中国东部上地幔石榴石次变边：地幔高温热事件及其地质意义

中国东部新生代火山地幔捕虏体不仅反映了岩石圈上地幔的矿物组成、结构和地球化学特征，还记录了岩石圈演化的历史；其中，含石榴石的地幔捕虏样品尽管数量稀少，但其石榴石次变边反映了可以与地幔柱活动相媲美的地幔高温热事件（?T约为 300 C），为中国东部岩石圈地幔动力学演化提供了独特的证据和研究方向。本项研究在岩相学研究基础上，开展石榴石次变边精细而系统的电子探针分析，研究石榴石次变边的矿物组合及其地球化学特征，计算其形成的温度和压力条件，结合地幔橄榄岩的平衡温度和压力，反演中国东部岩石圈上地幔的地幔高温热事件及其动力学演化史。

中国东部新生代碱性火山岩携带的地幔捕虏体以尖晶石相橄榄岩为主，仅有少量石榴石相橄榄岩。后者尽管数量稀少，但是对于岩石圈上地幔动力学演化研究具有重要意义，它表明中国东部大部分新生代碱性火山岩来自于石榴石相地幔源区，对应的软流圈位于石榴石相地幔的顶部。所以，石榴石相地幔橄榄岩对于研究中国东部岩石圈地幔的组成、结构，以及地幔交代、岩浆成因等问题具有重要意义。.地幔石榴石普遍发育次变边，次变边的矿物组合反映了地幔的温度和压力变化。在超高压带和造山带，石榴石次变边的研究备受重视，其P-T-t轨迹为俯冲、折返等地质过程提供了重要约束；而对于中国东部石榴石次变边，究竟是岩浆上升过程中减压退变的产物，还是地幔交代或者克拉通破坏等地幔升温过程的产物，或者说石榴石次变边是否记录了一些地幔升温的证据。90年代初，根据石榴石次变边二辉石矿物温度计估算结果（高达1380-1392℃）（樊祺诚等，1990；曹荣龙等，1990），远高于玄武岩和地幔橄榄岩的平衡温度（1100℃），也高于软流圈的潜热（1280℃），所以石榴石次变边确实记录了中国东部地幔高温热事件。但是，后来这部分研究没有引起普遍重视。在前人研究的基础上，在中国东部克拉通破坏大讨论的背景下，本相研究旨在通过石榴石次变边的矿物组合研究，探讨地幔升温过程。.项目主要进展和成果包括2篇文章和3篇草稿中，（1）在诺敏河第四纪火山岩中发现石榴石相地幔橄榄岩，其平衡温度和压力为1114~1168℃和2.14~2.33 Gpa，显示了较高的地温梯度，矿物化学研究显示一定程度的残留地幔特征（已发表）；全岩地球化学正在整理和补充数据；（2）石榴石次变边的矿物组合研究，显示多期变质的特征，已形成草稿，难点是最适合温度计算的二辉石矿物组合太少；（3）Cpx子矿物和熔体平衡温度计算，获得1000-1380℃的地幔温度，显示中国东部地幔演化过程可能存在异常高温热事件，草稿待发；（4）熔体包裹体研究显示诺敏河地区有大量钾质地幔熔体，以及地幔交代成因的金云母、钾长石等矿物，暗示大兴安岭地幔经历了复杂的钾质和钠质地幔交代过程，钾质地幔交代与钾质岩浆成因有直接的关系，草稿待发；（5）橄榄石地幔流变的矿物化学研究，已发。