大别山碧溪岭榴辉岩峰期变质条件地质温度计适应性探讨

榴辉岩石榴石-单斜辉石(Gt-Cpx)地质温度计常用于研究超高压变质作用p-t条件。业已存在多种Gt-Cpx温度计算公式和绿辉石Fe2+校正方法,本文通过碧溪岭地区浅色及深色2种榴辉岩p-t条件计算,对几种常见温度计算公式和绿辉石Fe2+校正方法进行比较,认为Droop(1987)电价平衡法和Ravna(2000)温度计算公式最适合榴辉岩的温度计算。计算结果表明,碧溪岭地区浅色榴辉岩峰期变质p-t条件为3.0～3.4GPa和660～731℃。     

绿辉石Fe2+的调整及对榴辉岩温压计算和分类的影响

榴辉岩中绿辉石的Fe2 校正是一直存在争论的问题,它直接影响到榴辉岩p-t条件的精确评价。本文通过对南大别太湖地区和桐城地区榴辉岩中绿辉石的四种Fe2 的校正比较,依据计算的峰期变质p-t条件和岩相学研究的限定,探讨了绿辉石Fe2 的校正对温度压力计算的影响,认为电价平衡是目前较为理想的校正绿辉石Fe2 的方法,并建议为保证分析的准确性和全面性,配合使用端元组分调Fe2 法和Fe2 /Fe3 =1∶1方法。同时,根据电价平衡方法计算p-t条件,判定桐城地区榴辉岩为低温高压榴辉岩,推测其原岩为洋壳物质。     

大别山太湖地区榴辉岩岩石学、矿物成分和P-T条件特征及其所揭示的构造含义

根据对大别山太湖地区1：10000地质填图，以及对榴辉岩的精细的岩石学、矿物成分和P—T条件的研究分析表明，该地区的榴辉岩可分为：高压榴辉岩，高压-超高压榴辉岩和超高压榴辉岩。从高压榴辉岩至超高压榴辉岩，石榴石中钙铝榴石、镁铝榴石组分，多硅白云母中的Si^4＋逐渐增加，峰期变质P—T条件则从T=535℃～652℃和P=1．50～2．26GPa，T=625℃～777℃和P=2．41～3．04GPa，逐渐增加到T=767℃-942℃和P=3．49～4．09GPa，显示了区域上的连续变化特征。结合构造几何学的分布特征和榴辉岩的共生围岩，应用石榴石-单斜辉石温度计和石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计，计算建立了一条近于“5℃／km”的地温梯度线和两条T=650℃，P=2．50GPa和T=750℃，P=3．00GPa温度和压力等值线，并将南大别变质块体从南自北分为三个变质单元：高压带，高压一超高压带和超高压带，从而表明该变质块体连续的特征。本次研究建立了三条P—T轨迹，并尝试性地探讨了这些榴辉岩的不同的抬升速率，推测不同类型的榴辉岩在地下40～50km的深度发生了强烈的缩短．“焊接”成一整体缓慢抬升到地袁．从而导致现今榴辉岩的分布状态．     

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩的岩石学特征及其变质演化

俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区榴辉岩中发现的绿纤石形成于榴辉岩化早期亚绿片岩相阶段。该绿纤石多以包体形式存在于退变榴辉岩的变斑晶石榴石矿物中,并与榍石、金红石、单斜辉石、绿泥石、绿帘石、石英等矿物伴生,极少量单颗粒绿纤石包裹在基质单斜辉石(透辉石)矿物中,呈浑圆状。绿纤石成分上属于铝绿纤石和铁绿纤石,其中以铝绿纤石为主。在详细的岩相学研究基础上,通过相平衡计算,结合矿物温压计计算结果,发现含绿纤石榴辉岩共经历了4阶段的变质演化:Ⅰ早期进变质阶段,以石榴石中的绿纤石+绿泥石+绿帘石+石英等矿物包裹体为特征,依据实验岩石学研究的矿物组合绿纤石+绿泥石+石英和铁绿纤石+绿帘石稳定域,估算该变质阶段温压条件t=160~320℃,p=0.2~0.8 GPa;Ⅱ峰期榴辉岩相阶段,矿物组合为石榴石+Di-Pl后成合晶推测的绿辉石+金红石±角闪石+石英,石榴石核部镁等值线和绿辉石硬玉分子等值线限定其峰期温压条件为t=725~740℃,p=1.4~1.5 GPa;Ⅲ高压麻粒岩相退变质阶段,矿物组合为石榴石+透辉石+角闪石+斜长石+石英,石榴石-单斜辉石温度计和后成合晶中斜长石钙等值线限定该阶段的温压条件t=725~750℃,p=1.1~1.3 GPa;Ⅳ晚期角闪岩相退变质阶段,矿物组合角闪石+斜长石±黑云母+石英,相平衡计算和角闪石-斜长石温度计限定温压条件为t=670~700℃,p=0.7~0.9 GPa。综上,确定了俄罗斯白海活动带Uzkaya Salma地区含绿纤石榴辉岩具有顺时针的p-T演化轨迹,峰期对应的地温梯度为15℃/km,俯冲进变质阶段经历了绿纤石-绿帘石相变质,由峰期榴辉岩相到退变质高压麻粒岩相具近等温降压的特征。研究表明,板块的"冷"俯冲作用在地球演化早期太古宙时期就可能出现了。     

鲁东南岚山头榴辉岩的变质作用演化PTt轨迹及地质意义

岚山头含柯石英榴辉岩呈透镜状块体产于晚元古代含霓石花岗质片麻岩中.榴辉岩的典型矿物平衡共生可划分为四个阶段:(1)前柯石英榴辉岩相阶段(M1);(2)柯石英榴辉岩相阶段(M2);(3)第一退变质阶段(M3);(4)第二退变质阶段(M4).M2阶段典型的矿物共生组合为石榴石+绿辉石+柯石英±蓝晶石.其石榴石中Pyr组分17.9%～31.7%, 绿辉石中Jd组分29.1%～52.8%.各阶段的变质温压条件是:M1阶段P≤1.56GPa,T=700℃;M2阶段P>2.74～2.95GPa,T=722℃～981℃;M3阶段P=1.34～1.54GPa,T=568℃～589℃;M4阶段P=0.61～1.04GPa,T=469℃.M2变质阶段单颗粒锆石207Pb-206Pb年龄为613.3Ma±30.4Ma,M4阶段的多硅白云母的 40Ar-39Ar坪年龄为313.49Ma.据上述资料可重塑一个较完整的顺时针PTt轨迹的变质作用演化.退变质作用的两个阶段反映榴辉岩折返可分为两个阶段.     

北大别的高温超高压变质作用与多阶段折返

近期的变质岩石学、地球化学及同位素年代学研究表明,北大别整体经历了高温超高压变质作用和多阶段折返历史,因而表现为广泛发育的多期减压结构和极少保留早期的超高压变质记录。北大别榴辉岩以高温变质作用以及折返期间因麻粒岩相和角闪岩相退变质变质作用而形成的多期后成合晶为显著特征。石榴子石中伴有放射状胀裂纹的单晶和多晶石英包体指示早期柯石英的转变结果,这已被锆石中发现的柯石英残晶所证实。结合北大别北部榴辉岩和片麻岩中发现的金刚石等超高压证据以及三叠纪变质记录,由此证明北大别整体经历过深俯冲和印支期超高压变质作用。北大别榴辉岩的多阶段高温条件主要来自石榴子石-绿辉石矿物对温度计、单斜辉石中紫苏辉石+石英针状矿物出熔体以及金红石中较高的Zr含量和变质锆石中较高的Ti含量等得出的温度证据。此外,多期后成合晶以及石榴子石和单斜辉石等矿物中成分分带的存在,证明该区榴辉岩经历了一个多阶段、快速折返过程;而不同变质阶段的温度、压力和形成时代,却反映该区榴辉岩经历了长时间的高温变质演化与缓慢冷却过程。长时间的高温变质作用与缓慢冷却过程也许正是北大别长期难以发现柯石英和有关超高压记录的重要原因。因此,这些成果为大别山三个不同超高压岩片的差异折返模型的建立提供了新的证据。     

滇西勐库退变质榴辉岩的P-T-t轨迹及地质意义

滇西双江县勐库地区的退变质榴辉岩经历了多期退变质作用的改造,早期的平衡共生矿物组合难觅踪迹。应用传统的石榴石-单斜辉石(GC)温度计、石榴石-单斜辉石-多硅白云母(GCP)压力计进行变质作用的PT条件估算存在许多不确定性。本文应用魏春景等(2009)依据MORB成分计算的PT视剖面图上多硅白云母、石榴石、绿辉石的成分随体系中PT条件的变化情况,估算了进变质的P=2.00~2.30GPa,T=420~460℃,相当于硬柱石蓝片岩相—硬柱石-蓝闪石榴辉岩相;峰期变质的P=3.35~4.46GPa,T=530~610℃,相当于硬柱石榴辉岩相;早期退变质的P=2.00~2.50GPa,T=470~540℃,相当于硬柱石-蓝闪石榴辉岩相;中期退变质的P=0.95~1.43GPa,T=700~750℃,相当于角闪石榴辉岩相-高压麻粒岩相。晚期退变质作用以出现大量的闪石类矿物为特征,可划分为3个阶段,并显示了持续的降温、降压过程。结合区域地壳演化进程,本文详细讨论了上述P-T-t轨迹的地质意义。     

青海柴北缘UHP变质带铁石观西榴辉岩峰期温度的确定及其地质意义

青海铁石观西发现大量的榴辉岩,鱼卡超高压变质带向东南延伸了40km。对铁石观西榴辉岩从地质特征、岩相学、矿物学等进行研究,岩相学显示其为典型的退变榴辉岩,保留有超高压变质峰期矿物组合(石榴子石+绿辉石+多硅白云母+金红石)。运用矿物温度计对铁石观西超高压变质峰期温度进行测量,得出温度范围为694~791℃,压力范围为2.5~2.6GPa。石榴子石环带显示,核部到边部温度升高,核部到幔部压力逐步升高,幔部到边部压力降低,表明榴辉岩经历了快速俯冲和折返速度缓慢的动力学过程。     

北大别超高压榴辉岩中麻粒岩相变质的多期记录

<正>大别山是三叠纪华南板块向华北板块之下俯冲形成的碰撞型造山带,包含南大别低温榴辉岩带、中大别超高压变质带和北大别杂岩带等3个含榴辉岩的岩石单位,简称南大别、中大别和北大别。北大别超高压榴辉岩普遍经历过多阶段变质演化过程,特别是峰期之后的麻粒岩相变质叠加,表现为早期的绿辉石退变为细粒的单斜辉石+斜长石+斜方辉石后成合晶(Xu S-T et al.,2000;Liu Y-C et al.,2005,2007,2011,     

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。     

大别山北部榴辉岩的Sm-Nd年龄测定及其对麻粒相退变质时间的制约

报道了大别山北部三个榴辉岩样品的矿物 Sm- Nd等时线年龄，它们分别为 (210± 6) Ma或 (214± 6) Ma、 (208± 38) Ma和 (208± 4) Ma。氧同位素研究表明，这些样品中的石榴子石与绿辉石之间处于氧同位素平衡状态，因此，该 Sm- Nd等时线定年结果可靠。本区榴辉岩的高压麻粒岩相退变质阶段的冷却年龄为 210 Ma左右；榴辉岩的钕同位素初始比ε Nd(t)(两个样品一个为－ 10左右，另一个为－ 2)基本上表现为陆壳岩石特征，可能类似于南部超高压带中的榴辉岩，为印支期扬子陆壳俯冲变质成因。它们的全岩δ 18O值较低，为＋ 2.4‰～＋ 3.6‰，可能指示其原岩同大别山南部超高压带中榴辉岩一样，在板块俯冲之前，经受过高温地表水热液蚀变。年代学结果表明，大别山北部榴辉岩在 230～ 210 Ma期间经历的是一等温或升温过程，这与大别山南部含柯石英榴辉岩在这一时期的快速冷却过程形成强烈对比，这对理解俯冲陆壳中不同构造岩片折返过程的差异有重要意义。     

大别山桐城地区雷庄低温高压榴辉岩的增温退变P-T轨迹及其构造含义

早期的研究显示大别山东段(安徽部分)出露的榴辉岩均为中温榴辉岩,并没有其他类型榴辉岩存在.本研究通过对桐城地区雷庄附近的榴辉岩野外地质调查、岩相学、矿物成分化学以及热力学分析表明,该地区榴辉岩为低温高压榴辉岩.榴辉岩的P-T演化特征研究区分了5个变质阶段,展示了一个"发卡式"增温退变轨迹.Ⅰ-阶段的变质温压为T=390～411℃,P=0.89～1.40GPa;Ⅱ-阶段为T=527～544℃,P=1.95～2.34GPa.该阶段为峰期变质,代表了板片俯冲最大深度;Ⅲ-阶段为T=501～519℃,P=1.74～2.14GPa;Ⅳ-阶段为T=630和P=1.22GPa;Ⅴ-阶段为T=350℃,P=0.20GPa.由Ⅲ-阶段至Ⅳ-阶段随着压力的降低,温度明显增加,反映了一个退变增温的演化趋势.这种增温可能是由于低温榴辉岩对温度变化的敏感,以及榴辉岩板片在折返至地壳某一深度停滞时间较长,北大别热穹隆和地温梯度的恢复是导致增温的热源.     

