蘇魯造山帶超高壓變質(zhì)巖氧同位素地球化學(xué)及其對Rb-Sr和Sm-Nd年代學(xué)制約.pdf

1、該論文利用激光氟化方法對位于蘇魯超高壓變質(zhì)帶的仰口、桃行和青龍山地區(qū)的超高壓榴輝巖及其片麻巖圍巖的氧同位素組成進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并對超高壓變質(zhì)巖中氧同位素的平衡狀態(tài)進(jìn)行了探討.利用氧同位素體系的平衡性對蘇魯?shù)貐^(qū)花崗片麻巖的Rb—Sr和Sm—Nd內(nèi)部等時(shí)線年齡的有效性和地質(zhì)意義進(jìn)行了限定.蘇魯超高壓變質(zhì)帶桃行、仰口和青龍山地區(qū)的榴輝巖及其圍巖花崗片麻巖中多數(shù)石英-礦物對基本上達(dá)到并保存了從低溫到高溫的氧同位素平衡.樣品點(diǎn)從高溫到低溫的分布

2、反映了蘇魯超高壓變質(zhì)巖在峰期變質(zhì)之后的角閃巖相退變質(zhì)過程中達(dá)到并保存了同位素退化交換再平衡.并指示在抬升的早期到角閃巖相退變質(zhì)階段,退變質(zhì)流體來源于體系內(nèi)部.蘇魯?shù)貐^(qū)超高壓變質(zhì)巖在大尺度和小尺度上的氧同位素組成的不均一,指示了在俯沖進(jìn)變質(zhì)過程中熱液蝕變巖石釋放的虧損<'18>O的流體是沿脆性斷裂進(jìn)行的"隧道式"流動(dòng).這種脆性斷裂反映了板塊快速俯沖變質(zhì)的特點(diǎn),不過超高壓變質(zhì)前變質(zhì)巖原巖經(jīng)受了不同程度大氣降水熱液蝕變的可能性不能排除.仰口榴

3、輝財(cái)樣品中氧同位素不平衡可能是由不同的機(jī)制造成的.對于未遭受退變質(zhì)或退變質(zhì)程度比較小的榴輝巖樣品,其石榴石-綠輝石和石榴石-鋯石礦物對氧同位素不平衡指示了進(jìn)變質(zhì)過程缺乏粒間流體,以及榴輝巖相變質(zhì)峰期時(shí)間持續(xù)較短(<10Ma).這與大陸板塊的快速俯沖、短暫的地幔居留(<20Ma)和快速折返這一"油炸冰淇淋"式的地球動(dòng)力學(xué)過程相符合.對于退變質(zhì)程度嚴(yán)重的榴輝巖樣品,其石榴石-綠輝石礦物對氧同位素的不平衡是由于綠輝石轉(zhuǎn)變?yōu)楹蟪珊暇г斐傻?后者

4、的氧同位素不平衡的特點(diǎn)指示了退變質(zhì)流體是內(nèi)部緩沖的,具體取決于寄主巖石的性質(zhì).蘇北東海青龍山地區(qū)榴輝巖極低δ<'18>O值的保存說明,超高壓變質(zhì)巖與地幔之間沒有顯著的氧同位素交換.桃行花崗片麻巖一個(gè)樣品的石英-鉀長石和石英-斜長石礦物對處于氧同位素不平衡狀態(tài),同時(shí)鉀長石和斜長石相對于樣品中其它礦物異常虧損<'18>O,這指示這個(gè)樣品在角閃巖相退變質(zhì)之后,體系曾經(jīng)開放,樣品受到低<'18>O流體在較高溫度下(200℃~400℃)的熱液蝕變

5、.熱液蝕變可能導(dǎo)致礦物Sm—Nd體系受到不同程度的再造.因此,這個(gè)樣品的石榴石—全巖Sm—Nd等時(shí)線年齡173±9Ma可能是無意義的年齡.對于在角閃巖相退變質(zhì)之后體系保存了體系封閉的另一個(gè)花崗片麻巖樣品,石榴石在榴輝巖相變質(zhì)溫度下達(dá)到并保存了氧同位素平衡,這指示石榴石中Sm—Nd體系在同樣的變質(zhì)條件下也達(dá)到了平衡.石榴石中Sm—Nd體系的封閉溫度約為670℃左右,在此后的冷卻過程中,石榴石中的Sm—Nd體系保持了封閉.因此這個(gè)樣品的石榴

6、石—斜長石—全巖Sm—Nd等時(shí)線年齡215±11Ma應(yīng)該代表了桃行花崗片麻巖榴輝巖相峰期變質(zhì)后的冷卻年齡.對于青龍山地區(qū)的兩個(gè)花崗片麻巖樣品,其石英-黑云母礦物對和石英-堿性長石礦物對在角閃巖相退變質(zhì)過程中達(dá)到并保存了氧同位素的平衡,在角閃巖相退變質(zhì)后,體系保持了封閉,氧同位素沒有受到后期擾動(dòng).由于在長石和黑云母中Rb—Sr體系封閉溫度高于O同位素體系封閉溫度,這指示了長石和黑云母中Rb—Sr體系在角閃巖相變質(zhì)過程中達(dá)到的平衡沒有受到后