华北克拉通阜平杂岩的深熔和混合岩化作用

华北克拉通的阜平杂岩长英质岩石中常产出显著的浅色体、岩脉和花岗岩侵入体,并形成广泛的混合岩化作用。通过矿物自形晶的形成、黑云母向角闪石的转换和大量钠长石净边的出现以及其它与熔体活动有关结构的分析,浅色脉体和混合岩化作用的发生与外来熔体的注入有关。在长英质片麻岩中可出现明显的熔体注入,在一些不易片理化的岩石如石英岩中亦可形成浸染状熔体渗入。熔体汇集可形成浅色体、岩脉,直至花岗岩侵入体。而深熔作用本身形成熔体的作用在本区几乎可以忽略不计。在遭受渗透式混合岩化作用的过程中,岩石成分发生了改变,形成开放系统。随着渗透熔体的结晶,可形成一些岩浆锆石,在副片麻岩中则很容易被当作碎屑锆石。     

混合岩的基本特征及其在岩理学上的存在

用Ｐ－Ｔ图解说明岩石从低温到高温必经的４个阶段：未变质的岩石→变质岩（狭义）→重熔型混合岩→岩浆岩，从而指出重熔型混合岩化作用阶段是不可逾越的。从图２中的Ｎ线→Ｃｒ域→Ｃ″（或Ｃ′）线的高温一侧，岩石从脱水反应→去硅脱碱作用→全部重熔，岩汁和交代型混合岩化作用必将产生。     

阜平杂岩中低品位磁铁矿的形成与深熔作用的关系

在中-高级变质的阜平杂岩中可以形成低品位磁铁矿.除碎屑岩中继承的磁铁矿外,新生变质磁铁矿多呈斑晶,可出现于多种岩石类型,如变基性岩、中性岩、酸性岩和变沉积岩中,表明新生磁铁矿的形成不受层位控制.磁铁矿可由物理重结晶和化学反应2种形式形成,重结晶过程主要为矿物颗粒的加粗,但没有明显的脱水反应.变质化学反应形成的磁铁矿与各单元所经受的后期变质事件改造有关,这类磁铁矿的出现与岩石中TFe的含量没有必然的联系,关键在于变质反应中是否有适量的铁组分的迁移和富集.变质反应过程中,初期黑云母变质转化形成角闪石,即变质反应不全是脱水或吸水过程,表明阜平杂岩主要的变质过程发生在含水体系中.在进一步的变质改造中,黑云母、角闪石可深熔转化形成磁铁矿.在片麻岩的含水熔融过程中,Mg、Ca优先迁移,而Fe(Ti,Al)迁移微弱,造成Fe(Ti,Al)与Mg组分的分离,残留的相对富铁组分形成磁铁矿、钛铁矿.磁铁矿结晶时没有明显的挤压或剪切,张应力可能占主导地位,相应的深熔作用主要发生在构造静应力期或体系略微抬升的过程中.     

麻山杂岩的变质-混合岩化作用和花岗质岩浆活动

在黑龙江佳木斯地块麻山杂岩中可分别有高级和中级变质作用部分,两处均可见混合岩化作用。通过混合岩浅色脉体或花岗质脉体中的长石自形晶、斜长石周围的钠长石净边、黑云母向角闪石的转化等现象表明混合岩化作用主要表现为深部岩浆的注入,而不仅是高级变质之后的近原地深熔作用所致,高级变质与相关的深熔作用所致混合岩化在区域上的分布是有限的,集中于西麻山的高级区;而注入式混合岩化是普遍的,其产出可遍布所有麻山杂岩的出露区,在麻粒岩相和角闪岩相部位均可出现。早期麻粒岩相变质与后期混合岩化作用应是相互独立的构造或热事件;注入式混合岩化引起了中级变质作用和高级区的退变质作用,注入混合岩化作用的时代约为500Ma;中级变质作用是注入混合岩化的结果,而不是混合岩化的原因。与注入混合岩相关的花岗岩虽然表现出一些S型花岗岩的特征,但根据矿物组合、地化性质的综合分析,更可能是富钾及钾长石斑晶的钙碱性花岗岩类,属于I型花岗岩,形成于挤压向引张转化的过程中。麻山杂岩的变质与混合岩化特征表明,以西伯利亚古陆为中心的南部边缘发生了与冈瓦纳陆块内泛非事件类似的构造活动,只不过这里的规模略小,在变质之后迅速发生了构造体系的转换,而形成大量花岗质岩浆活动。     

