TTG岩系Nb-Ta-La分馏特征的地球化学模拟对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束.pdf

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1、卷(Volume)35，期(Number)1，总(SUM)128页(Pages)95～104，2011，2(February，2011)大地构造与成矿学GeoteetonicaetMetallogeniaTTG岩系Nb—Ta—La分馏特征的地球化学模拟：对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束程素华，汪洋(q-国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083)摘要：TTG的Nb／Ta比值以及Nb、Ta相对于La(代表LILE)的亏损取决于部分熔融体系中金红石、角闪石作为残留相矿物存在与否。本研究采

2、用金红石和低Mg角闪石的微量元素分配系数模拟部分熔融过程中Nb—Ta—La的分馏。模拟结果表明：如果与TTG熔体平衡的残留相是不含金红石的石榴角闪岩，熔体Nb／Ta比值低于源岩但Ta含量不低于La；若残留相是含金红石的榴辉岩，熔体Nb、Ta的含量低于La但Nb／Ta比值高于源岩。所以，TTG熔体的残留相应为含有金红石和相对低Mg的钙质角闪石的角闪榴辉岩。前者使熔体的Nb、Ta相对于LILE亏损，后者平衡金红石导致的熔体Nb—Ta分馏效应。满足形成常见的低Nb／Ta比值且Nb、Ta相对于LILE亏损的TT

3、G的成岩机制是：俯冲洋壳玄武岩含水条件下的部分熔融，或科马提质玄武岩在增厚地壳下部的失水熔融。对应的地球动力学环境分别是俯冲带或水平运动导致的地壳块体碰撞叠复增厚带，暗示在早太古时期地球表层已经出现板块构造。与俯冲过程伴生的岩浆作用以及与碰撞叠复作用相关的科马提质玄武岩失水熔融作用是太古宙大陆地壳的重要生长方式。太古宙TTG岩系的Nb／Ta比值具有重要的成岩指示意义。关键词：TTG；Nb／Ta比值；地球化学模拟；板块俯冲；地壳生长；太古宙中图分类号：P595；P54l文献标志码：A文章编号：1001．1

4、552(2011)01—0095．100引言型式，(La／Yb)高。上述特征说明熔融的残留相含石榴子石和角闪石，缺少斜长石。地球化学模拟太古宙时期(4．0～2．5Ga)的大陆壳的约70％和含水玄武岩的高压熔融实验表明，TTG是玄武质～90％由英云闪长岩一奥长花岗岩一花岗闪长岩岩石在高压(石榴子石+／一角闪石稳定域，即榴辉(Tonalite—Trondhjemite—Granodiorite，TTG)构成，富岩或石榴角闪岩为残留相)下经历低一中程度部分SiO(>65％，通常～70％或更高)，钠质(3．0％

5、<熔融的产物(Martin，1999；韩江伟等，2006)。近Na2O<7．0％，多数K2O／Na2O<0．4)，大多数年来国际上关于TTG研究的焦点是：其Nb—Ta分馏A／CNK<1．1，贫Fe和Mg(Fe，0十MgO+MnO+对形成条件、残留相组成的制约(Foleyeta1．，2002；Rappeta1．，2003；Schmidteta1．，2004；Xiong，TiO<5％)，平均的Mg=0．43，平均的Ni和cr为14g／g和29~g／g(Martin，1999)。BarkerandArth20

6、06)，以及TTG是否能够指示太古宙时期存在板块构造机制(MoyenandStevens，2006；Foley，(1976)划分TTG为高Al和低Al的两类。大多数2008；Moyen，2009)。运用地球化学模拟手段研究TTG为高A1一TTG(Martin，1999)。高A1一TTG富sr基性岩部分熔融过程导致的TTG岩系Nb、Ta元素和Eu，贫Yb和Y，Sr／Y比值高，REE为强烈分离的收稿13期：2010～02一l7；改回日期：2010—06—18基金项目：国家自然科学基金项目(40972125、

7、90814006、40572128、40376013和40104003)，国家重点基础研究发展计划(973计划)下属2008CB425704课题，中央高校基本科研业务费专项资金(编号2010ZY23、2010ZD15)资助。第一作者简介：程素华(1972一)，女，博士，主要从事变质岩石学和前寒武纪地质研究。Email：epidote@sinac。m或suhua@cugbedu．cn96第35卷的分馏及其岩石成因学指示意义，对理解TTG及其2008)；而这一点尚缺乏地质证据(参见Condieand相关岩石

8、的成因、地球动力学背景、早前寒武纪大陆Pease，2008)。地壳生长机制等科学问题具有重要意义。这就出现了一种两难的困局(dilemma)。如果残留相是不含金红石的石榴角闪岩，与之平衡的熔1理论背景体Nb／Ta比值低于源岩，但Ta相对于LILE不亏损；若残留相是含金红石的榴辉岩，熔体Nb、Ta相Foleyeta1．(2002)、Moyen和Stevens(2006)在对于LILE亏损，但Nb／Ta比值高于源岩。部分熔融实验的基础上提出，T