.2±2.8Ma之间,加权平均年龄为229.8±2.0Ma,这组年龄与前人对苏鲁超高压变质带中榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和大理岩等含柯石英锆石微区记录的年龄完全吻合,应代表苏鲁地体超高压变质时代.Lu-Hf同位素研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩中变质锆石的Hf同位素特征与苏鲁超高压变质带中榴辉岩的继承性岩浆锆石和变质锆石均存在本质差别,其中176Lu/177Hf=0.00001～0.00003,176/177Hf(t)=0.282052～0.282107,相应的εHf(t)=-21.1～-18.8,模式年龄tDM2=2.14～2.24Ga,这些Lu-Hf同位素特征与围岩正片麻岩含柯石英锆石微区的Hf同位素性质十分相似,充分表明了北苏鲁含石榴石斜长角闪岩在超高压变质阶段形成的变质锆石所必须的Zr和Hf成分不是来自体系本身,而是来源于围岩正片麻岩.