六合地区新元古代-新生代下地壳的成分与形成机制:来自麻粒岩包体的证据

六合地区地处扬子克拉通的西缘,前人对该地区下地壳的成分与形成机制尚无系统认识。本文通过研究新生代幔源侵入岩中所携带的深源捕虏体为认识该地区下地壳的成分和形成机制提供了直接证据。该捕虏体为高级正变质岩(麻粒岩相),岩性分别为石榴石透辉岩、石榴石角闪透辉岩、石榴石角闪岩。三者全岩Si O2=43.85%~50.82%,MgO=6.83%~14.77%,Mg#=0.50~0.64,Cr=87.1×10^(-6)~616×10^(-6),Ni=19.7×10^(-6)~143×10^(-6),皆属于低镁石榴石堆晶岩。通过石榴石-单斜辉石Mg-Fe交换地质温度计计算得知石榴石角闪岩的形成温度721~774℃,形成深度为45~47km,石榴石角闪透辉岩和石榴石透辉岩的形成温度803~829℃,形成深度为48~51km,说明三者皆形成于下地壳。捕虏体锆石多为变质锆石,锆石U-Pb年龄分别为259±9Ma和773±23Ma。捕虏体的全岩Sm-Nd等时线年龄分别为251±4Ma和809±64Ma。259Ma的锆石εHf(t)=-5.69~10.3,773Ma的锆石εHf(t)=5.87~17.7。年代学数据和锆石Hf同位素数据表明六合地区下地壳受到新元古代和晚二叠世岩浆底侵作用,同时发生变质作用。新元古代捕虏体富集大离子亲石元素(LILE),如Rb、Ba、Sr。高度亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta、Ti。εNd(t)=4.36~5.28。表明在新元古代时期,六合地区的地壳受到俯冲弧岩浆底侵,经过批式熔融计算得知底侵岩浆源自地幔石榴石-尖晶石橄榄岩10%~30%部分熔融。晚二叠世捕虏体富集大离子亲石元素(LILE),如Rb、Ba、Sr。轻度亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta、Ti。εNd(t)=-5.68~2.33。表明在晚二叠世时期,六合地区的地壳受到地幔柱-岩石圈地幔相互作用产生的岩浆底侵,经过批式熔融计算得知底侵岩浆由地幔石榴石-尖晶石橄榄岩10%~20%部分熔融而成。综上所述,在新元古代板块俯冲和晚二叠世地幔柱的分别作用下,六合地区的地壳受到地幔物质的加入形成镁铁质的新生下地壳。