隋建立

(中國(guó)地震局 地質(zhì)研究所， 北京 100029)

石榴子石是地幔的重要組成礦物之一，分布范圍從巖石圈上地幔一直到660 km深度的地幔過(guò)渡帶。中國(guó)東部新生代堿性火山巖攜帶大量地幔橄欖巖包體，巖石類(lèi)型主要以尖晶石相橄欖巖為主，并有少量石榴子石相橄欖巖。在中國(guó)東部從北到南30多個(gè)新生代火山巖區(qū)中，已經(jīng)報(bào)道發(fā)現(xiàn)的石榴子石相地幔橄欖巖包體主要分布在河北漢諾壩、河南鶴壁、安徽女山、浙江新昌、浙江西壟、福建閩清、福建明溪、廣東麒麟等地以及東北大興安嶺地區(qū)的諾敏河火山區(qū)和哈拉哈河-綽爾河火山區(qū)(樊祺誠(chéng)等, 2008; Suetal., 2011; 隋建立等, 2012)。這些地幔石榴子石中完全新鮮的比較罕見(jiàn)，大部分發(fā)育復(fù)雜的石榴子石反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，反應(yīng)邊的礦物組合、化學(xué)成分和成因機(jī)制為巖石圈地幔動(dòng)力學(xué)演化研究提供了重要依據(jù)。

對(duì)石榴子石反應(yīng)邊的研究由來(lái)已久。1882年Schrauf專(zhuān)門(mén)創(chuàng)造一個(gè)詞匯“kelyphite”(石榴子石次變邊)來(lái)描述波希米亞地區(qū)的石榴子石退變現(xiàn)象，迄今已有100多年的研究歷史。一些學(xué)者沿用專(zhuān)有名詞kelyphite指代石榴子石次變邊，而另外一些學(xué)者更愿意使用symplectite，甚至在一些文章中同時(shí)使用kelyphite和symplectite。石榴子石反應(yīng)邊廣泛出現(xiàn)在不同地質(zhì)背景的石榴子石中，例如造山帶地體麻粒巖以及金伯利巖和堿性火山巖攜帶的地幔包體等。Godard & Martin(2000)回顧了石榴子石次變邊的百年研究歷史，將其成因機(jī)制分為3類(lèi)： ① 巖漿成因，地幔石榴子石與原生巖漿或者后期巖漿反應(yīng)或者與地幔硅酸鹽熔體反應(yīng)，形成含熔體玻璃的石榴子石反應(yīng)邊(Spaceketal., 2013; Xiaoetal., 2018; Karginetal., 2019)； ② Opx成因，地幔斜方輝石解體形成一些含Opx+Cpx+Sp礦物組合的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)(Niida, 1984)，但是這個(gè)解釋無(wú)法說(shuō)清楚石榴子石殘斑的來(lái)源； ③ 石榴子石與橄欖石反應(yīng)，造山帶、超高壓帶等退變質(zhì)過(guò)程中石榴子石與橄欖石反應(yīng)形成石榴子石反應(yīng)邊 (Reid & Dawson, 1972; Grütteretal., 2006)。除了上述3種成因機(jī)制，最近一些研究表明，石榴子石在封閉條件下的等化學(xué)分解(isochemical breakdown)也可以形成石榴子石次變邊或者后成合晶(symplectite)結(jié)構(gòu)(Keankeoetal., 2000; Dégietal., 2010; Obataetal., 2013, 2014)。

總之，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于這類(lèi)石榴子石反應(yīng)邊缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，其成因機(jī)制還存在廣泛爭(zhēng)議。本文以大興安嶺第四紀(jì)火山巖攜帶的石榴子石相地幔橄欖巖為例，通過(guò)巖相學(xué)和電子探針主量元素分析，初步研究了石榴子石反應(yīng)邊的礦物組合、化學(xué)成分及其成因機(jī)制。

