论西格陵兰依苏阿（Isua）上壳岩带3800Ma超镁铁质变质岩的成因

根据矿物组合,我们在依苏阿地区鉴别出四种超镁铁质岩石类型:(1)橄榄岩(橄榄石+绿泥石+透闪石±镁铁闪石/直闪石+铬磁铁矿±菱镁矿±白云石±黑云母,或橄榄石+斜方辉石+铝铬尖晶石/含铁铬铁矿+透闪石+绿泥石);(2)绿泥片岩(橄榄石+绿泥石+透闪石+镁铁闪石+铬磁铁矿);(3)滑石-菱镁矿片岩(滑石+菱镁矿±叶蛇纹石+磁铁矿);和(4)蛇纹岩(叶蛇纹石+磁铁矿±滑石±菱镁矿)。不含斜方辉石橄榄岩遍布依苏阿岩带,并记录了变质历史的两个阶段:一个阶段是高至600℃(伴随高X_(co_2))的进化变质作用,类似于由泥质和含铁建造组合所推断的温度条件;另一个阶段是接近450℃较低X_(co_2)条件下形成的以滑石-菱镁矿片岩或蛇纹岩为代表的退化变质作用。含斜方辉石的橄榄岩仅见于一处,作为铝质“束斑板岩”状角闪岩中的透镜体产出。这些岩石记录了变质历史的三个发展阶段:即早期的超过650℃的进化变质作用阶段,斜方辉石和尖晶石形成于这个阶段;随后是在大约560℃伴随有退化绿泥石生成的变质重新平衡阶段;进一步则是退化成滑石-菱镁矿组合阶段。保存在这些橄榄岩中的最早期(高温)热事件证据在依苏阿其它岩石类型中尚未发现。根据化学成分,我们区分出了三类橄榄岩:(1)岩石组A,其Ni>Cr、Al_2O_3低(3～5wt％)、SiO_2/(FeO+MgO)>0.4,具有LaN/YbN可达5、小的Eu负异常及变化范围为1～20倍球粒陨石的平滑分馏的REE特征;(2)岩石组B,具Ni>Cr、更低的Al_2O_3(1wt％)、SiO_2/(FeO+MgO)<0.4,轻稀土亏损、重稀土富集、小的负Eu异常以及数值变化在1～3倍球粒陨石的折线式REE型式;和(3)岩石组C(原文是G,可能为笔误!)(束斑板岩状基质含斜方辉石的角闪岩类),其Cr>Ni、Al_2O_3含量较高(6～8wt％),具低REE丰度值(0.2～1倍球粒陨石),轻稀土<<重稀土和显著的负Eu异常特征。 B组橄榄岩的REE模式与太古代某些科马提岩的REE相似,而A组橄榄岩的REE模式与已报道的交代地慢超镁铁质结核的REE模式类似。但是,在A和B组样品中,具最高SiO_2/FmO的样品也具有最高的轻REE及Zr、Hf、U、Th等的浓度。橄榄石和富含不相容痕量元素的硅质组分之间的混合作用可以解释这种变化。这些特征似乎与依苏阿岩石的晚期蚀变无关,但可以代表变质前蛇纹石化/碳酸盐化作用期间交代元素的再分配。我们选择的解释是,A组和B组橄榄岩可能来源于具科马提岩性质的富橄榄石火成堆积岩的变质蛇纹岩。C组橄榄岩更多代表变质的橄榄石-斜方辉石-铬尖晶石火成堆积岩,该堆积岩来自与之伴生的“束斑板岩”状角闪岩的原始岩浆。依苏阿地区超镁铁质岩中没有一种能代表未被改造的早太古代地幔岩。对超镁铁质岩的变质历史和成因的这些对比存在一些问题。如果含斜方辉石橄揽岩是继高温事件后侵位于依苏阿地区,或这种高温事件的证据对于依苏阿地区的其它所有岩石类型来说均已消失了,那么还有什么能使那些与岩石学观察相矛盾的事实得以一致起来呢。值得庆幸的是,我们发现了那些虽然简单但真实地记录了变质作用初期某些区域性变化的证据。在这两种情况中,我们的研究都为依苏阿地区复杂的多期变质演化提供了附加证据。