南大别黄镇低温榴辉岩多同位素体系年代学研究

首次对南大别黄镇低温榴辉岩和围岩花岗片麻岩进行了锆石U/Pb热电离质谱(TIMS)和二次离子质谱(SIMS)定年、云母和角闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar定年和矿物内部Sm-Nd同位素体系研究. 一个榴辉岩样品锆石U-Pb SIMS权平均年龄为231.6±9.7 Ma, 云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar等时年龄为232.6±2.1 Ma, 最低坪年龄为221.7±2.4 Ma; 另一榴辉岩锆石U-Pb TIMS一致年龄为221.3±1.4~222.5±2.3 Ma, 围岩花岗片麻岩锆石SIMS下交点年龄为221±35 Ma. 退变质角闪岩中角闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar等时年龄为205.9±1.0 Ma. 除云母可能含有过剩氩外, 上述各年龄代表了低温榴辉岩峰期变质作用和退变质作用时间. 南大别黄镇低温榴辉岩变质时代不同于北大别北部熊店低温榴辉岩, 它和南大别高温榴辉岩同属统一的南大别高压-超高压地体, 高温榴辉岩和低温榴辉岩的区别可能在于它们不同的俯冲深度或折返时不同的冷却速率.     

大别山-苏鲁地体超高压变质年代学——Ⅰ.Sm-Nd同位素体系

原岩是辉长岩的含柯石英榴辉岩,其超高压变质作用将在“干”条件下进行,矿物具有较高的封闭温度,并能观察到Nd同位素不平衡现象.若榴辉岩原岩是变玄武岩,在超高压变质时,角闪石将分解并释放出水,因而矿物Nd同位素封闭温度较低,并可达到Nd同位素平衡.岩石后期蚀变及与深部流体的相互作用是影响Sm-Nd定年的最主要因素.大别山含柯石英榴辉岩的可靠Sm-Nd同位素年龄集中在221～232Ma,虽然数值略低,但接近榴辉岩的峰期变质时代.苏家河低温榴辉岩有可能是古生代洋壳俯冲成因.     

东大别黄镇和石马地区榴辉岩及其中磷灰石的碳同位素研究

应用ＥＡ－ＭＳ在线技术,对大别山东南部太湖附近黄镇和石马两地榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳同位素分析．结果得到,榴辉岩全岩的δ~１３Ｃ值变化较大（＋１．５‰～－３０．７‰）,而所含磷灰石中结构碳酸根的６~１３Ｃ值变化较小并显著亏损~１３Ｃ（－２１．０‰～－２８．１‰）．部分榴辉岩具有高的全岩~δ１３Ｃ值,指示其形成后受到过含ＣＯ_２流体的退化蚀变．低的磷灰石δ１３Ｃ值指示,榴辉岩中含有地表有机碳,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表,在超高压变质阶段流体以亏损~１３Ｃ为特征。     

新疆西南天山科克苏河新发现榴辉岩岩石学特征和相平衡研究及其地质意义

西南天山高压-超高压变质带东段特克斯县科克苏河一带首次发现了榴辉岩和含绿辉石的蓝片岩,通过详细的岩石学研究,并运用THERMOCALC软件、在MnNC(K)FMASHO体系下对其进行了相平衡模拟.选择的样品为新鲜的榴辉岩TK003,含绿辉石包体的蓝片岩TK026-8及退变榴辉岩TK027.3个样品石榴石成分均显示出从核部到边部Xpy和Xgrs逐渐升高,Xsps不断降低的变质生长环带特征.相平衡模拟结果显示,榴辉岩和蓝片岩经历了相似的P-T演化轨迹,早期近等压条件下升温至峰期,达到榴辉岩相变质作用温压范围,峰期温压条件为T=480~515℃,P=2.0~2.3 GPa;而后在近等温条件下快速降压,退变初期经历的温压条件为515~519℃,1.78~1.93 GPa.不同样品中变质矿物组合及其含量的不同主要受全岩成分控制的退变路径不同所引起,此外还可能与体系含水量有关.峰期温压条件及其地热梯度(6~7℃km-1)表明科克苏河流域出露的高压变质岩石同样经历了冷俯冲榴辉岩相变质作用,它与西端的昭苏境内的榴辉岩-蓝片岩带相连,构成了东西向长约200 km的榴辉岩相变质带.但在该区并未发现超高压变质矿物,说明西南天山东段的科克苏河一带可能没有俯冲到达发生超高压变质作用的深度.     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