1 地質(zhì)背景和巖相學(xué)特征

大興安嶺第四紀(jì)火山活動(dòng)(圖1)大致分為南、北兩個(gè)區(qū)，南區(qū)集中在哈拉哈河-綽爾河(哈河火山區(qū))地區(qū)，北區(qū)主要分布在諾敏河-奎勒河河谷地區(qū)(諾敏河火山區(qū))。兩個(gè)地區(qū)的火山巖性不同，諾敏河第四紀(jì)火山巖屬于鉀質(zhì)火山巖系列(K2O含量為2%～4%，并且K2O>Na2O)，與鄰區(qū)科洛-五大連池鉀質(zhì)火山巖相似(K2O含量為4%～6%)，而哈河火山巖為鈉質(zhì)系列火山巖(K2O含量為 1%～2%)(樊祺誠(chéng)等, 2011, 2012)。古生代以來(lái)，大興安嶺地區(qū)受到古亞洲洋、鄂霍次克海和西太平洋等多期大洋板片俯沖的影響(Zhangetal., 2010)，構(gòu)造活動(dòng)頻繁，巖石圈動(dòng)力學(xué)演化復(fù)雜，熔體-巖石反應(yīng)(Liuetal., 2016)、巖石圈拆沉(Zhaoetal., 2013, 2014)等機(jī)制改造了區(qū)域地幔。

圖 1 大興安嶺新生代火山巖分布示意圖及采樣點(diǎn)位置[根據(jù)樊祺誠(chéng)等(2011, 2012)修改]Fig. 1 Sketch distribution map of Cenozoic volcanic rocks with sample locations in Da Hinggan Mountains(after Fan Qicheng et al., 2011, 2012)

大興安嶺諾敏河第四紀(jì)堿性火山巖攜帶大量地幔巖包體(圖2a、2b)，包體大小從幾毫米到十幾厘米，包裹在玄武巖中，或者風(fēng)化脫落。新鮮的地幔巖包體呈橄欖綠色(橄欖巖)，或者暗綠色、青綠色(輝石巖)；風(fēng)化后包體表明呈現(xiàn)磚紅色或者土黃色，內(nèi)部出現(xiàn)鐵銹色等現(xiàn)象。新鮮的石榴子石呈明顯的石榴紅色(深紅色到淺紅色、有光澤)(圖2b)，而大部分地幔石榴子石因?yàn)楸皇褡邮磻?yīng)邊包裹(圖2c、2d)，甚至內(nèi)部也出現(xiàn)大量微裂隙并發(fā)育礦物反應(yīng)邊，因此很多地幔石榴子石手標(biāo)本看起來(lái)呈土狀光澤，野外很容易被忽略。顯微鏡下新鮮的石榴子石呈粉紅色(圖2d)，反應(yīng)邊為暗色集合體(圖2c、2d)，隱晶質(zhì)或者玻基隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，高倍鏡下部分礦物微晶可以識(shí)別。

圖 2 地幔橄欖巖和石榴子石反應(yīng)邊巖相學(xué)特征Fig. 2 Petrological features of mantle peridotites and garnet reaction rimsa—地幔橄欖巖包體，右邊草綠色的是被巖漿包裹的新鮮橄欖巖，左邊橄欖巖氧化呈鐵銹色，外面包裹的寄主玄武巖已經(jīng)完全剝落,樣品采自諾敏半砬山； b—石榴子石橄欖巖拋光面，暗紅色石榴子石被淺色反應(yīng)邊包裹，樣品采自大興安嶺南區(qū)德勒河； c—石榴子石外面包裹著薄層反應(yīng)邊，內(nèi)部殘留蝕圓狀輝石斑晶，樣品08NMB10，正交偏光； d—粉色石榴子石斑晶被暗色反應(yīng)邊包裹，內(nèi)部還出現(xiàn)脈狀發(fā)育的反應(yīng)邊，樣品07WNP04，正交偏光； Rim—反應(yīng)邊； Grt—石榴子石； Cpx—單斜輝石； Opx—斜方輝石a—mantle peridotites, the right is a fresh peridotite with light green color, enclosed by basalt, and the left is oxidized and rust-colored (sample from Banlashan of Nuomin); b—a polished section of garnet peridotite, in which garnets were enclosed by light colored reaction rims (sample from Delehe of south Da Hinggan Mountains); c—a garnet is enclosed by thin reaction rim, with relic orthopyroxenes, sample 08NMB10, cross light; d—corona rims and dyke rims in a garnet, sample 07WNP04, cross light； Rim—rim; Grt—garnet; Cpx—clinopyroxene; Opx—orthopyroxene

