ＡＰＳ岩石学报７３５３４古喀喇沁Ｓ９９９和河南信阳Ｚ３玄武岩和中基性侵入岩中麻粒岩的研究提供了华北北缘和南缘中生代以来下地壳演化的信息相对地对华北东部地区下地壳的研究还十分有限主要是由于缺乏麻粒岩捕虏体的直接证据最近我们在山东青岛地区的晚

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洛市罗
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1 /2007/023(05) ActaPetrologicaSinica 岩石学报青岛地区晚白垩世基性脉岩中麻粒岩捕虏体的成分特征及其温压条件张瑾张宏福 ZHANGJinandZHANGHongFu 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室, 北京 StateKeyLaboratoryofLithosphericEvolution,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China 收稿, 改回. ZhangJandZhangHF.2007.CompositionalfeaturesandP Tconditionsofgranulitexenolithsfrom LateCretaceousmafic dike,qingdaoregion.actapetrologicasinica,23(5): Abstract LateCretaceousmaficdikeinQingdaoregion,Chinacontainstwotypesofgranulitexenoliths:thepyroxene rich granulitesandtheplagioclase richgranulites.thepyroxene richgranulitesaremainlycomposedofamineralasemblageofopx+cpx +Plandhavefine grainedre crystalizedtexture.themineralasemblagefortheplagioclase richgranulitesisdominantlyopx+cpx +Pl+QorOpx/Cpx+Pl+Qandshowmedium andcoarse grainedtexture.algranuliteshaverelativelylowmg # inpyroxenes (<66).TheclinopyroxenesinthesegranilitexenolithshavechemicalcharacteristicsofhighNaandlowCa,whichisclosetothosefor thegranulitesderivedfrommagmaunderplating.equilibratedtemperaturescalculatedfromthecpx opxgeothermometersareinarange of847~911.combinedwiththegeobarometryoftheplagioclase richgranulitesandthegeotherm,thepetrologicalmohowas33~ 36kmatdepths,broadlyconsistentwiththeseismicMoho.Thisshowsthattherewasnoobviouscrust mantletransitionzoneinthe QingdaoregionintheLateMesozoic.Themineralogicalcharacteristicsofthesegranulitexenolithsandrepeatedmagmatism inthe Jiaodongregionimplythatthelowercrustgranuliteswerediferentfrom thoseoftypicalarcheanlowercrustgranuliteterainor xenoliths.theirformationcouldbetheresultoftheinteractionbetweentheoldlowercrustofthenorthchinacratonandthe underplatingmagma. Keywords Granulitexenolith,LateCretaceous,Maficdike,Equilibriumtemperature,Qingdao,Lowercrust 摘要青岛地区晚白垩世基性脉岩中含有两类麻粒岩捕虏体, 富辉石麻粒岩和富长石麻粒岩富辉石麻粒岩的主要矿物组合为 Opx+Cpx+Pl, 具有细粒变晶结构 ; 富长石麻粒岩主要矿物组合为 Pl+Opx+Cpx+Q 或 Pl+Opx/Cpx+Q, 具有中粗粒粒状变晶结构麻粒岩捕虏体中辉石的 Mg # 较低 (<66), 普通辉石具有富 Na 贫 Ca 的特征, 与岩浆底侵作用形成的麻粒岩特征接近二辉石温度计的计算结果显示这些麻粒岩捕虏体的麻粒岩相变质平衡温度在 847~910 之间结合富长石麻粒岩的地质压力计的计算结果 (0.99~1.17GPa) 和地温梯度推测出的岩石学 Moho 面深度在 33~36 公里之间, 与地震 Moho 面深度基本一致麻粒岩捕虏体中普通辉石的矿物成分和该地区活跃的岩浆活动暗示青岛地区下地壳麻粒岩不同于典型的古老下地壳麻粒岩地体或捕虏体他们的形成可能是华北克拉通古老麻粒岩与岩浆底侵作用相互作用的结果关键词麻粒岩捕虏体 ; 晚白垩世 ; 基性脉岩 ; 平衡温度 ; 山东青岛 ; 下地壳中图法分类号 P 麻粒岩是大陆下地壳的重要组成部分, 对探索下地壳的形成和演化具有重要意义同麻粒岩地体相比, 基性岩浆岩中麻粒岩捕虏体由于在快速上升过程中受环境变化如温度压力的影响较小, 能够保持原有的结构和组成特征因此, 更能直观地反映下地壳的特征近年来, 对河北汉诺坝 ( 樊祺诚和刘若新,1996; 陈绍海等,1998;Chenetal., 2001;Liuetal.,2001,2004) 安徽女山 (Zhouetal.,1992; Xuetal.,1998; 黄小龙等,2002;Huangetal.,2004) 内蒙国家自然科学基金委大陆动力学重点项目 ( 批准号 : ) 和杰出青年科学基金项目 ( 批准号 : ) 联合资助成果第一作者简介 : 张瑾, 女, 博士研究生, 岩石学地球化学专业,E mail:zhangjin@mail.igcas.ac.cn

ＡＰＳ岩石学报７３５３４古喀喇沁Ｓ９９９和河南信阳Ｚ３玄武岩和中基性侵入岩中麻粒岩的研究提供了华北北缘和南缘中生代以来下地壳演化的信息相对地对华北东部地区下地壳的研究还十分有限主要是由于缺乏麻粒岩捕虏体的直接证据最近我们在山东青岛地区的晚白垩世基性脉岩中发现了麻粒岩捕虏体这对了解华北东部中生代晚期下地壳的组成和结构提供了很好的样品

剔除捕富辉石麻粒岩的粒状变晶结构ｂ斜长石中的钾长石出熔现象虏体和捕虏晶后寄主岩的ＫＡ年龄为８６± ６Ｍ待发表富长石麻粒岩的半自形他形中粗粒变晶结构ｄ斜长石中的钾数据表明寄主岩的侵位时间为晚白垩世长石出熔现象ｘ斜方辉石Ｃｐｘ单斜辉石Ｐ斜长石Ａｐ磷灰石Ｑ石英Ｋｆ钾长石ＦＴｘｕｆｕｘ捕虏体的岩石学特征

2 ＡＰＳ岩石学报７３５３４古喀喇沁Ｓ９９９和河南信阳Ｚ３玄武岩和中基性侵入岩中麻粒岩的研究提供了华北北缘和南缘中生代以来下地壳演化的信息相对地对华北东部地区下地壳的研究还十分有限主要是由于缺乏麻粒岩捕虏体的直接证据最近我们在山东青岛地区的晚白垩世基性脉岩中发现了麻粒岩捕虏体这对了解华北东部中生代晚期下地壳的组成和结构提供了很好的样品本文详细地对这些麻粒岩捕虏体的矿物成分平衡温压及其来源进行了研究并结合前人的资料讨论了华北东部青岛地区晚中生代下地壳的组成和性质地质背景及岩相学特征山东省东南部的青岛劈石口地区出露有含麻粒岩捕虏体的晚白垩世基性脉岩图在区域构造上该区属于苏鲁高压超高压带劈石口基性脉岩侵入到早中生代崂山花图麻粒岩捕虏体的结构特征岗岩体中花岗岩的锆石ＵＰｂ年龄为４６Ｍ剔除捕富辉石麻粒岩的粒状变晶结构ｂ斜长石中的钾长石出熔现象虏体和捕虏晶后寄主岩的ＫＡ年龄为８６± ６Ｍ待发表富长石麻粒岩的半自形他形中粗粒变晶结构ｄ斜长石中的钾数据表明寄主岩的侵位时间为晚白垩世长石出熔现象ｘ斜方辉石Ｃｐｘ单斜辉石Ｐ斜长石Ａｐ磷灰石Ｑ石英Ｋｆ钾长石ＦＴｘｕｆｕｘ捕虏体的岩石学特征根据麻粒岩捕虏体的矿物组合和百分含量这些捕虏体可以分为富辉石麻粒岩和富长石麻粒岩两类麻粒岩捕虏体的矿物组合见表表劈石口基性脉岩中麻粒岩捕虏体的矿物组合ＴｂＭｍｂｆｕｘｆｍＰｕｍｆｄ样品号矿物组合富辉石麻粒岩图华北东部构造地质简图及麻粒岩捕虏体产出位置ＦＴｍｐｆＮＣｄｆｕｘ８ｘＰｑ８ｘＰｑＡｐ３ｘＰＫｆｑ６９ｘＰｑ８ｘＰｑｘＰＡｐｑ富长石麻粒岩３劈石口晚白垩世基性脉岩中含有大量地幔橄榄岩捕虏体和少量的麻粒岩捕虏体多数麻粒岩捕虏体较新鲜仅个ｘＰＣｐｘｑ８３ＣｐｘＰＱＡｐ９ＣｐｘＰＱｑｘＰＱｑＡｐ别样品中的辉石发生了部分蚀变麻粒岩捕虏体呈次圆状６ｘＰＱｑＡｐ较橄榄岩捕虏体小其中多数的直径约ｍ主要组成矿物６ｘＰＱＡｐＫｆ为紫苏辉石普通辉石和拉长石培长石没有发现石榴石以ｘＰｑＡｐＫｆ及角闪石云母等含水矿物这是该地区麻粒岩捕虏体区别于华北克拉通太古代麻粒岩地体的一个重要特征注ｘ斜方辉石Ｃｐｘ单斜辉石Ｐ斜长石Ｑ石英Ａｐ磷灰石Ｋｆ钾长石

3 张瑾等 : 青岛地区晚白垩世基性脉岩中麻粒岩捕虏体的成分特征及其温压条件 1135 富辉石麻粒岩为粒状变晶结构 ( 图 2a), 矿物边界平直, 常见三联点结构, 偶见拉长石和辉石残斑矿物组合为简单的三相组合 :Opx+Cpx+Pl, 辉石含量较高, 一般超过 50%, 普通辉石的含量略高于紫苏辉石, 部分样品中紫苏辉石的后期蚀变作用较为强烈, 少数斜方辉石已完全蚀变 ; 部分麻粒岩中长石和辉石呈条带状定向交错分布如样品 ( 图 2a) 普通辉石呈淡绿色, 直径多在 0.5mm 左右 ; 紫苏辉石为淡褐色, 具有弱多色性, 有时可见解理拉长石无色, 双晶不发育, 有时可见钾长石的出熔现象 ( 图 2b), 矿物直径在 0.5~ 1mm 之间磁铁矿或钛铁矿呈它形, 常与辉石共生钛铁矿是此类麻粒岩中的常见副矿物, 个别样品中出现磷灰石富长石麻粒岩为半自形他形的中粗粒变晶结构 ( 图 2c) 主要矿物组合为 Cpx/Opx+Pl+Q 或 Opx+Cpx+ Pl+Q 麻粒岩中拉或培长石所占的比例很高 (>50%), 超过辉石, 同时矿物组合中出现石英由于辉石和不透明矿物的含量较低, 很难在镜下观察到富辉石麻粒岩中辉石和长石的条带状定向分布普通辉石呈淡绿色, 直径在 1.5~2mm 之间 ; 斜方辉石为淡褐色, 粒度与单斜辉石相似拉 / 培长石无色, 双晶不发育, 有时可见钾长石出熔 ( 图 2d), 矿物直径在 2~4mm 之间, 粒度明显大于辉石石英的含量在不同样品中所占的比例不同 (5~10%) 此类麻粒岩中常见副矿物磷灰石和钛铁矿图 3 麻粒岩中辉石端元组分分类图资料来源 : 汉诺坝麻粒岩数据来源于樊祺诚和刘若新 (1996), 陈绍海等 (1998),Chenetal.(2001), 樊祺诚等 (2001),Liu etal.(2001) 和 Zhengetal.(2003); 女山麻粒岩数据来源于 Huangetal.(2004) Fig.3 Clasification diagram forpyroxenes in granulite xenoliths 3 矿物成分特征劈石口基性脉岩中麻粒岩捕虏体进行了电子探针分析测试是在中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室利用 CamecaSX50 仪器直接完成的, 测试电压为 15kV, 电流 20nA, 电子束的直径为 3μm 测试结果见表 2; 同一颗粒的多点测试以及同一样品的多颗粒测试结果显示, 所有样品的矿物成分相对均一, 无明显成分环带 3.1 单斜辉石麻粒岩捕虏体中单斜辉石的 En 为 33~38,Wo 为 40~ 43,Fs 为 19~25( 表 2); 在辉石端元组分分类图中全部投影在普通辉石区域中 ( 图 3) 不同于汉诺坝和女山麻粒岩中的单斜辉石, 后者以透辉石和次透辉石为主单斜辉石的 Mg # 值为 57~65, 总体上富 Na 和 Al, 贫 Ti 和 Ca, 低 Mg 富长石麻粒岩中的单斜辉石比富辉石麻粒岩中的更富 Fe 贫 Ca( 图 3) 在 Al Ⅵ /Al Ⅳ 图中 ( 图 4), 单斜辉石的 Al Ⅵ /Al Ⅳ 比值具有典型的麻粒岩相捕虏体的特征 (AokiandKushiro, 1968) 3.2 斜方辉石麻粒岩中斜方辉石的顽火辉石分子 En 值为 52.2~ 61.4,Wo 为 1.6~2.3, 多数高于 2( 表 2) 在辉石端元组分图 4 单斜辉石的 Al Ⅳ /Al Ⅵ 图 Fig.4 Al Ⅳ vs.al Ⅵ diagramforclinopyroxene 分类图中全部落入紫苏辉石区域内 ( 图 3) 斜方辉石的 Mg # 为 53~62, 其中富长石麻粒岩的 Mg # 及 En 值比富辉石麻粒岩的略低两类麻粒岩中斜方辉石的 Al 2 O 3 和 CaO 含量与 Mg # 呈良好的线性相关性, 且呈连续的变化劈石口麻粒岩捕虏体中斜方辉石的化学成分比女山麻粒岩中的斜方辉石更富 Mg, 比汉诺坝麻粒岩中的斜方辉石更富 Fe 作者采用 Rietmeijer(1983) 提出的方法对紫苏辉石的成因进行了判别从图 5 中可以看到他们都落在了变质成因的区域中, 属于典型的麻粒岩相变质岩 3.3 斜长石斜长石是麻粒岩捕虏体中主要的浅色矿物斜长石的成分变化较大, 主要为拉长石和培长石 (Ab 53~67 An 13~42 Or 3~25 )( 表 2) 与女山和汉诺坝麻粒岩捕虏体中斜长石相比, 劈石口麻粒岩中的斜长石更富碱贫钙

4 1136 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2007,23(05) 表劈石口基性脉岩中麻粒岩捕虏体的矿物电子探针数据! " # " $ %! %& % ' "! ' 薄片号 &' ( ) & ' ( &' ) &' * ) &' )+, &' )( &' ) ) 岩石类型富辉石麻粒岩富辉石麻粒岩富辉石麻粒岩富辉石麻粒岩富辉石麻粒岩富辉石麻粒岩富长石麻粒岩矿物 -$ &.$ -$ &.$ -$ &.$ -$ &.$ -$ &.$ -$ &.$ -$ & /. 0 1* 0,1 * 0)1 0 1*, *, ,1(,,1*( 0,1, 0 1)+,1(0 0,1)+ 0 10,1 0 1, 0 1 ( )1+,. 1*+ 1) 1 ) * 1 * 10 10* 1 0 1) 1 * 1 1) )0 1* 1. * *1, 01 1 *1() 1+ *10 1, 1 * 1+ *1, 01* *1* * 1, 1(, +1+ )1 ( *1), *1, -. * 1 + 1)( 1* 1) 1), * 1 0 1) 1), 1 ). ))1 1* *1, )1)* 1 01 )1) 1 +1 )1+0 1 *1 ) )1 1( 01) )1* 1) 1( )* , 1 * * 10 1 * 1 ( 1*+ 1 ) * 1 1 ) 10 1* #. ))1, )1 * ))1,* ),1 + ))1 1 * )(1(* ))1, 1 ) )1*) ))1,, 1 ) ),1( ))1 0 1 * )(1 ))1( -. ),10 +1* 1,0 ),1 +1 )1 0 ),1+ (1,( )1 ),1, 1) 1 + ),1 * +1, 1,) ),1 * (1 ( )1 ),1 ) 01+. )1), 1) 1 ( )1)( 1*, 1 + 1( ,) )1*) 1** 1 0 1( +1(( 1 )1)+ 1(. 1 ) )1+ )10) 10, 1 )1*+ 1, 100 )1,,1(,,1, ) 1,,1 ) 1+ ) 1 ) 1,,1, ) 1,,10 ) 1,,,1,,1+,,1( ) 1 ) 1 ) 1* ) 1*,,1+ ) 10 # )1) +*1 0(1) +* )1, +*1, 0(1 +1, 0 1) 0,1 3 *1) +1* )1, 10 +*1) 1 *1 0*1 1) *1) 0(1 ) ( )1, 1( 0(1( 1) )1( ++1( *+1 * 10 0,1, *+1+ (1 0+1( *+1 1, 0 10 *010 * 1* + 1, * 1 *1) 0 1* *+1 *(1 0*1 * 10 1, 1 1 *(1 1, (10 )1 1( *1 *1 )1 1( * 10 1, 01 1( )1 *1) 1, *1+ (1* 薄片号 &' ) + &', &' ( * &' &' )+ ) &' * 岩石类型富长石麻粒岩富长石麻粒岩富长石麻粒岩富长石麻粒岩富长石麻粒岩富长石麻粒岩矿物 -$ &.