河北平山小觉地区阜平岩群中三种岩类深熔现象的岩相学特征

深熔作用(Anatexis)引起了地壳内部固体物质的重溶与熔融和进一步的初始花岗质岩浆的形成。本文主要从岩相学角度对河北平山阜平岩群3种主要变质岩类中一部分岩石在薄片中所显示的初期深熔特征进行了报道,提出识别深熔作用发生发展初期的一些岩相学标志,为相应的理论探讨提供岩相学方面的依据。区域变质岩石初始深熔的共同特征之一是不同矿物粒度都较相应的同类变质岩石为粗。由于经历粒间流体作用的重溶、溶蚀乃至再度晶出的过程,长英质岩石中长石、石英等矿物改变为具有弯曲、波纹状外形的缝合线结构,而“铰链状结构”的形成则是两微斜长石颗粒之间出现钠交代的结果。深熔作用过程中微斜长石显示出不均匀的光性特征,形成具交代成因的条纹长石细脉和条痕;斜长石出现不规则长方形和补丁状的微斜长石反条纹长石,显示“糟化”或绢云母化,或存在不同程度的“暗化”区域,也可转变成为纤维状至细柱状夕线石,沿斜长石中的一些细小裂纹和遭受应变的解理还出现几乎不透明的物质,它们可能原由深熔作用所形成,可称之为“网格状结构”;黑云母可部分地发生分解,在适当的温压条件下则完全分解,形成原可能为熔体的物质,也可转变成为纤维状至细柱状夕线石;角闪石存在一定程度的“暗化”,并形成与斜长石中所见类似的“网     

河北阜平平阳片麻状奥长花岗岩的地质和岩相学特征

平阳片麻状奥长花岗岩位于河北阜平县平阳镇一带，围岩为包括混合岩和片麻岩在内的变质表壳岩，层位上相当于阜平群的下部，产阳地区空间上存在高级变质作用、混合岩化作用和深熔作用的“三位一体”，因而由变质岩到花岗岩显示了系统的岩石学、岩相学以及产出关系上的渐变过渡特点，花岗岩中的变质表壳岩以及部分包体不仅在岩性上可和外围的同类岩石对比，而且也显示了明显的深熔作用改造的痕迹，有较为充分的语气表明平阳片麻状花岗岩总体上是原地深熔的奥长花岗岩，局部发生了一定尺度的位移。平阳地区变质表壳岩的深熔作用经历了以流体活动占主导地位、以矿物的溶解和重结晶为主要特点的早期阶段，演变为以部分矿物的熔融占主导地位的高级阶段，平阳片麻状奥长花岗岩的形成代表了阜平岩群变质表壳岩深熔作用的高级演化阶段，对于客观认识阜平岩群的组成和地质演化具有重大意义。     

