山东半岛高压麻粒岩中花岗质浅色脉体的成因

山东半岛早前寒武纪变质基底部分熔融现象十分发育,常见新生的花岗质浅色脉体呈形态各异的网脉状、细脉状、不规则的透镜状、雾迷状分布于高压基性麻粒岩中。锆石中矿物包体的激光拉曼鉴定、阴极发光图像分析、锆石原位LA-ICP-MSU-Pb定年以及稀土元素、微量元素分析的综合研究结果表明,山东半岛早前寒武纪变质基底在麻粒岩相变质作用的同时伴随着明显的部分熔融作用。花岗质浅色脉体中的锆石具有完好的自形晶形态,矿物包体主要为石英(Qtz)+钾长石(Kfs)+斜长石(Pl)±磷灰石(Ap),与花岗质脉体矿物组成完全一致,相应的阴极发光图像自核部到边部均显示明显的岩浆结晶环带。这些新生锆石U含量变化较大(31×10-6～779×10-6)、Th含量(0.03×10-6～1.3×10-6)和相应的Th/U比值(<0.0081)异常偏低,其稀土元素配分模式具有重稀土HREE相对平坦、中等-强烈的负Eu异常(Eu/Eu*=0.13～0.65)和显著的正Ce异常(Ce/Ce*=11～32)的特点。新生锆石的上述性质与世界典型地区混合岩中深熔锆石的特征十分相似,充分表明研究区花岗质浅色脉体中的锆石为深熔成因。野外及室内系统的岩相学观察发现,花岗质浅色脉体的寄主岩石——高压基性麻粒岩并未显示含水矿物脱水(如角闪石)熔融和长英质矿物部分熔融的证据,而其围岩如孔兹岩系则保存含水矿物(如黑云母)脱水熔融和长英质矿物部分熔融的确凿证据。此外,高压基性麻粒岩中的花岗质浅色脉体集中分布于构造变形相对较强、破碎较明显的部位。由此可见,高压麻粒岩中的花岗质浅色脉体不是寄主岩石深熔作用的产物,而更有可能来源于围岩变质表壳岩(如孔兹岩系)的部分熔融。深熔锆石LA-ICP-MSU-Pb定年结果表明,四十个相同性质锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,集中变化于1870±11Ma至1843±20Ma(2σ)之间,加权平均年龄为1859.6±2.2Ma(MSWD=0.74),应代表研究区早前寒武纪变质基底的深熔时代。该组年龄比研究区变质杂岩峰期高压麻粒岩相变质时代(1900～1866Ma)明显偏新,而与峰后近等温减压中-低压麻粒岩相退变质时代(1855～1830Ma)大致相当,表明研究区深熔作用与碰撞造山带构造"热"抬升减压过程存在密切的成因关系。区域强烈的深熔事件是导致高压麻粒岩相岩石发生明显退变的主要控制因素之一。

华北克拉通南缘小秦岭地区花岗质浅色脉体锆石U-Pb年龄、稀土元素特征及其地质意义

小秦岭地区发育有大量古元古代晚期的花岗质浅色脉体,这为理解同时期华北克拉通南缘的深熔作用和构造演化提供了重要的窗口。本文对小秦岭地区三条花岗质浅色脉体中的锆石开展了CL图像、LA-ICP-MSU-Pb年代学及稀土元素的研究。浅色脉体中的锆石具有深熔成因锆石的斑杂状、平面状或弱振荡环带的内部结构及较为自形的外部形态特征,测得的锆石207Pb/206Pb年龄分别为(1867±13)Ma(MSWD=0.22,n=21)、(1849±17) Ma (MSWD=0.79)和(1828±15) Ma (MSWD=0.33,n=20),代表了该区深熔作用发生的时间。与上述三组年龄相对应,其锆石稀土元素配分曲线由具较弱负Eu异常(Eu/Eu*=0.12~0.81)的重稀土相对富集型,转变为中等负Eu异常(Eu/Eu*=0.29~0.61)的近平坦重稀土型、再到显著负Eu异常(Eu/Eu*=0.15~0.54)的重稀土富集型,结合锆石Ti温度计获取其结晶温度为574~708°C,表明地壳深熔作用的发生可能与高角闪岩相-麻粒岩相的退变质作用有关。结合前人的变质年代学数据可知,小秦岭地区1.87~1.82 Ga的深熔作用应与~1.95 Ga时东、西部陆块碰撞造山所致增厚地壳的长期抬升和冷却过程有关。