淡色花崗巖被認為是典型的地殼深熔產(chǎn)物,但又代表著地殼最分異的部分。云母和長石是淡色花崗巖中的主要組成礦物,也是其源區(qū)熔融反應的主要參與者,還是B和Mo元素的主要控制相。因此,淡色花崗巖是解決上述問題的理想對象。對此,中國科學院廣州地球化學研究所巖石學學科組博士生范晶晶、研究員王強、副研究員馬林及其合作者對喜馬拉雅錯那洞淡色花崗巖(富黑云母花崗巖、二云母花崗巖、含石榴石白云母花崗巖)進行了礦物學、元素及Sr-Nd-B-Mo同位素地球化學研究,主要取得了以下認識:
(1)富黑云母花崗巖并不代表巖體中早期最不演化的組分,其相對高的Fe2O3、MgO、TiO2、Zr、REE含量和變化較大的Sr-Nd同位素組成(圖1)以及其中具有熔融殘余特征的黑云母,表明可能是源區(qū)殘余黑云母及磷灰石等礦物攜帶的結果。
(2)二云母花崗巖Sr-Nd同位素表現(xiàn)出正相關變化趨勢,這種現(xiàn)象也出現(xiàn)在夏如和Manaslu淡色花崗巖(圖1)中,這不能用分離結晶來解釋,而可能是非實比部分熔融并耦合副礦物溶解的結果:熔融體系水活度增加會促進長石和獨居石溶解,使熔體向低87Sr/86Sr、低εNd(t)的方向演化。
(3)二云母花崗巖的B體系與Rb-Sr-Ba體系呈較好的相關性(圖2),這種相關性可能指示兩種機制——分離結晶作用和熔融程度的差異。研究人員對分離結晶過程中B同位素變化模擬發(fā)現(xiàn),即使100%長石分離結晶也不能解釋二云母花崗巖的B同位素變化(圖3a-c),因此,二云母花崗巖的B同位素組成可能主要受源區(qū)熔融過程控制。熔體B同位素逐漸變重可能是源區(qū)長石熔融比例增加造成的,或是在熔融過程中形成了富輕B同位素的富Al礦物(如夕線石)。含石榴石白云母花崗巖B同位素變化與二云母花崗巖變化趨勢相反(圖2),這可能主要是晶體-熔體分異與熔體-流體反應共同作用的結果,模擬結果也證實如此(圖3d)。
(4)二云母花崗巖與含石榴石白云母花崗巖的Mo同位素顯示出與B同位素一致的變化趨勢(圖4),對于二云母花崗巖,其礦物Mo同位素組成與熔體一致,因此,其Mo同位素變化可能主要受熔融過程中長石貢獻比例的控制,而含石榴石白云母花崗巖Mo同位素隨巖漿演化程度增加而變重,這是分離結晶還是流體作用者兩者共同作用的結果,仍需進一步的討論。
(5)深熔花崗巖的組分變化主要受控于源區(qū)過程,其次為淺部侵位過程的晶體-熔體分異及可能伴隨的熔體-流體作用;B-Mo同位素體系可用作示蹤深熔熔體產(chǎn)生及分異的有效工具。
相關研究成果以Boron and molybdenum isotopic fractionation during crustal anatexis: Constraints from the Conadong leucogranites in the Himalayan Block, South Tibet為題,發(fā)表在Geochimica et Cosmochimica Acta上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學考察研究、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院青年創(chuàng)新促進會等項目的聯(lián)合資助。

圖1.錯那洞淡色花崗巖及喜馬拉雅其他地區(qū)淡色花崗巖Sr-Nd同位素圖解

圖2.錯那洞淡色花崗巖B同位素與Rb-Sr-Ba體系相關性圖解

圖3.錯那洞淡色花崗巖B同位素地球化學模擬

圖4.錯那洞淡色花崗巖Mo同位素體系與元素相關性圖解