作為巖石中常見的副礦物，榍石可以有效地限定巖漿、變質(zhì)、熱液等地質(zhì)活動的形成時代，同時還能記錄該地質(zhì)過程的物化條件與演化歷史。位于華北克拉通東南緣、膠東西北部的郭家?guī)X型花崗閃長巖，一直以來都是巖石學(xué)家和礦床學(xué)家的關(guān)注焦點(diǎn)，其特點(diǎn)有：1、形成于華北克拉破壞的峰期（早白堊世），具有埃達(dá)克質(zhì)巖石特征，記錄了強(qiáng)烈的殼-幔相互作用過程；2、在時間（130 Ma）和空間上與膠東大規(guī)模金成礦（120 Ma）關(guān)系密切。盡管關(guān)于郭家?guī)X巖體成因已有較多的文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)導(dǎo)，但其爭議仍然存在，包括地幔組分是否參與巖石的形成以及巖漿混合是否發(fā)生等。
為了探明膠西北早白堊世郭家?guī)X型花崗閃長巖的巖石成因，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所固體礦產(chǎn)資源研究室碩士研究生江鵬在其導(dǎo)師副研究員楊奎鋒和研究員范宏瑞的共同指導(dǎo)下，對郭家?guī)X巖體及其內(nèi)部閃長質(zhì)包體中的榍石開展了系統(tǒng)的微區(qū)顯微結(jié)構(gòu)、U-Pb年代學(xué)以及原位主微量元素地球化學(xué)分析，從榍石微觀尺度對大尺度的深部巖漿過程進(jìn)行探討。
郭家?guī)X巖體和閃長質(zhì)包體中的榍石分別具有振蕩環(huán)帶（G類）和核-幔-邊環(huán)帶（E-I類）。這兩類榍石有一致的U-Pb年齡（130 Ma），并表現(xiàn)出“互耦”的、劇烈的元素變化（LREE，HFSE，Al，F(xiàn)e，F(xiàn)等），其中Zr含量的變化反映G類榍石經(jīng)歷了兩次巖漿“熱事件”，而E-I類榍石經(jīng)歷了“快速冷凝”過程；其它元素的劇烈變化反映了巖漿組分的陡然改變，指示了早階段貧REE、Fe的長英質(zhì)巖漿與熱的、富REE和Fe的閃長質(zhì)巖漿的脈沖式巖漿混合過程。閃長質(zhì)中另一類榍石呈填隙狀（E-II類），具有相對年輕的U-Pb年齡（128 Ma），其高F、高Nb/Ta比值、低REE等地球化學(xué)特征，暗示了晚階段的富F、貧REE的混合后的花崗閃長質(zhì)巖漿擠入尚未完全固結(jié)的閃長質(zhì)包體之中，發(fā)生巖漿物理機(jī)械混合過程。
通過對榍石進(jìn)行微區(qū)分析，膠西北郭家?guī)X巖體的多階段巖漿混合成因得以揭示。對比前人同位素資料，江鵬等人認(rèn)為，太古宙下地殼和新生鎂鐵質(zhì)下地殼的活化、重融，產(chǎn)生了膠西北早白堊世巖漿混合的兩個端元。該榍石研究工作既呈現(xiàn)了副礦物榍石在精細(xì)刻畫深部巖漿過程的重要作用，也為膠西北早白堊世下地殼的活化、殼-幔的強(qiáng)烈相互作用提供了直接約束。
以上研究成果近期發(fā)表在國際巖石學(xué)期刊Lithos（Jiang et al. Titanite-scale insights into multi-stage magma mixing in Early Cretaceous of NW Jiaodong terrane, North China Craton. Lithos, 2016, 258: 197-214）。
圖1：環(huán)帶狀榍石（G-type和E-type-I）的特征元素剖面分析
圖2：膠西北早白堊世多階段巖漿混合成因模型。（a）巖石圈尺度的膠東下地殼活化與巖漿混合作用；（b）榍石微區(qū)尺度對多階段巖漿混合的記錄。