$ -$ & -$ &.$ -$ &.$ -$ &.$ -$ & /. 0 1+, +*1* 0 1+* 0 10( +)1 ) 0 1, 0(1),,10,,1 + 1),1,1,0 +*1) 0)1+) 0 1,0 +1). 1( 1 1)) 1, 1 * ( 1)0 1*( 1 + 1)) 1( 1) 1** 10. * 1, )1 )1+( *1)+ *10, *1* +1* 1 ( 1)* 1 ( )10, *1 ) )1 + )1,0 *1* 1 * -. * 1 ) 1 ) ) 1 ) ) 1** 1*) 1 )*1, 1( )*1 1) (1 ) ) ,, ) 1++ 1) *1 0 ))1+, 1) ) 1), 1* 1) 1,( 10) 100 1*0 1 #. ))1 )(1++ ))1 ))1,* )(1) ) 1, ) 1,, ))1 )1(, ) )(1 1(0 )1 * )(1(, 01)0 ),1 (1 )1)) )(1, 01, )1) )( ( ), )1) 1) 1) )1)+ 1( 1, +1, 1 0 )1 1)* 1 ( )1) +1,( 1 + )10 10(. 1 0 )1*, 10 )1( 1* )1)(,,1,,1,,,1(,,1 ) 1,,1+ ) 1*,,1,,,1+,,1(,,1,,1,,1 ) 1+,,1, ) 1( # 2 0(1* 00 0, +)1, 0*10 0 1) 0* ( +)1* 1) ) )10 0,1 1* )1 +)1* 1* 1 +)1+ ) * 10 )* * 1( 1+ *+1 * 1( 01* **1 (1 01 * 1 )*10 +)1 * 1 +1( *1( *1, 1, 1* * ) ) 1* ) 1, *+1, ),1( +1(

5 张瑾等 : 青岛地区晚白垩世基性脉岩中麻粒岩捕虏体的成分特征及其温压条件 1137 算计算结果显示麻粒岩的 Mg # 在 38~65 之间, 满足上述压力计的适用范围按 McCarthyandDouce(1998) 中的公式 5 和公式 7 计算平衡压力见表 3 考虑到公式 7 比公式 5 具有较低的误差范围, 本文采取公式 7 的结果作为主要的参照值青岛富长石麻粒岩的平衡压力在 0.99~1.17GPa 之间, 相当于 33~36 公里 5 讨论图 5 斜方辉石成因判别图 Fig 5 Al 2 O 3 vs.(mgo +FeO +Fe 2 O 3 ) diagram for orthopyroxene 4 麻粒岩捕虏体的 T P 条件估算利用 Wels(1977) 和 WoodandBanno(1973) 的二辉石温度计对二辉麻粒岩的形成温度进行了计算, 结果见表 3 虽然 Wels(1977) 计算出的温度略高于 WoodandBanno (1973) 的, 但二者之间的差值在误差范围内是一致的 Wels(1977) 二辉石温度计的应用最为广泛, 因此, 本文将 Wels(1977) 温度计的计算结果作为主要的参照值 Wels (1977) 二辉石温度计计算出的平衡温度在 847~910 之间, 多数集中在 860~890 之间因此, 劈石口麻粒岩的平衡温度分布在汉诺坝麻粒岩捕虏体的平衡温度 (800~950 ) 和女山麻粒岩捕虏体的平衡温度 (809~899 ) 范围内石榴石是判断地幔橄榄岩和地壳麻粒岩捕虏体平衡压力的关键性矿物, 但在很多情况下由于石榴石的缺失而无法计算捕虏体的平衡压力 McCarthyandDouce(1998) 提出了 Cpx+Pl+Q 的矿物组合压力计, 解决了不含石榴石的麻粒岩捕虏体的压力估算问题黄小龙等 (2002) 将该压力计与常用的石榴石辉石麻粒岩压力计 (NewtonandPerkins, 1982) 的计算结果相对比, 发现二者有较好的线性关系, 证明该压力计的准确性与石榴石辉石压力计相当该压力计的适用范围是 T 700,P 0.4GPa, 全岩 Mg # 32.5 通过矿物组合和矿物的百分含量对青岛麻粒岩全岩组成进行了计 5.1 青岛地区下地壳上地幔结构中生代晚期中国东部在岩石圈伸展, 并伴随有坳陷盆地形成的构造背景下, 热的地幔物质上涌活动频繁根据汉诺坝和女山已有的下地壳麻粒岩和地幔橄榄岩捕虏体的资料, 结合本文已得到的麻粒岩数据, 可以推测青岛上地幔和下地壳之间的结构关系李志伟 (2006) 发表了环渤海湾地区的地震层析成像, 并反演了地壳及上地幔结构地震层析成像显示, 现代胶东地区的地壳厚度为 32~34 公里, 岩石圈的厚度为 70~80 公里 Chenetal.(2006) 采用宽频数字地震技术对山东省内郯庐断裂带两侧的地壳及岩石圈的厚度进行了测试, 发现断裂带两侧的地壳及岩石圈厚度基本一致, Moho 面的深度为 32~36 公里, 岩石圈的厚度为 60~80 公里地球物理的探测结果与麻粒岩平衡压力计算结果显示的 33~36 公里来源深度的岩石学结论完全一致华北陆块北缘与南缘的壳幔结构存在明显的差异据樊祺诚等 (2005) 的研究表明, 汉诺坝地区在莫霍面附近存在一个明显的壳幔过渡带过渡带区域内的岩石类型多样, 主要有麻粒岩相和榴辉岩相麻粒岩辉石岩和橄榄岩各类捕虏体的平衡温度区间彼此重叠, 难以分辨出一个清晰的由麻粒岩向尖晶石二辉橄榄岩过渡的边界麻粒岩捕虏体的 P T 平衡条件推测的壳幔过渡带和地震反射获得的汉诺坝地区莫霍面深度约分别为 40~45 公里和 42 公里 ( 祝治平等,1997) 而华北陆块南缘的女山地区下地壳主要由麻粒岩组成麻粒岩与地幔橄榄岩和辉石岩之间在 900 左右存在明显的平衡温度界限 (Zhouetal.,1992;Xuetal.,1998; 黄小龙等, 2002) 根据女山的温度曲线,900 对应的壳幔深度为 31 公里这个深度与通过地震手段探测到的现代 Moho 面深度非常一致 ( 张四维等,1988) 也就是说女山具有较为清晰的壳幔分界, 不存在明显的壳幔过渡带, 同时地壳厚度明显薄于汉诺坝地区青岛地区的捕虏体主要以二辉橄榄岩和二辉麻粒岩为主, 只有很少量的辉石岩, 没有发现榴辉岩捕虏体地幔橄榄岩和辉石岩捕虏体的平衡温度在 950~1100 之间 ( 待发表数据 ), 而麻粒岩的平衡温度低于 910 也就是说 910~ 950 之间是该地区地幔橄榄岩与下地壳麻粒岩之间的温度界限区间, 与女山地区橄榄岩麻粒岩之间的温度界限相似由此可知青岛地区的壳幔结构与女山地区相似, 不存在明显的壳幔过渡带地球物理的探测结果也支持这一结论