大興安嶺第四紀(jì)火山巖地幔包體石榴子石礦物主要成分為鎂鋁榴石，其中北區(qū)諾敏河石榴子石成分為Pyr66～72Alm13～14Gro6～10Ura4～7(隋建立等, 2012)，南區(qū)哈拉哈河石榴子石為Pyr71～79(樊祺誠(chéng)等, 2008)，兩個(gè)地區(qū)的成分有明顯差別。從中國(guó)東部新生代地幔包體統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果看，石榴子石礦物成分具有比較寬的展布范圍，以鎂鋁榴石和鐵鋁榴石系列為主(Huang and Xu, 2010)，相對(duì)而言大興安嶺石榴子石成分的分布范圍比較集中，具有富鎂貧鈣、貧鐵特征，與福建明溪的石榴子石成分 (Qietal., 1995)接近。根據(jù)地幔礦物平衡溫度和壓力計(jì)算，哈拉哈河石榴子石二輝橄欖巖平衡溫壓分別為1 115～1 199℃和2.36～2.47 GPa，來(lái)源深度為76～79 km (樊祺誠(chéng)等, 2008)；諾敏河石榴子石橄欖巖的平衡溫壓分別為1 114～1168℃和2.14～2.33 GPa，來(lái)源深度為70～75 km (隋建立等, 2012)。這些數(shù)據(jù)顯示研究區(qū)具有較高的地溫梯度，與中國(guó)東部新生代火山巖區(qū)的地溫梯度特征(Huang and Xu, 2010)一致。

2 石榴子石反應(yīng)邊特征

全球幔源石榴子石來(lái)源有兩種不同的構(gòu)造背景：造山帶地體麻粒巖和巖漿(包括堿性巖漿和科馬提巖)地幔包體。中國(guó)東部新生代堿性玄武巖攜帶大量地幔包體，其中的石榴子石普遍發(fā)育反應(yīng)邊，但是長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于此類(lèi)石榴子石反應(yīng)邊缺乏足夠重視，研究稀少。本文對(duì)大興安嶺地區(qū)第四紀(jì)火山巖中典型石榴子石反應(yīng)邊進(jìn)行了電子探針成分分析，BSE圖像和電子探針?lè)治鲈谥锌圃旱刭|(zhì)與地球物理研究所完成，儀器為日本電子的JXA-8100，加速電壓為15 kV，電子束流10 nA，束斑直徑1～3 μm。

根據(jù)礦物反應(yīng)邊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可大致將大興安嶺第四紀(jì)火巖巖地幔包體中石榴子石分為3種： ① 冠冕狀反應(yīng)邊(圖2c、2d、圖3a)，圍繞石榴子石顆粒周?chē)l(fā)育薄層反應(yīng)邊，厚度1 mm左右，掃描電鏡背散射圖像中可以清楚地看到不同期次的反應(yīng)邊呈環(huán)帶狀分布，它們的礦物顆粒大小和礦物組合不同，暗示石榴子石反應(yīng)邊是多期成因的結(jié)果； ② 脈狀反應(yīng)邊(圖2d、圖3b)，部分石榴子石反應(yīng)邊深入石榴子石礦物內(nèi)部，甚至貫穿整個(gè)礦物，呈網(wǎng)脈狀分布，寬度為零點(diǎn)幾毫米，長(zhǎng)度為幾毫米； ③ 微裂隙反應(yīng)邊，石榴子石發(fā)育大量不規(guī)則微裂隙，具有海綿狀結(jié)構(gòu)，沿著微裂隙發(fā)育極其薄層的石榴子石反應(yīng)邊，厚度一般只有幾到幾十微米。

