当前变质地质学研究的几个重要前沿和热点

该文认为，当前变质地质学研究中的几个重要前沿和热点是：1．变质作用P－T-t轨迹及其地球动力学研究；2．对高压、超高压变质地质体的研究；3．高温麻粒岩相变质地质体及其有关的花岗质岩浆的成因研究；4．变质流体的研究;5．流变学研究；6．高温高压实验研究。     

北祁连清水沟红帘石变硅质岩矿物学、原岩特征及地质意义

北祁连早古生代大洋俯冲带以发育早古生代的蛇绿（混杂）岩带及高压低温变质带为特征。在清水沟高压低温混杂岩片中出露蛇纹岩以及榴辉岩、蓝片岩、红帘石硅质岩和多硅白云母石英片岩等典型高压低温变质岩石。本文对北祁连清水沟含红帘石的变硅质岩进行了详细的岩相学、矿物化学及地球化学分析,发现该岩石主要由石英、多硅白云母、红帘石、石榴子石、蓝闪石、单斜辉石以及砷硅锰矿、赤铁矿等矿物组成,结合矿物化学及围岩变质条件,推测该岩石可能也经历了高压低温榴辉岩相变质作用。全岩地球化学分析结果表明,北祁连清水沟含红帘石变硅质岩的原岩为远洋环境沉积的含泥硅质岩,由于热液活动的参与,使得Fe、Mn富集沉积,进而与大陆活动边缘或大陆岛弧物质被卷入到俯冲带中,共同经历了高压低温变质作用。变硅质岩中红帘石、砷硅锰矿以及石榴子石中大量的赤铁矿包裹体表明该岩石形成于高氧逸度条件,而石榴子石中的Fe3+从核部到边部的降低趋势,也表明俯冲变质过程中氧逸度的变化,这一过程释放的氧所形成的流体对于探究岩石圈地幔氧逸度变化、岛弧岩浆生成以及俯冲带氧循环等方面具有重要的意义。     

当前高压变质作用研究中几个值得注意的动向

高压、超高压变质作用是地学研究的热点，它能很好地反映深部地质作用特征和恢复地质历史演化的过程。当前高压、超高压变质作用研究中有几个值得注意的动向：（１）高压变质作用中流体性状和物理化学特点的研究是解决高压变质作用成因的关键；（２）高压变质矿物流变学研究是揭示变质过程的有效途径；（３）超高压变质岩的发现是８０年代地学领域中的一场“革命”，其动力学模式为探讨大陆动力学开辟了新的思路。文中介绍了产生超高压变质的柯石英榴辉岩亚相组合的六种动力学模式。     

瑞士阿尔卑斯山地质考察纪实

本文概述了瑞士地质单元基本特征和地质演化过程。详细记述的内容为:汝拉山侏罗纪地层和构造;磨拉石盆地中海相和陆相磨拉石沉积;海尔微第带的推覆构造、复理石沉积、华力西地块;平宁带中的蛇绿混杂岩、闪光片岩、低温高压变质岩(蓝闪石片岩、榴辉岩),活化基底和盖层推覆体;奥地利阿尔卑斯—南阿尔卑斯仰冲叠覆体中的基底和未受变质的南大陆边缘的浅水碳酸盐岩及断陷盆地内较深水放射虫硅质岩。笔者提出,具有典型意义的瑞士阿尔卑斯碰撞造山带的研究成果对于深入研究我国西部造山带有着重要借鉴作用。     

极端条件下的变质作用——变质地质学研究的前沿

在简单回顾变质地质学形成和发展的不同历程的基础上,扼要地总结了近年来有关极端条件下的超高压变质作用、超高温变质作用和很低温变质作用研究的现状和存在的问题。根据峰期变质温度的不同,结合其矿物组合和地质产状特征,进一步提出将超高压变质作用划分为低温超高压变质作用(峰期变质温度低于600℃)、中温超高压变质作用(峰期变质温度介于600~900℃)和高温超高压变质作用(峰期变质温度大于900℃)。低温超高压变质作用与大洋板块的冷俯冲作用有关,其研究对于探讨俯冲带水流体的循环和地幔水流体的成因具有重要意义;中、高温超高压变质作用与大陆深俯冲作用相关,是目前超高压变质作用研究的热点领域;高温超高压变质作用的研究与探讨地球内(深)部组成和结构相关,一直是地质学家关注的前沿问题。超高温变质作用研究正在向深入发展,中国有关超高温变质作用的研究才刚刚起步;很低温变质作用的研究长期以来没有得到应有的重视,随着研究手段和方法的不断完善和提高,将会有大的发展。极端条件下的变质作用是近年来固体地球科学研究取得的重要进展,是目前变质地质学研究的前沿领域。     

西南天山造山带超高压变质作用研究新进展

低温超高压变质岩具有极低的地热梯度,其变质演化对于认识板块间相互作用的动力学过程以及弧地壳的生长机制具有重要意义。西南天山造山带发育了世界上少有的经历过深俯冲作用且具有洋壳属性的典型低温超高压变质地质体。近几年来对该造山带中的超高压变质岩开展了大量深入细致的岩石学研究工作,取得了一系列新进展。变基性岩和变沉积岩系岩石中柯石英的普遍发现,直接证明西南天山变质蛇绿混杂岩曾经俯冲到上地幔深度,且具有极低的地热梯度,与热力学模拟结果一致。柯石英的稀少以及大量不同类型柯石英假像的存在,说明在折返过程中发生了强烈的退变质叠加,只有刚性较大且没有经历碎裂-愈合作用的矿物(如石榴石)才有可能保存柯石英。综合岩相学证据和相平衡计算结果,确定西南天山造山带北部的高压地质体(即哈布腾苏-科布尔特单元)整体经历过超高压变质作用,南部的高压地质体峰期压力未达到柯石英稳定域。超高压和高压变质地体的空间分布特点指示了古天山洋由南向北的俯冲极性。这些基础岩石学研究工作的开展对于揭示冷俯冲带的深部物理化学过程以及建立中亚南天山造山带演化的精细模型具有重要意义。     

大别山南部高压-超高压变质地体的峰期变质条件

长期以来,人们普遍认同南大别高压超高压变质地体是由“冷”、“热”榴辉岩带组成的观点,但关于两者的接触关系一直存在着不同的认识。本次研究重点解剖大别山太湖地区花凉亭水库附近地区,力图通过对各类榴辉岩峰期变质P-T条件的研究,揭示南大别变质地体的地质结构。全区由南向北出露4种岩石:云母片岩、黑云母片麻岩、花岗片麻岩和绿帘黑云斜长片麻岩。榴辉岩多呈大小不等的透镜体、岩块或层状分布于后3类岩石中。根据内洽地质温压计的计算结果,并结合各类榴辉岩的地理位置,可以看出榴辉岩的峰期变质PT条件自朱家冲经水口、大坝至金河桥是渐次增高的,并没有明显的压力差存在,其中水口、大坝附近的榴辉岩相当于高压/超高压过渡环境中形成的榴辉岩。因此,我们认为南大别变质地体是一个连续的整体,“冷”、“热”榴辉岩带并不是以断层形式相接触的;真正的断裂应位于南大别与宿松群之间。     

钛粒硅镁石:冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物

蛇纹岩矿物组合简单,主要组成矿物蛇纹石的温压稳定范围很大,这导致确定蛇纹岩的变质温压条件存在困难。本文通过实验岩石学模拟的方法,确定了钛粒硅镁石是蛇纹岩经历超高压变质的特征变质矿物。根据实验观察,压力达到3.0~3.5 GPa条件下,600~700℃范围内均存在钛粒硅镁石的生成反应,说明钛粒硅镁石在压力大于3.0~3.5 GPa条件下才能稳定;温度高于750℃,钛粒硅镁石开始减少直至消失。至于钛粒硅镁石的压力上限,由于实验条件所限,本次实验并未得出。钛斜硅镁石先于钛粒硅镁石出现,晚于钛粒硅镁石消失,稳定的温压范围更大。对实验样品观察发现,普遍存在钛粒硅镁石、钛斜硅镁石和橄榄石互为核边、互相交生的现象,这些实验现象与自然界中观察到的现象一致。低温高压条件下,由于这3类矿物结构的相似性,钛斜硅镁石与橄榄石通常出现互为核边的现象;随着温度升高,钛斜硅镁石以斑块或者片晶出现在橄榄石中,直至最终分解消失。钛粒硅镁石的出现与否取决于温压条件：低温低压条件下,钛粒硅镁石不稳定,发生分解产生钛斜硅镁石,出现钛斜硅镁石包裹钛粒硅镁石的现象;低温高压条件下,钛粒硅镁石稳定生长,出现钛粒硅镁石发育于钛斜硅镁石边部的现象;高温条件下,钛粒硅镁石不稳定,以片晶形式存在于橄榄石或钛斜硅镁石中。研究表明,钛粒硅镁石稳定于低温高压条件,确定其为冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的标志。同时详细的岩相学显示了钛硅镁石矿物在高压变质过程中的行为,从而为俯冲带超基性岩变质研究提供理论依据。     