对大别山东部超高压榴辉岩氧同位素研究表明,这些榴辉岩的δ~(18)O值分布表现出显著不均一性,从低达一2.6‰变化至十7.0‰.榴辉岩中各矿物之间的氧同位素分馏达到并保持了平衡,表明岩石在遭受超高压变质作用之前与亏损~(18)O的流体进行过相互作用.含羟基矿物的δD值为一 5l‰～一83‰,指示参与的流体是古大气降水,它与榴辉岩原岩(某种玄武质岩石)发生过显著的氧同位素交换.超高压变质榴辉岩中大气降水同位素信息的保存表明,这种榴辉告的原岩曾经出露于大陆地壳表面,并且当包含榴辉岩原岩的板块俯冲至地幔深度时,地壳与地幔之间的物质交换非常有限,因此滞留时间非常短暂(<20 Ma).不同矿物对的氧同位素平衡温度基本一致,反映出这种超高压变质榴辉告在地幔深度下形成之后,经历了一个快速的冷却和上升过程.     

大别山超高压变质带镁铁-超镁铁岩的岩石学与高压矿物组合

大别山毛屋、碧溪岭、南山岭镁铁-超镁铁岩与榴辉岩的关系代表了3种不同的产出关系,其原岩是基性岩浆结晶分异形成的层状堆晶岩,随扬子板块与华北板块碰撞俯冲进入120～150km以上的地幔条件下发生超高压变质作用,钛斜硅镁石+钛粒硅镁石+菱镁矿+贫铝辉石是镁铁-超镁铁岩典型的高压矿物组合,同时揭示含H_2O和CO_2等挥发份流体参与了超高压变质作用.     

大别山北部榴辉岩的地球化学特征和Sr,Nd同位素组成及其大地构造意义

大别山北部镁铁－超镁铁质岩带中榴辉岩的岩石地球化学特征及Ｓｒ,Ｎｄ同位素组成表明：（ｉ）本区榴辉岩的原岩主要为拉斑玄武岩和少数可能为辉长岩,并且大多数可能属于扬子俯冲陆壳的一部分,为扬子陆壳（下地壳）俯冲变质成因,少数可能属扬子与华北大陆板块之间的古洋壳残片;（ｉｉ）本区榴辉岩大多具有Ｎｂ正异常、Ｋ负异常等,排除了它们形成于岛弧环境下的可能性;（ｉｉｉ）磨子潭－晓天断裂以南含榴辉岩和变质橄榄岩的变质镁铁－超镁铁质岩带可能代表扬子与华北两个大陆板块之间的碰撞缝合带．其中除含有扬子俯冲陆壳外,还混有古洋壳残片．     

