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地球早期陆壳岩石(奥长花岗岩)的成因新解

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热度50票 浏览93次 时间:2017年7月10日 10:12
   左图为基于英云闪长岩样品J13成分计算的P-T视剖面图,依据高、中、低三种不同压力下的等压熔融过程模拟的熔体成分成分变化如右图(an-ab-or)图解所示,右图

左图为基于英云闪长岩样品J13成分计算的P-T视剖面图,依据高、中、低三种不同压力下的等压熔融过程模拟的熔体成分成分变化如右图(an-ab-or)图解所示,右图中阴影区为冀东奥长花岗岩的成分

(中国化石网报道)据EurekAlert!:大陆地壳主要形成于25~40亿年前的太古宙,以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG岩石)为主体,这三种岩石记录了地球早期大陆地壳形成与演化的重要信息,研究该岩石成因对于探讨地球早期构造体制具有重要意义。最新一项成果通过定量模拟中国冀东地区英云闪长质片麻岩的部分熔融过程,提出了奥长花岗质岩石成因的创新性见解。

研究相关的论文题为:“Petrogenetic simulation of the Archean trondhjemite from Eastern Hebei, China”,为近期出版的2017年第5期Science China Earth Sciences的文章,由北京大学地球与空间科学学院魏春景教授担任通讯作者。

一种研究花岗质岩石成因的正演方法是选择不同初始岩石成分进行高温高压熔融实验,将得到的熔体成分与现有岩石对比来确定岩石的成因信息。前人实验研究表明太古宙TTG岩石是由含水基性岩部分熔融形成的,当程度较低,或者压力较高时易于形成奥长花岗质熔体。野外研究发现,在很多前寒武纪地体中,奥长花岗岩呈较小的岩脉或侵入体产出,有时呈英云闪长质片麻岩中的浅色体产出,显示原地熔融特点。基于这一野外观察,推测奥长花岗质熔体可以由英云闪长质岩石在特定的条件下熔融形成,为此作者开展了系统的模拟研究工作。

该项研究以冀东地区奥长花岗岩为例,利用最新的热力学数据库、矿物固溶体和熔体活度模型和THERMOCALC程序,对冀东代表性英云闪长质岩石进行相平衡模拟,计算英云闪长岩的P-T视剖面图,确定在不同温压条件下产生的熔体成分,并与冀东奥长花岗质岩石的成分进行对比。结果表明,在0.9~1.1GPa/800~850℃温压条件下熔融程度为5~10 wt.% 时模拟得到的熔体主、微量化学成分与冀东奥长花岗岩相似。此外,锆石U-Pb定年结果也表明冀东奥长花岗质脉体形成年龄与英云闪长质片麻岩的变质时代基本一致,进一步支持英云闪长质岩石部分熔融形成奥长花岗岩的结论。

这一研究利用相平衡定量模拟方法,模拟英云闪长质岩石的熔融过程,提出了与以往不同的认识,即奥长花岗岩可以是英云闪长岩熔融的产物,并不必须由基性岩在高压条件下部分熔融形成。这一结果对探讨太古宙TTG岩石形成的构造背景具有重要的启示意义,也为研究花岗岩的成因演化提供一种新的有效方法。

该研究得到国家自然科学基金重点项目的资助(批准号:41430207)。
TAG: 地球 岩石 花岗岩
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