信阳深源包体的地质地球化学特征及其岩石圈模型

【摘要】：深源包体是岩石圈深部物质真实可靠的样品,相对快速地被带到地表,受后期变质作用的影响较小,能较好地保存原有的结构构造、温度和压力等信息,可用于建立岩石圈模型、了解岩石圈物理化学条件及深部过程。 信阳深源包体还有其特殊性:同时含有壳、幔源包体,产于北秦岭造山带东段北缘,东南100km 左右就是著名的大别超高压变质岩带。以信阳深源包体研究为基础,可以建立较为完整的岩石圈模型,可为研究包括超高压变质带在内的秦岭造山带东段岩石圈的组成、结构及地质演化提供一些有用的信息。 本文在研究信阳基性火山碎屑岩中深源包体的地质地球化学的基础上,建立了本区岩石圈结构和组成模型,与其他地区的岩石圈组成与结构比较,指出了本区包体法岩石圈模型的特征,统计分析出中国榴辉岩和麻粒岩等岩石的温压关系,并初步讨论了过渡带中水的性质和岩石圈的压力梯度问题。得出以下主要结论: 1 取得了一批造山带中包体的岩石化学、矿物化学和同位素年龄等新资料。 2 建立了本区的岩石圈模型。上地壳:因无可以确定是上地壳的包体,据现在地表出露的岩石及前人研究成果[28]推测,上地壳的组成由斜长角闪岩、花岗岩和辉长岩拼贴而成,为角闪岩相或绿片岩相。 中地壳:以斜长角闪片(麻)岩等为主,有部分石榴角闪岩,为角闪岩相。温度和压力较低,温度为460~577℃和压力为0.6~0.64GPa 左右,地温梯度为22~26℃/km。中地壳主体斜长角闪片岩的VP平均为6.96 km/s 变化于6.82~7.05 km/s 之间,密度平均为2.97 g/cm~3 变化于2.84~3.04g/cm~3 之间。 下地壳:主体为基性麻粒岩和石榴角闪岩,有少量的中性麻粒岩和酸性麻粒岩等,主要为麻粒岩相。温度、压力、地温梯度、波速及密度等变化较大。下地壳的温度变化于724~901℃、压力变化于0.82~1.10GPa,地温梯度变化于20~31℃/km 之间。VP 变化于7.03~8.10 km/s 之间,平均值为7.13 km/s; 密度变化于2.64~3.65g/cm~3 之间,主要分布2.95~3.41g/cm~3 之间,主要分布段内的平均值为3.16g/cm~3。 过渡带:主要由变辉长岩(麻粒岩相)、全滑石的纯橄榄岩和全滑石化方辉橄榄岩等组成,还含少量榴辉岩和石榴二辉岩。过渡带上部的温度为650~754℃,压力为1.08~1.21GPa,地温梯度为16~20℃/km,VP变化于7.41~8.21km/s,密度为3.17~3.65g/cm3; 过渡带底部深度即为含水蚀变的橄榄岩向未蚀变的二辉橄榄岩转变的深度,以滑石脱水温度上限为过渡带底部的温度,则过渡带底部的温度大致为1050~1100℃。 上地幔:据前人研究成果及本文资料,推测为二辉橄榄岩,温度大于1050℃。 3 造山带岩石圈模型的特点: