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云南马关新生代玄武岩中巨晶石榴石的矿物学研究

王晋璐  
【摘要】: 云南马关地区新生代玄武岩中含有大量的地幔岩包体和巨晶矿物,为我们了解中国西部地区地幔岩包体和巨晶矿物以及上地幔组成和结构提供了一个窗口。本文重点对石榴石巨晶的矿物学、矿物化学和单矿物中稀土微量的激光—ICP—MS分析测试,提取石榴石巨晶中蕴含的成因信息。与之同时,我们还应用与石榴石巨晶共生的单斜辉石温压计,并结合本区各种橄榄岩类和辉石岩类地幔包体的温压计算结果,对石榴石巨晶形成的温压条件进行了估算。研究表明,本区石榴石巨晶在化学成分上具有高镁高铝的特征,通过计算端元组分可知本区石榴石巨晶中,镁铝榴石(Pyr)占50%-69%,铁铝榴石(Alm)占16%-32%,钙铝榴石(Gro)占6%-12%,钙铁榴石占1.6%-6%,锰铝榴石(Spe)占0.441%—0.892%,钙铬榴石(Ura)占0.045%—0.497%,锰铝榴石(Spe)跟钙铬榴石(Ura)的含量极少,因此可判断本区石榴石巨晶为镁铝榴石。 本区石榴石巨晶微量元素丰度的特征表现为强烈富集过渡金属元素中的Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co,但是Ni丰度较低。过渡金属元素的丰度主要受地幔橄榄岩源的部分熔融程度和玄武岩浆分离结晶相的种类及数量所控制。Sc的丰度值远远高于幔源原始岩浆的标准值,这与Sc和Cr主要存在于石榴石和单斜辉石中的结论一致。但是本区石榴石还具有高V和高Ti的特征,推测可能与由地幔交代作用有关。同时本区石榴石还富集高场强元素(如Zr、Hf、Yb、Nb、Ti等),并且强烈亏损大离子亲石元素(如Sr)。本区石榴石巨晶稀土元素丰度的基本特征为重稀土(HREE)(Gd-Lu)相对较富集,轻稀土(LREE)(La-Eu)亏损,配分曲线为左低右高,基本符合石榴石的稀土配分特征,因为石榴石是地幔岩中重稀土(HREE)的主要寄存相。本区石榴石样品中部分具有环带,通过研究环带结构的主量元素的特征,初步分析石榴石巨晶环带结构的成因可能与交代作用有关。 采用石榴石-单斜辉石Fe-Mg交换温压计以及单斜辉石温压计,参考本区与石榴石共生矿物单斜辉石和各种地幔包体的温压计算结果,对石榴石巨晶形成的温压条件进行了估算,估算出石榴石巨晶的温度和压力条件分别为1000℃-1400℃和1.5-2.5Gpa。根据公式D=4.2+3.03P估算石榴石巨晶的形成深度为49.45 Km-79.75 Km。初步认为石榴石巨晶是地幔高压条件下原始碱性玄武岩浆结晶形成的。


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