南苏鲁毛北地区片麻岩锆石中的特殊矿物包体:指示》120 km深俯冲的证据

摘要

以钻孔ZK2304岩心样品为例,采用激光拉曼技术和阴极发光技术,识别毛北地区所有类型片麻岩的锆石中均保存以柯石英为代表的超高压矿物包体,典型的超高压包体矿物组合为:Coe + Jd + Rt + Phe, Coe + Grt + Jd + Rt + Ap, Coe + Grt + Jd + Rt, Coe + Jd + Rt, Coe + Grt + Ap, Coe + Grt + Phe + Rt + Ap等.锆石中的矿物包体分布特征与相应的阴极发光图像存在十分完好的对应关系.在同一锆石样品中,有的锆石具有继承性锆石的核 (C)、超高压幔 (M) 和退变质的边 (R);有的锆石则具有超高压的核 (C) 和幔 (M),以及退变质的边 (R),标志着同一样品不同锆石晶体具有明显差异的结晶-生长演化历史.电子探针分析结果表明,片麻岩锆石中与柯石英共生的石榴石、单斜辉石和金红石具有十分特殊的化学成分.其中石榴石以富含CaO为特征,CaO = 27.84%～28.97%, 相应的钙铝榴石端员组分 (Grs) 高达77.3～80.2之间; 单斜辉石则显示极高的Al2O3和Na2O含量,分别为20.55%～21.13%和13.33%～13.48%之间,相应的硬玉端员组分高达83.9～86.7; 而金红石含有较高的FeO,可达3.27%左右.温压估算及相应的热力学分析结果表明,片麻岩锆石微区超高压矿物包体组合所记录的峰期变质阶段的温度条件为750℃～830℃,压力大于3.9～4.0 GPa,标志着苏鲁地体片麻岩深俯冲的深度可能已超过120 km.该项成果为进一步深入探讨苏鲁-大别超高压变质带超深俯冲-快速抬升的动力学过程具有重要的科学意义.