大别山超高压变质带面理化榴辉岩中变形石榴石的几何学和运动学特征及其大地构造意义

大别山东部双河附近面理化榴辉岩中, 所有榴辉岩相矿物包括石榴石、绿辉石乃至金红石都受到强烈拉伸。用透射电镜可以观察到石榴石晶体中塑性变形的显微构造, 包括自由位错、位错环、位错壁和位错网。拉伸石榴石的应变轴比表现为 Ｘ＞ Ｙ＞ Ｚ。运动学标志如石榴石的不对称碎斑和旋转的金红石颗粒, 表明有旋转应变的作用。石榴石和金红石的福林系数分别为１１８ 和０９８。所有这些都表明石榴石是在接近于平面应变的条件下形成。由于石榴石颗粒在应变前后体积未变,因此也是在简单剪切作用条件下形成的。根据石榴石韧性变形要求的温度条件, 此种变形应在榴辉岩相条件下发生, 代表一次向南的逆冲作用, 经过展开后, 逆冲的方向为南西。根据石榴石的流变律, 其韧性变形的最低温度估计约为 ８００℃。石榴石中普遍有一组透入性破劈理, 它产生于面理化榴辉石折返后的角闪岩相早期, 形成于石榴石韧性变形之后。破劈理及其中反Ｓ形破劈理的运动指向表明有向北的滑动, 发生在主簿源复背斜形成之前; 主簿源复背斜使面理化榴辉岩的产状由倾向北改变为倾向南。根据面理化榴辉岩及其围岩的同位素年龄, 估算出面理化榴辉岩在２００～１９０ Ｍａ 期间的平均垂直折返速率为９ｍ ｍ ／ａ。此外, 还     

大别高压和超高压榴辉岩中绿辉石的透射电镜研究

近年来有关大别山超高压变质岩的研究取得了重要进展。但对榴辉岩的显微和超微构造的研究仍然不足。榴辉岩主要由石榴石和绿辉石组成,其中石榴石基本上相当于刚性体,除非在很高温条件下石榴石才发生韧性变形［１～４］。因此,笔者对高压和超高压榴辉岩中的绿辉石进行了...     

大别山超高压变质带面理化榴辉岩石变形石榴石的几何学和运动学特 …

大别山东部双河附近面理化榴辉岩中,所有榴辉岩相矿物包括石榴石、绿辉石乃至金红石都受到强烈拉伸。用透射电镜可以观测到石榴石晶体中塑性变形的显微构造,包括自由位错、位错壁和位错网。拉伸石榴石的应变轴比表现为Ｘ〉Ｙ〉Ｚ。运动学标志如石榴石不对称碎斑和旋转的金红石颗粒,表明有旋转应变的作用。石榴石和金红石的福林系数分别为１．１８和０．９８。所有这些都表明石榴石在接近于平面应变的条件下形成。由于石榴石颗粒在     

山东海阳所麻粒岩向过渡榴辉岩转化的变质动力学过程及其构造意义

在山东半岛东南端的乳山海阳所,角闪岩和长英质片麻岩呈互层产出.在某些角闪岩层的中心残留有弱变形的麻粒岩和强变形的过渡榴辉岩(斜长石榴辉岩)团块.在弱变形的麻粒岩团块中发育有窄的(<1cm)剪切条带.沿着这些剪切条带和在强变形过渡榴辉岩团块中,原麻粒岩被转化为含斜长石的过渡榴辉岩.变形和流体在这一转化过程中加速了元素扩散和迁移的速度,在变形强和有流体加入的部位麻粒岩向榴辉岩转化的程度明显增强.麻粒岩相矿物组合(Cpx-Ⅰ+Opx+Pl-Ⅰ+ Hbl-Ⅰ + Grt-Ⅰ+ Ilm)及其花岗变晶结构被完好地保存于弱变形的麻粒岩中,其矿物成分显示出0.8～0.9 GPa和780℃～830℃的麻粒岩相变质条件.榴辉岩相叠加在麻粒岩中形成了一系列的环边状矿物和结构:环边状石榴石(Grt-Ⅱ)形成于麻粒岩相斜长石(Pl-Ⅰ)和暗色矿物(如Cpx-Ⅰ、Opx和Hbl-Ⅰ)的交界处,细粒石榴石(Grt-Ⅱ)、富钠单斜辉石(Cpx-Ⅱ)和石英形成于麻粒岩相角闪石(Hbl-Ⅰ)的外缘.同时榴辉岩相叠加造成麻粒岩相单斜辉石边缘钙契尔马克组份的降低和硬玉组份的升高.但在弱变形的麻粒岩中,麻粒岩相单斜辉石(Cpx-Ⅰ)的外缘并无榴辉岩相单斜辉石形成.沿着弱变形麻粒岩中的剪切条带和在过渡榴辉岩中,榴辉岩相矿物[Grt-Ⅱ+ Omp/Di(Cpx-Ⅱ)+ Ab(Pl-Ⅱ)+ Qtz + Hbl-Ⅱ+ Ky + Zo + Rut]广泛发育,它们的定向排列形成了明显的面理.其形成的温压条件为1.0～1.4 GPa和560℃～680℃,为过渡榴辉岩相变质.虽然其中仍然残留有被拉长的麻粒岩相单斜辉石,但它们含有很高的硬玉组份,且其外缘环绕有细粒的钠质透辉石或绿辉石(Cpx-Ⅱ).海阳所榴辉岩相变质的温压条件远远低于位于海阳所东南和东北的苏鲁超高压变质带中柯石英榴辉岩变质的温压条件.因此海阳所地区代表一条不同于超高压变质带的冷榴辉岩带,它可能与大别山南部的冷榴辉岩带相当.苏鲁超高压变质带的南部边界位于海阳所以北.     

