位于日本东北部阿武隈山脉南端的粒屑状角闪辉长岩，是由Adakitic岩浆作用形成的

辉绿岩形成与安山岩浆活动关系密切，矿物化学显示Ti和Al分带，U-Pb年龄约120Ma，揭示早白垩世俯冲带热事件。

　　
日本东北部阿苏卡山脉的Nishidohira变质带中发现的辉石 amphibole 榴辉岩（poikilitic hornblende pyroxenite）及共生角闪石二长岩（hornblende gabbro），揭示了早白垩世俯冲带热事件的独特过程。本文系统解析了该岩石组合的矿物学特征、同位素年代学证据及其与俯冲机制的关联，为理解大陆边缘弧岩浆作用的物质来源与演化路径提供了新视角。

### 一、变质岩带地质背景与样品特征
研究区域位于东亚大陆东缘的俯冲带环境，受Izanagi/Kula板块西向俯冲影响，形成了复杂的变质-岩浆活动序列。Nishidohira榴辉岩体与周边低级变质岩系接触，具有明显的矿物包裹结构特征：粗大的暗色 amphibole 核心包裹橄榄石、单斜辉石及少量正辉石，外围过渡带形成浅色绿帘石质 amphibole。显微观察显示，poikilitic 结构中 amphibole 成分在空间分布上呈现显著分带性，核心部位TiO?含量高达2.1 wt%，向外逐渐降低至<1 wt%。

共生的角闪石二长岩（hornblende gabbro）显示不同的矿物组合特征，以中粒状 amphibole（74%体积）为主，含少量斜长石、黑云母及微量钛铁矿。两岩体共享U-Pb锆石年龄（116-127 Ma），表明其形成于同一热事件。对比区域资料发现，该榴辉岩体与Kitakami山脉早白垩世adakite（俯冲带熔体）系列岩石在时空分布上高度吻合。

### 二、矿物化学分带与熔体反应机制
榴辉岩中 amphibole 的化学分带特征具有关键指示意义：
1. **核心区域（高Ti amphibole）**：含TiO? 1.3-2.1 wt%，XMg（Mg/(Mg+Fe)）达0.89，显示pargasite成分为主。其稀土元素配分显示强烈正 Eu anomalies（ Eu/Eu* = 1.2-1.8），与俯冲带流体携带的Eu同位素行为一致。
2. **过渡带（中Ti amphibole）**：TiO?含量降至1.0-1.5 wt%，XMg值范围0.75-0.85，对应magnesiohornblende成分。该带出现ilmenite包体（含量2%），表明熔体中TiO?浓度梯度显著。
3. **边缘区域（低Ti amphibole）**：TiO?<1 wt%，XMg降至0.72-0.80，显示actinolite成分为主。与正辉石共生区域呈现低Al?O?（0.1-0.2 apfu）特征，暗示熔体中Al3?的分配分异。

通过矿物包裹体关系与化学分带分析，揭示出多阶段反应过程：
- **早期阶段**：高MgO（>25 wt%）的俯冲带熔体（adakite）与地幔橄榄岩发生部分熔融，形成富含Ti的pargasite（XMg>0.85，TiO?>1.5 wt%）。
- **中期反应**：未完全熔融的俯冲带熔体（含5-7 wt% SiO?）渗透到预存的高Mg ultramafic岩石（橄榄岩+辉石）中，引发 amphibole 的二次生长。该过程伴随正辉石的形成（Opx XMg=0.72-0.74），可能受低熔体/岩石比率（<0.1）影响。
- **晚期分异**：随着熔体结晶分异，低Ti amphibole（XMg<0.8）与单斜辉石（XMg=0.80-0.85）组合形成边缘带，斜长石含量<10%表明熔体处于高硅低铝环境（SiO?>60 wt%），这可能与俯冲带流体与地幔橄榄岩的强烈相互作用有关。

### 三、年代学与热力学条件
Zircon U-Pb测年显示两岩体年龄集中区间为116-127 Ma（MSWD=1-2.7），与区域早白垩世adakite（105-113 Ma）和HMA（高Mg安山岩）形成时代一致。热力学建模（Thermobar）揭示榴辉岩形成压力0.4-0.7 GPa（对应地壳深度15-25 km），温度870-940°C，该条件与俯冲带岩浆房的上涌过程吻合。特别值得注意的是，榴辉岩中ilmenite包体（含量2%）与俯冲带流体中Ti的溶解度上限（~2 wt%）一致，证实其形成与俯冲带流体活动直接相关。

