超高压榴辉岩中高场强元素的分配——以大别山碧溪岭为例

本文通过对来自大别山中部碧溪岭地区的3块含柯石英榴辉岩中石榴子石、绿辉石以及角闪石进行主量、微量元素分析，研究了榴辉岩中微量元素，特别是高场强元素在峰期变质作用阶段以及随后的角闪岩相退变质作用阶段的分配特征。榴辉岩中代表峰期变质作用的石榴子石与绿辉石颗粒的δEu呈现出相关性，线性拟合斜率为0.75，与前人结论相似，说明微量元素在它们之间的分配达到平衡。绿辉石颗粒中的Na2O含量(6.14%~7.92%)和硬玉组分含量(＞50%)较高，且通过石榴子石 单斜辉石地质温度计得到平均变质温度为T=699℃，表明这些绿辉石属于超高压榴辉岩相原生矿物。在超高压变质作用过程中，Zr (Kd=0.18~0.91)倾向于进入石榴子石，而Hf (Kd=0.60~3.92)相对于Zr更倾向于进入绿辉石。绿辉石中高场强元素(Zr)的含量与Mg、Fe2+含量之和呈正相关，说明Zr在绿辉石中占据八面体M1位置。Zr在绿辉石中的含量与硬玉组分含量呈负相关性，其原因为伴随着硬玉含量降低，绿辉石中M1 O键长缩短从而更适合Zr进入。而中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较低(28.4%~42.8%)，碧溪岭地区榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较高(44%~55%)。这解释了中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩捕虏体中Zr倾向于进入绿辉石，而大别山地区榴辉岩中Zr倾向于进入石榴子石的原因，也说明了寄主矿物的化学成分是影响高场强元素分配行为的主要因素。具有明显转变关系的绿辉石与角闪石的微量元素组成表明，在角闪岩相退变质阶段，绿辉石中轻稀土元素与重稀土元素发生明显分异，其中轻稀土元素倾向于进入次生角闪石中，而重稀土元素则倾向于保存在绿辉石中。微量元素在角闪石与绿辉石之间虽然未达到平衡，但Zr、Ba倾向于进入角闪石而Sr倾向于保存在绿辉石中。