大别山超高压变质带中牛凸岭地区低温-高压榴辉岩的发现及其意义

依据时南大别超高压带腹地的榴辉岩野外地质调查、岩相学和热力学的研究表明,南大别腹地--牛凸岭地区榴辉岩属于低温高压榴辉岩,并未经历超高压变质作用.该地区榴辉岩的共生围岩主要为片岩、片麻岩和斜长角闪岩,石榴石多为自形-半自形,内含大量的早期矿物包体,峰期变质温压条件分别为:T=360～520℃;P=1.3～2.4GPa.对比南大别超高压榴辉岩形成的变质条件,两者压力差可达0.7GPa,约20km厚的地壳深度缺失.结合构造分析牛凸岭单元更类似于桐城-源潭铺高压块体,推测其属于构造上层部位岩片.     

大别造山带北部石竹河片麻岩的锆石U—Pb年龄及其地质意义

大别造山带北部石竹河二长片麻岩的锆石U-Pb年龄测定结果表明,其原岩形成时代为707±42Ma,在229±18Ma曾受到高温变质作用。这一结果表明印支期变质作用不仅反映在大别造山带南部的变质岩中,而且造山带北部的部分变质岩也保存了这一重要记录。大别造山带北部存在印支期变质年龄的片麻岩、榴辉岩或残留相表明,该地块与造山带南部一样是印支期板块俯冲碰撞中俯冲板块的一部分。华北和扬子板块的碰撞缝合线可能位于大别造山带的北侧。     

大别造山带变质岩和花岗岩的钕同位素组成及其地质意义

大别造山带８个变质岩和４个花岗岩样品的Ｓｍ－Ｎｄ分析结果表明，大别地块不同构造单元的岩石有不同的钕同位素模式年龄。总体上，北大别地块变质岩的钕模式年龄较老；南大别超高压地块的较年轻，但变化范围大。侵人于大别地块不同构造单元的花岗岩与北大别地块变质岩有相同的Ｎｄ（１２２Ｍａ）值范围，表明它们有相似的物质来源。南大别地块是覆盖在具有古老物源的变质岩之上的一个构造岩片。     

大别造山带超高压变质岩折返隆升的地层学证据—毛坦厂组榴辉岩砾石的启示

大别山北缘地区发育厚达近万米的中新生代碎屑岩，它们记录着大别山造山带和在株罗纪以来的演化历史。在安徽省六安地区毛坦厂组中，发现多块榴辉岩砾石。砾石新鲜，质地坚硬，表明属于第一旋回砾石。榴辉岩由石榴子石、多硅白云母、绿帘石、石英、金红石等组成。具有明显的退变质作用，发育以钠长石和闪石类组成的后合成晶、以及石榴子石周边的次为边。石榴子石以铁铝榴石和钙铝榴石为主，恪地C类榴辉岩。根据其特征应该属于大别山南部和北部超高压榴辉岩。毛坦厂组层位确切，古生物化石和同位素年龄都表明以晚株罗世为主，这一发现表明，在晚株罗世，以榴辉岩为代表的造山带根部物质，即：超高压变质岩已经出露地表，并作为毛坦厂组的物源。因此，大别造山带超高压为质岩折返到地表，最迟在晚株罗世。     

大别剪切构造带中榴辉岩的成分变异-体积变化和流体流动

研究了大别山区剪切构造带内榴辉岩在退变质阶段塑性变形过程中的成分变异、体积变化和流体流动特征，得到：（１）随着变形程度的增强，榴辉岩中除Ａｌ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５和Ｔｈ的含量基本保持不变外，其他组分或元素都发生了明显的变异；（２）ＳｉＯ２在超高压榴辉岩带中表现为明显的流失，而在高压中温榴辉岩带内表现为明显的获得；（３）从榴辉岩到榴闪岩再到榴云角闪片岩的退变质阶段变形过程中，岩石体积发生了明显扩容，其体积变化率为－３．５％～－２８％；（４）流体／岩石比值约为１～５０．１，说明了流体在高压超高压变质岩形成和抬升过程中起了重要的作用     