### 四、俯冲带岩浆作用的动力学模型
1. **熔体来源**：结合矿物化学与同位素特征，俯冲带熔体可能源自两种主要来源：
- **俯冲板片熔融**：Izanagi板块（年龄约185 Ma）的部分熔融贡献了高TiO?（>1.5 wt%）和富LREE的特征。
- **楔入地幔橄榄岩反应**：俯冲熔体与地幔橄榄岩（富含Ol和Cpx）发生交代作用，形成含钛 amphibole。

2. **反应动力学**：
- **低熔体/岩石比率（<0.1）**：熔体主要与地幔橄榄岩中的Cpx和Ol反应，形成高Ti amphibole与正辉石共生结构（poikilitic模式）。
- **高熔体/岩石比率（>0.5）**：熔体充分改造围岩，形成角闪石二长岩，矿物组合显示熔体结晶分异（amphibole先于斜长石结晶）。

3. **压力-温度演化**：
- 核心区域榴辉岩（P-T 0.5-0.7 GPa，900-950°C）对应俯冲带深度（25-30 km）的熔体上涌过程。
- 边缘低Ti amphibole（P-T 0.4-0.6 GPa，850-900°C）反映熔体结晶分异后的残留相。

### 五、大地动力学意义
1. **俯冲带热通道**：榴辉岩的形成证实俯冲带流体（富TiO?，低Al?O?）能够穿透至地壳浅层（<25 km），与地幔橄榄岩发生交代作用，形成特殊poikilitic结构。
2. **熔体混合机制**：区域早白垩世adakite（Kitakami山脉）与榴辉岩的化学特征（如HFSE负异常、LREE/HREE>3）显示两者可能源于同一俯冲带热源，但经历不同的熔体/岩石反应比例（adakite：熔体/岩石>0.5；榴辉岩：<0.1）。
3. **板块俯冲动力学**：
- **熔体形成阶段**：Izanagi板块快速俯冲（速率>20 cm/yr）导致其部分熔融，形成富含Ti和K的adakite熔体。
- **运移与反应**：熔体沿俯冲带前缘上升，在浅层地壳（<15 km）与残留的地幔橄榄岩发生反应，形成榴辉岩（poikilitic结构）和二长岩（ hornblende gabbro）。
- **同化-分异过程**：熔体与围岩（ultramafic rock）的相互作用导致矿物分带，高Ti amphibole（反应相）与低Ti amphibole（分异相）共存，正辉石的形成指示熔体中Al3?的富集。

### 六、对比研究与区域扩展
1. **横向对比**：Hida带榴辉岩（poikilitic hornblende UMR）与本研究样品具有相似的结构特征（大颗粒amphibole包裹体），但Hida带样品显示更广泛的年龄范围（110-130 Ma），可能反映同一俯冲带不同位置的热活动时间差异。
2. **纵向演化**：结合区域地质资料，早白垩世俯冲带活动可分为三个阶段：
- **112-105 Ma**：强烈俯冲导致adakite熔体大量形成（Kitakami山脉）。
- **105-95 Ma**：俯冲速率减缓，熔体/岩石比率降低，形成poikilitic榴辉岩。
- **<95 Ma**：俯冲带冷却，主要发育低级变质岩。

### 七、研究局限性及未来方向
1. **样品代表性**：现有研究仅涵盖Nishidohira带局部区域，需扩大采样范围验证区域一致性。
2. **流体作用量化**：目前对俯冲流体与地幔橄榄岩反应的定量研究不足，需结合同位素（如Sr-Nd-Pb）数据解析流体贡献比例。
3. **深部过程模拟**：榴辉岩中ilmenite包体与实验岩石学显示，该矿物可能在>1 GPa条件下稳定，暗示熔体曾达到更深处（如>30 km），需结合地震层析成像数据验证。

### 结论
本研究证实早白垩世俯冲带热事件通过两种机制改造地壳：在低熔体/岩石比率条件下，形成poikilitic榴辉岩；在高比率条件下，熔体充分分异形成角闪石二长岩。这种二元结构为理解俯冲带岩浆系统的多尺度演化提供了关键证据，同时揭示了Izanagi板块俯冲过程中流体-岩石相互作用对浅层地壳矿物分带的主导控制作用。该模型可推广至其他俯冲带环境，解释类似poikilitic结构岩石的形成机制。