隐藏在苏鲁地体斜长角闪岩锆石中超高压变质作用的信息

运用激光拉曼和阴极发光技术，配备电子探针测试，发现苏鲁地体地表露头和中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD-PP1和CCSD-PP2斜长角闪岩锆石中均保存以柯石英为代表的典型超高压矿物组合：柯石英 石榴石 绿辉石 金红石；柯石英 石榴石 绿辉石；柯石英 石榴石 绿辉石 多硅白云母 金红石 磷灰石；柯石英 绿辉石 金红石；柯石英 菱镁矿。该类矿物包体组合与苏鲁地体超高压榴辉岩的峰期矿物组合十分相似，表明斜长角闪岩可能是由超高压变质的榴辉岩在构造抬升过程中退变质而成。     

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     

北秦岭官坡地区高压—超高压榴辉岩岩相学及变质作用研究

北秦岭官坡地区的榴辉岩及含柯石英榴辉岩产在帮岭岩群的北侧，主要由绿辉石和石榴石组成，部分石榴石和绿辉石中含柯石英包体。此外还含有退变质的多硅白云母、角闪石、黝帘石和纳长石等矿物，根据变质矿物之间的替代关系及共生组合规律，榴辉岩退变质作用可划分为四个阶段，各阶段代表性矿物组合依次为：柯石英＋绿辉石＋石榴石；石英＋绿辉石＋石榴石；多硅白云母＋绿辉石＋石榴石＋石英；角闪石＋斜长石＋白云母＋黑云母。这四个     

北苏鲁超高压变质岩锆石中的矿物包体

北苏鲁莒南—岚山头—日照—桃行—仰口—荣成—威海一带榴辉岩的围岩经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压矿物组合已完全被后期退变矿物组合所取代。锆石微区阴极发光图像和矿物包体激光拉曼测试研究结果表明,132件不同类型岩石(包括榴辉岩、斜长角闪岩、正片麻岩、副片麻岩、大理岩、蓝晶石英岩、云母片岩和钙镁硅酸盐类变质岩等)锆石中,普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体。此外,在南苏鲁东海及其邻区的地表露头和一系列钻孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的超高压矿物包体。该项研究成果表明,在苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的陆壳岩石(约320km×20km×5km)曾发生过巨量物质深俯冲—超高压变质的壮观地质事件。     

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。     

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。     

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。     

苏鲁三清阁榴辉岩中柯石英的发现及其地质意义探讨

在苏鲁三清阁多硅白云母榴辉岩中发现了柯石英包体,该榴辉岩与超高压含菱镁矿大理岩共生。石榴石中存在的柯石英残晶和多晶石英假相包体表明榴辉岩的变质压力超过2.8 GPa。运用石榴石–单斜辉石Fe2+–Mg温度计和多硅白云母压力计估算结果表明,矿物核部的平衡压力为3.1～3.5 GPa（T ＝650～689℃）,边部的平衡压力为2.9~3.3 GPa（T＝652～671℃）。与石榴石伴生的绿辉石普遍发育石英出溶结构。在磷灰石中观察到金属硫化物出溶体。磷灰石富含OH,F,Cl和S等挥发份,这些挥发性组分的深循环对地壳和地幔之间的相互作用研究具有重要意义。通过磷灰石,苏鲁—大别俯冲带能够将大量（～80 000 Mt）OH,F和Cl携带到地幔深处。     

大别山超高压正片麻岩：岩石学及变质演化

大别山超高压片麻岩与正常（中低压）片麻岩呈互层状产生，原岩相当于安山质火山岩。超高压片麻岩的特征矿物组合为石榴子石＋绿辉石＋多硅白云母＋斜黝帘石＋石英／柯石英＋金红石±蓝晶石±纳云母，高压矿物包体、冠状反应结构、假象结构和局部不平衡结构可作为其岩相学鉴别标志。它们经历了与含柯石英榴辉岩可对比的超高压变质（＞2．7GPa、672～725℃）和中低压绿帘角闪岩相退变质（0．3～0．7GPa、450～520℃）两个主要演化阶段，其退变质作用与围岩区域变质作用的一致性有可能说明二者自始至终经历了同一演化过程。     

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。     

南苏鲁超高压变质带东海ZK703钻孔榴辉岩的变质作用

东海ＺＫ７０３钻孔位于苏鲁超高压变质带南部,钻孔深５５８ｍ穿过的岩性主要为榴辉岩,黑云斜长片麻岩和石榴橄榄岩,及少量多硅白云母石英片岩,石榴石多硅白云母英片岩,蓝晶石石英岩和硬玉石英岩,钻孔揭示榴辉岩呈层状产出,具中等倾角,稳定延利到钻孔深度以下。超高压矿物或其后成合晶假象在这些岩石中的保存,以及岩石之间的接触关系表明,这是一个整体经历了超高压变质作用的表壳岩和基性一超基性岩组合,据原生次要矿物,     

滇西双江县勐库地区(退变)榴辉岩的岩石学、矿物学特征

滇西双江县勐库镇以北的那卡河、控角等地出露的(退变)榴辉岩以构造岩片的形式产于奥陶纪湾河蛇绿岩混杂岩带中。根据退变质程度差异依次划分为退变榴辉岩、榴闪岩、含石榴斜长角闪岩,主要矿物成分为角闪石、石榴子石、单斜辉石、斜长石,次要矿物成分为金红石、多硅白云母、硬玉、绿帘石、黑云母、磷灰石、石英等,特征的高压-超高压变质矿物绿辉石仅残余在少量的石榴子石、角闪石中,以包裹体形式产出。岩石学和矿物学研究显示,该榴辉岩峰期变质矿物组合为:绿辉石+石榴子石+金红石+石英+多硅白云母。石榴子石中的部分石英包裹体周围发育放射状的胀裂纹,暗示其可能由柯石英转化而成。由此推断,该榴辉岩可能经历了超高压变质作用。     

