南阿尔金高压-超高温麻粒岩变质作用:大陆地壳超深俯冲与折返过程的记录

南阿尔金造山带是目前报道的具有最深俯冲记录的大陆超高压变质带,其内出露有高压-超高温麻粒岩,它们对深入理解大陆地壳岩石超深俯冲与折返过程具有重要意义.介绍了对南阿尔金巴什瓦克地区长英质麻粒岩和基性麻粒岩的岩相学、矿物化学、相平衡模拟及锆石U-Pb年代学研究成果.其中基性麻粒岩主要记录了深俯冲大陆地壳折返过程的变质演化:包括高压榴辉岩相、高压-超高温麻粒岩相、低压-超高温麻粒岩相及随后的近等压降温演化阶段;长英质麻粒岩除了记录与基性麻粒岩相似的折返过程外,还记录了从角闪岩相到超高压榴辉岩相的进变质演化过程.结合已有研究资料,确定超高压榴辉岩阶段峰期条件> 7~9 GPa和>1 000℃,可达到斯石英稳定域.锆石年代学显示两种岩石类型的原岩和变质年龄均分别在900 Ma和500 Ma左右.变质作用与年代学研究表明,南阿尔金大陆地壳岩石在早古生代发生超深俯冲至200~300 km后,折返至加厚地壳底部发生高压-超高温变质作用,随后被快速抬升至地壳浅部发生低压-超高温变质作用并经历迅速冷却.      

洋壳深俯冲超高压变质作用研究及其地质意义

洋壳深俯冲经历超高压变质作用的岩石比较稀少,是目前超高压变质作用研究的重要前沿领域,有关这方面的研究对于建立新的冷俯冲带变质作用类型、探讨地幔水流体的成因、建立更广泛的超高压变质岩石的抬升机制具有重要意义。另外,洋壳深俯冲高压变质带往往与低压高温变质带组成双变质带,对双变质带的深入研究对于完整地重塑俯冲碰撞造山带的形成演化过程具有重要意义。简要地介绍了新疆西天山洋壳深俯冲超高压变质带的研究现状和存在的问题。     

喜马拉雅造山带的高压超高压变质作用与印度-亚洲大陆碰撞

喜马拉雅造山带是印度与亚洲大陆碰撞作用的产物,正在进行造山作用,是研究板块构造的天然实验室.高压和超高压变质岩分布在喜马拉雅造山带的核部.这些变质岩具有不同的形成条件、形成时间和形成过程,为印度与亚洲碰撞带的几何学、运动学和动力学提供了重要的限定.含柯石英的超高压变质岩产出在喜马拉雅造山带的西段,它们形成在古新世与始新世之间(53～46Ma),为印度大陆西北边缘高角度超深俯冲作用的产物,并经历了快速俯冲与快速折返过程.在约5 Myr内,超高压变质岩从＞100km的地幔深度折返到了中地壳深度,且仅仅叠加角闪岩相退变质作用.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中段,形成时间约为45Ma,为印度大陆低角度深俯冲作用的产物,经历了至少20Myr的长期折返过程,叠加麻粒岩相退变质作用和部分熔融.高压麻粒岩产出在喜马拉雅造山带的东端,是印度大陆东北缘近平俯冲作用的产物,峰期变质作用时间约为35Ma,经历了约20Myr的长期折返过程,叠加了麻粒岩相和角闪岩相退变质作用,并伴随有多期部分熔融.因此,喜马拉雅造山带的变质作用具有明显的时间与空间变化,显示出大陆深俯冲与折返过程的差异性,以及大陆碰撞造山带形成机制的多样性.     

西南天山造山带超高压变质作用研究新进展

低温超高压变质岩具有极低的地热梯度,其变质演化对于认识板块间相互作用的动力学过程以及弧地壳的生长机制具有重要意义。西南天山造山带发育了世界上少有的经历过深俯冲作用且具有洋壳属性的典型低温超高压变质地质体。近几年来对该造山带中的超高压变质岩开展了大量深入细致的岩石学研究工作,取得了一系列新进展。变基性岩和变沉积岩系岩石中柯石英的普遍发现,直接证明西南天山变质蛇绿混杂岩曾经俯冲到上地幔深度,且具有极低的地热梯度,与热力学模拟结果一致。柯石英的稀少以及大量不同类型柯石英假像的存在,说明在折返过程中发生了强烈的退变质叠加,只有刚性较大且没有经历碎裂-愈合作用的矿物(如石榴石)才有可能保存柯石英。综合岩相学证据和相平衡计算结果,确定西南天山造山带北部的高压地质体(即哈布腾苏-科布尔特单元)整体经历过超高压变质作用,南部的高压地质体峰期压力未达到柯石英稳定域。超高压和高压变质地体的空间分布特点指示了古天山洋由南向北的俯冲极性。这些基础岩石学研究工作的开展对于揭示冷俯冲带的深部物理化学过程以及建立中亚南天山造山带演化的精细模型具有重要意义。     

