胶北新太古代两类片麻岩的岩石地球化学特征和成因指示

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• 责任者：单厚香^c中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室^d1989^e硕士生 ; 翟明国 ; 王芳 ; 张华锋^c中国地质大学(北京)
• 刊名：岩石学报
• 出版年：2013
• 卷期：29^b7
• 关键词：片麻岩 ; 岩石地球化学11^a山东20^a新太古代 ; 黑云母片麻岩 ; 麻粒岩相 ; 角闪岩相 ; 变质作用 ; 板块俯冲
• 页码：2295～2312
• 索书号：P350.66/357
• 图表：^c表7参70插图
• 分类号：0620
• 文摘期号：2014/01

摘要

在胶北三口探矿深钻中识别出两类新太古代片麻岩，一种是TTG片麻岩，数量较多；另一类是石榴黑云斜长片麻岩，数量相对较少，以夹层状发育于TTG片麻岩中。已有年代学资料显示，两种片麻岩原岩均形成于～2.5 Ga。TTG片麻岩SiO₂含量为53.95%～75.56%，Na₂O为1.51%～5.94%，Na₂O/K₂O＞1；贫Fe₂O₃T(2.22%～9.54%)和MgO(0.53%～4.87%)，Al₂O₃多大于15%(10.45%～17.64%)，A/CNK=1.18～1.75，说明其属于高铝TTG岩系。富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr)，亏损高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf)，Sr含量高(204×10^-6～2 906×10^-6)，Sr/Y比值高(7.30～355)。∑REE含量(40.4×10^-6～512×10^-6)相对较高，轻重稀土强烈分异((La/Yb)_N=11.5～121)，Eu无异常或弱正异常(δEu=0.79～1.89)。以上地球化学性质表明，胶北TTG片麻岩是含水玄武质岩石高压下部分熔融形成的，残留相主要是石榴石、角闪石和含Ti矿物，没有斜长石。全岩Nd和锆石Hf同位素数据显示其模式年龄与形成年龄相近，表明岩石源区可能是来源于亏损地幔的2.57～2.64 Ga的初生玄武质地壳。另外，胶北TTG片麻岩高的Mg^#值(40～67)和Cr(147×10^-6～371×10^-6)、Ni(6.68×10^-6～156×10^-6)含量，表示与地幔楔发生了反应，结合Nb、Ta负异常以及源区为初生的玄武质地壳等特征，说明研究区TTG形成于与俯冲有关的岛弧环境，而非加厚的下地壳。DF值和K‐A关系图显示，石榴黑云斜长片麻岩原岩是泥质‐粉砂质沉积岩。Cr/Zr比值(0.90～1.99，平均为1.62)和Th/Sc比值(平均为0.30)与太古宙沉积岩相应值相近(分别为1.44和0.4)，稀土配分型式与太古宙沉积岩类似，表明源区物质以长英质为主。绝大多数样品显示轻稀土富集、重稀土平坦的特征，总稀土含量平均为176×10^-6，(La/Yb)_N比值平均为14.7，LREE/HREE平均为3.3，Eu无异常或微弱的负异常(δEu=0.69～0.92，平均为0.84)，这些特征值表明原岩形成的大地构造背景为岛弧或主动大陆边缘。Grt‐Bi地质温度计得到的变质温度为549～663 ℃，其中黑云母化学成分与角闪岩相中黑云母特征相同，共同指示变质程度为角闪岩相，可能代表了～2.5 Ga麻粒岩相‐高角闪岩相变质作用的退变质阶段。石榴黑云斜长片麻岩原岩与TTG属同一时代(～2.5 Ga)的产物，形成的构造背景类似(岛弧或主动大陆边缘)，说明当时该区有俯冲过程发生；TTG岩浆事件和～2.5 Ga的变质事件大体同时，但变质事件较岩浆事件稍晚，可以用俯冲后的碰撞来解释。因此，研究区在～2.5 Ga可能发生过一次重要的俯冲‐碰撞拼合事件：TTG和石榴黑云斜长片麻岩原岩形成于俯冲阶段，后期发生碰撞引发麻粒岩相‐高角闪岩相的区域变质作用。