变形组构引起的超高压榴辉岩地震波速各向异性

超高压榴辉岩通常显示了强塑性变形和地震各向异性特征. 对实验和天然变形超高压榴辉岩中主要矿物的地震波速性质及其变形晶格优选方位(CPO)与榴辉岩地震波速和各向异性之间的成因关系研究结果表明: (1) 除石榴石表现为近地震波速各向同性外, 榴辉岩中其他矿物都具有强地震各向异性(AV_p = 23.0%~40.9%, Max. AV_s = 18.5%~47.1%), 是造成榴辉岩地震各向异性的主要来源矿物, 石榴石和金红石的平均地震波速相对较高, 绿辉石和柯石英中等, 石英最小; (2) 变形榴辉岩最大纵波波速(8.33~8.75 km/s)方向近平行变形线理或面理, 最小纵波波速(8.25~8.62 km/s)近垂直线理或面理, 纵波波速各向异性1.0%~1.7%, 平均横波波速4.93~4.97 km/s, 其各向异性在同时与线理和面理成近45°方位接近最大(0.73%~1.78%), 在面理面上接近垂直线理方位达到最小, 横波快波极化取向近平行面理. 超高压峰值变质条件(3~5 GPa, 900~1100℃)下榴辉岩地震纵波和横波波速预计比常温常压下分别高出3.4%~7.2%和6.3%~12.1%; (3) 绿辉石矿物组分主导了榴辉岩各向异性基本特征, 而石榴石矿物组分则起到了降低榴辉岩各向异性程度和增加地震波速的作用, 石英矿物组分对榴辉岩地震各向异性影响不大但可以一定程度上降低榴辉岩的地震波速, 金红石矿物组分的作用基本可以忽略; (4) 榴辉岩地震波速在纯石榴石岩中最大但各向异性接近于零, 随绿辉石含量的增加, 地震波速逐步降低, 各向异性逐步升高, 纯绿辉石岩比纯石榴石岩地震波速低6%~8%, 而各向异性则达到3%~4%. 根据榴辉岩组成矿物的单晶弹性性质和变形CPO计算的榴辉岩地震物性与前人实测结果基本相当. 研究成果获得了超高压变形榴辉岩的三维地震物性资料和相关的矿物物理成因解释.     

苏北大陆科学钻探靶区岩石物理性质

对苏北地区主要岩石物性的调查结果发现,科学钻探的目标体榴辉岩有很大的密度,与其他围岩的密度差达0.9×103?kg/m3,具有重力勘探的物性基础;除角闪石化榴辉岩的弹性波速与围岩相近外,榴辉岩的弹性波速高于其他围岩,地震勘探在该区应是一种有效的勘探方法;就磁性而言,榴辉岩的磁性介于围岩磁性之间,与围岩磁性没有明显区别,但金红石矿化榴辉岩的磁性有明显差别,因此磁法勘探在该区受到岩石组成复杂性的限制.     

华北克拉通岩石圈破坏的榴辉岩熔体-橄榄岩反应机制:实验约束

以碧溪岭榴辉岩和大麻坪尖晶石二辉橄榄岩为起始原料,在压力2.0GPa,温度1250～1400℃条件下进行榴辉岩熔体-橄榄岩反应的高温高压实验.实验结果显示,在榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应过程中,熔体消耗橄榄岩中的橄榄石和斜方辉石生成单斜辉石.实验产物的岩石序列为橄榄岩-辉石岩-石榴辉石岩,与Liu等在华北克拉通内部的汉诺坝地区发现的大量中生代地幔复合包体结构非常吻合.在温度1300和1350℃时,榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应产生的熔体具有高镁安山岩的成分特征(Mg#>45),表明榴辉岩熔体-橄榄岩反应可能是高镁安山岩形成的主要原因之一.实验结果表明华北克拉通下地壳榴辉岩在中生代可能发生过拆沉作用;榴辉岩拆沉进入软流圈地幔后,部分熔融产生的熔体可以消耗岩石圈地幔橄榄岩,导致华北克拉通的减薄,从而为华北克拉通岩石圈地幔被软流圈地幔改造的熔体-橄榄岩反应机制提供实验约束.     

榴辉岩的泊松比及其对造山带下地壳拆沉作用的指示

对大别-苏鲁超高压变质带榴辉岩的实验测定以及前人的实验结果表明, 水化作用将明显增加榴辉岩的泊松比, 新鲜未退变榴辉岩(H₂O⁺ < 1.0%)的平均泊松比为0.24~0.25, 该值与实验和理论计算结果相一致, 而明显低于前人给出的榴辉岩平均泊松比(0.27±0.02). 未退变榴辉岩的泊松比显著低于下地壳镁铁质麻粒岩, 也低于上地幔橄榄岩. 大别超高压带、青藏高原和安第斯山脉现今下地壳和上地幔的泊松比均大于0.26, 加之它们均具有正常的上地幔V_p值, 表明由于拆沉作用榴辉岩在这些俯冲-碰撞造山带下地壳和上地幔已不存在或不是重要组成. 榴辉岩从形成至拆沉是在<15 Ma的十分短暂时间内完成的.     

大别山榴辉岩中石英脉的氧同位素研究

对大别造山带榴辉岩中石英脉矿物及其围岩全岩进行了氧同位素分析．结合脉与围岩之间的构造和岩石学关系，从时间顺序上可将这些石英脉划分为如下三种类型：（１）榴辉岩相同变质脉，不仅脉石英与围岩榴辉岩的氧同位素组成接近，而且脉中矿物对氧同位素温度与榴辉岩相峰变质温度接近，因此成脉流体来源于榴辉岩；（２）脉形成于退变质作用早期，但成脉流体来源与高压／超高压变质矿物组合有关；（３）脉形成于退变质作用期间，成脉流体与榴辉岩无关．同变质石英脉形成于板块折返过程中榴辉岩相重结晶之前的压力降低阶段，裂隙式局部流体对流迁移是成脉的主要机制．尽管脉中的氧同位素均一化尺度比榴辉岩中的氧同位素均一化尺度大得多，但总的流体流量是非常有限的．     

大别超高压榴辉岩高温高压下电导率实验研究

为研究大陆中下地壳高导层成因及与物质组成之间的关系，用模拟实验的方法在不同的温度、压力条件下分别测定了干的和1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩的电导率.结果表明，干榴辉岩平行线理方向的电导率比垂直于线理方向的高，但两个方向上的活化能相近.在中下地壳条件下，干榴辉岩的电导率比中下地壳高导层电导率值低几个数量级.常温下1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩两个方向上的电导率对压力具有不同的依赖性；在中下地壳条件下，1mol/LNaCl溶液饱和的榴辉岩的电导率可达到一般高导层的电导率值.无论干的还是饱和的榴辉岩都不能解释大别山20-50km深处的高导层成因，因此，在该深度范围内榴辉岩不可能是主要的岩石组成.     

柴北缘鱼卡河榴辉岩的超高压变质年龄:锆石LA-ICP-MS微区定年

锆石的阴极发光图像观察发现,柴北缘鱼卡河两种类型超高压榴辉岩-粗粒多硅白云母榴辉岩和细粒块状榴辉岩的锆石均呈半自形柱状形态,部分出现核-边结构.核部为继承性锆石,边部及无核颗粒显示扇状、面状和斑杂状等典型变质锆石的结构特征.LA-ICP-MS锆石原位微量元素分析揭示锆石核部具有明显高的稀土总量、重稀土富集型稀土配分模式以及高的Th/U比值,为原岩锆石的残留;边部及无核颗粒测点的稀土总量降低,稀土配分曲线上重稀土富集程度、Eu的负异常程度都明显减小,部分甚至出现Eu的正异常,指示矿物组合中石榴石的存在和斜长石的缺失,表明其形成在榴辉岩相条件下.LA-ICP-MS微区定年给出两类榴辉岩近乎一致的变质年龄和原岩年龄分别为(436±3)和(431±4)Ma以及783～793和748～759Ma.取两种榴辉岩变质年龄的加权平均值(434±2)Ma代表鱼卡河超高压榴辉岩的变质年龄.该研究表明榴辉岩的原岩为形成在750～800Ma的新元古代火山岩,在早古生代时期经历超高压变质作用,其间存在300Ma的年龄差距,远大于洋壳从洋中脊处形成到海沟处俯冲消减所需要的最大年龄(200Ma),结合新进获得的该剖面两类榴辉岩直接围岩的变质年龄(431±3)Ma和(432±18Ma)以及野外地质特征,提出鱼卡河榴辉岩是先期就位地壳的新元古代火山岩在古生代随陆壳一起俯冲遭受超高压变质而成,(434±2)Ma应代表本区大陆深俯冲的时代.     

莒南、日照地区的深源榴辉岩类

本文提供了有关莒南、日照地区榴辉岩类的地质产状、岩石矿物特征以及岩石和矿物的化学分析结果。根据所得资料将榴辉岩分成两类并估计了它们的形成条件和来源     

豫南鄂北大别山中部和北部的榴辉岩类

一个高压超高压地体出现在豫南鄂北大别山中.高压超高压地体包括6个亚单元,其中的4个发育有榴辉岩.4个亚单元的榴辉岩在变质条件和变质历史上是不同的.     

苏胶地体榴辉岩相岩石中流体包裹体的初步研究

高压低温变质岩的流体包裹体研究程度很低，本文选择苏胶地体四个有代表性的榴辉岩相岩石，蓝晶石榴辉石，石英榴辉岩，蓝晶石石英岩和绿帘石石英脉作了初步研究。研究结果表明，各类榴辉岩相岩石的流体包裹体均程度不同地发生了次生变化，未发现原生包裹体。蓝晶石榴辉岩中的石英包裹体表现为变质峰期的流体成分特征：均一温度较高，冰点相对较低，成分复杂多样，且深源特性，而其它样品则代表退变质阶段之产物；成分简单，盐度较小     

新疆西天山低温榴辉岩相变质作用

研究表明,新疆西天山榴辉岩相变质岩石具有以下５种类型：（１）块状蓝闪石帘石榴辉岩、蓝闪石钠云母榴辉岩类,（２）片（麻）状白云母榴辉岩类,（３）条带状方解石榴辉岩类,（４）枕状蓝闪石榴辉岩类和（５）石榴石绿辉石石英岩类．其变质过程经历了以下４个阶段演化：（１）峰前硬柱石蓝片岩相阶段（Ｔ＝３５０～４００℃,Ｐ＝０．７～０．９ＧＰａ）;（２）峰期榴辉岩阶段（Ｔ＝（５３０± ２０）℃, Ｐ＝ １．６～１９ ＧＰａ）;（３）退变绿帘蓝片岩相阶段（Ｔ＝ ５００～５３０℃, Ｐ＝ ０．９～１．２ ＧＰａ）和（４）退变蓝闪绿片岩相阶段（Ｔ＝４５０～５５０℃, Ｐ＝０．７～０．８ＧＰａ）．在此基础上,确定了其可能的Ｐ－Ｔ轨迹为顺时针型,具等温降压（ＩＴＤ）的特点,抬升回返过程中经历了两期退变蓝片岩相变质过程．新疆西天山低温榴辉岩相变质岩石代表了塔里木板块和伊犁－中天山板块间俯冲发生低温高压变质作用的结果．     

俯冲陆壳与上地幔的相互作用——Ⅱ.大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩的Sr,Nd同位素地球化学

北大别具有Nb ,Zr,Ti负异常的同碰撞镁铁 超镁铁侵入岩的Sr ,Nd同位素组成具有EMI特征 ,其初始εNd值为 - 2 .4～ - 1 8.6 .与其片麻岩围岩和南大别含柯石英榴辉岩类似 .用与俯冲洋壳有关的地幔交代作用及陆壳混染均不能解释这一特征 .他们最可能源于俯冲陆壳析出流体交代的楔形地幔     

高温高压下地幔岩和苦橄质榴辉岩的电导率实验

为了探讨地幔岩模型和苦橄质榴辉岩模型在上地幔存在的合理性,建立上地幔的电性结构,本文利用YJ-3000t紧装式六面顶压机和Solartron IS-1260阻抗/增益-相位分析仪,在1.0~4.0GPa、700~1150℃的条件下,采用交流阻抗谱法(频率范围10-1~106 Hz)分别测量了地幔岩和苦橄质榴辉岩的电导率.实验结果表明:随着温度的升高,地幔岩和苦橄质榴辉岩的电导率大幅增加;随着压力的增大,地幔岩的电导率略有增加,活化体积ΔV为-4.73cm3·mol-1,而苦橄质榴辉岩的电导率几乎没有变化,活化体积ΔV为-0.11cm3·mol-1;在电性方面,用苦橄质榴辉岩来表示深部的物质较为合理,地幔岩解释浅部可能更恰当,但浅部物质的分布不均匀,电导率随深度的变化主要受控于温度的影响,其次才是成分.