麻粒岩相变质作用的PTt演化及其地质动力学意义

麻粒岩地体和基性火山岩中的麻粒岩包体是研究过去和现在下部地壳的窗口,通过它们的研究可了解下地壳的物质组成,物理和化学状态,构造变形,岩浆作用和变质作用的特征,并进而探讨大陆地壳形成和改造的地质动力学机制。当前研究中涉及许多重要问题,如麻粒岩相变质作用的PTt演化和成因模式及其构造环境、变质流体的含量、成分和作用,岩浆作用的性质和机制及其对麻粒岩相变质作用的贡献,构造变形作用的样式及其所反映的构造体制,麻粒岩中LILE亏损等地球化学特征的成因意义等等。这些问题互相联系,都是麻粒岩地体成因的约束条件。本文将讨论麻粒岩相变质作用的PTt演化特征,阐述大地构造环境和地质动力学机制对其所起的约束作用。     

麻粒岩相变质流体和流体岩石相互作用

麻粒岩作为下部地壳岩石的重要组成部分,是高温高压条件下的变质产物。变质流体是麻粒岩相变质过程的主要动力学因素之一。麻粒岩相变质流体成分以ＣＯ２为主,含有少量的Ｈ２Ｏ,ＣＨ４,Ｎ２和Ｈ２Ｓ等,具有高密度、低水活度、强还原弱氧化、低氧逸度和弱酸性的物理化学性质。麻粒岩的形成和大离子亲石元素的亏损均与流体岩石相互作用有关。稳定同位素的变化记录了麻粒岩相变质过程流体岩石相互作用的规模和范围。来源于地幔的富ＣＯ２流体的干化作用是麻粒岩形成的主要机制。角闪岩相到麻粒岩相的转变过程也是流体性质发生变化的过程。角闪岩相的流体成分以Ｈ２Ｏ为主,而麻粒岩相则以ＣＯ２为主。流体成分的变化也能导致变质相的转变。因此,流体是变质相转变的重要控制因素,直接影响和控制变质相的转变,应成为变质相划分的重要因素之一。     

变质流体研究新进展

变质流体是变质过程的主要动力学因素之一。目前变质流体研究主要集中在下部地壳麻粒岩相变质流体，俯冲带高压－超高压变质流体和接触变质流体等方面。研究的主要问题是流体流动机制和元素迁移，流体－岩石相互作用和流体来源。下部地壳麻粒岩相变质流体以ＣＯ２为主，具有较低的ａＨ２Ｏ。δ１３Ｃ研究表明大约２／３ＣＯ２是深成的。富ＣＯ２流体流动是紫苏花岗岩形成和热扰动的原因之一，也是麻粒岩形成和大离子亲石元素亏损的主要因素。俯冲带是高压、超高压变质作用发生和流体活动最活跃的场所。流体富含Ｈ２Ｏ、ＣＨ４和ＣＯ２，可以诱导部分熔融反应和岛弧岩浆作用。高压变质条件下的矿物稳定性也与流体有关。同位素研究表明，在超高压变质期间没有化学上完全相同的流体大规模循环。流体－熔体系统模式能更有效地解释下插板片的元素再循环。接触变质流体研究主要集中在含有易于发生流体－岩石反应的不纯碳酸盐岩地区。硅灰石带中流体／岩石比率高达４０∶１，表明接触变质岩石中有大量流体存在。接触变质过程流体成分有较大差异，主要取决于流体来源、原岩性质和侵入体特征。流体流动和循环模式受控于构造变形，岩浆作用和变质过程的动力学条件及流体成分。     

麻粒岩相区地质研究现状及评述

构成世界各大陆基底的前寒武纪高级变质区或称麻粒岩相区,是下部地壳的代表。它的研究不仅具有实际意义(赋存有大量矿产),而且具有极大的理论价值。因而对这一课题的研究已成为各国地质界的热门。当前,对这一领域的研究主要集中于以下几个方面:①前寒武纪麻粒岩相区以及下部地壳的性质及其组成;②麻粒岩相的形成条件和机制,温压条件测定方法的选择;③麻粒岩相区变质流体的性质及其作用;④下部地壳的地球化学研究;⑤麻粒岩相区地质学和岩石学研究及它们的动力学模拟(P-T-t轨迹)。     

内蒙古乌拉山地区变质作用演化及其动力学研究

研究区经历了麻粒岩相变质作用,并可划分为初期、主期、峰期和晚期四个变质阶段。各变质阶段具有特定的矿物组合、变质反应、温压条件和流体特征。变质泥质岩和变质基性岩具有一致的变质演化特点和相对应的标志。高密度的CO_2流体占主导和低H_2O逸度是麻粒岩相变质流体的特点。变质作用演化的P-T-t轨迹与变质流体的演化特点是一致的,具有典型造山带型变质作用演化特征。反映了变质作用与地壳演化的关系及其动力学机制。     

太古宙高级变质区退变质流体与金矿床成因的关联：——以大青山地区金矿床为？

通过内蒙古大青山地区麻粒岩相岩石内韧性剪切带中流体演化研究，以及与该区内金矿床中流体包裹体的对比，认为产于太古宙高级变质区的金矿床成因类型复杂，其中有的成矿流体是退变质热液演化的产物，该类矿床可称为退变质热液型金矿床。     

变质流体研究某些重要进展

着重介绍了近年来国内外在变质流体与变质矿物共生组合，变质流体与变质反应温度，变质流体不混溶性以麻粒岩相变质流体特征研究方面所取得的一些重要进展。     

变质流体对变质反应温度缓冲作用实例研究及意义

有关闽北麻源群、浙西南陈葵群、冀东麻粒岩和冀西南阜平群变质流体与变质反应温度关系实例研究表明，在变质作用过程中，变质流体对变质反应温度存在着明显的缓冲效应，缓冲的温度范围可超过某些变质相或变质带之间的温度差。因此，变质流体同变质温度、压力一样，是划分变质相带一个独立参数。本文从热力学理论上解释了变质流体对变质反应温度缓冲作用的机制，并对缓冲强度进行了估算，据此阐述了变质流体在变质相带研究中的重要意     

麻粒岩相变质的岩石学成因模式

大多数麻粒区高峰期变质深度、压力与许多地壳同夺类部分熔融的p-T条件重叠，代表地温梯度被扰动的深部地壳环境，并且普遍涉及附加热源。麻粒岩类形成于水活度降低的流体条件下，以往更多地强调CO2流体的稀释作用，即碳酸变质模式，但碳、氧同位素的研究并不普遍支持这一理论，它仅适用于少数麻粒岩区。大量的野外与实验研究带一为麻粒岩类与重熔花岗岩之间具有成因联系的有力证据，即麻粒岩类很可能为无流体条件下部分熔融的残留岩，或无水岩浆结晶的产物。     

变质流体对变质反应温度缓冲作用实例研究及意义

有关闽北麻源群、浙西南陈蔡群、冀东麻粒岩和冀西南阜平群变质流体与变质反应温度关系实例研究表明，在变质作用过程中，变质流体对变质反应温度存在着明显的缓冲效应，缓冲的温度范围可超过某些变质相或变质带之间的温度差。因此，变质流体同变质温度、压力一样，是划分变质相带一个独立参数。本文从热力学理论上解释了变质流体对变质反应温度缓冲作用的机制，并对缓冲强度进行了估算，据此阐述了变质流体在变质相带研究中的重要意义。     

Stable Isotope Investigations on the Granulite Facies Terrains of Brazil: A Review

