48 2 0 9 2 5石榴石成分环带及其动力学意义M A J O R A N DT R A C EE I 皿怔N T sZ D 配I NG A R N E T一皿匝q 皿C SM EA N 卟j G S博士后姓名程昊流动站( 一级学科) 名称同济大学海洋科学专业( 二级学科) 名称地球化学研究工作起始时间2 0 0 3 年5 月研究工作期满时间2 0 0 5 年5 月同济大学2 0 0 5 年9 月内容摘要通过对大别碰撞造山带榴辉岩为主的岩石中石榴石和其它矿物的主要和微量元素的微区 研究，揭示了玄武质原岩在经过俯冲、抬升不同阶段中石榴石等矿物所记录的信息，很好 地提供了陆陆碰撞造山带演化的化学地球动力学信息。主要一些研究结果是：黄土岭麻粒岩中石榴石环带并没有表现出后期升温的特征，这可能说明扬于板块广泛存 在的晋宁期热事件和燕山期事件并未对黄土岭麻粒岩产生显著的影响，它应当是未卷入 深俯冲的半原地单位。其变质时间应该是大于等于约20 G a 。石榴石H R E E 非晶形对称 分带反映了新生石榴石的不平衡生长，最终形成一边倒的微量元素分带特征的新生石榴石。 石榴石主量元素环带模拟结果表明碧溪岭榴辉岩初期平均冷却速率约为2 0 M a ：重 结晶石榴石表现出的R E E 总量变化趋势反映了原石榴石分解造成的结晶环境R E E 含量 的变化：新生辉石高L i 含量指示了富L i 外来流体的加入。 黄尾河榴辉岩被麻粒岩相变质所彻底改造，由于高温下主量元素扩散速率较快，石榴石 不具有主量元素，也证明麻粒岩相变质持续时间不是很短暂。石榴石是从麻粒岩相变质 之后才开始再生长，并伴随着持续降温冷却呈现核高边低的R E E 含量特征。结合年代 学的工作，2 1 0 M a 的年龄代表的应该是麻粒岩相后，7 5 0 以前的一个时间。 铙钹寨榴辉岩石榴石边缘极窄的主量元素环带特征表明麻粒岩相的叠加之后是一个很快 速的冷却过程。石榴石R E E 整体显示核高边低，单方向增加的趋势，是后期麻粒岩相 变质，石榴石退变斜长石+ 角闪石后成台晶，含水矿物的出现和微尺度上不均衡的流体 作用使得原石榴石R E E 重新分配的结果。 百丈岩榴辉岩中石榴石未发现主量元素环带。微量元素呈中心均一边部略微上升的趋 势，反映的可能是石榴石溶解再吸收的结果或外来富R E E 流体的结果。 青龙山榴辉岩石榴石边部主量元素成分环带的模拟表明其冷却速率接近甚至大于 。2 0 M a 。石榴石具有典型的生长环带。说明石榴石和辉石R E E 含量完全受全岩和随 温度升高分配系数变化的控制。辉石具有高含量的L i 表明其原岩不可能是幔源的t 而 应是陆源的，且在深俯冲前发生过强烈的水一岩交换反应。 熊店榴辉岩中石榴石中心多包体，边部缺乏包体说明峰期变质持续了一定时间造成主量 元素不具环带。石榴石H R E E 含量呈一个方向单调阶梯性上升趋势，结合辉石和石榴 石相似的L R E E 组成，证明存在富L R E E 流体的加入。 黄镇榴辉岩中石榴石的主量元素表现出复杂的生长环带，指示了多阶段前进变质的历 程。模拟结果显示，该榴辉岩峰期变质之后的平均冷却速率小于1 0 M a 。不太可能受 过超高压变质作用。微量元素的环带特征受同期副矿物的影响而呈现复杂的环带。港湾 状的石榴石其中心为新生石榴石并非原石榴石残留相。 石榴石辉石分配系数的计算表明，尽管榴辉岩变质温度较低，但该温度范I 封下石榴石 和辉石仍然是近平衡分配的，巨分配系数与温度存在正相关关系。 o ：o 石榴石成分与结构的关系存在正相关的关系，具有较高含量的大离子半径元素的石榴石 结构亦较松散。石榴石结构与变质温压存在一定的相关性。 石榴石冷却速率计中的几个重要参数的误差分析表明：具体情况下需仔细选取那些实验 条件与所研究的具体地质情况最为相似的实验数据得到模拟结果才可能是合理的。只有 在合理的计算和选取参数以及可靠的测试技术的情况下得到的模拟结果才具有地质意义。关键字：石榴石；环带；动力学；榴辉岩；大别A b s t r a c tT h em a j o ra n dt r a c ee l e m e n t so fg a r n e t si ne c l o g i t e sf r o mD a b i eh a v eb e e ns t u d i e di nd e t a i l I n f o r m a t i o no fs u b d u e t i o na n de x h u m a t i o no ft h eb a s a l t i cp r o t o l i t hh a sb e e nr e v e a l e db yt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h e s eg a r n e t s T h em a i nr e s u l t so f t h i ss t u d ya r e ：T h e r ei sn oe v i d e n c eo fh e a t i n ga f t e rt h ep e a kg r a n u l i t em e t a m o r p h i s mo nt h eg r a n u l i t e f r o mH u a n g t u l i n g I th a sn o tb e e ni n v o I v e di nU H Pm e t a m o r p h i s mo fD a t , i e T h et r a c ee l e m e n t sc o m p o s i t i o ni ng a r n e tr e c o r d e dn e wg r o w t hg a r n e td u r i n gt h