麻粒岩捕虏体的元素地球化学特征及成因探讨

选取6块麻粒岩捕虏体测定了其主量元素、稀土元素和微量元素组成，另外还对一件二辉麻粒岩样品进行了Sr-Nd同位素测定，测试的实验室、分析仪器和分析误差同上一节。

1.主量元素

麻粒岩捕虏体的主量元素组成见表4-19。总的来说，捕虏体的化学成分变化不大，其SiO₂含量为45.9%～52.34%，为基性麻粒岩，MgO为5.89%～12.57%，Al₂O₃为13.02%～17.38%，（K₂O+Na₂O）为2.65%～4.3%，Mg′值为65.2～79.4，CaO/Al₂O₃为0.31～0.84，其SiO₂含量及Mg′值均落入世界范围麻粒岩相捕虏体的主体变化区域内（Rudnick，1992）。和河北汉诺坝晚中生代镁铁质麻粒岩捕虏体（张国辉等，1998）相比，具有MgO低、Al₂O₃高、碱质成分高的特点。在标准矿物计算结果中，以Hy标准分子为主要特点。样品Hn10中出现了Ne分子，显示了偏碱性的特点，镜下观察，该样品含有较高的金云母，可能是由于云母中K含量高造成了CIPW计算结果偏碱性。样品Hn20中出现了少量刚玉分子，显示铝过饱和的特点。它们的主量元素之间没有明显的线性关系，反映了它们成因和演化过程的差异。将数据投入AFM图（图4-9）中，所有数据均落在拉斑质与钙碱性分界线附近，且偏钙碱性一侧，没有出现富铁的趋势。

表4-19 基性麻粒岩捕虏体的主量元素组成（w_B/%）及CIPW计算结果（%）

续表

2.稀土元素

麻粒岩捕虏体的稀土元素含量见表4-20，相应的球粒陨石标准化曲线型式见图4-28。麻粒岩捕虏体所测8种稀土元素的含量变化于（93.55～220.74）×10^-6，是球粒陨石相应元素的52～122.89倍，明显高于冀东前寒武纪麻粒岩（Jahn等，1984），轻、重稀土元素的分馏程度可以（La/Yb）_N表示，基性麻粒岩的（La/Yb）_N=5.85～11.85，也高于冀东前寒武纪麻粒岩（3.5～8.7，Jahn等，1984），显示为LREE富集型。和汉诺坝晚中生代镁铁质麻粒岩捕虏体不同，它们的稀土含量高，且均未显示正Eu异常，样品Hn11具有弱的负Eu异常，该样品的MgO含量也较低，表明该样品在发生麻粒岩相变质作用之前，已经历了一定程度的岩浆分异。尽管麻粒岩捕虏体的REE配分型式大体相似，但REE含量并不随MgO降低而系统地升高，表示这些岩石并不是从单一母岩浆中结晶分异的，或者它们具有不同的成因。总体上，这些基性麻粒岩的REE模式和许多现代的大陆溢流玄武岩很相似。另外，和冀东太古宙基性麻粒岩（Jahn等，1984）相比，REE含量明显较后者高，说明它们和后者的成因不同。许多太古宙和元古宙的麻粒岩，也均显示了LREE富集的型式，但它们的（La/Yb）_N比值均没有这么高。

图4-28 麻粒岩捕虏体的稀土元素球陨石标准化曲线

表4-20 基性麻粒岩捕虏体的稀土元素和微量元素含量（w_B/10^-6）

3.微量元素

麻粒岩捕虏体微量元素含量列于表4-20。不相容元素的原始地幔标准化型式见图4-29。6件基性麻粒岩样品显示了相似的微量元素变化趋势，随元素不相容性的降低，不相容元素均一化值降低。多数出现了Ba、K的正异常，几乎全部样品均出现了明显的U、Th、Nb、Ta的负异常。Ba、K的正异常显然和样品中含有丰富的富Mg云母有关，而U、Th的负异常使这些基性麻粒岩明显区别于堆晶岩捕虏体和寄主闪长岩。Barbey和Cuney（1982）认为在麻粒岩相变质作用中，Ba容易富集。当然，云母的存在对Ba的富集也有一定的贡献。

图4-29 麻粒岩不相容元素的原始地幔标准化型式

和汉诺坝镁铁质麻粒岩相比，本区基性麻粒岩捕虏体含有更高的不相容元素含量，尤其是大离子亲石元素，如Th、U、Cs、Rb、Sr等，与华北古元古代宽甸杂岩中的斜长角闪岩（变玄武岩）（孙敏等，1996）非常相似。另一方面，其高场强元素和重稀土含量却较低，也与宽甸杂岩中斜长角闪岩相当，类似于洋中脊玄武岩。然而基性麻粒岩的中稀土元素（MREE）却较宽甸杂岩中斜长角闪岩高，是因为它的形成过程中没有牵涉到角闪石的分异，而后者则与此有关（孙敏等，1996）。

4.Sr-Nd同位素

二辉麻粒岩样品Hn12的Sr-Nd同位素组成列于表4-21。可以看出，该样品具有较高的Sr初始比值（0.7097）和非常低的ε_Nd（t）（-18），与华北克拉通前寒武纪高级变质岩以及汉诺坝晚中生代麻粒岩捕虏体差别很大，而相当于EMI型和EMII型地幔（Zindler et al.，1986）的过渡组分。多数情况下下地壳麻粒岩具有和EMI型地幔较为相似的Sr-Nd同位素组成，因为高级变质作用会造成Rb的亏损，从而降低Sr同位素比值，也就是说，麻粒岩捕虏体的原岩可能具有更高的Sr同位素初始比值。Sm-Nd体系则相对不受变质作用影响，Nd同位素比值应保持不变。麻粒岩很低的ε_Nd（t）反映了其原岩特点。如此的同位素特点不可能是由于麻粒岩原岩侵入于地壳中受到同化混染形成的，它可能反映了以下的地质作用：在其地幔源区发生过强烈的壳幔相互作用，即其源区地幔组成为亏损地幔+再循环陆壳，或起源于发生过交代作用的富集地幔。

表4-21 二辉麻粒岩捕虏体Hn12的Sr-Nd同位素组成

注：表中数据的处理同表4-12。