圖 3 石榴子石反應(yīng)邊BSE圖像Fig. 3 BSE pictures of three types of garnet reaction rimsa—石榴子石反應(yīng)邊的期次和礦物組合(樣品07WNP04)； b—石榴子石內(nèi)部發(fā)育的脈狀反應(yīng)邊，反應(yīng)邊與一條礦物裂隙相交，顯示該反應(yīng)邊發(fā)育晚于礦物裂隙，反應(yīng)邊不是熔體或者巖漿沿著裂隙侵入礦物并與石榴子石反應(yīng)形成，而是地幔溫壓條件改變所致(樣品07WNP04)； c—后生石榴子石包裹著單斜輝石和斜方輝石礦物殘斑，殘斑呈渾圓狀，石榴子石發(fā)育大量不規(guī)則微裂隙(樣品08NMB10) d—微裂隙放大，顯示幾十微米厚度的反應(yīng)邊，生成退變的石榴子石和微晶尖晶石(樣品08NMB10)a—coronal rims show multiple stages of petrogenesis (sample 07WNP04); b—vein rims spread into the garnet mineral, two vein rims cover through a crack, indicating that these vein rims were not formed by melt or magma along the cracks in the minerals (sample 07WNP04); c—garnet with many micro cracks, enclosing relic minerals of Cpx and Opx (sampel 08NMB10); d—very thin reaction rims, with several ten micrometers wide, along with the micro cracks (sample 08NMB10)

石榴子石反應(yīng)邊成分復(fù)雜，一般由快速反應(yīng)的微晶礦物和熔體玻璃組成。已經(jīng)報(bào)道的石榴子石反應(yīng)邊礦物包括石榴子石、單斜輝石、斜方輝石、橄欖石、尖晶石、鈦鐵氧化物、鈣鈦礦、綠泥石、斜長(zhǎng)石、角閃石、金云母等，從典型的高壓礦物鈣鈦礦到低壓礦物綠泥石、斜長(zhǎng)石，反映了地幔溫度、壓力等條件的變化；從無(wú)水礦物到含水礦物金云母、角閃石，反映了地幔流體組分活動(dòng)的證據(jù)(Godard & Martin, 2000)。本區(qū)地幔石榴子石反應(yīng)邊的礦物種類(lèi)包括石榴子石(Grt)、橄欖石(Ol)、單斜輝石(Cpx)、斜方輝石(Opx)、尖晶石(Sp)、熔體玻璃(Glass)等(礦物成分見(jiàn)表1)，礦物組合分別為Grt+Sp、Opx+Glass、Cpx+Glass等，不同成因類(lèi)型的石榴子石反應(yīng)邊礦物組合和化學(xué)成分不同；同類(lèi)型、不同期次的石榴子石反應(yīng)邊礦物形態(tài)、組合也有明顯變化，例如圖3a顯示了3期冠冕狀反應(yīng)邊微晶礦物從針狀到近似板條狀變化，暗示區(qū)域巖石圈地幔經(jīng)歷了多期復(fù)雜演化。

