关键词:
华北克拉通
异剥钙榴岩
正长岩
包裹体
锆石U-Pb年龄
Sr-Nd-Hf-O同位素
摘要:
异剥钙榴岩是流体与岩石发生交代作用的产物,是岩石圈与水圈相互作用的直接记录,是地表水随俯冲作用进入地球深部的重要载体之一(其水含量大于1.5wt.%).确定交代流体的性质是揭示异剥钙榴岩成因的关键.本文选择华北克拉通北缘的异剥钙榴岩及其伴生的长英质岩脉/岩株为研究对象,对其开展了详细的锆石显微包裹体、U-Pb年代学、微量元素、Hf-O同位素和全岩地球化学与Sr-Nd-Hf同位素分析,以期揭示其形成时代和岩石成因并探讨其形成的动力学背景.分析结果显示,钠长正长岩和正长岩岩脉/岩株中锆石具有清晰的震荡环带,变化极大的Th/U比值(0.0001~4.073)和低稀土元素含量以及形成温度(<600℃),指示这些锆石结晶于岩浆演化晚期的熔-流体转化阶段.锆石SIMS和LA-ICPMS分析给出的U-Pb年龄((389.1±3.5)~(390.2±1.6)Ma)可以代表这期热液流体的活动时代.异剥钙榴岩中锆石含有钙质石榴石、赤铁矿和富水流体包裹体,指示这些锆石形成于异剥钙榴岩化作用阶段,且形成异剥钙榴岩的交代介质为氧化性富水流体.锆石SIMS和LA-ICPMS分析给出的U-Pb年龄分别为(388.1±3.9)Ma和(388.6±4.6)Ma,代表了异剥钙榴岩的形成时代.钠长正长岩与正长岩等都具有高的全碱含量(9.9~13.9wt.%),一致的Sr同位素初始比值(0.7047~0.7051),负的ε_(Nd)(t)(-10.1~-8.5)和εHf(t)(-13.9~-13.7)值以及略高于正常地幔锆石的δ^(18)O值(6.20‰±0.18‰),这些特征与区域上同时期的碱性杂岩体一致,暗示这些正长岩岩脉岩株是碱性杂岩体演化晚期的产物.异剥钙榴岩具有高钙低硅以及富集全碱(Na_(2)O+K_(2)O)和大离子亲石元素(Ba、K和Sr)的特征.同位素组成上,异剥钙榴岩显示均一的Sr同位素初始值(0.7046~0.7047)、负的ε_(Nd)(t)(-6.8~-6.1)和εHf(t)(-9.8~-8.3)值以及略高于正常地幔锆石的δ^(18)O值((5.79±0.10)‰~(5.91±0.18)‰).这些特征介于原岩辉石岩/角闪石岩和钠长正长岩/正长岩之间,结合区域地质背景推断,华北克拉通北缘的异剥钙榴岩形成于伸展背景下碱性岩浆演化出来的氧化性富水流体与超镁铁质岩的相互作用过程,这不同于蛇绿岩套中常见的异剥钙榴岩,其交代介质多为蛇纹石化过程中产生的还原性流体或俯冲过程中沉积物脱水形成的碳酸盐流体,因而代表了一种新的异剥钙榴岩成因类型.