两条不同类型的HP/LT和UHP变质带对祁连-阿尔金早古生代造山作用的制约

在祁连-阿尔金造山带的南北两侧,分别出露有北祁连-北阿尔金HP/LT变质带和柴北缘-南阿尔金UHP变质带。北祁连-北阿尔金HP/LT变质带主要由蓝片岩、低温榴辉岩和高压变沉积岩所组成,榴辉岩形成的温压条件为420～570℃和2.0～2.5GPa,形成时代为510～440Ma。含硬柱石榴辉岩和含纤柱石高压变沉积岩的存在显示洋壳俯冲把大量水带到地幔深处。与HP/LT变质带伴生的早古生代蛇绿岩、俯冲增生杂岩、岛弧、弧后盆地等显示北祁连-北阿尔金为典型的早古生代增生造山带。柴北缘-南阿尔金UHP变质带由榴辉岩、石榴橄榄岩、高压麻粒岩及具有陆壳性质的正副片麻岩所组成,它们遭受了超高压变质作用(T700℃,P2.8GPa),UHP变质时代为500～420Ma,榴辉岩的原岩时代为750～850Ma,形成于新元古代的大陆裂谷环境。野外地质关系、岩石学及年代学研究显示柴北缘-南阿尔金HP-UHP变质带为大陆深俯冲作用的产物。在柴北缘-南阿尔金UHP变质带中,超高压榴辉岩和高压麻粒岩同时形成在不同的构造热环境中,构成大陆俯冲及碰撞造山带中的"双变质带",同时也显示柴北缘-南阿尔金造山带具有典型碰撞造山带的特征。祁连-阿尔金造山带南北两侧几乎同时发生增生造山作用和碰撞造山作用,构成由不同造山类型所组成的复合造山带。南北两侧的HP/LT变质带和UHP变质带以及可能存在的不同类型双变质带制约了祁连-阿尔金造山带早古生代的造山性质、造山类型以及造山机制。     

中国中央造山带内两个超高压变质带关系

中国中央造山带内至少发育两个超高压变质带,一个是南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,超高压峰期变质年龄为早古生代(500～400 Ma),代表扬子与中朝克拉通间的深俯冲和碰撞带;另一个是研究程度较高的大别-苏鲁超高压和高压变质带,峰期变质年龄主体是三叠纪(250～220 Ma),代表扬子克拉通内部的陆内大陆深俯冲和碰撞带。对东秦岭看丰沟及香坊沟的变质岩片详细岩石学和构造学研究以及先期造山带尺度的构造、岩石和年代学研究资料分析证明,南阿尔金-柴北缘-北秦岭超高压变质带,向东不能与大别-苏鲁超高压和高压变质带的任一部分相连,包括南大别和西北大别超高压及高压变质岩石。相反,大别-苏鲁超高压及高压变质带,向西经桐柏山,横过南襄盆地延伸到南秦岭的西峡及商南一带。仅在东秦岭-大别山范围内,两个超高压变质带分别位于南丹断裂系南北两侧,沿造山带近平行延展,之间被一系列以断裂或剪切带为边界的岩石构造岩片相隔,不能构成横贯中国中部统一的巨型超高压变质带。任何有关中国中央造山带构造格架及构造演化模型的建立,均应考虑其内部发育两个时代和功能不同的超高压变质带。     