電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)(表1)顯示，石榴子石主晶為鎂鋁榴石，反應(yīng)邊的石榴子石幾乎全都是鈣鋁榴石，對(duì)應(yīng)的Mg、Cr、Fe和Si等成分進(jìn)入尖晶石等礦物，直至演化成比鈣鋁榴石更貧硅的熔體玻璃；尖晶石主要是鋁尖晶石，Cr含量比較低，Cr#[Cr/(Al+Cr)]為3.8～9.1。反應(yīng)邊的橄欖石礦物Fo指數(shù)[Mg/(Mg+Fe)]為83～87，相對(duì)地幔橄欖石(Fo>90)略顯貧鎂富鐵，與巖漿橄欖石相當(dāng)。反應(yīng)邊輝石礦物以斜方輝石為主，單斜輝石較少；大部分輝石幾乎不含Na2O、K2O(<0.1%)，繼承了石榴子石貧Na2O、K2O的特點(diǎn)。斜方輝石繼承了石榴子石鋁質(zhì)成分，鋁含量高達(dá)3%～17%，為富鋁斜方輝石。玻璃有兩類(lèi)，一類(lèi)幾乎不含Na2O、K2O(如表1中07WNP04)，與原始的石榴子石成分類(lèi)似；一類(lèi)含有顯著的Na2O、K2O(如表1中07WNP09，熔體玻璃中Na2O含量為3.27%～4.29%)，暗示有其它礦物或者熔體成分加入。

3 討論

石榴子石反應(yīng)邊的成因機(jī)制與巖石圈地幔動(dòng)力學(xué)演化密切相關(guān)。前文總結(jié)石榴子石反應(yīng)邊有4種重要的成因機(jī)制：巖漿/熔體成因、輝石反應(yīng)邊成因、石榴子石和橄欖石、石榴子石等化學(xué)分解成因。本文不討論輝石反應(yīng)邊，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的石榴子石和橄欖石反應(yīng)證據(jù)，重點(diǎn)討論巖漿/熔體成因和等化學(xué)分解成因機(jī)制在大興安嶺地區(qū)的作用和影響。

3.1 巖漿/熔體成因石榴子石反應(yīng)邊

高溫的堿性巖漿在上升過(guò)程中分解、破壞圍巖，部分地幔巖碎片和地幔礦物碎片被寄主巖漿帶到地表，形成地幔包體(mantle xenolith)和捕虜晶(xenocryst)。由于基性巖漿的溫度高達(dá)1 200～1 400℃以上，很容易與地幔巖反應(yīng)，所以通常見(jiàn)到的地幔包體都有一定的溶蝕現(xiàn)象，甚至蝕圓成規(guī)則的橢球形，如漢諾壩玄武巖中大量橢球形地幔包體堆積在熔巖流底部，蔚為壯觀(樊祺誠(chéng)等， 2001)。同樣，地幔礦物捕虜晶也會(huì)被巖漿溶蝕，形成各種礦物反應(yīng)邊，礦物反應(yīng)邊以及熔體包裹體的成因來(lái)源到底是寄主巖漿還是幔源熔體一直是個(gè)熱議的問(wèn)題，反應(yīng)邊礦物和玻璃成分可以提供區(qū)分來(lái)源的證據(jù)。

熔體玻璃是巖漿成因石榴子石反應(yīng)邊的重要特征之一 (Godard & Martin, 2000)，玻璃成分與來(lái)源密切相關(guān)。從表1可以看出，反應(yīng)邊玻璃Na2O、K2O含量通常很低，在0.5%以下；但是在07WNP09樣品中一部分富堿玻璃的Na2O含量達(dá)到3.27%～4.29%，比地幔石榴子石Na2O含量高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。從反應(yīng)邊礦物組合看，玻璃含量往往大于50%，因此石榴子石無(wú)法為熔體玻璃提供足夠的Na2O；而堿性巖漿和地幔熔體則可以大量提供Na2O、K2O。

至于區(qū)分地幔熔體還是寄主巖漿熔體來(lái)源，大興安嶺鉀質(zhì)熔體恰好提供了一個(gè)新的區(qū)分手段。此前研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)地幔有多種硅酸鹽熔體活動(dòng)，成分從鉀質(zhì)到鈉質(zhì)變化，其中部分鉀質(zhì)熔體K2O含量明顯高于巖漿，尤其是哈河地區(qū)部分熔體K2O含量(高達(dá)7%)為玄武巖的數(shù)倍，暗示深部地幔熔體交代來(lái)源(隋建立等, 2014)?？傊?，從礦相學(xué)和電子探針數(shù)據(jù)可以看出，大興安嶺石榴子石反應(yīng)邊與地幔熔體/流體和基性巖漿密切相關(guān)，二者的具體貢獻(xiàn)和礦物反應(yīng)細(xì)節(jié)可以通過(guò)反應(yīng)邊玻璃的Na2O、K2O含量區(qū)分，進(jìn)一步詳細(xì)研究可以做微區(qū)微量元素和同位素分析。

