中国大陆科学钻探主孔0～4500米变质岩石锆石中保存的超高压矿物包体

中国大陆科学钻探主孔0-4500米的岩心主要由榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩、正片麻岩以及少量的超基性岩所组成。岩相学研究结果表明,榴辉岩的围岩普遍经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压变质的矿物组合已完全被后期退变质过程中角闪岩相矿物组合所替代。采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,发现主孔224件岩心中有121件(包括榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩和正片麻岩)样品的锆石中普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体,且不同岩石类型锆石中所保存的超高压矿物包体组合存在明显差异。(含多硅白云母)金红石石英榴辉岩锆石中保存的典型超高压包体矿物组合为柯石英 石榴石、柯石英 石榴石 绿辉石 金红石和柯石英 多硅白云母 磷灰石。黑云绿帘斜长角闪岩锆石中保存的超高压矿物组合为柯石英 石榴石 绿辉石、柯石英 石榴石 多硅白云母和柯石英 绿辉石 金红石,与榴辉岩所保存的超高压矿物组合十分相似,表明该类斜长角闪岩是由超高压榴辉岩在构造折返过程中退变质而成。在副片麻岩类岩石,如石榴绿帘黑云二长片麻岩锆石中,代表性的超高压包体矿物组合为柯石英 多硅白云母和柯石英 石榴石等;而在石榴黑云角闪钠长片麻岩锆石中,则保存柯石英 硬玉 石榴石 磷灰石、柯石英 硬玉 多硅白云母 磷灰石和柯石英 石榴石 磷灰石等超高压矿物包体。在正片麻岩锆石中,标志性的超高压矿物包体为柯石英、柯石英 多硅白云母、柯石英 蓝晶石 磷灰石和柯石英 蓝晶石 榍石等。此外,在南苏鲁东海至临沭一带的地表露头以及一系列卫星孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的标志性超高压矿物包体,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质(方圆>5000km2,厚度超过4.5km)曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。该项研究对于重塑苏鲁-大别超高压变质带俯冲-折返的动力学模式有着重要的科学意义。     

(哈萨克斯坦北部)科克切塔夫地块变质岩锆石和石榴石中的金刚石、柯石英及共生矿物包体

柯克切塔夫地块中的超高压变质岩石有两个产地,二者相距15km。超高压变质岩石以石榴黑云片麻岩和片岩、辉石碳酸盐岩及石榴辉石岩为代表。锆石中可含有微粒金刚石(5～20μ)和柯石英包体,而石榴石中仅含金刚石。作为石榴石包体的金刚石常与云母片和金红石颗粒共生,多为八面体、立方八面体、立方体和多晶集合体。石榴石和锆石中也含有单斜辉石、蓝晶石、金红石和石榴石包体。     

北苏鲁超高压变质带中斜长角闪岩的成因

在北苏鲁超高压变质带的威海地区的正片麻岩中,存在大量规模不一的含石榴石斜长角闪岩的透镜体或不规则团块。锆石中矿物包体的激光拉曼测试、阴极发光图像分析、稀土元素和微量元素以及Lu-Hf同位素的LA-(MC)-ICP-MS测试等综合研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩 (WH17) 只存在一种成因类型的锆石,即变质锆石。该类锆石自核部到边部均保存了典型的超高压包体矿物组合：柯石英 (Coe)+石榴石 (Grt)+绿辉石 (Omp)+多硅白云母 (Phe)+金红石 (Rt)+磷灰石 (Ap),相应的阴极发光图像自核部到边部十分均匀,具有典型变质锆石的特点。锆石核部和边部的稀土元素含量特征和配分模式也十分相似,主要表现为轻稀土元素相对亏损,而重稀土元素相对平坦,无Eu异常 (Eu/Eu^*=0.94~1.04), 具较明显的正Ce异常 (Ce/Ce^*=83.4~111.0),低的Th/U (<0.02) 和 Lu/Hf (<0.00010) 比值以及极低的 Th (1×10^-6~4×10^-6) 含量。锆石核部到边缘的重稀土元素亏损与石榴石稳定有关,而无Eu异常则与斜长石分解关系密切。上述特征表明,含石榴石斜长角闪岩中的锆石均是在超高压变质阶段形成的变质锆石,而研究样品中继承性岩浆结晶锆石的缺乏,是由于含石榴石斜长角闪岩在原岩形成时Zr的成分明显匮乏所致。SHRIMP U-Pb定年结果表明,含柯石英锆石自核部到边部记录了十分一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄,变化于 240.2±3.3Ma 到220.2±2.8Ma 之间,加权平均年龄为229.8±2.0Ma, 这组年龄与前人对苏鲁超高压变质带中榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和大理岩等含柯石英锆石微区记录的年龄完全吻合,应代表苏鲁地体超高压变质时代。Lu-Hf同位素研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩中变质锆石的Hf同位素特征与苏鲁超高压变质带中榴辉岩的继承性岩浆锆石和变质锆石均存在本质差别,其中¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.00001~0.00003, ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf (_t)=0.282052~0.282107, 相应的ε_Hf(t)=-21.1~-18.8, 模式年龄t_DM2=2.14~2.24Ga,这些Lu-Hf同位素特征与围岩正片麻岩含柯石英锆石微区的Hf同位素性质十分相似, 充分表明了北苏鲁含石榴石斜长角闪岩在超高压变质阶段形成的变质锆石所必须的Zr和Hf成分不是来自体系本身,而是来源于围岩正片麻岩。     

北大别片麻岩的超高压变质证据——来自锆石提供的信息

本文对北大别片麻岩锆石中矿物包体及年代学进行了研究,首次发现了北大别片麻岩的超高压变质作用证据。结合阴极发光图像和同位素定年,片麻岩锆石中矿物包体组合至少可分出三期:(1)原岩岩浆矿物组合,即斜长石、黑云母、石英和磷灰石;(2)超高压变质矿物组合,即金刚石、石榴子石和金红石等;(3)麻粒岩相退变质矿物组合,如透辉石等。其中,金刚石和石榴子石主要以包体形式被包裹于透辉石中,而透辉石是北大别麻粒岩相退变质阶段形成的代表性矿物。锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,北大别片麻岩的峰期变质时代和麻粒岩相退变质时代分别为218±3Ma和199±10Ma。这些证明北大别片麻岩,如同其中的榴辉岩一样,经过了印支期超高压变质作用。     

北秦岭松树沟及其邻区高压-超高压榴辉岩的确定及其构造地质意义

详细的岩相学观察和激光拉曼矿物包裹体研究,在松树沟及其邻区秦岭群片麻岩中的榴闪岩和斜长角闪岩透镜体中发现了石榴石+绿辉石的典型榴辉岩相矿物组合,以及指示超高压变质的微粒柯石英包裹体,表明北秦岭松树沟及其邻区是超高压变质作用的产物。北秦岭松树沟超镁铁质岩体旁侧的榴闪岩一直以来都存在着接触交代变质(黄月华等,1984)、麻粒岩相变质(钱加慧等,2013)和退变榴辉岩(刘良等,2013;Zhang et al.,1999)等多种成因观点。本次研究在该榴闪岩的基质矿物角闪石的核部、石榴石变斑晶的幔部包裹体及锆石包体中都发现了残留绿辉石,而且发现石榴石变斑晶保存了很好的进变质矿物包裹体和主、微量元素成分环带,表明松树沟榴闪岩为榴辉岩相退变质的产物,至少经历了从角闪岩相到榴辉岩相再到角闪岩相的三阶段顺时针p-T演化。另外,采用激光拉曼光谱分析方法,对丹凤地区秦岭群片麻岩的多个榴闪岩和斜长角闪岩透镜体进行了详细的锆石包裹体矿物学分析,在其中的一个斜长角闪岩的锆石中发现了超高压矿物柯石英,表明该斜长角闪岩为超高压榴辉岩退变质的产物。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,得到松树沟榴辉岩的峰期变质年龄为(500±8)Ma,原岩结晶时代为(796±16)Ma;得到丹凤地区斜长角闪岩的峰期变质时代为(498±3)Ma,同时得到~450 Ma和~420 Ma两期退变质事件年龄;得到斜长角闪岩的围岩片麻岩的变质年龄为(502±4)Ma。其中榴辉岩和斜长角闪岩的~500 Ma的变质年龄分别来自锆石的石榴石+绿辉石以及柯石英包体的微区,应代表本区高压-超高压榴辉岩相变质的年龄。该年龄与秦岭岩群中已发现的官坡含金刚石榴辉岩(~500 Ma,杨经绥等,2002;陈丹玲等,2011)、清油河含金刚石斜长角闪岩(490±5.8 Ma;Wang et al.,2014)的峰期变质年龄一致,也与秦岭岩群区域片麻岩的~500 Ma的变质时代在误差范围内完全一致(刘良等,2013;Diwu et al.,2014),表明松树沟及其邻区榴辉岩与北秦岭造山带已发现的高压-超高压变质岩石一起都应是古生代大陆深俯冲作用的结果。     

柴北缘鱼卡河榴辉岩围岩的变质时代及其地质意义

利用阴极发光和LA-ICP-MS原位分析方法,对柴北缘鱼卡河超高压榴辉岩的直接围岩——石榴石白云母角闪钠长片麻岩和含蓝晶石的石榴石云母片岩进行了详细的锆石微量元素和U-Th-Pb同位素分析。结果表明,石榴石白云母角闪钠长片麻岩中的锆石主体呈浑圆状形态,内部结构以扇状和冷杉树状为主,稀土总量和重稀土含量均较低,重稀土富集程度低,具明显正Eu异常,Th/U比值均小于0.1,指示其形成在与石榴石平衡共生而不含斜长石的变质条件下。而含蓝晶石的石榴石云母片岩中的锆石显示明显的核-边结构,核部显示碎屑锆石特征,边部为与石榴石共生的变质新生锆石。LA-ICP-MS原位定年获得两种围岩的峰期变质年龄分别为(431±3)Ma和(432±19)Ma。这两组年龄在误差范围内一致,而且与已获得的紧邻的两类超高压榴辉岩的变质年龄((436±3)Ma和(431±4)Ma)以及带内指示大陆深俯冲作用时代的都兰含柯石英副片麻岩锆石的柯石英微区年龄(424~432Ma)完全一致。参考这两类岩石与超高压榴辉岩的野外产状关系、含蓝晶石的石榴石云母片岩的原岩特征以及榴辉岩中超过变质年龄达300Ma的原岩残核的存在,共同表明,柴北缘鱼卡河超高压变质地体是典型的大陆深俯冲碰撞作用的产物,本区大陆深俯冲发生的时代为430~435Ma的早古生代。     

大别地区榴辉岩中几种超高压变质矿物研究

根据镜下观察,在大别地区东南部榴辉岩中陆续发现柯石英、金刚石和文石等三种超高压变质矿物,拉曼分子探针检测进一步证实了这些发现。柯石英和文石均被包裹于石榴石或绿辉石晶体之内,而基质中则分别以低压多型变体石英和方解石的形式存在,说明其保存除快速构造抬升的外部条件外,还与寄主矿物机械阻力及晶内低压缩性有关。作为榴辉岩相的早期共生矿物,它们的出现证明该区榴辉岩经历了超高压变质作用。     

东海地区片麻岩高压—超高压变质作用证据及其退变结构特征——以钻孔ZK2304片麻岩为例

在东海地区浅钻ZK2304的片麻岩中,保存了高压—超高压变质矿物组合和一系列复杂的退变结构及相应的变质反应。除石榴石、硬玉质辉石和金红石外,其它峰期高压—超高压阶段(M_2)变质矿物包括多硅白云母、文石和柯石英(假像),典型的峰期矿物组合为:石榴石(Gt)硬玉质辉石(Jd-Cpx)+金红石(Rt)+柯石英(Coe);石榴石(Gr)+硬玉质辉石(Jd-Cpx)+多硅白云母(Phe)+金红石((Rt)(柯石英(Coe);石榴石(Gt)+硬玉质辉石(Jd-Cpx)+文石(Arg)+金红石(Rt)(柯石英(Coe)。石榴石中的钙铝榴石(Gro)分子含量偏高,最高可达50.1 mol％,多硅白云母SiO_2含量明显偏高,为54.37％～54.84％之间,相应的化学单位(Pfu)硅原子数Si=3.54～3.57之间,柯石英假像主要以包体形式存在于石榴石晶体中。     

对中国中部和挪威西部陆壳超高压变质作用证据的评价

在中国中部的大别山带,已反复证实变基性岩(榴辉岩)和变沉积岩(大理岩、泥质岩等)的石榴石中有柯石英包体产出,这为区域规模的超高压变质作用提供了令人信服的证据。柯石英稳定需要的最小压力为2.8GPa,由于近来在石榴石中已识别出金刚石包体,说明在大别山至少部分地段的压力达3.6GPa。这表明在发育于中朝和扬子克拉通之间的碰撞带内,陆壳在约240Ma期间至少被俯冲到100km的深度。挪威西部可能的加里     

哈萨克斯坦柯切塔夫地块和中国大别山含金刚石变质杂岩的多相性(英文)

中国中部大别杂岩和哈萨克斯坦柯切塔夫杂岩是世界著名的含金刚石变质杂岩,二者都位于地台边缘。笔者进行的矿物学岩石学研究揭示了这些杂岩中含金刚石变质岩的最主要性质———多相性。金刚石及其特征的共生矿物（钾质单斜辉石、柯石英、石榴石、锆石等）的地幔性质指示含金刚石变质岩在成因上与约１５０～２００ｋｍ的岩浆房有关,这与金伯利岩筒的含金刚石岩浆岩的岩浆房相同。矿物相图反映了含金刚石岩浆作用中心的氢水特点,这可以解释金伯利岩金刚石中的含水矿物包裹体和大别变质杂岩中榴辉岩、石榴单辉岩的石榴石中含水矿物包裹体的存在。地内期高压矿化的石榴单辉岩和榴辉岩岩浆侵入到地幔上层和地壳中,这一作用发生在褶皱前碳酸盐陆源层状地层形成的早期阶段。以后,这些含金刚石侵入体与围岩一道遭受了异化学变质（混合岩化、花岗岩化和退变质）,部分转变为新岩石———混合岩、片麻岩、角闪岩、片岩和退变岩,这些新岩石继承了石榴单辉岩及其它含金刚石母岩的金刚石部分。     

苏鲁地体超高压矿物的三维空间分布

采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,确认苏鲁地体大多数花岗质片麻岩,所有类型片麻岩、斜长角闪岩、蓝晶石英岩和大理岩的锆石中均隐藏以柯石英为代表的超高压包体矿物组合。其中花岗质片麻岩典型超高压包体矿物为柯石英±多硅白云母;副片麻岩为柯石英+石榴子石+绿辉石、柯石英±石榴子石+硬玉+多硅白云母+磷灰石、柯石英+多硅白云母±磷灰石;斜长角闪岩为柯石英+石榴子石+绿辉石±金红石;蓝晶石英岩为柯石英+蓝晶石+金红石+磷灰石、柯石英+蓝晶石+多硅白云母+金红石;大理岩为柯石英+透辉石、柯石英+橄榄石。表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩所组成的巨量陆壳物质曾普遍发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。锆石的矿物包体分布特征及相应的阴极发光图像研究表明,在同一样品中,锆石的成因特征存在明显差异。有的锆石显示继承性(碎屑)锆石的核(core)、超高压变质的幔(mantle)和退变质的边(rim);有的锆石则具有超高压的核、幔和退变质的边;而有的锆石却记录了深俯冲的核、超高压的幔和退变质的边。标志着苏鲁超高压变质带各类岩石副矿物锆石均具有十分复杂的结晶生长演化历史。因此,在充分研究锆石中矿物包体性质、分布特征以及相应阴极发光图像的基础上,采用SHRIMP离子探针技术,在锆石晶体的不同     

挪威西部片麻岩区高级变质岩中的微粒金刚石

从挪威西部片麻岩区的高级片麻岩中回收了３颗粒金刚石。通过拉曼和红外光谱鉴定并测定这３颗微粒金刚石的特征，发现它们的结构中有Ｈ和Ｎ的替代杂质。通过对含金刚石中的石榴石和石英矿物中的原生流体包裹体的研究，证明变质挥发分流体发生了演化，即从变质高峰期间还原的Ｎ２－ＣＯ２成分演化到退变质作用期间含Ｎ２－ＣＨ４±Ｈ２Ｏ成分。     

德国Mnchberg地块榴辉岩的岩石学研究

Ｍüｎｃｈｂｅｒｇ地块是一个角闪岩相变质的结晶基底,构造推覆于极低级变质古生代火山－沉积岩之中．榴辉岩呈透镜状或互层状产于斜长角闪岩、片麻岩和大理岩之中．榴辉岩的原生矿物组合是石榴石、绿辉石、石英和金红石,可含少量蓝晶石、多硅白云母和黝帘石,峰期变质作用的温度为６００～７００℃,压力＞２．５ＧＰａ,接近柯石英的稳定范围．在榴辉岩的抬升过程中经历了从榴辉岩到角闪岩相、绿片岩相和葡萄石绿纤石相退变质作用．退变质作用的早期为近等温降压过程,晚期为降压和快速降温过程．     

柴达木盆地北缘鱼卡河含柯石英榴辉岩的确定及其意义

在柴达木盆地北缘鱼卡河边达肯大坂杂岩之花岗质片麻岩中发现典型的含柯石英榴辉岩。榴辉岩主要由石榴石、绿辉石和少量（多硅）白云母、柯石英和石英、角闪石、金红石等矿物组成。石榴石中铁铝、镁铝和钙铝榴石分子含量分别为５１％～５９％、２６％～３１％和１３％～１９％;绿辉石中硬玉分子含量为４５％～４８％;岩石中残留有ｂ０值极大的高压矿物多硅白云母（ｂ０＝９０７５×１０－１ｎｍ）;角闪石亦为高压类型的冻蓝闪石;最为重要的是确定了柯石英的存在。榴辉岩原始特征保存完好,仅遭受轻微的退变质作用和叠加变质作用。组成矿物可分为３个世代：（１）峰期矿物组合：石榴石＋绿辉石＋（多硅）白云母＋（柯）石英＋金红石;（２）退变交生组合：冻蓝闪石＋蠕虫状石英;（３）后期叠加变质矿物白云母。榴辉岩相变质作用发生在压力大于２８ＧＰａ的超高压至大约７３０℃、１７０ＧＰａ的高压环境,表明柴达木盆地北缘是一条重要的古板块汇聚边界。     

赞皇前寒武纪变质杂岩区变质反应结构与变质作用P-T-t轨迹

赞皇变质杂岩位于华北克拉通中部造山带中南段、太行山东麓低山区。出露于该变质杂岩区中南部的含石榴石的斜长角闪片麻岩、泥质片麻岩,均保存了三期矿物组合:进变质、峰期变质和退变质矿物组合。这两大类变质岩石中,进变质阶段矿物组合(M₁)以石榴石变斑晶核部的包裹体矿物组合为代表,变质高峰期矿物组合(M₂)由石榴石变斑晶"边部"和基质矿物组成,退变质阶段矿物组合(M₃)主要是环绕石榴石边部发育的"白眼圈"状后成合晶矿物组合。泥质片麻岩中的石榴石变斑晶均保存了明显的成分环带,且在边部很窄的范围内X_Mn有所增加、Mg/(Mg+Fe)有所降低,指示存在变质高峰期后的退变质过程。温度与压力计算结果表明,赞皇斜长角闪片麻岩所经历的进变质阶段(M₁)温度约为640~710℃、 压力约为8.2~8.6kbar;高峰期(M₂)变质温度超过810℃,压力大于12.1kbar;退变质阶段(M₃)的温压范围为590~670℃和3.2~5.6kbar。此前的研究已说明泥质片麻岩的进变质阶段(M₁)变质温度为660~690℃,压力为9.0~9.2kbar;高峰期(M₂)变质温度超过780℃,压力大于12.5kbar。变质高峰属于中压相系的顶部至高压相系的底部。斜长角闪片麻岩、泥质片麻岩均记录了典型的顺时针P-T轨迹,并显示近等温减压(ITD)的退变质片段。对泥质片麻岩中多颗锆石的变质增生边的SHRIMP U-Pb定年表明,变质高峰期时代为1821±17Ma。变质作用历史说明赞皇变质岩区卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲-碰撞、随后的快速隆升过程,为华北克拉通中部造山带早元古代末期(~1850Ma)存在的造山事件提供了新的证据 。     

超高压变质岩矿物中的显微构造缺陷:来自TEM和FTIR研究的证据

超高压变质矿物的某些显微构造缺陷可能指示了岩石短暂和快速抬升过程。文中报道了中国大别山双河地区超高压硬玉石英岩矿物显微构造缺陷的透射电镜(TEM)和Fourier变换红外光谱(FTIR)的研究结果。用TEM研究方法,在硬玉石英岩中硬玉包裹体内发现了亚微米级天然蒙钠长石(MA,C2/m)、高钠长石(HA,C)和低钠长石(LA,C)三种多形变体。表明岩石在折返过程经历过高温变质作用(>930℃),以及退变质过程的快速冷却;在石英包裹体内发现了纳米级柯石英和石盐子矿物,提供了柯石英转变为石英以及峰期变质条件下高盐流体存在的证据。"名义上无水矿物"(NAMs)的结构水(OH/H2O)是以缺陷形式赋存于矿物结构中。FTIR分析结果显示硬玉、石榴石、金红石和石英中结构水的平均含量分别为1000×10-6、(900~1600)×10-6、>2000×10-6和<4×10-6,硬玉石英岩全岩含水量为(490~600)×10-6,表明在高压-超高压变质作用过程中,地壳或原岩中的水可以通过这些NAMs携带到地球深部。该类显微构造缺陷可能是大陆碰撞造山带在高应变速率下的局部弱化和深部断层作用的结果。     

苏北高压变质带及其与北侧超高压变质带的关系

在苏北超高压变质带以南存在一条与之平行的高压变质带。带内由东南向西北可进一步划分出蓝闪石-黑硬绿泥石带,石榴石-绿帘石带和蓝晶石-黄玉带三个变质亚带。从蓝门石-黑硬绿泥石带到蓝晶石-黄玉带变质温压逐渐升高,其峰期地热梯度为15±3℃/km,属于高压变质相系。北侧超高压变质带的典型矿物组合是石榴石+绿辉石+柯石英+金红石,地热梯度为9±2℃/km。高压变质带峰期变质与北侧超高压带峰期变质的地热梯度明显不同,而与超高压变质体的退变质地热梯度相吻合。结合同位素年代学资料,本文指出本区的高压变质作用与北侧的超高压变质作用不是同时发生,而是与超高压变质体的退变质作用同时发生于中生代的印支期。含柯石英榴辉岩的超高压峰期变质早于印支期,并经两次抬升出露于地表。     

阿尔金江尕勒萨依榴辉岩和围岩锆石LA-ICP-MS微区原位定年及其地质意义

阿尔金江尕勒萨依榴辉岩及其直接围岩——石榴子石黑云母片麻岩锆石的阴极发光图像、微区原位LA-ICP-MS微量元素分析研究表明,榴辉岩锆石内部结构比较均匀,少数颗粒保留斑杂状残核;位于锆石斑杂状残核测点的重稀土相对富集,Th/U比值多大于0.4,为岩浆锆石的特征;位于锆石边部与内部结构均匀颗粒上的测点显示HREE近平坦型或弱亏损型的稀土配分模式,显示了与石榴石平衡共生的变质锆石特征;而石榴子石黑云母片麻岩的锆石具有核-幔-边结构,核部为碎屑锆石,幔部则为与石榴石平衡共生的变质锆石。LA-ICP-MS微区定年获得榴辉岩的变质年龄为(493±4.3)Ma,其原岩形成年龄为(754±9)Ma;石榴子石黑云母片麻岩的变质年龄为(499±27)Ma。榴辉岩的变质年龄滞后于其原岩的形成年龄约250Ma,并且榴辉岩与其直接围岩副片麻岩的变质年龄几乎完全一致,充分表明该超高压榴辉岩的形成是陆壳深俯冲作用的产物。     