变质作用分类的历史回顾和新的试行分类雏议

根据变质作用分类研究的历史回顾和最新进展,本文介绍了一个试行的、较系统的变质作用分类方案,可分为局部性的变质作用和区域性的变质作用两个大类9个类型.局部性的变质作用包括以下5个类型:(1)接触变质作用,包括热变质作用、接触交代变质作用和高热变质作用3个亚类;(2)低-中-高温动力变质作用,包括低-中-高温韧性剪切带变质作用和温压递进逆冲断层变质作用2个亚类;(3)冲击变质作用;(4)水热变质作用;(5)燃烧变质作用.区域性的变质作用可分为以下4个类型:(6)早前寒武纪克拉通基底变质作用-低中压-中高温区域变质作用,可分为5个亚类,分别是低-中压角闪岩相变质作用、低-中压麻粒岩相变质作用、低-中压角闪岩相-麻粒岩相变质作用、低-中压绿片岩相-角闪岩相递增的变质作用和区域超高温麻粒岩相变质作用;(7)造山带变质作用,可分为3个亚类,分别是低温-低压区域动力变质作用、碰撞造山变质作用和深俯冲高压-超高压区域变质作用;(8)埋深变质作用;(9)洋底变质作用.     

西秦岭北缘秦岭杂岩变质作用:副片麻岩岩石学、相平衡模拟及其地质意义

造山带中的高级变质岩是研究造山带形成和演化历史的重要窗口.西秦岭北缘秦岭杂岩主要由正片麻岩、副片麻岩、少量变基性岩（基性麻粒岩）和大理岩组成.岩相学、矿物化学和相平衡模拟结果表明副片麻岩经历了3个变质演化阶段:（1）进变质阶段,以石榴子石核部包裹细粒片状黑云母和大小不等的石英为代表;（2）峰期变质阶段,矿物组合为石榴子石+斜长石+钾长石+夕线石+黑云母+金红石+石英.石榴子石变斑晶幔部成分在视剖面图上确定出峰期温压条件为T=793~803 ℃,P=8.8~9.5 kbar;（3）降温降压的退变质阶段,主要由石榴子石的最边部及后期斜长石记录.结合已有研究资料,表明西秦岭北缘秦岭杂岩可能经历了早古生代晚期与碰撞造山作用有关的变质作用与深熔作用.      

喜马拉雅造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系的变质作用与构造意义

位于造山带核部的高喜马拉雅结晶岩系是由印度大陆俯冲到亚洲大陆之下经历变质作用的产物,是研究喜马拉雅造山带形成与演化过程的理想载体。本文对造山带东段错那地区高喜马拉雅结晶岩系上部构造层位的正片麻岩进行了岩石学、相平衡模拟,锆石与独居石U-Pb年代学研究。研究结果表明这些岩石的峰期矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+黑云母+白云母+石英+钛铁矿,保留有深熔作用的结构特征。岩石中的石榴石具有生长成分环带。相平衡模拟表明,岩石的峰期变质条件为710~750℃和9.0~10.5kbar,具有一个顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质过程以升温、升压和部分熔融为特征,退变质作用为降温、降压过程。锆石与独居石U-Pb定年表明,这些正片麻岩具有510~490Ma的原岩年龄,和27~11Ma的退变质时间。本研究表明高喜马拉雅结晶岩系的上部构造层位经历了高角闪岩相变质作用与部分熔融,为造山带的构造演化提供了重要信息。     

超高压变质岩的塑性流变学

岩石流变作用是大陆造山作用的基本特征,超高压岩石的形成和折返过程也是大陆深俯冲带内物质的复杂流变过程。要深入理解大陆造山带的造山作用和大陆壳岩石的深俯冲和折返动力学过程,必须对大陆地壳及地幔岩石的流变学进行深入研究。岩石圈流变学的主要研究内容主要包括流变学分层性、变形分解和应变局部化及大陆壳岩石部分熔融作用的流变学效应等。应用岩石圈流变学的基本原理和方法,分析了大别-苏鲁超高压变质带中超高压变质岩的塑性流变特点,探讨了超高压变质岩形成和折返过程的塑性流变学。     

变质地质学的三大前缘课题

本文主要从三个方面反映１９８７年以来国内外变质地质学研究的新进展：（１）变质Ｐ－Ｔ－ｔ轨迹与区域岩石学研究；（２）变质流体与岩石的相互作用；（３）高压、超高压变质。变质ｐ－Ｔ－ｔ轨迹按地壳拉张区、地壳增厚区、俯冲带和麻粒岩相变质地区等不同构造环境予以论列；变质流体岩石的相互关系是按区域变质、接触变质和麻粒岩相变质地区等三个类型对比描述。高压、超高压变质研究近年来得到快速发展，也提出了许多问题。本文主要介绍柯石英榴辉岩岩石学和榴辉岩相岩石学的主要问题。     

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。     

Multistage metamorphism of the Huangtuling granulite, Northern Dabie Orogen, eastern China: implications for the tectonometamorphic evolution of subducted lower continental crust