北大别超高压榴辉岩的快速折返与缓慢冷却过程

岩石学研究表明,北大别超高压榴辉岩经过了超高压和高压榴辉岩相变质作用以及麻粒岩相叠加和角闪岩相退变质作用.其中,高压麻粒岩相和角闪岩相变质阶段形成的后成合晶以及石榴子石和单斜辉石等矿物中成分分带的存在,证明该区榴辉岩经历了一个快速折返过程;而不同变质阶段的温度、压力和形成时代,却反映该区榴辉岩在峰期超高压变质作用之后又经历了一个缓慢冷却过程.超高压岩石折返期间的缓慢冷却过程也许正是北大别长期难以发现柯石英和有关超高压证据的重要原因.因此,本文为大别山不同超高压岩片的差异折返模型的建立提供了新的证据.     

Tectonic Affinity, T-t Path and Uplift Trajectory of Eclogites from Northern Dabie Mountains, Central-Eastern China

INTRODUCTIONTheDabieMountainsaretheeasternsectionoftheE WtrendingQinling DabieorogenicbeltbetweentheNorthChinablockandYangtzeblock ,andistransectedatitseasternendbyTan Lufault.Ultrahigh pressuremetamorphic (UHPM)rocksincludingcoesites (Okayetal.,1989;Wangetal.,1989)andmicrodiamonds (Xuetal.,1992b)bearingeclogitesareexposedintheDabieMountainsandSu Luorogen ,whichisthelargestUHPMbeltontheearthsurface .TheUHPMrocksarecomposedofdifferentkindsofmetamorphicrockssuchascoesite anddiamo…     

Petrology, Metamorphic Process and Genesis of The Dabie--Sulu Eclogite Belt, Eastern--Central China

The Qinling-Dabie-Sulu high-pressure and ultra-high pressure metamorphic belt wasformed by subduction and collision between the North China and Yangtze plates. The study ofthe eclogite belt is very important in understanding the evolution of the Qinling Dabie orogen. Inthe present paper the geology, petrology, minerology and chronology of the eclogites in the Dabieand Sulu areas are described. The principal conclusions of this work are as follows: (1) Based up-on the field occurrence and the P-T conditions of the eclogites, two types of eclogite can be dis-tinguished: Type 1—the low-temperature and high-pressure eclogite in the mid-late Proterozoicmetamorphic series, and Type 2—the ultra-high pressure eclogite in the late Archaean to earlyProterozoic metamorphic complex. In the Dabie area, the ultra-high-pressure eclogite,high-pressure eclogite and epidote-blueschist units are nearly parallel to each other and stretchintermittently from north to south. (2) The P-T conditions of the high-pressure eclogites and ul-tra-high pressure eclogites have been estimated. The former are formed at 450-550℃ and1.4-1.6 GPa; while the latter at 650-870℃ and >2.7-2.9 GPa in the Dabie area and at820-1000℃ and >2.8-3.1 GPa in the Sulu area. The metamorphic temperatures of the eclogitesincrease progressively from west to east. (3) The ultra-high pressure eclogites were subjected to 5stages of metamorphism: pre-eclogite epidote amphibolite facies, peak coesite eclogite facies,post-eclogite amphibolite facies, epidote-blueschist facies or epidote amphibolite facies andgreenschist facies. The general features of the PTt path of the ultra-high pressure eclogite are:clockwise pattern, progressive metamorphism being a process of slow increasing temperature andrapid increasing pressure, and the retrogressive section with nearly isothermal decompression atthe early stage, isobaric cooling at the middle stage and nearly isothermal decompression at thelate stage. (4) At least two stages of high-pressure metamorphism occurred in the orogenic belt:the high-pressure eclogite and ultra-high pressure eclogite were formed by the subduction of theoceanic crust northward beneath the North China plate or the Dabie block during theCaledonian; while the epidote-blueschist belt came into being by subdution and collision be-tween the two continental plates during the Indosinian. (5) Due to the continuous sequentialsubduction of the cold plate, the ultra high-presssure metamorphic rocks were uplifted to thecrust by the underplating processes. They can be preserved just because of the "frozen effect" re-sulting from the continuous subduction of the cold plate. (6) The carbonates, such as magnesite,breunnerite, aragonite and dolomite, and the H_2O-bearing minerals, such as phengite, epidoteand zoisite, were stable during the high-pressure and/or ultra-high pressure metamorphism.