混合岩研究及地球动力学意义

混合岩化作用（陆壳深熔）是大陆地壳演化的一个重要过程,可以在不同区域岩石圈演化和相伴构造热事件背景下发生。混合岩化温度往往可以维持在岩石固相线之上达30 Ma,且整个深熔过程中岩石通常由初期的半深熔向高度深熔演化。这些特点使得混合岩中深熔锆石的Th/U比值随年龄越年轻而逐渐变大,并且警示混合岩锆石U Pb年龄往往给出混合岩化的持续时间而不是单一时间点。深熔过程中,不同深熔反应类型对深熔熔体的地球化学特征影响较大,富水熔融可以降低斜长石在源区的稳定域,因此可能导致富水熔融形成的深熔熔体具有高Sr/Y和低Y的特征,从而提示在利用单一高Sr/Y和低Y特征来判别岩石是否具有高压成因需格外小心。此外,深熔过程中熔体提取速率可能大于矿物溶解速率和同位素扩散速率,因此可能发生不平衡熔融导致不同反应类型形成的熔体具有不同的初始同位素比值。熔体产生之后,由于混合岩地体具有缓慢的冷却速率,熔体有充分时间发生矿物结晶分离,残余熔体则在构造应力的作用下,被抽离源区,上升侵位至上部地壳。因此,混合岩地体中保留的大量浅色脉体只有少部分记录初始深熔熔体地球化学特征,绝大部分代表熔体结晶分离过程中的早期结晶产物,其地球化学特征与侵入浅部地壳的深熔花岗岩呈互补关系。陆壳深熔可以大大降低岩石的流变学性质。因此,造山带深熔物质在重力和高原盆地压力差作用下,可能发生垂向和侧向挤出。下地壳流是深熔物质侧向挤出的重要形式,以混合岩以及相关淡色花岗岩的地球化学性质入手,为识别古老造山带的地壳流提供了一个新的思路。最后,文章以华北克拉通新太古代25亿年混合岩事件和大别-苏鲁造山带中生代混合岩为例,对中国东部混合岩研究进行了展望。     

延吉地区古新世埃达克岩成因的岩浆混合证据

本文通过年代学、矿物学、主量元素、微量元素和同位素的研究,指出延吉地区古新世富镁埃达克岩起源于被俯冲板片熔体交代的地幔楔。单斜辉石和角闪石斑晶所显示的反环带结构为幔源富镁埃达克熔体于壳源中酸性岩浆混合的结果,而非前人普遍认为的熔体—地幔的反应产物;其地球化学特征表现出的岩浆演化趋势可以很好地用地壳混染/AFC过程来解释。延吉古新世埃达克岩形成于俯冲后岩石圈伸展作用背景,与太平洋板块的俯冲后撤作用有关。因此,我们认为富镁埃达克岩的形成不必强调同期洋脊的俯冲作用,只要早先或同时有俯冲板片熔体交代,在合适的p-t条件下交代地幔并发生熔融作用,就能形成这一类岩石。     

麻粒岩相条件下熔融反应与矿物相转变机制的实验研究

麻粒岩相条件下石榴黑云斜长片麻岩实验结果表明,含水矿物黑云母(Bi)脱水熔融、长英质矿物部分熔融的性质主要受控于温度条件;而矿物相转变不仅受控于温压条件,而且与脱水熔融、部分熔融存在密切成因联系。依据Bi脱水熔融性质和石榴石(Gi)转变反应特征,可划分以下三个阶段:(1)当温度在700℃时,Bi转变为钛铁矿(Ilm)+磁铁矿(Mt)+H_2O,Gt转变为Mt,(2)当温度在730—760℃,Bi脱水熔融为富K_2O熔体(Melt)+Ilm+Mt,Gt转变为紫苏辉石(Hy)+堇青石(Crd);(3)当温度大于790℃时,Bi脱水熔融为Melt+Hy+Ilm+Mt+H_2O,Gt则转变为Hy+尖晶石(Sp)+Crd组合。熔体比例和熔体演化特征除受温压条件控制外,与长英质矿物部分熔融程度和脱水熔融性质关系密切。实验结果显示,在麻粒岩相变质作用以及与其相伴随的重熔作用(或区域性混合岩化作用)过程中,不仅存在传统的固相+固相(或流体相)的反应和脱水熔融反应,而且存在熔体参与的变质反应(即:未熔矿物与熔体之间的反应)。该项实验对深入探讨麻粒岩相矿物演化的成因机制及其动力学意义提供可靠的实验依据。     

