摘要
二叠纪峨眉山大火成岩省正长岩和过碱性花岗岩主要发育在攀西地区，并与含钒钛磁铁矿矿床的镁铁-超镁铁质层状岩体具紧密的时空耦合关系。因此，正长岩和过碱性花岗岩的成因以及其与镁铁-超镁铁质层状岩体之间是否存在成因联系一直备受关注。 大量研究发现，单斜辉石在地幔部分熔融和岩浆分异过程中对许多微量元素的分配起着关键作用，基本上可以控制镁铁-超镁铁质岩石中固相/熔体之间的总分配系数、以及岩浆中大多数地球化学行为相似的微量元素的相对和绝对含量。如果对层状岩体、正长岩和过碱性花岗岩中的单斜辉石进行微量元素分析，利用不同单斜辉石的分配系数估算平衡熔体的成分，对比这些平衡熔体的微量元素组成，可能是判别岩体在形成过程是否为同源岩浆成因、或多源熔体演化成因的有效手段之一。 据已有研究和我们的初步工作，峨眉山大火成岩省过碱性花岗岩中的辉石主要为富Na辉石（霓石或霓辉石），偏铝质正长岩和层状岩体中的辉石以富Ca辉石（透辉石或普通辉石）为主。目前文献中只有玄武质岩浆体系中富Ca辉石（透辉石、次透辉石和普通辉石）的分配系数数据，而对碱性岩浆体系中的单斜辉石（包括富Ca辉石和富Na辉石）的分配系数研究较少，特别是有关碱性岩浆体系中富Na辉石/熔体分配系数的资料十分有限。这降低了利用富Na辉石反演平衡熔体的微量元素组成结果的可信度。因此，碱性岩浆体系中富Na辉石与熔体之间的分配系数急需准确的实验数据，本次论文工作即针对这一问题开展了实验岩石学工作。 本次论文工作选取霓石单矿物和峨眉山高钛玄武岩做为初始物，二者质量比分别为1∶4、1∶3、1∶2、1∶1和2∶1，在1GPa和1300-1000℃的温压条件下利用活塞圆筒实验装置合成出富Na辉石及与之平衡的熔体，测定微量元素（包括稀土、大离子亲石元素和高场强元素）在矿物和平衡熔体中的含量，计算得到富Na辉石/熔体之间的微量元素分配系数，并与前人的结果以及模拟计算得到的富Na辉石稀土元素分配系数进行比较，然后探讨影响富Na辉石分配系数的控制因素（温度、压力、矿物本身主量元素成分、熔体成分等）。 一共进行了12次实验，最终在霓石与玄武岩质量比为2∶1的初始物实验中成功合成出富Na辉石，利用电子探针实验和激光实验测定并获得了一组富Na辉石与熔体的分配系数。我们发现微量元素在富Na辉石与熔体之间的分配主要受晶体化学的影响，NaFe3+Si2O6组分和Al3+和Ca2+的含量起主导作用。由于我们没能测得熔体中Fe3+所占的比例，所以无法定量衡量熔体结构的影响。其他因素对微量元素的分配系数的影响较小。通过将实验测定得到的富Na辉石微量元素的分配系数和前人提出的公式模拟计算获得的结果比较发现，两者的偏差较大，因此，公式模拟计算的方法用于富Na辉石时会造成较大误差。 我们将实验测得的分配系数应用在太和岩体去反算与太和过碱性花岗岩中富Na辉石平衡的熔体微量元素含量，并与太和层状岩体的全岩微量元素含量进行了对比。反算的熔体成分趋势大致与层状岩体相符，但在重稀土元素上表现不一致。我们认为这是由于富Na辉石成分的差异引起的分配系数不适用所造成的结果。 我国攀西地区出露的红格镁铁-超镁铁质层状岩体赋含世界级的钒钛磁铁矿矿床。该岩体自下而上被分为下部橄辉岩带、中部辉石岩带和上部辉长岩带。厚层磁铁矿主矿体主要赋存在中部辉石岩带中，而下部带和上部带发育浸染状和海绵陨铁结构矿石。本文通过对上部带中含浸染状磁铁矿的辉长岩样品的岩相观察发现，在单偏光镜下单斜辉石发育多种类型环带结构，表现为由强烈出溶铁钛氧化物的暗色区和弱/无出溶的明亮区组成的复杂环带特征。弱/无出溶区相对强出溶区具有略高的Mg#(76～79)和较低的FeO、TiO2、Al2O3、REE和Zr含量。在弱/无出溶区和强出溶区的边界，TiO2和Al2O3含量发生突变，表明单斜辉石经历了增生生长的过程。强出溶区富Fe、Ti的特征表明其结晶于富Fe熔体，可能与岩浆房晶粥中粒间熔体不混溶作用产生的富Fe熔体有关。弱/无出溶区可能结晶较早、并受到富Fe熔体不同程度的溶蚀，随后增生再生长，形成铁钛氧化物强烈出溶区。单斜辉石单颗粒中强出溶区的REE和Zr含量变化较大，可能与粒间熔体的成分随分异的进行而持续演化有关。
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