6 1138 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2007,23(05) 表 3 劈石口基性脉岩中麻粒岩捕虏体的平衡温度和压力 Table3 EquilibratedT PofgranulitexenolithsfromthePishikoumaficdike 富辉石麻粒岩样号 T1( ) P1(Kbar) P2(Kbar) T2( ) P1(Kbar) P2(Kbar) Psk Psk Psk Psk Psk 富长石麻粒岩 Psk Psk Psk Psk Psk 注 :T1 T2 分别为 Wels(1977) WoodandBanno(1973) 二辉石温度计 P1 和 P2 分别为 McCarthyandDouce(1998) 中公式 5 和公式 7 的计算结果图 6 单斜辉石成分变化图资料来源 : 橄榄岩来源于池尚际 (1987), 鄂莫岚和赵大升 (1987),FanandHooper(1989), Zhengetal.(1998,2001),Chenetal.(2001),Yingetal.(2006); 麻粒岩地体和老的麻粒岩捕虏体来源于 Zhaoetal. (2001),Huangetal.(2004); 底侵麻粒岩来源于樊祺诚和刘若新 (1996), 陈绍海等 (1998),Chenetal.(2001), 樊祺诚等 (2001),Liuetal.(2001),Zhengetal.(2003). Fig.6 CompositionalvariationsforclinopyroxenesfromperidotiticandgranuliticxenolithsontheNorthChinaCraton. 5.2 麻粒岩的岩石成因及其意义华北克拉通有 38 亿年的古老陆壳 (Liuetal.,1992) 现代地震波折射剖面资料显示, 华北克拉通北部前寒武纪变质基底之下的下地壳物质与汉诺坝麻粒岩捕虏体所反映的新生代下地壳物质相当, 即华北克拉通下地壳发生了成分的

7 张瑾等 : 青岛地区晚白垩世基性脉岩中麻粒岩捕虏体的成分特征及其温压条件 1139 转换, 转换的时期可能发生中生代 ( 翟明国和樊祺诚, 2002) 目前已发表的资料中仅在华北的四个地区发现有麻粒岩捕虏体, 即华北北缘的汉诺坝和内蒙古的喀喇沁 ( 樊祺诚和刘若新,1996;Chenetal.,2001;Liuetal.,2004; Shaoetal.,2000), 华北南缘的信阳和女山 (Zhengetal., 2003;Xuetal.,1998;Huangetal.,2004) 汉诺坝新生代玄武岩中携带的麻粒岩及内蒙古喀喇沁中生代闪长岩中麻粒岩捕虏体的锆石 U Pb 年龄分别为 80~180Ma 和 251Ma (Liuetal.,2001;Wildeetal.,2003;Liuetal.,2004;Shao etal.,2000) 麻粒岩捕虏体的锆石年龄暗示中生代时期华北北缘具有多期热事件内蒙古东部大兴安岭到华北克拉通一线的镁铁质堆积杂岩的形成 (237~220Ma), 也从另一方面暗示了华北北缘的岩浆活动 (Shaoetal.,1999) 岩浆底侵作用直接导致了壳幔过渡带的形成和地壳的增厚在华北克拉通南缘, 信阳早中生代火山角砾岩中麻粒岩捕虏体的温压数据显示当时的下地壳约有 52 公里厚 (Zhengetal., 2003) 相对地, 女山新生代玄武岩中麻粒岩捕虏体的来源深度不超过 31 公里 (Huangetal.,2004) 也就是说, 华北南缘存在着下地壳减薄事件女山麻粒岩中锆石的 U Pb 年龄显示出在 140Ma 左右存在一期岩浆底侵作用, 显然岩浆的底侵作用没有使地壳明显加厚虽然中生代晚期的岩浆底侵作用同时影响了华北南缘和北缘的下地壳, 但南部的强度明显低于北缘劈石口基性脉岩中麻粒岩的发现为揭示青岛地区中生代晚期下地壳的组成及岩浆底侵活动提供了可能这些麻粒岩的矿物成分虽然 Mg # 较低, 但是有底侵麻粒岩的特征, 如低 Ca 高 Na Ti 和 Al 的含量也是介于底侵作用形成的麻粒岩与麻粒岩地体之间 ( 图 6) 也就是说, 青岛地区麻粒岩捕虏体的矿物组成不同于麻粒岩地体或代表老的下地壳麻粒岩的捕虏体, 它们与通过岩浆底侵作用形成的麻粒岩具有相似性虽然从岩石的平衡温度界限和莫霍面附近的深部结构看, 青岛地区不存在类似汉诺坝地区明显的由岩浆底侵作用形成的壳幔过渡带, 但是胶东地区早白垩世火山岩基性脉岩和花岗岩的广泛分布暗示深部岩浆热事件时有发生青岛地区麻粒岩捕虏体的成因及形成时间还需要微量元素地球化学和同位素年代学的深入研究, 但他们与华北麻粒岩地体及古老的麻粒岩捕虏体的差异暗示他们的形成可能是华北克拉通古老麻粒岩和岩浆底侵作用相互作用的结果 6 结论青岛地区劈石口基性脉岩中含两类麻粒岩捕虏体, 富辉石麻粒岩和富长石麻粒岩这些麻粒岩捕虏体来源于青岛地区晚中生代下地壳其岩石 