黑龙江依兰、牡丹江变质带蓝闪片岩特征

通过对黑龙江省依兰、牡丹江等地的蓝闪片岩产出的地质环境、岩石类型、原岩类型的研究和对蓝闪石类及与其共生的多硅白云母、黑硬绿泥石、红帘石的测试鉴定,证明依兰、牡丹江两地的蓝闪片岩为高压地质环境的产物,属于蓝闪绿片岩相。     

多种地球动力学背景条件下甚低级变质作用的一些问题

甚低级变质作用(Very Low Grade Metamorphism)往往与石油、天然气和煤等能源矿产和金、银、铜、铅、锌等金属矿产有密切关系。因此,此领域的研究不仅具有学术价值而且具有较大的经济意义。近二、三十年来,甚低级变质作用的研究已取得了令人瞩目的进展。最近,联合国教科文组织(UNESCO)和国际地质科学联合会(IUGS)将甚低级变质作用研究列为国际地质对比计划(IGCP)294项。而在我国,此方面的研究才刚起步,还未得到足够的重视。因此,我们撰写此文,综述甚低级变质作用的类型、研究现状及存在的问题,着重讨论成岩/变质界线、5种变质类型(即埋藏变质、洋底变质、水热变质、热变质和俯冲带低温高压变质)并强调伊利石“结晶度”与变质矿物组合相互配置的重要意义。     

Thermal modelling in shallow subduction: an application to low P/T metamorphism of the Cretaceous Shimanto Accretionary Complex, Japan

This paper presents the results of numerical modelling to investigate the regional occurrence of prehnite‐bearing metamorphic rocks at shallow levels in subduction zones. The modelling assumes a simple geometrical configuration in which the thermal structure in a prism is controlled by boundary conditions at the top and base of the prism. It is expected that the predominant metamorphic facies in a prism will change with decreasing age of the descending slab. The results of thermal modelling show that the facies boundary between pumpellyite–actinolite and prehnite–actinolite facies (including prehnite–pumpellyite facies) overlaps with an array of P–T conditions in the prism when the age of a descending slab is younger than 10 Myr. This implies that the change of the predominant metamorphic facies from pumpellyite–actinolite to prehnite–actinolite facies will switch drastically. The critical age of the switch depends on subduction parameters. In particular, the critical age of the descending slab is <5 Myr in the case of no shear heating, with a subduction rate of v=75–200 mm y^?1 and subduction angle of θ=5–15°. For shear heating (constant shear stress=30 MPa) with a subduction rate of v=75 mm y^?1 and subduction angle of θ=10° the critical age is 7 Myr. To test this switching behaviour in the development of prehnite–actinolite facies in the prism, petrologic data from the Cretaceous Shimanto Accretionary Complex (CSAC) in Kyushu, Japan were compiled. The regional occurrence and mineral assemblages of prehnite‐bearing metamorphic rocks suggest that the most of CSAC was metamorphosed under prehnite–actinolite facies. This conclusion is consistent with subduction of a young, hot slab, as has been proposed based on other geological observations. This suggests that the regional extent of the prehnite–actinolite facies metamorphic rocks may be a unique evidence for the subduction of a young, hot slab.     