混合岩形成模式的研究进展

混合岩形成模式历来是地质学研究的重要课题。混合岩在许多情况下形成于进变质的脱水熔融作用，并伴随着有限量的熔体分离作用。熔融过程中形成熔体的多少受到熔体水中含量的控制，而水含量又是温度、压力、熔体成分和水活度的函数。在水活度低和温度高的情况下，产生在地壳中的熔体（如A型花岗岩的）含水量比以前的假设要高。顺时针的P－T轨迹可能有利于流体从结晶熔体中释放出来，同时产生脱水矿物组合，而释放出来的水可以导致相邻岩石的水饱和熔融。熔体形成后的不完全汲取的特点，改变了局部原岩的总体成份，导致原地结晶的熔体和剩余物质随着温度降低而发生退变质反应。这种退变质反应具有不完全性，经常在混合晚期的结构中被记录下来。由此推导的P－T轨迹压力值的误差较大，其准确性受到了怀疑，与之相应的大地构造环境也应该重新考虑。     

含水大陆下地壳的部分熔融：大别山C型埃达克岩成因探讨

       根据大陆下地壳的成分、含水基性岩体系部分熔融的基本原理和实验岩石学资料,本文对大陆下地壳的熔融机制展 开了讨论,并在此基础上对比实验熔体与大别山C 型埃达克岩的成分,进而探讨约束源岩成分、熔融的温压条件和部分熔 融程度。研究结果表明,大陆下地壳总体上是中- 基性（SiO2　50%~60% ）和含少量水的,在缺乏流体相条件下伴随含水 矿物脱水的部分熔融是下地壳产生含水长英质熔体和无水残留体的主要机制。角闪岩在中等压力下（1.0~1.2 GPa,相当于 35~40 km）理论上能够产生石榴石含量超过~20% 的熔融残余,从而使得与之平衡的长英质熔体具有低Y,高Sr/Y 和La/Yb 比值等埃达克岩特征。基于水活度模型和变质基性岩p -t 相图的估算显示,含有40%~60% 角闪石的源岩（含水0.8%~1.2%） 在~950 ℃能够得到最大为15%~20% 的熔体,该熔体分数满足熔体分离的要求。大别山C型埃达克岩主要为高钾钙碱性系 列（K2O 3.5%~5%）,与实验熔体成分的对比可知,其无法由低钾源岩在合理的部分熔融程度形成。根据钾在角闪岩部分熔 融过程过表现为强不相容元素的原理,利用合理假设的残余体组合得到的分配系数,估算K2O 含量为~1% 的源岩在熔融程 度为15%~20% 的情况下能够得到类似大别山C 型埃达克岩成分的熔体。     

Experimental Study of the Melting Reaction and Genetic Mechanism of Mineral Phase Transformation in Granulite Facies Metamorphism

The high-temperature and high-pressure experiment on natural block rock indicates that dehydration-melting of hydrous biotite (Bi) and partial melting of felsic minerals in garnet-biotite-plagioclase gneiss are mainly controlled by temperature, while mineral phase transformation is not only controlled by temperature-pressure conditions but also genetically associated with hydrous mineral dehydration-melting and partial melting of felsic minerals. According to the characteristics of biotite dehydration-melting and garnet transformation reaction, three stages may be distinguished: (1) when the experimental temperature is 700℃, biotite transforms to ilmenite (Ilm) + magnetite (Mt) + H2O and garnet to magnetite (Mt); (2) when the temperature is 730-760℃, biotite is dehydrated and melted and transformed into K2O-rich melt + Ilm + Mt, and garnet, into hypersthene (Hy) + cordierite (Crd); (3) when the temperature is up to or higher than 790℃, biotite is dehydrated and melted and transformed into melt + Hy +     

