TTG(英云闪长-奥长花岗岩-花岗闪长质)片麻岩是产于太古宇绿片岩地区的一类特殊的
花岗岩组合,其在太古宇低绿片岩区广泛分布。
自从Jahn将英云闪长岩、奥长
花岗岩和
花岗闪长岩命名为TTG岩系之后,这一概念就变成了太古代地体的定义性特征。大约90%的产生于2.5-4.0Ga之间的初生大陆地壳都属于TTG岩系。正是由于TTG岩系是现存太古代地壳中体积最大的岩石类型,因此,TTG岩系的起源和成因对于地壳的演化、增生和再造具有重要的指示意义。
但是,长久以来,对于TTG岩系的成因却没有统一定论。Condie提出这些岩石来自于俯冲洋壳的玄武质源区,这是第一次将现代
板块构造学说的概念应用到TTG岩系的起源中。Martin提出形成于智利Austral火山区的熔岩可能是太古代TTG的现代等价物质。之后,Martin[4]基于TTG岩系与埃达克岩的化学组分的相似性又提出埃达克岩与TTG岩系具有相同的岩石学成因——形成于俯冲环境含水洋壳的的部分熔融过程,而且这一观点被广为流传和重申。
近期的
研究却持反对意见。Smithies研究结果表明,大多数的埃达克岩系具有较高的Mg#和较低的SiO2,这表明这些板片熔体与地幔存在相互作用。可无论是在3.0Ga以前的样品中还是在3.0Ga以后的样品(一半以上)中都没有这种相互作用。仅在加拿大高级省的晚太古代中,TTG样品才具直接的地幔组分确凿证据,同时,这里也具有与前者相互独立的俯冲和岛弧增生的证据。因此他认为大部分的早太古代和许多的晚太古代的TTG岩系都不是埃达克岩系的类似物,TTG岩系的组分也不能提供其是现代形式的俯冲作用所形成的证据,而且TTG很可能是加厚地壳底部的含水玄武质物质的熔融产生的。Condie也提出了与Martin[4]不同的意见,而且其与Smithies的意见也不尽相同。尽管TTG岩系与埃达克岩系具有极其相似的REE分异模式,但是TTG比绝大多数的埃达克岩系具有更低的Sr、Mg、Ni、Cr和Nb/Ta以及较高的SiO2含量。总的来说,富铝TTG与埃达克岩并不是同种岩石,而且二者都不能被简单地视为是浅部
结晶分异的结果。埃达克岩可能是板片熔体的产物,而富铝TTG则可能是由于岛弧系统中或者大洋高原根部中的下地壳部分熔融的产物。
Martin和Moyen通过对大量不同年龄的TTG岩系进行统计分析,认为太古代TTG中较低的Mg#、Cr和Ni是TTG母源岩浆没有与地幔橄榄岩相互作用的结果,尽管有些人提出反对意见,但是已经达成这一共识。那就是在3.3Ga以前,TTG母源岩浆与地幔橄榄岩作用的效率非常低,很显然低于晚太古代时期,这一共识对于认识太古代
地壳演化具有重要的意义。此外,基于TTG母源岩浆中的Sr和(Na2O+CaO)的含量变化,Martin和Moyen[7]提出从太古代的早期到晚期,板片熔融的深度在不断增加,TTG岩浆中的Sr和(Na2O+CaO)的含量主要取决于在含水玄武岩的熔融过程中残余体是否存在中斜长石,即取决于压力。在3.5Ga之前,热流较高,以至于板片熔融只发生在前部,此时斜长石处于稳定状态,TTG体现出贫Sr。同时,由于板片俯冲形成的地幔楔体积很小,从而导致板片熔体与地幔橄榄岩的相互作用非常有限。但是,到了2.5Ga之后,热流较低,板片熔融发生的深度加深,斜长石不再稳定,TTG岩浆体现出富Sr,同时,长英质岩浆与较厚的地幔楔橄榄岩之间存在相对较强的作用。
Smithies又提出,在3.3Ga之前,热流与洋壳厚度的关系是,当洋壳可以俯冲的时候,其较阿大的厚度和浮力导致了一个低角度的俯冲(平板俯冲),这样就没能形成有效的地幔楔。从而导致形成TTG岩浆的板片熔体没能与地幔物质发生相互作用;而在2.5Ga之后,洋壳则能形成一个大角度的俯冲,从而形成有效地幔楔,板片熔体与地幔橄榄岩存在相对高效率的相互作用。这一模式其实与Martin和Moyen并不冲突,就好像在3.3Ga之前,早期太古代地球利用这两个互相补充的方式来确保板片熔体与地幔橄榄岩没有较大成都的相互作用。
一些学者还试图根据TTG片麻岩中的部分元素含量将其分类。Barker将太古代花岗岩类分成两组:高铝TTG和低铝TTG。高铝TTG具有较高的Sr和Eu以及较低的Yb和Y,并且具有较强的REE分异模式和较高的Sr/Y比。由于
石榴石和角闪石的存在以及斜长石的缺失才导致了这一特征。低铝TTG具有较低的Sr和Eu、较弱的REE分异模式以及较低的Sr/Y比,这一特征表明一种没有石榴石而有斜长石参与的岩石学成因。Martin认为大多数的TTG岩系都属于高铝组,同时太古代TTG这一概念本身就隐含了高压源区条件。
TTG岩系到底是下
地壳的部分熔融还是板片熔体?是板片熔体与地幔楔的共同作用还是浅部
结晶分异的结果?为了进一步解决这个问题以及要明白TTG岩系母源岩浆具有什么样的
地球化学特征,许多学者做了一些高温高压的实验。
Springer通过对基性麻粒岩的部分熔融实验
研究表明,由此获得的主、微量元素以及REE分异模式与活动大陆边缘的英云闪长岩具有相似特征,具有较平坦并且稍微富集LREE的堆晶辉长岩也可能是奥长
花岗岩和英云闪长岩的一种合理解释。在850-1000°C的条件下,含水1%的变辉长岩的部分熔融可以产生富集SiO2(74%)的奥长花岗岩和英云闪长岩到
石英闪长岩的熔体。