Stable isotope data from three areas in the granulite facies terrains of Brazil are assembled and discussed. All the three areas (Jequié, Guaxupé and São José do Rio Pardo) are from the São Francisco Craton. The carbon isotope composition of the fluid inclusion CO₂ in the Archean granulite terrain of Jequié indicate the participation of two distinct sources, an upper mantle source and an internal source of Archean organic matter. The isotope data may be interpreted in terms of the granulite genesis due to the intrusion of magma in the lower crust. The singularly uniform carbon isotope data for CO₂ fluid inclusion of plutonic granulites is a clear indication of the magmatic addition of CO₂-rich volatiles from deeper crustal sources. In the São José do Rio Pardo area sulfur and carbon isotope data of scapolites from the granulites imply the derivation of volatiles from internal sources. The whole rock oxygen isotope data of the amphibolite and granulite facies gneisses from Guaxupé indicate a small scale variation of d¹⁸O values, compatible with the chemical data, suggesting the preservation of pre-metamorphic oxygen isotope composition. The isotope data of the granulites from São Francisco Craton indicate non-pervasive fluid flow during metamorphism.     

吉林夹皮沟地区变质作用与地壳演化

本区经历四期变质作用,太古宙上壳岩系麻粒岩相变质、晚太古宙英云闪长岩高角闪岩相变质、早元古宙紫苏花岗岩类低角闪岩相变质和元古宙绿片岩相变质。麻粒岩相变质期可分三个阶段,早期角闪岩相、峰期麻粒岩相和晚期角闪岩相,其P-T-t轨迹为逆时针,与IBC型轨迹相似。导致麻粒岩相变质作用的热源为英云闪长质岩浆的垫托作用,形成于岛弧或活动大陆边缘。区内广泛发育的钾长花岗岩与晚太古宙高角闪岩相变质作用晚期的深熔作用有关。     

贺兰山——阿拉善地区下、中前寒武系的划分对比及其变质、成矿作用特征

据近期成果,贺兰山—阿拉善地区出露的巨厚变质杂岩可划分为中太古界贺兰山群和叠布斯格群(其全岩Rb—Sr等时年龄为3108.3和3218.8Ma),上太古界阿拉善群和下元古界的赵池沟群、阿拉坦敖包群;它们具不同的变质矿物共生组合,太古界变质岩属低压高温变质的麻粒岩相;下元古界为低—低中压区域动力(热流)变质的绿片岩相岩石。太古界有较强的混合岩化、花岗岩化作用,并蕴藏有铁、石墨、矽线石、刚玉等多种矿产。     

Geochronological constraints on the timing of granitoid magmatism, metamorphism and post-metamorphic cooling in the Hercynian crustal cross-section of Calabria

Exposed cross‐sections of the continental crust are a unique geological situation for crustal evolution studies, providing the possibility of deciphering the time relationships between magmatic and metamorphic events at all levels of the crust. In the cross‐section of southern and northern Calabria, U–Pb, Rb–Sr and K–Ar mineral ages of granulite facies metapelitic migmatites, peraluminous granites and amphibolite facies upper crustal gneisses provide constraints on the late‐Hercynian peak metamorphism and granitoid magmatism as well as on the post‐metamorphic cooling. Monazite from upper crustal amphibolite facies paragneisses from southern Calabria yields similar U–Pb ages (295–293±4 Ma) to those of granulite facies metamorphism in the lower crust and of intrusions of calcalkaline and metaluminous granitoids in the middle crust (300±10 Ma). Monazite and xenotime from peraluminous granites in the middle to upper crust of the same crustal section provide slightly older intrusion ages of 303–302±0.6 Ma. Zircon from a mafic to intermediate sill in the lower crust yields a lower concordia intercept age of 290±2 Ma, which may be interpreted as the minimum age for metamorphism or intrusion. U–Pb monazite ages from granulite facies migmatites and peraluminous granites of the lower and middle crust from northern Calabria (Sila) also point to a near‐synchronism of peak metamorphism and intrusion at 304–300±0.4 Ma. At the end of the granulite facies metamorphism, the lower crustal rocks were uplifted into mid‐crustal levels (10–15 km) followed by nearly isobaric slow cooling (c. 3 °C Ma^?1) as indicated by muscovite and biotite K–Ar and Rb–Sr data between 210±4 and 123±1 Ma. The thermal history is therefore similar to that of the lower crust of southern Calabria. In combination with previous petrological studies addressing metamorphic textures and P–T conditions of rocks from all crustal levels, the new geochronological results are used to suggest that the thermal evolution and heat distribution in the Calabrian crust were mainly controlled by advective heat input through magmatic intrusions into all crustal levels during the late‐Hercynian orogeny.     