SHRIMP data on zircons from the Wanzi series: Constraints on the rock formation time and implications of migmatization at 2.1–2.0 Ga in the Fuping Complex,North China Craton

In most of the rocks of the Fuping Complex in the Trans-North China Orogen, a large quantity of leucocratic veins, dykes and granitic intrusions are present as migmatites. The incongruent partial melting of biotite to hornblende suggests the water-fluxed anatexis of the migmatization of which the melt is manifested by the euhedral crystallization of some quartzofeldspathic minerals and presence of albite rim on earlier plagioclase or K-feldspar. Importantly, some melt may be segregated in the sillimanite gneisses or extracted and injected as faint dispersed melt into the competent metasedimentary quartzite of the Wanzi series rocks. The quartzite has plenty of zircon ages cluster at c 2.5 Ga and some at c 2.1–2.0 Ga, the former may be detrital zircon age, while the latter represents the age of migmatization or crystallization of the injected melt, not detrital zircon ages as conventionally believed. The data have constrained that the sedimentation time of the protolith of the quartzite of the Wanzi series was between c 2.5 Ga and c 2.1–2.0 Ga, not younger than c 2.1–2.0 Ga as once proposed. Therefore it must be cautious in applying detrital zircon ages in constraining the time of sedimentation if the rocks have undergone middle-high grade metamorphism, especially when migmatization was involved in the metamorphism process.     

Fluid-controlled crustal metasomatism within a high-pressure subducted mélange (Mt. Hochwart, Eastern Italian Alps)

The Nonsberg–Ultental Region of northern Italy contains a Palaeozoic mélange that was partially subducted during the Variscan orogeny. This mélange is constituted mainly by metapelites characterized by shale-type REE-patterns, displaying partial melting which began under high-pressure conditions. The resulting migmatites enclose minor slivers of mantle-wedge peridotites that have been incorporated into the mélange during subduction. Peridotites display important large ion lithophile elements (LILE) enrichment consequent to amphibole recrystallization contemporaneously with metapelite migmatization at P ≈ 2.7 GPa and T ≈ 850 °C in the garnet–peridotite field. Crustal and mantle (ultramafic) rocks of the mélange display the same Sm–Nd ages of about 330 ± 6 Ma, which dates both the metamorphic peak and the migmatization event. The zircon U–Pb age of the metasomatic amphibolitic contact between garnet peridotite and migmatite is identical (333.3 ± 2.4 Ma) within analytical errors. Therefore, metasomatism, migmatization and peak metamorphism are constrained to the same event. The presence of Cl-rich apatite and ferrokinoshitalite in the contact amphibolite, together with the trace-element patterns of peridotites, suggest that metasomatism was driven by Cl- and LILE-rich fluids derived from ocean water transported into the subduction zone by sediments and crustal rocks. These fluids interacted with the crust, prompting partial melting under water oversaturated conditions and partitioning LILE from the crust itself. Peridotites, which were well below their wet solidus temperature, could not melt but they recrystallized in the crustal mélange under garnet-facies conditions. Crustal fluids caused extensive hydration and LILE-enrichment in peridotites and severe Sm–Nd isotope disequilibrium between minerals, especially in the recrystallized peridotites. The proposed scenario suggests massive entrapment of crustal aqueous fluids at high-pressure conditions within subduction zones.     

南极拉斯曼丘陵长英质变质岩中磷灰石-斜方辉石组合的岩石学意义

南极拉斯曼丘陵高级长英质变质岩中出现的磷灰石-斜方辉石(Ap-Opx)组合表明岩石经历了麻粒岩相条件下的变质作用,长英质片麻岩发生了强烈的脱水深熔作用。随着熔体的迁出,长英质片麻岩中的残留或者镁铁质岩石中的分异产物,均可形成Ap-Opx组合。残留矿物如磷灰石、金属氧化物等具有丰富的稀土元素,强烈影响着岩石中的稀土元素配分型式。磷灰石-斜方辉石组合的存在说明体系中有适量但不是很充足的有效钙质组分。由磷灰石、磁铁矿-钛铁矿、石榴石,直至斜方辉石,一方面反映了活动组分-残留组分的不断变化,另一方面,也说明高级变质作用过程中体系的失水程度逐渐增加;变质作用中富含该组合的岩石是经变质过程形成的特有岩石,没有固有的原岩可对应。     

