柴北缘高压变质泥砂质岩石中石榴石的地球化学特点及其岩石成因意义 王惠初李怀坤陆松年辛后田 天津地质矿产研究所，天津，3 0 0 1 7 0 研究样品采自柴达木盆地北缘绿梁山地区，该地区发育一套含榴辉岩的高压一超高压变质岩系， 属于柴北缘早古生代高压一超高压变质构造带的一部分在绿梁山地区的高压一超高压变质带主要 由白云母花岗片麻岩和以石榴白云母片岩、石英片岩为主夹大理岩的变质表壳岩组成，变质表壳岩 被花岗片麻岩穿插或包裹榴辉岩既可以呈大小不一的透镜状产于白云母花岗片麻岩中，也可以呈 透镜状或似层状与等表壳岩共生 研究样品( 9 9 P 1 M ) 岩性为含蓝晶石榴白云母石英片岩，岩石中含有较多榴辉岩透镜体该泥 质片岩样品主要矿物成分为蓝晶石、石榴石、多硅白云母、石英，微量金红石、钛铁矿等石榴石 作为变斑晶出现，颗粒粗大7 ～1 5 m m 石榴石内部往往含有石英和蓝晶石包体供研究的石榴石呈 不规则透镜状，长轴达1 ．3 e m ，电子探针测试结果显示其内部展示了良好的生长环带( 图1 ) ，从核 部到边部可以划分为4 个带，分别为核( c o r e ) 、内幔( m a n t l e1 ) 、外幔( m a n t l e2 ) 和壳( C r u s t ) 。
石榴石核部( c o r e ) 本身直径达O ．5 c m 核部成分均匀，从中心到边缘石榴石成分变化不大，可以认 为是扩散均一化的结果，推测其温度峰值在6 5 0 " C 以上但从内幔到外壳，锰铝榴石含量具有递减 趋势，显示了一个升温过程，而铁铝榴石和钙铝榴石含量变化较大，并在核部与内幔( m a n t l e1 ) 之 间出现突变跳跃( G r o s s ：5 ．3 8 ％一2 6 ．1 4 ％) ，这种现象可能有两种解释：( 1 ) 核部与内幔分别是一次 变质作用过程中不同阶段的产物：( 2 ) 核部和内幔是两次变质作用的结果成分上的突变跳跃显示 温压条件发生了显著变化，不大可能是连续变质作用的产物，之间可能存在变质作用间断，在目前 无法定年的情况下，尚难以判定间断的长短和性质 ．一，’．●o _ ’、 ， A i m ∥ 八 fh ＼G n l P ‘ ．≈≮嚣喇 譬静Y ‘l - 、、r 一- ob 譬舻 、^ ^ 磐 02408’O，2 6 e 2 0 C o 俜————- - h l a a d t l —M a n t l t 2 一C m 啦 图1 蓝晶石榴白云母石英片岩中石榴石的成分剖面( 9 9 P l b 4 ) 内幔钙铝榴石的突然增高，推测是高压变质作用的开始，由于岩石中的矿物组合只有石英+ 蓝晶 石+ 石榴石+ 多硅白云母+ 金红石，未发现其它富钙矿物相，推测钙铝榴石含量的显著增高可能是斜 长石等含钙矿物分解出的C a 进入了钙铝榴石，可能的变质反应是：钙长石一钙铝榴石+ 蓝晶石+ 石 英，其压力条件应在1 ．2 G P a 以上。
M a n t l el 、m a n t l e2 和c r u s t 则是一个连续的变质过程，钙铝榴石 和锰铝榴石含量减少，镁铝榴石和铁铝榴石升高，石榴石的F e ／M g 比值逐渐降低，温度不断升高， 最边部受到了后期退化变质作用或扩散作用的影响石榴石内部的外幔带( m a n t l e 2 ) 中含大量石英 包体，且包体定向性较强，石榴石中的蓝晶石包体也是出现在该带，应是高压的峰期阶段 2 3 7 蛳 轴 俳始 嚣 拍 b m ， o 暴葛墨 对同一颗石榴石在西北大学进行L A ．I C P ．M S 测试显示，其内部稀土元素含量及分布型式也有明 显的分带性( 图2 ) ，主要特点如下：( 1 ) 核部稀土含量最高，H R E E 强烈富集，L u 等元素最高可达 球粒陨石的1 0 0 0 倍，并有明显的8 E u 负异常( 图3 ) ，这可能表明核部石榴石形成时与斜长石共生， 推测其它共生矿物主要是稀土含量较低的黑云母、白云母和石英等 2 ) 中部( m a n t l e ．1 ) 稀土总量 最低，稀土含量和分布型式与多数榴辉岩中的石榴石较为接近，M R E E 弱富集，H R E E 与核部的稀 土比较出现反向分馏，Y b 、L u 等元素低数百至上千倍( 图4 ) 。
3 ) 石榴石( 外壳和外幔) 外部M R E E 较强富集，Y b 、L u 等元素含量进一步降低( 图5 ) 4 ) L R E E 强烈亏损，多数测点未能检出，为数 不多的几个检出轻稀土的测点显示出8 C e 负异常，与岩石的原岩为表壳岩相一致 5 ) 石榴石的中 部和外部，稀土曲线的铕异常不明显，推测与岩石遭受高压变质作用斜长石消失有关，稀土曲线出 现M R E E 上隆可能是高压变质作用过程中富轻稀土贫重稀土流体的加入造成( H o a l 等，1 9 9 4 ) ，这些 流体来自于洋壳俯冲过程中洋壳物质脱水产生 1 ∞O ’o o 1 0 1 O ．’ 0 ．0 1 1 0 ∞ 1 ∞ 1 0 1 0 1 O ．0 1 ’二二一-一二：：一i ⋯⋯≯／⋯_ ⋯强 bC eP r 啪S mE uG dT bD yI - I oE rT mY bL u 图2 样品的L A ．I C P ．M S 测点位置图3 石榴石核部( c o r e ) 的稀土曲线 ⋯⋯⋯⋯矽叁嗵_ ≮√⋯⋯⋯⋯强毛 L ac ．P rN ds m 鼬G d 丁bo yH o 艮T mY bU 图4 石榴石内幔( m a n t l e - I ) 的稀土曲线 1 0 ∞ 1 0 0 1 0 1 O ，1 o f 0 1 I ：I I I l I I I —I ∥⋯⋯⋯．S i t 冬1 | | L ●C eP rN dS mE uG dT bD yH oE rT mY b L u 图5 石榴石边部( C r u s t ＆m a n t l e - 2 ) 的稀土曲线 以上初步研究显示，石榴石样品的主元素与稀土元素反映了类似的地质过程，即石榴石从内幔 ( m a n t l e ．1 ) 开始进入了高压变质阶段，内核究竟是先期变质作用形成还是高压变质作用之前阶段形 成尚需进一步研究。
H o a lK EO ．，H o a lBG ，E r l d a n dAJ ．，S h i m i z uN ．，1 9 9 4 ．M e t a s o m a t i s mo ft h em a n t l el i t h o s p h e r er e c o r d e db yr a r ee R r t h e l e m e n t si ng a r n e t s ．E P S L ．1 2 6 ，3 0 3 3 1 3 ． 2 3 8 譬pt占￡o，9鼍es 毫翟Joc∞—dⅢBs 心琶口colIo『9ldE田∞ 。
