南极拉斯曼丘陵含硼硅酸盐矿物的岩石硼大规模异常富集的地球化学研究

南极拉斯曼丘陵出露一套世界罕见的含硅硼镁铝矿、柱晶石、电气石Boralsillite,Werdingite,蓝线石等硼硅酸盐矿物组合的岩石，这些岩石硼元素大规模异常富集，是研究东南极区域地质背景的一个难得的重要窗口。本研究拟以富硼岩系及其围岩的地质古环境指示-岩浆和变质活动的叠加-硼元素的富集作用为主题，通过深入研究区域地质背景、富硼岩系硼同位素成分、地质地球化学特征和年代学，结合富硼岩系及与其有关的正片麻岩、混合岩、花岗岩、伟晶岩和镁铁质-超镁铁岩的地球化学和年代学，探讨该区硼富集的地质背景、硼的来源、形成机制、硼的聚集作用，完善富硼岩系成岩和富硼过程的精确年龄谱， 揭示不同时代岩浆活动、变质活动与硼元素异常富集之间的耦合关系，在此基础上总结拉斯曼丘陵硼大规模异常富集的地质条件和过程，为硼富集的成因提供确凿的地质地球化学依据。这对认识东南极乃至冈瓦纳古陆地质演化的研究具有重要科学意义。

南极拉斯曼丘陵出露一套世界罕见的含硅硼镁铝矿、柱晶石、电气石等硼硅酸盐矿物组合的岩石，这些岩石硼元素大规模异常富集。富硼岩系呈层状和透镜体等形状产出，富硼岩系的含硼矿物组合为：硅硼镁铝矿-柱晶石-堇青石-夕线石-石英，蠕虫状结构的电气石-石英，柱晶石-堇青石-钾长石脉体，硅硼镁铝矿-电气石-石英，柱晶石-电气石-钾长石-石英，柱晶石-堇青石组合等，反映了硼组分在麻粒岩相和混合岩化作用过程中矿物组合的变化。富硼岩系的原岩为变沉积岩，其锆石核代表的原岩年龄范围为约1000-1641 Ma和2441-3091 Ma，沉积年龄约为1000-1100 Ma，两组的锆石增生边代表的高级变质事件为约519-550 Ma，揭示B大规模流体富集作用的时代为泛非期。该区泥质麻粒岩峰期矿物组合（M1）为石榴石＋ 堇青石＋ 斜方辉石＋ 钾长石，被堇青石M2反应边叠加，峰期石榴石变斑晶发育堇青石＋斜方辉石后成合晶反应边（M3）。利用Thermocal程序在KFMASH模式体系对该泥质麻粒岩进行的定量模拟表明，在P-T为～0.6-0.8 GPa和～840-880 ℃，其峰期组合是由反应石榴石＋黑云母＝堇青石＋斜方辉石＋钾长石＋熔体形成的，随后峰后近等压冷却。而含硼泥质麻粒岩平均P-T计算峰期M1变质P-T条件为～0.9 GPa和～900 ℃，叠加的M2组合减压冷却的过程，其变质P-T条件为～0.7GPa和800～850 ℃。M3 P-T条件～0.4-0.5 GPa和700～750 ℃。结合年代学资料，认为该区泥质麻粒岩的峰期M1矿物组合反映晚元古代(～1000Ma)格林维尔期挤压D1构造事件，伴随强烈的岩浆作用。而叠加的M2组合与M3结构则形成于早古生代泛非期(～530Ma)D2～D3高级扭压剪切构造期间。M2与M3与重要的陆内活化有关。电气石的硼同位素δB‰为-12，柱晶石硼同位素δB‰为-17，硅硼镁铝矿同位素δB‰为-30，平均硼同位素δB‰硅硼镁铝矿＜柱晶石＜电气石，硅硼镁铝矿δB‰ 比较电气石和柱晶石较轻。深熔伟晶岩的电气石硼同位素δB‰为-12，与母岩电气石的δB‰比较几乎无差别，显示熔体的熔融作用和结晶作用无分馏作用。富硼岩石的源岩很少被变质作用改变。电气石石英岩可能是变质前热液硼交代的产物。石英岩电气石的B同位素δB‰ （-12）制约了其变质前的流体，其源岩可能是非海相蒸发岩。