The role of fluids in the formation and subsequent development of early continental crust

A petrogenetic model is developed to explain the evolution and geochemical character of granitic rocks in early Archean (pre 3.6 Gyr) continental crust taking into account the following important geological constraints, viz.:

1. High geothermal gradients (probably in excess of 90 ° C/km) and resulting widespread granulite facies metamorphism even at relatively shallow depths
2. The fractionation of certain major and trace elements under granulite facies conditions
3. The composition and geochemical behaviour of fluids which emanate from or pass through terrains undergoing granulite facies metamorphism viz. carbonic fluids containing significant amounts of SO₂ and halogens.

In this model tonalitic and trondhjemitic intrusives are regarded as being derived dominantly by partial melting of mafic granulite. The ubiquitous potassic granites, which typical post-date sodic plutonic activity are interpreted to be anatectic melts generated under granulite or amphibolite facies conditions from the previously formed ‘plagiogranites’. The presence of a postulated granulite facies source area for Archean tonalitic rocks, and the geochemical character of fluids which accompany metamorphism under such conditions explains the HREE geochemistry of these suites and casts doubt on the validity of applying currently used trace element fractional melting or crystallization models to these terrains. Similarly it suggests that petrogenetic interpretations based on Sr and Pb isotopic systems must be reevaluated because of the extreme mobility of both parent and daughter elements under granulite facies conditions.     

汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩——岩浆底侵作用新证据

汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩捕虏体的产状、层状堆晶构造和粒状变晶结构，以及具有幔源成因的矿物学、REE地球化学特征和温压条件表明，其深部过程是由幔源岩浆底侵于上地幔顶部，形成镁铁质堆晶岩，再经榴辉岩相变质而成，它与下地壳底部的麻粒岩相镁铁质堆晶岩，提供了岩浆底侵作用和壳－幔过渡带存在的新证据。     

桐柏秦岭岩群的两类变质作用

本文重点对河南桐柏地区的秦岭岩群进行了观察与研究,根据野外地质、岩相关系及同位素测年资料,提出该区秦岭岩群具有明显不同的两类变质作用,一是较早期的高温麻粒岩相变质作用,以包体或长透镜群、甚至巨型条块状局限于中部郭庄组的花岗质片麻岩之中。根据伟晶岩、片麻岩及麻粒岩锆石年龄的综合限定,该变质作用的时间可能为~498Ma,多数人主张的445~430Ma的麻粒岩相变质年龄实际上是早期锆石被后期岩浆或变质事件引起的同位素体系重启年龄。另一种是相对晚期的角闪岩相变质作用,变质程度以角闪岩相为主,局部达高角闪岩相,没有任何早期高温或高压变质的残留迹象,形成秦岭岩群中主导类型的变质作用。同样,采用伟晶岩及有关片麻岩和麻粒岩中锆石测年限定,角闪岩相变质时间可能为~472Ma。高温麻粒岩的产出具有其特殊机制,大量的花岗质岩浆侵位过程中把地壳深部的高温麻粒岩裹挟上升至浅部层次,随后一起遭受区域上的角闪岩相变质作用。     