Granulites from Huangtuling in the North Dabie metamorphic core complex in eastern China preserve rare mineralogical and mineral chemical evidence for multistage metamorphism related to Palaeoproterozoic metamorphic processes, Triassic continental subduction‐collision and Cretaceous collapse of the Dabie Orogen. Six stages of metamorphism are resolved, based on detailed mineralogical and petrological studies: (I) amphibolite facies (6.3–7.0 kbar, 520–550 °C); (II) high‐pressure/high‐temperature granulite facies (12–15.5 kbar, 920–980 °C); (III) cooling and decompression (4.8–6.0 kbar, 630–700 °C); (IV) medium‐pressure granulite facies (7.7–9.0 kbar, 690–790 °C); (V) low‐pressure/high‐temperature granulite facies (4.0–4.7 kbar, 860–920 °C); (VI) retrograde greenschist facies overprint (1–2 kbar, 340–370 °C). The P–T history derived in this study and existing geochronological data indicate that the Huangtuling granulite records two cycles of orogenic crustal thickening events. The earlier three stages of metamorphism define a clockwise P–T path, implying crustal thickening and thinning events, possibly related to the assembly and breakup of the Columbia Supercontinent at c. 2000 Ma. Stage IV metamorphism indicates another crustal thickening event, which is attributed to Triassic subduction/collision between the Yangtze and Sino‐Korean Cratons. The dry lower crustal granulite persisted metastably during the Triassic subduction/collision because of the lack of hydrous fluid and deformation. Stage V metamorphism records the Cretaceous collapse of the Dabie Orogen, possibly due to asthenosphere upwelling or removal of the lithospheric mantle resulting in heating of the granulite and partial melting of the North Dabie metamorphic core complex. Comparison of the Huangtuling granulite in North Dabie and the high‐pressure–ultrahigh‐pressure metamorphic rocks in South Dabie indicates that the subducted upper (South Dabie) and lower (North Dabie) continental crusts underwent contrasting tectonometamorphic evolution during continental subduction‐collision and orogenic collapse.     

Two stages of granulite facies metamorphism in the eastern Himalayan syntaxis,south Tibet: petrology,zircon geochronology and implications for the subduction of Neo‐Tethys and the Indian continent beneath Asia

The eastern Himalayan syntaxis in southeastern Tibet consists of the Lhasa terrane, High Himalayan rocks and Indus‐Tsangpo suture zone. The Lhasa terrane constitutes the hangingwall of a subduction zone, whereas the High Himalayan rocks represent the subducted Indian continent. Our petrological and geochronological data reveal that the Lhasa terrane has undergone two stages of medium‐P metamorphism: an early granulite facies event at c. 90 Ma and a late amphibolite facies event at 36–33 Ma. However, the High Himalayan rocks experienced only a single high‐P granulite facies metamorphic event at 37–32 Ma. It is inferred that the Late Cretaceous (c. 90 Ma) medium‐P metamorphism of the southern Lhasa terrane resulted from a northward subduction of the Neo‐Tethyan ocean, and that the Oligocene (37–32 Ma) high‐P (1.8–1.4 GPa) rocks of the High Himalayan and coeval medium‐P (0.8–1.1 GPa) rocks of the Lhasa terrane represent paired metamorphic belts that resulted from the northward subduction of the Indian continent beneath Asia. Our results provide robust constraints on the Mesozoic and Cenozoic tectonic evolution of south Tibet.     

超高压变质矿物中的多相固体包裹体研究进展

大陆碰撞过程中熔/流体的组成和演化是研究大陆深俯冲动力学的重要内容,而超高压岩石记录了大陆俯冲和折返过程中的熔/流体-岩石相互作用,因而是研究大陆碰撞过程中熔/流体组成和演化的天然实验室。大陆俯冲带高压/超高压变质矿物中多相固体包裹体作为熔/流体活动的直接记录,为我们提供了揭示超高压变质过程中熔/流体演化的重要制约。近年来,围绕超高压岩石中多相固体包裹体的形成时间、演化过程及其所反映的俯冲带超高压变质熔/流体的组成和性质,进行了大量的研究工作。超高压岩石中多相固体包裹体的发现,为理解峰期超高压变质流体的组成和演化提供了重要制约,同时也为研究俯冲板片-地幔楔界面的熔/流体交代作用提供了新的途径。本文从多相固体包裹体形成机制、结构形态特征、矿物化学成分及其地质地球化学意义等方面,对于超高压变质岩中多相固体包裹体的研究现状和存在的问题进行系统地总结和探讨,以期促进多相固体包裹体的岩石学和地球化学研究。     

