蘇魯超高壓帶胡家?guī)X地區(qū)雜巖體中純橄巖成因分析

■李昂

（吉林大學　吉林　長春　130021）

蘇魯超高壓帶胡家?guī)X地區(qū)雜巖體中純橄巖成因分析

■李昂

（吉林大學吉林長春130021）

蘇魯超高壓變質(zhì)帶是世界上出露的最大的超高壓變質(zhì)地體之一，現(xiàn)已成為地質(zhì)學家們研究超高壓變質(zhì)和大陸碰撞的天然實驗室，蘇魯造山帶中還存在著相當數(shù)量的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)地體，其中大部分顯示幔源屬性。本文通過對蘇魯超高壓帶胡家?guī)X地區(qū)的純橄巖進行研究，通過分析純橄巖成因，還原可能的構(gòu)造背景，對于蘇魯超高壓帶俯沖過程的動力學模型進行補充。

蘇魯超高壓帶胡家?guī)X純橄巖

1　地球化學分析

樣品中，橄欖石具有高w（MgO）（Fo=91.7～92.4）、w（NiO）（0.36～0.41%）、w（MnO）（0.09～0.17%）和低的w（CaO）（≤0.02%）。在Fo-w（NiO）和Fo-w（MnO）的二元成分圖解中，純橄巖投在遠離深海橄欖巖和華北克拉通新生代巖石圈地幔巖的成分區(qū)，與華北克拉通古老巖石圈地幔巖區(qū)域相重疊。這反映了橄欖石來源于深部地幔的可能性。

圖1　胡家?guī)X純橄巖中橄欖石的Fo-MnO質(zhì)量分數(shù)和Fo-NiO質(zhì)量分數(shù)對比圖

圖2　蘇魯超高壓變質(zhì)帶純橄巖全巖REE球粒隕石標準化圖/蘇魯超高壓變質(zhì)帶純橄巖全巖微量元素原始地幔標準

1.1全巖主量元素

胡家?guī)X純橄巖含有較低的Al2O3（0.28%～0.40%），CaO（0.43%～0.85%）和TiO2（0.02%～0.03%），含有較多MgO（40.84%～46.17%；Mg#=89.3～92.1），富集強相容元素Ni（1683×10-6～1931×10-6），Cr（2307×10-6～2671×10-6；HJL3為4443×10-6）和Co（≥107.40×10-6）。相比原始地幔估算值，樣品顯示偏低的易熔組分，如Al，Ti和V，高的Mg#指數(shù)和強相容元素。

1.2全巖微量元素

從原始地幔估算值標準化蛛網(wǎng)圖，可以看出純橄巖強烈富集流體遷移元素，如Pb，Sb，Sr，中等程度富集U，Th，Cs，Ba和輕稀土元素（LREE），明顯虧損重稀土元素（HREE）和Nb。

純橄巖相對虧損高場強元素（HFSE），如Nb（0.19×10-6～1.08×10-6），Th（≤0.15×10-6）。由于HFSE穩(wěn)定的地球化學特性，能夠較好的抵抗變質(zhì)、蝕變和風化作用等影響，對于恢復源巖具有重要意義。研究樣品偏低的HFSE證實其可能為耐融的地幔橄欖巖。

胡家?guī)X純橄巖富集輕稀土元素，存在Eu異常（Eu/Eu*=0.75～1.91），以及低∑REE為1.5×10-6～3.0×10-6，稀土元素在球粒隕石標準化蛛網(wǎng)圖中呈現(xiàn)“U”形。

1.3鉑族元素

胡家?guī)X純橄巖呈現(xiàn)偏高的IPGE（Os=1.1×10-9～7.8×10-9，Ir=1. 7×10-9～3.6×10-9，Ru=2.1×10-9～11.2×10-9）和偏低的 PPGE（Pt=0.5×10-9～2.0×10-9，Pd=0.4×10-9～0.8×10-9），在原始地幔估算值標準化的蛛網(wǎng)圖中，可以明顯看到純橄巖的PGE分布模式呈現(xiàn)負斜率。胡家?guī)X純橄巖的標準化PGE分配模式和高的IPGE/PPGE值（最高可達8.8），確定其為高程度部分熔融后的難熔地幔殘余。

2　純橄巖成因

全球造山帶中純橄巖的成因主要有3種可能性：（1）基性熔體的堆晶巖；（2）基性熔體與橄欖巖反應產(chǎn)物；（3）地幔橄欖巖高程度部分熔融的殘留。

2.1非火成堆晶成因

在部分熔融過程中，IPGE傾向于保留在殘余地幔巖中，而PPGE則傾向于進入熔體。純橄巖的高IPGE質(zhì)量分數(shù)和高的IPGE/PPGE值排除了超鎂鐵質(zhì)火成堆晶巖的可能性。另外，超鎂鐵質(zhì)火成堆晶巖與研究樣品中鉻尖晶石的一致高Cr#相矛盾，因為在分異結(jié)晶過程中，熔體中Cr元素往往快速地耗盡。

2.2非巖石熔體反應成因

方輝橄欖巖通過與熔體之間的化學反應同樣可以生成純橄巖。但是由于本次研究中純橄巖中橄欖石顆粒具有的穩(wěn)定的高Mg和Ni質(zhì)量分數(shù)，與基性熔體反應生成的橄欖石往往表現(xiàn)出差異性的Mg和Ni質(zhì)量分數(shù)。此外，與熔體反應形成的純橄巖往往具有反應邊結(jié)構(gòu)和橄欖石與熔體之間的反應區(qū)，而本次研究的樣品并不存在這些反應結(jié)構(gòu)。

2.3部分熔融成因

胡家?guī)X純橄巖在全巖組成上呈現(xiàn)高質(zhì)量分數(shù)的相容元素（Cr，Ni，Mg）和低質(zhì)量分數(shù)的弱不相容元素（Al，Ti，V），表明其原巖可能為耐熔的地幔橄欖巖。純橄巖中橄欖石具有一致高的Fo值（91.7～92.4），對比高質(zhì)量分數(shù)的NiO和MnO，均投在了遠離深海橄欖巖的區(qū)域，結(jié)合鉻尖晶石高的Cr#（0.68～0.76），使研究的純橄巖均投在了橄欖石-尖晶石地幔序列的難熔橄欖巖區(qū)域。因此，胡家?guī)X純橄巖很可能來源于難熔的地幔橄欖巖。

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-91-2

李昂(1995～)，男，吉林大學地球科學學院地質(zhì)學專業(yè)，在讀本科生。