Aragonite from Mulanshan Glaucophane Schist: Implications for Regional Evolution of Southwestern Dabie Mountains, Central China

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓａｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｆａｃｔｔｈａｔａｒａｇｏｎｉｔｅ,ａｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｆＣａＣＯ3 ,ｏｃｃｕｒｓｗｉｄｅｌｙａｓａｎｉｎｄｅｘｍｉｎｅｒａｌｏｆｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ (ｇｌａｕｃｏｐｈａｎｅｓｃｈｉｓｔｆａｃｉｅｓ)ｗｉｔｈｉｎｔｈｅｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｅｘｔｏｆｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ ｏｂｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎ (Ｌｉｏｕ…     

会聚束电子衍射对葡萄石空间群的辅助测定

利用透射电子显微技术测定了湖北大冶铁山矿床中的微米级葡萄石空间群。选区电子衍射几何构图法分析表明,该矿物系斜方晶系,衍射消光符号为Ｐｎ－－晶胞参数为α＝０．４５８,ｂ＝０．５５５和ｃ＝１．８５３ｎｍ。（１００）和（３０１）方向的会聚束电子衍射花样研究表明,其空间群为Ｐｎｃｍ。     

Geological Characteristics and Occurrence of Gold in the Xiling Gold Deposit,Jiaodong Peninsula北大核心CSCD

西岭金矿床是胶东金矿集区内近来新发现的超大型破碎蚀变岩型金矿床(475吨@4.56 g/t),位于著名的三山岛金矿床的东侧。本文在详实的野外地质观察的基础上,系统介绍了西岭金矿床的基础地质特征,并运用光学显微镜和扫描电镜观察,结合电子探针分析,系统研究了西岭金矿床金的赋存状态。西岭金矿床大量金矿物(银金矿和自然金)主要赋存在Ⅱ阶段石英-黄铁矿和Ⅲ阶段灰石英-多金属硫化物脉中。西岭金矿床金矿物主要有晶隙金、裂隙金和包体金三种赋存状态,以晶隙金为主。金的主要载体矿物为黄铁矿,次为石英、黄铜矿和方铅矿等。金矿物粒度大小包括粗粒金、中粒金、细粒金和微粒金,以细粒-微粒为主。金矿物形态有粒状、叶片状、线状、钩状、枝杈状和哑铃状等,以粒状为主。金矿物成分以Au和Ag为主,含微量的Cu、Cr、Fe、Ni、Te、S等元素。金成色为685~831,以银金矿为主,含少量自然金。综合地质和地球化学特征,西岭金矿床为蚀变岩型金矿床,是由早白垩世中温岩浆热液充填-交代形成。     

Isotope systematics of secondary minerals from the Prospect Intrusion,New South Wales

The differentiated Mesozoic alkali dolerite Prospect Intrusion contains a wide range of secondary minerals, including carbonates (primarily calcite), laumontite, prehnite and heulandite, whose stability relationships imply a formation temperature of <200°C. The δ¹⁸O data for carbonates define a higher temperature (160 – 195°C) suite, and a lower temperature (51 – 73°C) suite. The δ¹³C, δ¹⁸O and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr isotope systematics for these carbonates suggest derivation of the higher temperature group from magmatic fluids, whereas the other group had a major meteoric component that probably originated from porewater in the country rock. Source fluids for prehnite were meteoric rather than magmatic in origin based on their δD and δ¹⁸O ratios. Early in the intrusion's emplacement, CO₂-rich hydrothermal fluids formed a carbonate rind sealing the upper part of the hydrothermal system and produced the higher temperature carbonates (calcite) and laumontite. Later, cooler fluids with a meteoric component infiltrated vesicles and fractures, depositing the lower temperature carbonates (calcite, aragonite), heulandite and prehnite.     