安徽省大别山区含柯石英榴辉岩的地质特征

安徽省大别山区含柯石英榴辉岩主要分布在太湖县、潜山县及霍山县一带。根据其地质特征、物质成分和矿物组合等可分分为三种类型:赋存在蛇纹岩、滑石片岩中,具斜方辉石岩外壳的榴辉岩;赋存在黑云斜长片麻岩中的榴辉岩;赋存在造辉透门大理岩中的榴辉岩。主要矿物组合为石榴石、绿辉石、柯石英及副矿物金红石和榍石。它属于华中高压变质带的一部分。     

德国Munchberg地块榴辉岩的岩石学研究

Ｍｕｎｃｈｂｅｒｇ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闲岩相、绿片岩相和葡萄石棣纤石相退变质作     

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．     

西藏松多榴辉岩矿物出溶体研究

西藏松多榴辉岩中的石榴石和单斜辉石中发育有大量的矿物出溶体。电子探针能谱分析结果表明,石榴石中的出溶体为金红石,绿辉石中的出溶体为石英和富钾质矿物(钾长石)。根据石榴石-绿辉石-多硅白云母矿物温压计计算出的松多榴辉岩变质温压范围接近石英-柯石英相转变线,结合这些出溶体的存在,指示了西藏松多榴辉岩曾经历过超高压变质作用,这为松多榴辉岩的形成条件提供了重要证据。     

(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。     

柴北缘鱼卡榴辉岩的pT演化历史

鱼卡榴辉岩位于柴北缘HP/UHP变质带的西段,榴辉岩呈透镜状或似层状分布在变质泥质岩、花岗质片麻岩及少量大理岩中,主要由石榴石和绿辉石组成,具有含量不等的多硅白云母、角闪石、黝帘石(斜黝帘石或绿帘石)、金红石和石英等。岩相学和矿物化学研究显示榴辉岩经历了3期与俯冲和折返作用有关的变质演化阶段:(1)前榴辉岩相进变质阶段,榴辉岩矿物组合为石榴石(核) 绿帘石 斜长石 角闪石,以包体的形式保存于具有生长环带的石榴石核部,形成的温压条件为p=1.06～1.11GPa,t=560～577℃;(2)榴辉岩相变质阶段,以绿辉石、多硅白云母等矿物围绕石榴石定向分布为特征,其矿物组合为石榴石(边) 绿辉石 多硅白云母±黝帘石,温压估算获得榴辉岩相的变质条件为p=2.35～2.52GPa,t=610～680℃;(3)后榴辉岩相变质阶段,矿物组合为石榴石 角闪石 斜长石,主要存在于围绕榴辉岩透镜体分布的退变榴辉岩(角闪石化榴辉岩)中,形成的温压条件为p=1.09±0.12GPa,t=635±44℃。研究结果显示榴辉岩的pT轨迹具有“发卡”型特点,表明鱼卡榴辉岩经历了快速俯冲和折返的演化历史。     

大别山-苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学研究进展

本文总结了近年来大别山 苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学进展。针对大别山 苏鲁超高压变质带中的区域片麻岩围岩是否经历超高压变质的问题 ,研究者在常规岩石学和矿物学手段不能奏效的情况下 ,引入显微喇曼光谱测试 ,最终在各种类片麻岩的锆石中发现柯石英、硬玉和雯石等高压和超高压矿物包裹体 ,证明大别山 苏鲁超高压变质带中的大多数岩石曾与榴辉岩一起被俯冲到地幔深度 ,后又一起回返到地表。在喇曼光谱的测试过程中 ,发现锆石中的柯石英包裹体有 0～ 2 3 0 0MPa不等的现时晶内超压 ,并证明这种晶内超压是超高压变质岩回返过程中 ,柯石英向石英转化而导致的体积膨胀造成的。研究者在产于青岛仰口榴辉岩的石榴子石中发现大量单斜辉石、金红石和磷灰石出熔 ,精细的晶体化学和岩石学研究证明出熔前的石榴子石形成于大于 70 0 0MPa的压力条件 ,说明苏鲁地区的部分陆壳岩石可能曾被俯冲到大于 2 0 0km深的地幔。岩石学研究发现产于桃行地区的榴辉岩在角闪岩相区域退变质之前 ,在 4 0～ 5 0km的浅部地幔深度发育有一期高压麻粒岩相 过渡榴辉岩相变质。进一步研究发现这期变质是由于峰期的多硅白云母在回返到 4 0～5 0km深的浅部地幔时脱水熔融导致的     

河南大别山区榴辉岩及蓝晶石石英岩中柯石英的发现

团麻断裂以西的河南大别山区榴辉岩及其围岩蓝晶石石英岩中首次发现柯石英。含柯石英榴辉岩的矿物共生组合为石榴石+绿辉石+蓝晶石+多硅白云母+石英(柯石英)+金红石,其形成温压条件为T=610～740℃,P≥2.8 GPa。含柯石英榴辉岩及其围岩同时经历了超高压变质作用,可能由扬子板块向华北板块深俯冲作用形成,俯冲深度可迭90km以上。河南大别山区含柯石英榴辉岩的发现扩大了中国中东部含柯石英榴辉岩带的分布区。