CCSD主孔高Ti榴辉岩非耦合的高Ti、低Nb(Zr)特征:对玄武质岩浆房中磁铁矿分离结晶作用的指示

利用XRF和HR-ICP-MS对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔<700m深度高Ti榴辉岩进行了准确分析研究。结果表明高Ti榴辉岩以TFeO和Eu异常之间的相关性及非耦合的高TiO2(2.4-5.7%)、低Nb(<5.5μg/g)和Zr(<98μg/g)为特征。而且,这些榴辉岩的TiO2、V和TFeO之间正相关。高场强元素(Ti、Nb、Zr等)在不同矿物和玄武岩/安山岩熔体之间的分配系数研究表明,高Ti和低Nb、Zr之间的非耦合变化必须有磁铁矿结晶作用的参与才能够出现。斜长石的密度(p=2.61-2.76g/cm3)低于正常玄武岩熔体(p=2.8-3.0g/cm3),因此玄武岩岩浆房中结晶出的斜长石在岩浆演化早期不会和熔体分离而形成堆晶岩。磁铁矿的密度(p=5.1-5.2g/cm3)远远高于玄武岩熔体。磁铁矿的结晶分离会显著降低玄武岩熔体的局部密度而诱发斜长石晶体分离下沉并形成富集斜长石的高Fe堆晶岩。这种机制很好地解释了高Ti榴辉岩所具有的TFeO和Eu异常之间的相关性及非耦合的高TiO2(2.4-5.7%)、低Nb(<5.5μg/g)和Zr(<98μg/g)特征。本文研究表明在CCSD中的高Ti榴辉岩原岩应是由同一玄武岩岩浆房中富磁铁矿结晶作用形成的堆晶岩。高Ti榴辉岩的Ti矿化本质上源于磁铁矿结晶作用,而与其经历的超高压变质作用无关。