胶北地体多期变质事件的P-T-t轨迹及其对胶-辽-吉带形成与演化的制约

胶北地体位于华北克拉通东部陆块胶-辽-吉带南端,主要由闪长质-TTG-花岗质片麻岩、变质表壳岩系和变质镁铁-超镁铁质岩所组成。本文通过对胶北早前寒武纪变质岩系的岩石学、矿物化学、变质反应结构和序列、变质温度和压力估算与同位素年代学资料的综合研究和总结,得出以下重要结论:(1)与华北克拉通东部陆块其它地区太古宙变质基底类似,本区也存在~2500Ma区域性新太古代变质事件,且与本区2550~2500Ma岩浆作用在时间上非常接近,其变质作用发生的时间比岩浆作用要晚10~50Myr,指示本区~2500Ma区域性变质事件可能与大规模的幔源岩浆底侵作用存在密切的成因关系。(2)胶北还存在1950~1850Ma区域性古元古代变质事件,并导致了大量高压基性和泥质麻粒岩的形成,高压基性麻粒岩主要以不规则透镜体、变形岩墙群或岩脉群的形式赋存于闪长质-TTG-花岗质片麻岩之中,并集中分布在安丘-平度-莱西-莱阳-栖霞一带,大致沿北东-南西向断续带状分布,构成了一条长约300km的古元古代高压麻粒岩相变质带。(3)本区古元古代高压麻粒岩以记录近等温减压(ITD)及随后近等压降温(IBC)的顺时针P-T-t轨迹为特征,指示本区变质杂岩在古元古代晚期曾强烈地卷入了与俯冲-拼贴-碰撞造山有关的构造过程,并可能经历了如下复杂的构造演化:(I)在古元古代晚期2000~1950Ma,随着有限大洋地壳的持续俯冲作用,本区各类变质岩的原岩开始经历一次构造增厚事件,并导致了它们的原岩经历了早期绿片岩相-角闪岩相进变质作用;(II)1950~1870Ma,大洋地壳俯冲作用结束,本区开始发生弧-陆拼贴和陆-陆碰撞作用,大陆地壳持续缩短和加厚,在加厚下地壳或岛弧根部带约50km的深度,发生了区域性高压麻粒岩相变质作用,并导致了本区变基性岩和变泥质岩分别形成了石榴石+单斜辉石+斜长石±角闪石±石英±铁-钛氧化物和石榴石+蓝晶石+钾长石+斜长石+黑云母+石英+铁-钛氧化物+熔体的高压麻粒岩相矿物组合。(III)1870~1800Ma,在同碰撞峰期变质结束之后,本区造山作用进入了后碰撞构造折返-伸展演化阶段,先后经历了早期快速构造折返和晚期缓慢冷却降温两个构造热演化阶段。其中,在早期快速构造折返阶段,高压麻粒岩经历了峰后近等温或略微增温减压退变质作用的叠加,高压基性麻粒岩表现为沿石榴石边部形成了含斜方辉石的后成合晶。与此同时,早期快速构造折返阶段还伴随着热松弛和伸展作用,出现一系列的幔源基性岩浆活动,不仅导致了本区大量未经历高压麻粒岩相变质的变基性岩群的形成,同时也诱发了区内大规模的地壳深熔作用的发生。自温度高峰期之后,本区地壳岩石还经历了一个近等压冷却降温过程,并发生了区域性角闪岩相退变质作用,高压基性麻粒岩表现为石榴石和斜方辉石边部常出现含角闪石的退变边或后成合晶。最终,在1800Ma左右,本区含电气石花岗伟晶质岩脉的大量出现,则标志着胶北地体古元古代晚期(2000~1800Ma)俯冲-拼贴-碰撞造山作用的最终结束。     

略论我国前寒武纪变质作用和地壳演化的某些特征

本文对中国早前寒武纪太古期、早元古期、中晚元古期的变质作用的分布、岩石类型、变质相特点、变质相划分及同位素年龄数据等进行了论述。将中国前寒武纪地壳划分为华北、西北、华南、西南四个变质区、各变质区有自己的不同特点和演化历史。前寒武纪地壳演化是陆壳增长的历史,区域高温和中温变质作用是太古代原始地壳特有的变质作用。