3.2 封閉體系下石榴子石分解反應(yīng)

等化學(xué)分解成因是指無(wú)外來(lái)成分參與、近似封閉體系下石榴子石分解反應(yīng)(isochemical breakdown)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是石榴子石+熔體反應(yīng)、石榴子石+橄欖石反應(yīng)不是必需的，石榴子石本身可以隨著地幔溫度壓力演化(可能包括礦物含水量變化)而分解，等化學(xué)分解在快速反應(yīng)條件下來(lái)不及形成完全穩(wěn)定的礦物組合，而是形成一些隱晶質(zhì)的、亞平衡的礦物組合，即反應(yīng)邊組合。早期研究提到過(guò)一些石榴子石等化學(xué)分解現(xiàn)象(Chinner, 1962; Mukhopadhyay, 1991)，只是未能引起廣泛重視并深入研究。Obata等人(Dégietal., 2010; Obataetal., 2013, 2014)通過(guò)一系列高溫高壓實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)實(shí)例研究，指出石榴子石分解是石榴子石反應(yīng)邊的一種重要的成因機(jī)制。在大興安嶺3類(lèi)石榴子石反應(yīng)邊中，07WNP04樣品脈狀石榴子石反應(yīng)邊礦物組合以O(shè)px+Glass為主，電子探針數(shù)據(jù)(表1)顯示其Opx和Glass中的Na2O、K2O含量極低(均低于0.1%)，與地幔石榴子石成分一致，比較符合石榴子石等化學(xué)分解的特征。

表 1 石榴子石反應(yīng)邊礦物主量元素成分wB/ %Table 1 Major element compositions of minerals in garnet reaction rims

石榴子石內(nèi)部微裂隙可能也不受外來(lái)硅酸鹽熔體或者巖漿的影響，微裂隙反應(yīng)邊是等化學(xué)分解的產(chǎn)物。顯微鏡下，微裂隙不明顯。BSE圖像顯示石榴子石晶體內(nèi)部發(fā)育大量不連續(xù)的微裂隙，受外源熔體影響較少，礦物組合為Grt+Sp，無(wú)明顯的Na2O、K2O成分，而地幔流體和硅酸鹽熔體、巖漿中都含有明顯的Na2O、K2O成分，因此這種晶體內(nèi)部的微裂隙石榴子石反應(yīng)邊是石榴子石分解產(chǎn)物，暗示大興安嶺巖石圈地幔溫度、壓力快速改變，石榴子石內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則應(yīng)力裂隙和礦物化學(xué)反應(yīng)，地幔高溫、快速隆升。