内蒙古大青山地区古元古代早期榴云片麻岩(大青山表壳岩)深熔作用:地质、锆石年代学和地球化学研究

大青山位于华北克拉通西部孔兹岩带中段,古元古代晚期孔兹岩系(上乌拉山岩群)十分发育。近年来,在上乌拉山岩群中分辨出一套古元古代早期变质碎屑沉积岩(大青山表壳岩,榴云片麻岩),它们遭受强烈变质变形和深熔作用改造,形成古元古代早期石榴石花岗岩。包头哈德门沟是古元古代早期榴云片麻岩典型出露区,并有古元古代早期石榴石花岗岩(哈德门沟石榴石花岗岩)形成。由榴云片麻岩经深熔榴云片麻岩再到石榴石花岗岩,浅色体增多,石榴石增多且颗粒增大,黑云母减少,石榴石包裹黑云母、石英、斜长石等矿物。石榴石岩的锆石呈浑圆状,普遍具核-幔-边或核-边结构,碎屑锆石年龄为~2.5Ga,变质锆石年龄为~2.45Ga和~1.90Ga。锆石形态、内部结构和年龄与榴云片麻岩、深熔榴云片麻岩和石榴石花岗岩中的锆石类似,但记录了古元古代晚期变质事件年龄。石榴石花岗岩与榴云片麻岩和深熔榴云片麻岩的地球化学组成特征总体上类似,高Al2O3含量和FeO T/MgO比值,CaO含量和K2O/Na2O比值存在较大变化,富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P和Ti。研究表明:1)浅色体和石榴石花岗岩中的石榴石是黑云母转熔的产物,并非岩浆结晶形成的;2)石榴石岩是在石榴石花岗岩岩浆形成之后进一步演化过程中石榴石不断地发生运移、分异和聚集的结果;3)尽管哈德门沟石榴石花岗岩具有一定或较大的规模,但具有深熔岩浆的性质;4)石榴石花岗岩地球化学组成变化与熔融母岩组成变化和深熔及岩浆演化过程中残余矿物相石榴石、锆石局部变化有关。     

拉萨地体东南缘的多期深熔作用及动力学

位于青藏高原班公湖-怒江蛇绿岩带与印度-雅鲁藏布江蛇绿岩带之间拉萨地体东南缘的前寒武纪结晶基底经历了角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用和强烈的混合岩化.研究区可识别出两期深熔作用,第一期为斜长角闪岩部分熔融形成的花岗闪长岩脉体,其与围岩一起发生了变质与变形再造,转变成了黑云斜长片麻岩.第二期为含夕线石石榴石片麻岩部分熔融形成的含石榴石斜长石花岗岩脉体.岩石化学成分显示,第一期深熔脉体具有埃达克岩的典型地球化学特征,其SiO2=63.81%,Al2O3=16,92%,MgO=1.86%,Na2O=4.22%,K2O=1.81%,K2O/Na2O=0.43,并显示出LREE富集、无Eu异常的BEE配分模型,同时明显富Sr(366×10-6),贫Y(12×10-6)和Yb(0.4×10-6),Sr/Y=30.舍石榴石斜长石花岗岩主要由斜长石、石英和石榴石组成,含少量白云母和黑云母,其全岩SiO2=71.14%,Al2O3=14.26%,K2O=0.26%,Na2O=2.79%.CaO=2.94%.过铝指数A/CNK=1.40,为典型的过铝花岗岩.黑云斜长片麻岩脉体中的大多数锆石具有同心韵律状结晶环带和较高的Th//U比值(0.433～1.167),为典型的岩浆结晶锆石.锆石岩浆结晶域U-Pb原位定年给出了64.0±1.0Ma(MSWD=8.7)加权平均年龄;个别锆石变质交生边给出了27.9 Ma的谐和年龄,同时具有较低的Th/U比值(0.019),应代表后期叠加的变质热事件年龄.含石榴石斜长石花岗岩中的锆石均发育同心韵律状环带,而且具有较高的Th/U比值(0.196～1.212).所获得的谐和年龄在27.0～34.1Ma之间(加权平均年龄为29.3±0.9 Ma),应代表过铝花岗岩的结晶年龄.因此,我们认为拉萨地体东南缘变质基底在古近纪经历了两期深熔作用,第一期发生在约65Ma,在特提斯洋壳俯冲和印度板块与拉萨地体碰撞的动力学体制下,拉萨地体下地壳加厚和升温,发生了麻粒岩相变质和部分熔融,形成了埃达克岩质的花岗闪长岩浆;第二期混合岩化作用发生在约30Ma,在印度板块与拉萨地体碰撞后伸展的动力学体制下,高角闪岩相泥质变质岩中的含水矿物脱水熔融形成了过铝质花岗闪长岩浆.