新疆萨尔托海英安质岩脉中的石榴石成因及其对岩浆过程的启示

Garnets in volcanic-superhypabyssal rocks have either a xenocyrstic or a phenocrystic origin. However, in the wake of recognization on crystals complexity in igneous rocks, the xenocyrst-phenocryst model cannot comprehensively interpret the garnet formation. New exploration on garnet origin will be an important task in the future. Garnet-bearing dacitic dykes outcrop in Sartohay, Xinjiang, which include strongly peraluminous and metaluminous types. It provides a good opportunity for the garnet-origin study. This project will focus on research of mineralogy and oxygen isotope of garnet and its inclusions, the major and trace elements composition and Sr-Nd isotopic ratios of the host rocks. These data will be used to investigate the origin of the garnet, the primary composition and evolution of the host magma and the overall petrogenetic process. This work will further understand the origin of the garnet in volcanic-superhypabyssal rocks, and provide a foundation for the study of magmatic dynamic process.

火山岩–超浅成岩中的石榴石通常被认为是斑晶或捕虏晶，随着对火成岩中晶体复杂性认识的不断深入，斑晶–捕虏晶模式已经无法全面解释火山岩–超浅成岩中石榴石的来源，因此需要对石榴石成因进行新的探索。新疆萨尔托海地区发育含石榴石的英安质岩脉，由偏铝质和强过铝质两种类型组成。本项目计划通过对石榴石及其包裹的矿物群进行系统的矿相学、矿物化学及氧同位素研究，并结合全岩地球化学分析，探讨石榴石的成因及寄主岩浆原生成分和演化过程，在此基础上，揭示偏铝质和过铝质岩脉的成因联系。本研究将丰富对火山岩–超浅成岩中石榴石成因机制的认识，并为探讨其蕴含的岩浆动力学过程提供矿物成因学依据。

本项目以新疆萨尔托海含石榴石的英安质岩脉为对象，针对石榴石开展了详细的矿物学研究，以此为基础在岩脉中识别出两类石榴石，一类是具有核-边结构，核部富MnO，边部富CaO；另一类根据成分特征分为3个亚类。Type 2A整体具有较为均一的成分，含有少量包裹体；Type 2B石榴石具有所有石榴石类型中最高的Ca含量（CaO达5.6wt%），且成分均匀，罕见矿物包裹体；Type IIC含有大量的矿物包裹体，具有成分环带（Ca-Fe发生相关变化），包裹体矿物出现的区域与成分环带通常具有相关性。通过石榴石成分及其中矿物包裹体特征分析，认为第一类石榴石的核部是来源于源区（变泥质岩）的残留晶；第二类是岩浆结晶的产物。岩脉基质中的锆石与石榴石中的锆石包裹体具有相似的U-Pb年龄（300Ma）和氧同位素值（б18O：3.42-6.42‰），表明含石榴石的岩脉形成于晚石炭世，其母岩浆有来自地幔的组分，全岩Sr-Nd同位素特征（ε(Nd)t：8.23-9.14）也支持这一认识。对岩脉样品的地球化学模拟显示，其母岩浆稀土配分模式与西准地区同时代中-基性岩脉相似，与邻区百口泉辉长岩-辉石闪长岩基本吻合。结合对西准噶尔同时期岩浆岩数据的统计和分析，认为含石榴石的英安质岩脉揭示了晚石炭世-早二叠世之交西准地区构造背景由挤压转变为拉张，产生的不同类型岩浆产物表明了岩浆源区的不均一。