eg r a n u l i t e m e t a m o r p h i s m M o d e l i n gr e s u l to ft h em a j o re l e m e n t sz o n i n gi ng a r n e ts h o w st h a tt h ee c l o g i t ef r o mB i x i l i n gc o o l e dd o w na f t e rD e a km e t a m o r p h i s ma ta b e u t 一2 0 M a T h en e wg r o w t hg a r n e t ss h o ws y s t e m a t i cc h a n g eo f t r a c ee l e m e n t s L ie n r i c h e df l u i dh a si n f i l t r a t e dd u r i n g a n d o ra f t e rg a r n e tg r o w t h B e c a u s eo f t h ev e r yh i g hp e a km e t a m o r p h i ct e m p e r a t u r e ，n om a j o re l e m e n t sz o n i n gh a sb e e nf o u n di ng a m e t sf r o mH u a n g w e i h ee c l o g i t e G a r n e th a sb e e nt o t a l l ym o d i f i e db yg r a n u l i t em e t a m o r p h i s m T h et r a c ee l e m e n t so fg a r n e ta t s os h o wc o n t i n u o u sde l e r e a s e f r o mc o r et or i m 夺T h ec o o l i n gr a t eo fR a o b a z h a ie c l o g i t ei sv e r yh i g ha f t e ro e a l ( m e t a m o r p h i s m T h ec h a r a c t e r i s t i c so ft r a c ee l e m e n t si ng a r n e tr e v e a l st h ee f f e c to fn o n e q u i l i b r i u mp a r t i t i o n i n gd u et om i c r o s c a l ef l u i d N om a j o re l e m e n t sz o n i n gh a sb e e nf o u n di ng a m e t sf r o mB a i z h a n g y a ne c l o g i t e T h ef l u i di n f i l t r a t i o np l a yak e yr o l ei nt h ed e v e l o p i n go f t r a c ee l e m e n t so f g a r n e t Q i n g l o n g s h a ne c l o g i t eh a saf a s tc o o l i n gr a t ea f t e rp e a km e t a m o r p h i s ma ta b o u t 2 0 M a T h ew e l lp r e s e r v e dg r o w t h 订a g ee l e m e n t sz o n i n gi ng a r n e tr e v e a l st h ee q u i l i b r i u mp a r t i t i o n i n gd u r i n gg a r n e tg r o w t h W a t e r - r o c ki n t e r a c t i o nh a sb e e no c c u r r e db e f o r et h e s u b d u e t i o no f t h ep m t o l i t h ：T h ef a c to fi n c l u s i o ne n r i c h e dc o r oa n di n c l u s i o nf r e er i mo fg a r n e ts t a t e san o n - s h e r t d u r a t i o no f 血ep e a km e t a n l o m h i s m 脚狐e n r i c h e df l u i di n f i l t r a t i o ni st h ek e yr e a s o no f t h ez o n i n gp a t t e r no f t r a c ee l e m e n t si ng a r n e t G a r n e t sf r o mH u a n g z h e ne c l o 画t es h o wc o m p l e xm a j o re l e m e n t sz o n i n gw i t hs e v e r a ls t a g eg r o w t hz o n ea n da b s o r p t i o no f t h er i m T h ec o o l i n gr a t eo f t h ee c t o g i t ei sl