Recognition features of felsic pyroclastics of Serra do Tombo formation,Minas Gerais,Brazil

In this contribution we report a study of poorly exposed, rhyodacitic welded-ignimbrite deposit from Minas Gerais. A petrographic study of textures indicate high temperature of emplacement. Key features include eutaxitic texture, flattened and agglutinated lapilli and glass menisci. Most of the feldspar minerals and glass are extensively altered to clay minerals, which pseudomorph the original volcanic textures. Glass menisci and spherules suggest a possible process of liquid immiscibility. Immobile trace element distribution indicates a possible link with other post-Palaeozoic felsic volcanic rocks in Brazil, a magmatism interpreted as due to basaltic underplating and partial melting of a hydrous continental crust. A peculiar feature is a high Light REE/Heavy REE ratio. Depletion in heavy rare earth elements is possibly due to a residual HREE-bearing phase in the source. The geologic context of these rocks suggests a Lower Cretaceous age and a tectonic relationship with a continental rifting event.     

高压麻粒岩相变质作用及深熔作用:以柴北缘都兰地区为例

在一些俯冲/碰撞造山带中,高压麻粒岩相变质作用通常伴随着广泛的深熔作用。本文以柴北缘超高压变质带都兰地区的基性高压麻粒岩和浅色体为研究对象,在详细的野外观察的基础上,结合岩相学和年代学等研究方法,探讨高压麻粒岩相变质作用与深熔作用的关系及形成机制。从野外关系来看,浅色体主要呈层状、似脉状、补丁状或网络状分布在暗色的基性高压麻粒岩(残留体,residuumormelanosome)中,或与基性高压麻粒岩在露头上互层产出,并显示出混合岩的特征。基性高压麻粒岩主要由石榴子石、单斜辉石、斜长石和石英等矿物组成,在不同样品中还可含有少量蓝晶石、角闪石、金红石、黝帘石/斜黝帘石、黑云母、方柱石、绿泥石;浅色体主要由斜长石、钾长石和石英等矿物组成,一些样品中也含有少量的石榴子石和蓝晶石,与典型的长英质高压麻粒岩的矿物组合特征较为相似。锆石成因年代学结果显示浅色体中既发育深熔锆石,也有变质锆石生长,但两种锆石给出的年龄结果基本一致,其加权平均年龄为434±2Ma(MSWD=1.1),与前人获得的高压麻粒岩相变质作用和深熔作用时代基本一致。因此,综合野外关系、岩相学、地球化学特征及年代学结果,我们推测高压麻粒岩相变质作用及深熔作用可能形成于同一动力学过程,即在俯冲带的上盘环境,(变)基性岩石中的含水矿物(如角闪石、帘石或云母类矿物等)脱水熔融形成高Sr/Y熔体,而基性高压麻粒岩为残留体。     

有关混合岩和混合岩化作用的一些问题——对半个世纪以来某些基本认识的回顾

本文首先论述了混合岩和混合岩化作用的一些基本特征(四大特征)。提出了混合岩和有关岩石的混合岩化程度的分类,即三分为部分混合岩化的岩石、混合岩和混合花岗质岩石三大类。论述了确定混合化岩石下界的五个综合标志及混合花岗质岩石的八大特征等,还讨论了部分混合岩化岩石的命名问题。最后从混合岩化作用的地质背景将其分为三类:区域性混合岩化作用、边缘混合岩化作用及断裂带混合岩化作用,并对各自的特征进行了讨论。