已知的等化學(xué)分解成因石榴子石反應(yīng)邊的報(bào)道有：捷克摩爾多瓦帶(Moldanubian Zone)麻粒巖地體石榴子石反應(yīng)邊，礦物組合為Opx+Sp+Pl (Obataetal., 2013)；澳大利亞新南威爾士Delegate霞石巖質(zhì)角礫巖筒中的石榴子石反應(yīng)邊，礦物組合為Cpx(鎂質(zhì)斜鐵輝石)+Sp+An (Keankeoetal., 2000)；巴拿馬盆地堿性玄武巖攜帶的下地殼麻粒巖包體中的石榴子石，反應(yīng)邊礦物組合An+Opx+Sp(Dégietal., 2010)；意大利西西里島Hyblean高原玄武質(zhì)角礫巖筒中的石榴子石輝石巖包體，反應(yīng)邊礦物組合Opx+Sp+Pl(Sapienzaetal., 2001)。這些等化學(xué)分解成因石榴子石反應(yīng)邊的地質(zhì)背景包括造山帶地體和巖漿包體，反應(yīng)邊礦物組合主要是Opx+Sp+Pl。本文發(fā)現(xiàn)的大興安嶺石榴子石等化學(xué)分解有關(guān)的反應(yīng)邊，礦物組合有Opx+Glass和Sp+Glass兩種，說(shuō)明等化學(xué)分解還有更多的礦物組合。從礦物成分看，大興安嶺石榴子石反應(yīng)邊Opx的鋁質(zhì)成分較高，鋁含量高達(dá)3%～17%，為富鋁斜方輝石；盡管輝石Ca成分很低(Wo<5%)，但是已經(jīng)不符合嚴(yán)格意義的斜方輝石晶系，只是用Opx、Cpx區(qū)分兩類(lèi)不同成分的輝石。富鋁斜方輝石是等化學(xué)分解成因石榴子石反應(yīng)邊的另一個(gè)重要特征，上述幾個(gè)地區(qū)Opx均有富鋁特征，部分輝石繼承了石榴子石的高鋁成分，或者由熔體玻璃和長(zhǎng)石繼承。

等化學(xué)分解與高溫和低壓有關(guān)，地幔石榴子石的穩(wěn)定區(qū)間為55～70 km以下，壓力降低時(shí)從石榴子石相到尖晶石相轉(zhuǎn)變，形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，這是上地幔最重要的礦物相轉(zhuǎn)變之一 (Xuetal., 1995; Chenetal., 2001; 樊祺誠(chéng)等, 2001; Zhangetal., 2001; Huang & Xu, 2010)。從成因機(jī)制看，滿(mǎn)足石榴子石等化學(xué)分解的高溫、低壓條件的地質(zhì)過(guò)程主要是造山帶隆升、超高壓帶俯沖折返以及地球早期科馬提巖漿快速?lài)姲l(fā)和顯生宙堿性巖漿噴發(fā)等。大興安嶺地區(qū)既有造山帶地幔隆升的背景，同時(shí)這些包體也是第四紀(jì)巖漿快速?lài)姲l(fā)上升攜帶到地表的產(chǎn)物，詳細(xì)區(qū)分二者的影響還需要更多的工作。

4 結(jié)論

石榴子石具有反應(yīng)邊是中國(guó)東部地幔包體的一個(gè)重要特點(diǎn)，巖相學(xué)和電子探針研究顯示大興安嶺第四紀(jì)火山巖地幔包體中石榴子石反應(yīng)邊具有兩種截然不同的成因機(jī)制：

(1) 巖漿或者熔體與巖石反應(yīng)，石榴子石反應(yīng)邊礦物組合中出現(xiàn)富含鉀、鈉的熔體玻璃或者含水礦物等，暗示反應(yīng)體系開(kāi)放，有外來(lái)流體和堿質(zhì)成分加入；

(2) 地幔石榴子石等化學(xué)分解，礦物組合為Grt+Sp或者Opx+Glass，重要特征是系統(tǒng)成分與石榴子石相當(dāng)，沒(méi)有明顯的鉀、鈉等外來(lái)物質(zhì)加入，礦物學(xué)特征表現(xiàn)為脈狀或者更加細(xì)微的微裂隙。

大興安嶺第四紀(jì)地幔包體中兩種不同成因類(lèi)型的石榴子石反應(yīng)邊，記錄了地幔熔體反應(yīng)和富集的過(guò)程以及地幔溫度變化和隆升歷史，為深入研究地幔地球化學(xué)成分變化和熱演化歷史提供了重要證據(jù)。

致謝感謝中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所毛騫、馬玉光指導(dǎo)完成電子探針?lè)治龉ぷ?；感謝中國(guó)地震局地質(zhì)研究所樊祺誠(chéng)研究員、李霓研究員、潘波、趙勇偉等的指導(dǎo)和參與。