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部分熔融实验是模拟地球内部岩浆形成的重要方法。实验研究泥质岩和安山岩部分熔融,探索S型花岗岩和Ⅰ型花岗岩形成岩浆过程中微量元素分布、分配及其分异,对于揭示岩浆形成、演化过程中微量元素元素地球化学行为以及利用微量元素进行岩浆过程的地球化学示踪等具有重要的科学意义。本文利用JL-3600吨压机开展了8 kbar、750-870℃条件下泥质岩(750~850℃)和安山岩(810~870℃部分熔融实验研究,利用EPMA和LA-ICP-MS分别对实验产物熔体相和残留相进行了主量和微量元素测试。通过对比两组实验结果,获得了如下主要认识:
(1)在8 Kbar条件下,泥质岩经不同程度熔融所形成的熔体为过铝质,其ASI>1.3(主要分布于1.29~1.85),安山岩经不同程度熔融所形成的熔体为准铝质,其ASI<1.0(主要分布于0.78~0.98);不同源岩条件下实验表明,随着实验温度增大,熔融程度显著增大:在相同的温度下,随着CI含量的增大,熔融程度增大。
(2)泥质岩经<25%的低程度部分熔融后的残留相矿物组合为黑云母+石榴石+磷灰石+钛铁矿。当熔融程度为35%时,残留相矿物组合为黑云母+石榴石+磷灰石+独居石+钛铁矿,独居石矿物围绕磷灰石分布,可能预示独居石是磷灰石的出溶产物。随着熔融程度进一步增大,黑云母、石榴石、钛铁矿消失,出现磷灰石+金红石+独居石的矿物组合。对于安山岩,不同熔融程度下其残留矿物相组合均为黑云母+磷灰石。
(3)实验研究结果显示,安山岩部分熔融形成Ⅰ型花岗岩的过程不会导致REE间的分异;泥质岩经高程度部分熔融所形成的花岗质熔体也不显示REE“四重效应”现象,而泥质岩经由低程度的部分熔融(<25%),其形成的花岗质熔体显示弱的“M”型REE“四重效应”现象,而残留相石榴石显示具有显著的“W”型REE“四重效应”现象。由此,推断S型花岗岩中的REE“四重效应”现象很可能与泥质岩小比例部分熔融具有成因联系。
(4)泥质岩低程度部分熔融(<25%)形成的熔体中REE含量分布于317.3~3523.5 ppm较大范围,显示较大的不均匀性,而残留相矿物石榴石中REE含量变化于202.3~1242.4 ppm范围,也显示有明显的不均匀性。据此我们初步认为富含F、Cl等挥发份的沉积物在低程度部分熔融形成熔体的过程中,因体系的不平衡导致稀土元素在残留相/熔体相中异常分配,这一特征很可能是过铝质岩浆产生REE“四重效应”机制。