Metamorphic petrology and geology in China: A review

The development of metamorphic petrology to metamorphic geology in China has a long history. Ancient basement metamorphic rocks are distributed primarily in the North China Craton, the Yangtze Block and Tarim Craton. They are mainly made up of plutonic gneiss and metamorphosed supercrust rock, transformed to granulite facies through Archean Paleoproterozoic. Many of the Paleoproterozoic metamorphic rocks have undergone high-pressure granulite facies metamorphism with a clockwise metamorphic evolution path. The ultrahigh temperature (UHT) granulites from the Late Paleoproterozoic are found in North China Craton. Many high-precision chronological data have allowed preliminary construction of the formation and evolutionary framework of different metamorphic basements. Primarily there are low-temperature and high-pressure blue schist, high-temperature and high-pressure granulite and ultrahigh-pressure (UHP) eclogite facies metamorphic rocks in the Phanerozoic orogenic belt. The discovery of eclogite in the Sulu orogen and a large quantity of coesite in its country rocks show that there was a deep subduction of voluminous continental materials during the collision process between the Yangtze block and the North China Craton in the Early Mesozoic phase. From the studies of, for instance, organic matter vitrinite reflectance, illite crystallinity, illite (muscovite) polytype and illite (muscovite) b dimension, the Late Paleozoic strata in the eastern region of Inner Mongolia and the north-central region of NE China have only experienced diagenesis to an extremely low-grade metamorphism. The discovery of impact-metamorphosed rocks in Xiuyan area of Liaoning province has enriched the type and category of metamorphic rocks in China. The phase equilibrium method has been widely used in the study of metamorphism of middle and high-grade metamorphic rocks. On the basis of existing geologic surveys and monographic study results, different scholars have respectively compiled 1:1500000 Metamorphic Geological Map and Specifications of Qinghai Tibet Plateau and its Adjacent Areas, 1:2500000 Metamorphic Tectonic Map of China, and the 1:5000000 Metamorphic Geological Map and Specifications of China, among others repectively, which have systematically summarized the research results of metamorphic petrology and metamorphic geology in China.     

华南、华北地块中生代构造演化与超高压变质岩的折返机制

本文在讨论中国东部现有构造演化模式基础上，着重从华北与华南地块之间板块尺度的动力学过程剖析秦岭－大别中生代造山带构造演化，以及大别－苏鲁超高压变质地体的形成和折返过程。晚二叠世－中三叠世华南地块向华北地块持续挤压，陆壳大规模俯冲导致超高压变质作用的产生，而华北地块在晚三叠世至早侏罗世发生快速逆时针旋转，使得这一地区上地幔深度的超高压变质地体快速折返至下地壳。由于超高压变质地体侵位后，地壳结构、构造的差异，在南北地块的进一步挤压下，造成中国东部晚侏罗世－早白垩世郯庐断裂带的巨大左行剪切。     

超高压变质作用研究现状及问题

本文从超高压变质作用的矿物学、Ｐ－Ｔ－ｔ轨迹和超高压地体抬升、保存机制三个方面总结了近年来超高压变质作用研究所取得的重要进展和存在的问题。超高压变质作用的矿物学研究正在向深入发展，其Ｐ－Ｔ－ｔ轨迹具有三种成因类型。而其超高压地体的抬升、保存机制则是争论的焦点，其中增生楔模式（Ｐｌａｔｔ，１９８７）和连续俯冲─仰冲机制较好地解释了抬升过程，但也存在一些问题需进一步研究。     

大别地区的变质作用及与碰撞造山过程的关系

大别造山带从南到北可分为５个变质构造单元：扬子北缘蓝片岩带、突松变质杂岩带、南大虽碰撞杂岩带、北大别变质杂岩带和北淮阳变质带。各个变质构造单元中不同岩石的变质作用可划分为３种类型：（１）超高压型。以含柯石英（及金刚石）的榴辉岩为代表,仅见于南大别碰撞杂岩带中,这类岩石的ＰＴ轨迹反映洋壳Ｂ型俯冲的特点。（２）高压型。见于大别山南部的蓝片岩带、宿松变质杂岩带和南大别杂岩中的变质沉积岩及部分片麻岩中,与