川西稻城岩体岩浆混合作用:矿物学特征的证据

义敦岛弧形成于晚三叠世大规模俯冲造山作用过程中,位于松潘-甘孜地体和羌塘地体之间.稻城边部岩体是义敦岛弧带内规模巨大的复式花岗质岩体,由花岗岩、花岗闪长岩和钾长花岗岩组成.大量暗色镁铁质微粒包体发育于花岗闪长岩和钾长花岗岩中,且其与寄主岩石的接触界线明显.暗色镁铁质微粒包体具有细粒结构,发育石英眼构造、针状磷灰石和具环带结构的斜长石斑晶.文中以稻城岩体寄主岩石和暗色微粒包体中斜长石、黑云母和角闪石为研究对象,开展岩相学和电子探针原位化学成分分析,厘定了矿物形成的物理化学条件,探讨了岩浆混合作用过程及其形成的构造环境.研究表明:花岗闪长岩和暗色微粒包体中的斜长石主要为中长石,其核部呈浑圆状;前者核部的An值(21~50)显著高于幔部(21~34);后者则发育典型的突变环带,An值(29~44)呈波状变化且相对集中.暗色微粒包体与寄主花岗闪长岩中斜长石的An值部分重叠表明二者形成过程中存在含量的岩浆混合作用.斜长石环带中的An值随Al2O3、FeO、MgO和CaO含量的升高而升高,但随SiO2、Na2O和K2O含量的升高而降低.寄主岩石和暗色微粒包体中角闪石富镁铁,阳离子特征为:CaB=1.56~1.75,Ti=0.08~0.13,属于钙质角闪石,具壳源特征,其结晶温度分别为697~725℃和680~705℃.花岗闪长岩中黑云母的Mg/(Mg+Fe2+)为0.37~0.45,显示出富Fe贫Ca、Mg,属于典型的岩浆成因黑云母.黑云母TiO2含量变化范围为3.54%~4.62%,Al2O3含量变化范围为13.89%~15.15%;黑云母的氧化系数为0.08~0.11,Mg#为0.39~0.46,MF值为0.36~0.44,单位分子中阳离子数AlⅥ为0.03~0.11,以单位分子中Ti和Al阳离子数计算的黑云母结晶温度为584~624℃,表明其结晶温度较高,具壳幔混源特征.稻城岩体是以壳源为主的壳幔混源成因的Ⅰ型花岗岩,暗色微粒包体是由镁铁质岩浆与长英质岩浆不同程度的混合作用形成的.

岩浆混合作用的识别:以义敦岛弧稻城岩体为例

义敦岛弧稻城岩体由花岗岩、花岗闪长岩和钾长花岗岩组成。大量暗色镁铁质微粒包体发育于花岗闪长岩和钾长花岗岩中,且其与寄主岩石的接触界线截然。暗色镁铁质微粒包体具有细粒结构,发育石英眼构造、针状磷灰石和具环带结构的斜长石斑晶。通过暗色镁铁质微粒包体与寄主岩石的岩相学、斜长石环带和主微量稀土元素特征的研究,识别出稻城岩体的岩浆混合作用,并结合前人对该岩体Sr-Nd-Hf同位素的研究成果,对稻城岩体的岩石成因进行了讨论。暗色镁铁质微粒包体中斜长石牌号为29～44,寄主岩石中斜长石牌号为21～50,斜长石斑晶的成分突变和熔蚀结构与岩浆混合作用有关。暗色镁铁质微粒包体的Si O2质量分数较低(56.34%～60.91%),Al2O3质量分数较高(16.06%～17.98%)、富镁铁,具有准铝质特征(A/CNK=0.82～0.98);而寄主岩石属于高钾钙碱性系列,富碱(Na2O+K2O的质量分数为6.25%～7.79%)、贫钙(CaO质量分数为1.40%～3.22%)。暗色镁铁质微粒包体与寄主岩石均富集大离子亲石元素(Rb,K和Pb)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb,Ta,Zr,Hf,P和Ti),与典型岛弧岩浆岩的微量元素特征一致。但与寄主岩石相比,暗色镁铁质微粒包体具有近平坦的稀土配分曲线((La/Yb)N=1.99～2.46)和较明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.30～0.50)。寄主岩石Rb/Sr值范围为1.0～1.9,与壳源(Rb/Sr>0.5)的物质范围一致; Zr/Hf值范围为27.5～36.9,与地壳和幔源岩石之间Zr/Hf值(33.0～36.3)接近,表明稻城岩体的成因与幔源物质和壳源物质的混合有关。暗色镁铁质微粒包体具有较低Si含量和较高Mg#,Nb/Ta值范围为11.0～14.5,且包体和寄主岩石的主要氧化物与其Si O2呈线性分布,表明暗色镁铁质微粒包体的形成与岩浆混合作用有关。稻城花岗质岩体的母岩浆起源于晚三叠世岛弧下地壳的部分熔融,且源区有少量幔源物质的加入;暗色镁铁质微粒包体是由镁铁质岩浆与长英质岩浆混合形成的。