苏鲁造山带某些超高压变质岩的氧同位素研究及其对大陆板块折返过程中流体活动性的制约
本文通过分析中国大陆科学钻探工程岩芯中单矿物的氧同位素组成及名义上无水矿物中的结构水,探讨板块折返过程中退变质流体的来源、迁移和水-岩交换过程;通过分析苏鲁南部日照的胡家林和后水车沟-梭罗树的超基性岩矿物的氧同位素组成,讨论此地区超基性岩在大陆板块俯冲与折返过程中的动力学演化和循环过程.中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县毛北村,是整个造山带的最深部位.本文主要研究深度分别为734.21m~737.16m(02CCSD-Ⅰ)和929.67m~932.86m(02CCSD-Ⅱ)两段榴辉岩与片麻岩互层的主孔岩芯,利用激光氟化法和Fourier变换红外光谱技术分别进行氧同位素组成和结构羟基含量分析.氧同位素分析表明,上述两段岩芯的榴辉岩中石榴石的δ<'18>O分别为+1.0‰~+3.8‰和-4.1‰~-3.3‰,两段岩芯的片麻岩中石榴石的δ<'18>O均低达-4‰,表明片麻岩和榴辉岩的原岩均在经历超高压变质作用之前一同遭受过古大气降水的高温热液蚀变作用.在02CCSD-Ⅰ岩芯的榴辉岩和片麻岩接触界线附近发现氧同位素交换前锋,指示板块折返过程中靠近片麻岩的榴辉岩与主要来自片麻岩的退变质流体发生流体-岩石交换,且退变质程度主要受流体的迁移距离控制.红外光谱分析研究表明,所有石榴石都含有以OH存在的结构水,其含量变化范围很大,为50~776 ppm;绿辉石中OH含量范围为321~1636ppm;石英中含有以3596 cm<'-1>为特征峰的结构水,但是含量很少.将剖面氧同位素和结构水分析结果相结合,我们发现石榴石和绿辉石等矿物的氧同位素组成随着深度的变化与对应矿物的OH含量具有一定的相关性.这证明板块折返过程中的高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物之间氧同位素不平衡的主要原因,并且氧同位素不平衡的程度主要受退变质作用发生时的局部水/岩比控制.苏鲁造山带广泛分布大量的超基性岩,其中大部分样品的氧同位素组成都具有幔源特征.但是在山东日照市胡家林超基性岩的氧同位素组成除了具有幔源特征以外,有部分样品的氧同位素组成很高,指示有地壳物质的加入与混染.胡家林超基性岩的氧同位素组成与地幔δ<'18>O值范围5.7±0.5‰十分接近,尽管有些单矿物略微低于地幔的δ<'18>O值.此岩体中大多数矿物对之间存在氧同位素的不平衡,但仍有部分石榴辉石岩样品中单斜辉石与石榴石之间的氧同位素平衡,可能指示板块俯冲之前的超基性岩浆的氧同位素平衡特征.梭罗树超基性岩中石榴石的δ<'18>O值高达9.8‰~10.4‰,蛇纹石为10.5‰~15.1‰,石英为14.4‰~15.1‰,各矿物对在800℃~1200℃处于氧同位素不平衡.超基性岩如此高的δ<'18>O值,指示超基性岩原岩在构造侵位到板块中并随着板块俯冲之前或之时,可能受到地壳物质的混染,而使其氧同位素组成明显大于地幔值,且矿物对之间氧同位素明显不平衡.后水车沟村附近分布着片麻岩、蛇纹岩、以及蛇纹岩中的榴辉岩透镜体.
超高压变质岩;氧同位素;板块折返;退变质流体;结构水;大陆科学钻探;超基性岩;梭罗树;胡家林
中国科学技术大学
硕士
地球化学
郑永飞
2004
中文
P597.1
109
2005-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）