Moho 面深度和地震 Moho 面深度大体相当, 约 33~36 公里中生代时期该地区尽管存在岩浆底侵作用, 但并不存在类似于汉诺坝地区的明显的壳幔过渡带, 显示强烈的岩石圈伸展减薄作用致谢感谢中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室管辖的电子探针实验室技术人员毛骞和马玉光在矿物的探针分析过程中给予的大力帮助 References AokiKandKushiro I Some clinopyroxenes from ultramafic inclusionsindreiserweiher,eifel.contributionstomineralogyand Petrology,18: ChenSH,ZhangGH,ZhouXH etal.1998.petrologicalinvestigations ongranulite xenolithsfrom Hannuoba basalts. Acta Petrologica Sinica,14(3): (inChinesewithEnglishabstract) ChenSH,O ReilySY,ZhouXHetal.2001.Thermalandpetrological structureofthelithospherebeneathhannuoba,sino KoreanCraton, China:Evidencefromxenoliths.Lithos,56: ChenL,ZhengTY,XuWW.2006.Athinnedlithosphericimageofthe TanluFaultZone,easternChina:Constructedfrom waveequation basedreceiverfunctionmigration.journalofgeophysicalresearch, 111: ChiJS.1987.ResearchonCenozoicbasaltsanduppermantleineastern China.ChinaUniversityofGeosciencesPublishingHouse,Beijing,1-277(inChinese) EMLandZhaoDS.1987.Cenozoicbasaltsandtheirbornedeep seated xenolithsfromeasternchina.scientificpres:beijing,1-490(in Chinese) FanQCandLiuRX.1996.High temperaturegranulitexenolithsfromthe Hannuobabasalts. ChineseScienceBuletin, 41: (in Chinese) FanQCandHooperPR.1989.Mineralchemistryofultramaficxenoliths ofeasternchina:implicationsfortheuppermantlecompositionand paleogeotherms.journalofpetrology,28: FanQC,LiuRX,LiHM etal.1998.zirconchronologyandree geochemistry of Hannuoba granulite xenoliths. Chinese ScienceBuletin,43: (inChinese) FanQC,SuiJL,LiuRXetal.2001.Eclogitefaciesgarnet pyroxenite xenolithsinhannuobaarea:newevidenceofmagmaunderplating. ActaPetrologicaSinca,17:1-6(inChinesewithEnglishabstract) FanQC,ZhangHF,SuiJL.2005.MagmaunderplatingandHannuoba present crust mantle transitional zone composition: xenolith petrologicalandgeochemicalevidence.scienceinchina(d),48 (8): HuangXL, Xu YG, WangRC etal TheNushan granulite xenolithsfromanhuiprovince,china:mineralogicalcharacteristics, thelowercrustalgeotherm andtheirimplicationsforgenesis.acta PetrologicaSinica,18(3): (inChinesewithEnglish abstract) HuangXL,XuYG,LiuDY etal.2003.paleoproterozoiclowercrust beneathnushaninanhuiprovince:evidencefrom zirconshrimp U PbdatingongranulitexenolithsinCenozoicalkalibasalt.Chinese ScienceBuletin,48(13): HuangXL, XuYG, LiuDY Geochronology, petrologyand geochemistryofthegranulitexenolithsfrom Nushan,eastChina: ImplicationforaheterogeneouslowercrustbeneaththeSino Korean Craton.GeochimicaetCosmochimicaActa,68(1): LiZW,XuY,HaoTY etal.2006.seismictomographyandvelocity structureinthecrustanduppermantlearoundbohaiseaarea. ChineseJournalofGeophysics,49(3): (inChinesewith Englishabstract) LiuDY,NutmanAP,CompstonW.1992.Remnantsof 3800Macrust inthechinesepartofthesino Koreancraton.Geology,30:

8 1140 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2007,23(05) LiuYS,GaoS.,JinSY etal.2001.geochemistryoflowercrustal xenolithsfrom NeogeneHannuobabasalt, North China Craton: Implications for petrogenesis and lower crustal composition. GeochimicaetCosmochimicaActa,65(15): LiuYS,GaoS,YuanHLetal.2004.U PbzirconagesandNd,Sr,Pb isotopesoflowercrustalxenolithsfromnorthchinacraton:insights onevolutionoflowercontinentalcrust.chemicalgeology,211: McCarthyTCandDoucePA.1998.Empeircalcalibrationofthesilica Ca tschermak s anorthite(scan)geobarometer.journalofmetamorphic Geology,16: Newton RCand Perkins D Thermodynamic calibration of geobarometersbased on the asemblages ofgarnet plagioclase orthopyroxene(clinopyroxene) quartz.americanmineralogist,67: Rietmeijir MJ Chemical distinction between igneous and metamorphicorthopyroxenesespecialythosecoexistingwithca rich clinopyroxenes:are evaluation.mineralogicalmagazine,47: ShaoJA,HanQJ,ZhangJQetal.1999.Cumulatecomplexxenolithsin theearlymesozoicin eastern Inner Mongolia. ChineseScience Buletin,44(14): ShaoJA,HanQ J,LiHM.2000.DiscoveringofMesozoicgranulite xenolithsfromthesino Koreancraton.ScienceinChina(D),30: WelsPA.1977.Pyroxenethermometryinsimpleandcomplexsystems. ContributionstoMineralogyandPetrology,62: WildeSA.,ZhouXH,NemchinA A.2003.Mesozoiccrust mantle interactionbeneaththenorthchinacratin:aconsequenceofthe dispersalofgondwanalandandaccretionofasia.geology,31(9): WoodBJandBannoS.1973.Garnet orthopyroxeneandorthopyroxene clinopyroxene relationships in simple and complex systems. ContributiontoMineralogyandPetrology,46:1-15 XuX,O ReilySY,GrifinWLetal.1998.ThenatureoftheCenozoic lithosphereatnushan,easternchina.in:flowerm,chungsl, LoCHandLeeTY(eds)MantleDynamicsandPlateInteractionsin EastAsia.GeodynamicsAmermicaGeophysicalUnion,WashingtonD C, YingJF,ZhangHF,KitaNetal.2006.NatureandevolutionofLate Cretaceouslithosphericmantlebeneath theeastern North China Craton:Constraintsfrom petrologyandgeochemistryofperidotitic xenolithsfrom J nan, Shandong province, China. Earth and PlanetaryScienceLeters,244: ZhaiMGandFanQC.2002.Mesozoicreplacementofbotom crustin NorthChinaCraton:Anorogenicmantle crustinteraction. Acta PetrologicaSinica,18(1):1-8(inChinesewithEnglishabstract) ZhangSW,ZhangSX,TangR Y.1988.InterpretationoftheFuliji FengxianDSSprofileinXiayangziregion.ActaGeophysicaSinica, 6: (inChinesewithEnglishabstract) ZhaoGC,CawoodPA,WiledSA etal.2001.polymetamorphism of mafic granulites in the North China Craton: Textural and thermobarometricevidenceoftectonicimplications.in:milerja, Holdsworth R E, Buick IS, Hand M (eds.), Continental ReactivationandReworking.GeologicalSocietyofLondon,Special Publication,184: ZhengJP,O ReilySY,GrifinWLetal.1998.Natureandevolutionof Cenozoiclithosphericmantlebeneath Shandongpeninsula, Sino Koreancraton.InternalGeololgyReview,40: ZhengJP,O ReilySY,GrifinWLetal.2001.Relictrefractorymantle beneaththeeasternnorthchinablock:significanceforlithosphere evolution.lithos,57:43-66 ZhengJP,SunM,LuFXetal.2003.Mesozoiclowercrustalxenoliths andtheirsignificanceinlithosphericevolutionbeneaththesino KoreanCraton.Tectonophysics,361(1-2):37-60 ZhouXM,YuJH,XuXS.1992.Discoveryandsignificanceofgranulite xenolithsin the Nushan basalt, EastChina. Chinese Science Buletin,37: Zhu ZP, Zhang XK, Zhang JS etal Crust uppermantle structureofbejing Huailai Fengzhen profile and itsseismological velocitystudy.actaseismologicasinica,19(5): 附中文参考文献陈绍海, 张国辉, 周新华等汉诺坝玄武岩中麻粒岩类捕虏体的岩石学特征. 岩石学报,14(3): 池际尚中国东部新生代玄武岩及上地幔研究 ( 附金伯利岩 ). 中国地质大学出版社,1-277 鄂莫岚和赵大升中国东部新生代玄武岩及深源岩石包体. 科学出版社,1-490 樊祺诚和刘若新汉诺坝玄武岩中高温麻粒岩捕虏体. 科学通报,41(3): 樊祺诚, 刘若新, 李惠民等汉诺坝捕虏体麻粒岩锆石年代学与稀土地球化学. 科学通报,43: 樊祺诚, 隋建立, 刘若新等汉诺坝地区榴辉岩相石榴石辉石岩捕虏体 : 岩浆底侵作用新证据. 岩石学报,17:1-6 黄小龙, 徐义刚, 王汝成等安徽女山麻粒岩包体 : 矿物学特征下地壳地温曲线及其成因意义. 岩石学报,18(3): 李志伟, 胥颐, 郝天珧等环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构. 地球物理学报,49(3): 翟明国和樊祺诚华北克拉通中生代下地壳置换 : 非造山过程的壳幔交换. 岩石学报,18:1-8 张四维, 张锁喜, 唐荣余下扬子地区符离集奉贤地震测深资料解释. 地球物理学报,31(6): 祝治平, 张先康, 张建狮等北京怀来丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究. 地震学报,19(5):

264 高校地质学报 1 5 卷 2 期 the global peridotite xenoliths. Olivine, orthopyroxene and clinopyroxene in Yangyuan peridotite xenoliths contain much more hydr

264 高校地质学报 1 5 卷 2 期 the global peridotite xenoliths. Olivine, orthopyroxene and clinopyroxene in Yangyuan peridotite xenoliths contain much more hydr 2009 年 6 月, 第 15 卷, 第 2 期,263-272 页 June 2009,Vol. 15, No.2, p. 263-272 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的含水量研究朱蓓蓓 1, 王勤 1,*, 王良书 1, 陈立辉 1, 张宏福 2 (1. 南京大学地球科学与工程学院, 南京