隐晶态葡萄石的鉴定

隐晶态矿物鉴定是岩矿鉴定中的难题。因其为晶体与非晶质矿物的过渡相,因而不具有可鉴定的光学性质。本文根据成因矿物学分析,判定该标本中呈斜长石外貌的隐晶态矿物为葡萄石。经X射线衍射光谱和红外光谱分析得到确认。本文的意义在于:提出了成因矿物学分析方法为选择最终鉴定隐晶态矿物测试手段的新思路。     

胶东黄铁矿显微构造变形与金富集关系：黄铁矿EBSD组构和地球化学约束

载金黄铁矿显微构造变形与金富集关系可以从显微-超显微尺度揭示金成矿作用和地质过程,探讨金的再活化或再聚集作用。在胶东焦家金矿带成矿期识别出4种类型的黄铁矿,文章应用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)和电子探针(EMPA)等技术方法,探讨黄铁矿显微构造特征、超微观结构与金的富集关系。结果显示:载金黄铁矿均不发育环带,其中w(Fe)为45.70%～46.85%,w(S)为52.57%～53.37%;显微构造变形既有脆性变形又有塑性变形;黄铁矿晶体优选方位(CPO)主要表现为平行于晶轴极密和复杂极密;黄铁矿晶格间距为0.58 nm,主要发育刃位错。焦家金矿带在金成矿作用过程中,可见金集合体经历了从复杂的纳米尺度到宏观尺度矿物载体富集的过程,包括成矿流体中金络合物、金-铋-硫族化合物富集等化学结构变化过程和纳米金、载金黄铁矿纳米颗粒、岩矿石显微-超显微构造微环境变化过程。因此,不同类型载金黄铁矿CPO受到化学结构变化和显微-超显微变形微环境变化的联合制约,间接反映出载金黄铁矿中金的富集与黄铁矿内部变形、表面形貌和结构缺陷有密切关系。     

洛川黄土剖面中蛋白石的发现及其意义

洛川黄土剖面位于陕西省中部,洛川县城南5km 的坡头村附近。该剖面厚度大、地层发育较完整,系第四纪(Q₃—Q₁)风成堆积黄土中的典型剖面。前人从多方面进行过广泛深入研究。黄土的主要矿物成分为石英、长石和/或云母、方解石。在物质成分研究中提到过50多种矿物,但未涉及蛋白石。在黄土的风化成土作用研究中提到“植物蛋白岩偶见”(刘东生等,1985),但未作蛋白石矿物学工作。笔者这次发现的蛋白石,作了较多的矿物学研究。     

新疆祖母绿（绿柱石）矿产出地质特征与找矿矿物学

新疆首次发现的祖母绿矿质地优、前景良好。对新疆祖母绿（绿柱石）矿的成矿基本地质特征进行探讨,包括区域地质特征、矿区及矿体地质特征,并对与祖母绿形成有密切关系的矿物一方解石、长石、电气石和金红石等进行了找矿矿物学方面的研究。借助偏光显微镜、电子探针等方法,对方解石、长石、电气石和金红石的矿物学特征及其与祖母绿的形成关系进行了探讨,以期为该地区祖母绿（绿柱石）找矿工作提供参考。     

川南玄武岩晶洞中的沥青与铜矿物球粒研究

川南普格杏仁状玄武岩晶洞中产出大量石英、水晶、沥青、葡萄石以及铜矿物,根据其产状和矿物组合分为石英沥青、水晶-沥青及水晶-葡萄石球粒三种类型晶洞。水晶-葡萄石晶洞中矿物组合具明显球粒形貌特点,球粒由中心柱状 水晶及垂直水晶柱面生长的葡萄石球粒内圈与铜矿物球粒外圈组成。铜矿物球粒具有明显圈层结构,由自然铜核、黑铜矿 幔、硅孔雀石与孔雀石壳组成。野外及镜下观察显示,铜矿物集合体形态受自然铜形状和产出控制,铜矿物球粒主要分布 于多个葡萄石球粒边缘的汇聚处,核部自然铜为球粒状;脉状铜矿物由一向伸长自然铜与黑铜矿、硅孔雀石等矿物组成, 分布于晶洞裂隙中。碳同位素与红外光谱研究表明晶洞中的沥青为生物成因,属石油沥青,有机质可能来自下二叠统 （P13）碳酸盐。晶洞中矿物为含有机质成矿溶液依次结晶而成,其顺序为：玉髓或石英→水晶、沥青与自然铜→自然铜与 葡萄石→黑铜矿→硅孔雀石→孔雀石→方解石。沥青的螺旋生长花纹特征、水晶中包裹体均一化温度以及水晶中沥青与自 然铜之间的关系显示,沥青是有机质（原油）受热裂解转变而成,其形成温度约为290~230℃,自然铜的结晶温度为230~ 160℃。