新疆西南天山哈布腾苏一带榴辉岩的岩石学特征及变质作用P-T轨迹

西南天山哈布腾苏河沿岸的含石墨的石榴石多硅白云母石英片岩中出露一套若干大小不等的布丁状变基性岩块,产状与区域面理一致。本文对其中保存完好的榴辉岩体进行了较为细致的岩石学研究和温压演化条件计算。根据主要矿物的含量,将该套榴辉岩大致分为两类—角闪榴辉岩和钠云母榴辉岩,二者的主要矿物均为 Grt+Omp+Na-Ca-Amp+Pg+Dol/Cal+Rt±Qtz。石榴石变斑晶两阶段生长明显,从核部到边部 X_(Mn)和X_(Fe)降低,X_(Mg)和 X_(Ca)升高,指示了升温降压的变质过程。根据石榴石核部和边部的包体组合特征,确立了两期榴辉岩相变质作用:前一阶段经历了高压但较低温的硬柱石-硬绿泥石(仅见假象)榴辉岩相,变质温度为400～500℃,压力不低于1.8～1.9GPa,表明早期经历了快速俯冲过程;后一阶段的变质温度为570±30℃,压力为2.0～2.5GPa。在退变质绿帘角闪岩相阶段,形成低压脉体(矿物组合为 Ab+Di+Na-Ca-Amp+Ep/Czo+Cal)和一系列退变质反应结构,如 Dol 的 Cal 增生边,Omp 的 Di+Ab 后成合晶结构。利用 Dol-Cal 分溶温度计和 Di的 Jd 分子含量得到该阶段的温度约500～530℃,压力小于0.9～1.1GPa,表明其退变质经历的是降温降压过程。这与利用Thermocalc 3.1在 NCFMASH 体系下计算的 PT 视剖面图是一致的。

新疆西南天山哈布腾苏河高压-超高压变质带中榴辉岩和蓝片岩的岩石学及变质演化

对西南天山哈布腾苏河一带出露的典型榴辉岩和蓝片岩进行了详细的岩相学、矿物化学和温压条件综合研究。榴辉岩可分为蓝闪石榴辉岩、钠云母榴辉岩、绿帘石榴辉岩和蓝闪石榴角闪岩(退变榴辉岩)4类,蓝片岩可分为含蓝闪石石榴白云母钠长片岩、石榴白云母蓝闪片岩和石榴白云母蓝闪石英片岩3类。新鲜榴辉岩主要矿物组合为石榴石+绿辉石+钠云母+绿帘石,退变榴辉岩则为石榴石+蓝闪石+角闪石;蓝片岩主要矿物组合为石榴石+蓝闪石+多硅白云母+钠云母+钠长石+石英。榴辉岩和蓝片岩中石榴石变斑晶均保存进变质生长环带,从核部到边部XMn和XFe降低,XMg和XCa升高,指示了升温进变质的演化过程。根据榴辉岩矿物共生组合、石榴石内部包体组合分布特征及传统地质温压计估算结果,确定榴辉岩经历了4阶段的变质演化:早期硬柱石蓝片岩相进变质阶段、峰期榴辉岩相变质阶段(t=543～579℃,p=1.5～1.6 GPa)、峰后绿帘蓝片岩相退变质阶段(t=～450℃,p<1.0GPa)和晚期蓝闪绿片岩相退变质阶段(t<400℃,p<0.5 GPa)。利用p-T视剖面图计算的榴辉岩、蓝片岩峰期变质温压条件与传统地质温压计估算结果十分相近,其中榴辉岩的峰期变质条件t=520～550℃,p=1.7～1.9 GPa;蓝片岩峰期变质条件t=520～620℃,p=1.7～2.3 GPa。本文估算的榴辉岩峰期变质压力条件与前人根据柯石英的发现而认为研究区部分榴辉岩及其围岩曾经历超高压变质作用的认识明显相悖,原因可能如下:①后期退变质作用引起研究区榴辉岩全岩成分、矿物化学成分的调整,在采用Grt-Cpx-Phe温压计和以全岩成分为基础的相平衡模拟方法估算峰期温压条件时受到影响,从而使估算峰期压力条件普遍偏低;②西南天山的榴辉岩可能并非全都经历了超高压变质作用,高压、超高压榴辉岩可能分别代表了不同变基性岩块在不同俯冲深度变质的产物。

新疆西南天山哈布腾苏一带高压-超高压变质基性岩的地球化学特征及其构造意义

新疆西南天山哈布腾苏地区的高压-超高压变质基性岩(榴辉岩和蓝片岩)主要以形态各异的岩块或构造透镜体形式产于其围岩变质沉积岩石榴多硅白云母片岩中。本文对这些变质基性岩进行了详细的岩石学、矿物学和地球化学研究,并对其原岩性质及区域构造演化进行了讨论。地球化学分析结果显示其原岩成分主要为拉斑玄武岩和少量碱性玄武岩。榴辉岩原岩可进一步划分为N-MORB(正常洋中脊玄武岩)、E-MORB(富集洋中脊玄武岩)和OIB(洋岛玄武岩)三种类型,而蓝片岩为OIB型。第一种榴辉岩具低的TiO2(1.00%～1.08%)、P2O5(0.09%～0.15%)和∑REE(35.98×10-6～43.51×10-6)含量以及低的LREE/HREE(1.35～1.43)和(La/Yb)N(0.63～0.71)比值等特征,具有N-MORB属性,暗示其原岩可能来源于亏损的地幔源区,形成于大洋环境;第二种榴辉岩具有较高的Ti(TiO2=1.35%～2.25%)、P(P2O5=0.05%～0.20%)和∑REE(60.10×10-6～77.35×10-6)含量和较高的LREE/HREE(1.25～2.43)、(La/Yb)N(0.52～1.52)比值,具有E-MORB特征;第三种榴辉岩TiO2含量为1.16%～2.86%,Zr/Y=5.32～7.78,∑REE=79.12×10-6～192.1×10-6,LREE/HREE=4.15～6.54,(La/Yb)N=3.77～9.44,其轻重稀土元素分异明显,显示OIB属性,暗示其原岩可能来源于富集地幔源区。而OIB型蓝片岩则富集TiO2(1.39%～2.86%)和∑REE(88.18×10-6～227.8×10-6)和具有相对高的(La/Yb)N(5.03～9.84)和Zr/Y(4.93～9.55)比值,这些特征与OIB型榴辉岩类似,暗示二者可能具有共同的岩浆源区。新疆西南天山哈布腾苏地区具MORB和OIB属性岩石组合的出现揭示该区早古生代曾发育有洋盆,其演化过程中可能受到结晶分异作用以及异源岩浆混合的影响,导致该区的变质基性岩元素地球化学特征具有MORB和OIB的亲缘性,暗示其原岩是在大洋中脊和临近洋岛共同作用背景下形成的。该区榴辉岩和蓝片岩的形成可能与先存洋壳残片经历高压-超高压变质作用及后期构造折返有关。