大别山造山带的糜棱岩

变质作用是糜棱岩的主要形成机制和鉴别标志.大别山糜棱岩是在变质作用条件下形成的与断层(或剪切带)有关的岩石,可分为绿片岩相、角闪岩相、麻粒岩相和榴辉岩相糜棱岩.大别山糜棱岩的主要鉴别标志是相应变质相标志矿物的韧(塑)性变形或晶内变形,这与以往关于糜棱岩的定义有明显不同.大别山高压(超高压带内的各类糜棱岩的形成时代与同相...     

两类榴辉岩的石榴石变形特征差异——来自TEM研究的证据

大陆碰撞造山带中超高压榴辉岩从变形程度上通常可以分为面理化榴辉岩和块状榴辉岩两类。本文利用透射电子显微镜对中国大陆科学钻探主孔岩心中面理化榴辉岩和块状榴辉岩的石榴石变形特征进行了比较研究。结果表明:(1)面理化榴辉岩中石榴石的位错密度比块状榴辉岩中石榴石的位错密度高大约3个数量级,位错密度达1.2×1010/cm2。并且有水分子团与高密度位错共存,表明主导石榴石发生强烈塑性变形的机制为水弱化的位错滑移。(2)块状榴辉岩中石榴石的位错密度低,没有观察到水分子团,虽然在局部发现有位错网,但总体上仍呈刚性。(3)两类榴辉岩的石榴石中占主导地位的位错滑移系都是1/2<111>{110},其次为<100>{010}。本文对变形石榴石晶体中水的赋存状态、水弱化机制及变形石榴石形态优选方位与晶格优选方位不协调问题进行了讨论:(1)水在石榴石晶体中有三种可能赋存状态:第一种是吸附于位错管道中的极化水分子;第二种是通过晶体表面以及位错管道扩散进入晶格的间隙水分子;第三种是以4OH-替代SiO44-形式的结构水。(2)石榴石水弱化机制有两种可能:一种是水弱化促进的位错滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中起主导作用;另一种是水弱化促进的扩散和颗粒边界滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中只起次要作用。(3)变形石榴石不产生明显的LPO是由其晶体结构本身特征所决定的,并不能排除其主导变形机制仍然是位错滑移的可能性。     

安徽潜山韩长冲──苗竹园一带硬玉石英岩及其伴生榴辉岩特征

安徽潜山硬玉石英岩和榴辉岩共生，呈透镜或似层状产于云母片麻岩中。两类岩石原生矿物组合分别为柯石英＋硬玉＋石榴石＋石英＋金红石和金刚石＋柯石英＋石榴石＋石英＋文石＋黝帘石。本文报导的硬玉石英岩中柯石英及其假象为世界首例。榴辉岩原岩分别为大洋拉斑玄武岩和大陆玄武岩，硬玉石英岩原岩为杂砂岩；两类岩石中矿物组合及其变形特征，表明它们都经历了相同的榴辉岩相超高压变质作用及后期从角闪岩相到绿片岩相的退变质作用的改造；这两种不同构造环境下形成的原岩在一起共生及其强烈的剪切变形，表明它们是经构造作用而混杂在一起的。     

大别山南部高压-超高压变质地体中云母片岩和片麻岩的相平衡研究

对于大别山高压一超高压变质带中大面积出露的云母片岩和片麻岩的变质条件和演化历史有不同的认识：如中低压绿帘角闪岩相，高压角闪岩相和超高压榴辉岩相。通过对大别山南部超高压榴辉岩区、高压榴辉岩区和宿松变质杂岩带中的云母片岩和片麻岩进行详细的岩相学及相平衡研究表明：它们的变质条件分别为610℃～690℃，1．2～1．4GPa；590～600℃、1．3～1．5GPa；520～590℃，0．9～1．4GPa，相当于高压绿帘角闪岩相、高压角闪岩相与榴辉岩相之间的过渡。依据超高压榴辉岩区绿帘石黑云片麻岩中的石榴石环带特征推测，它们很可能经过超高压变质阶段。现有矿物组合记录了抬升阶段的条件。但是高压榴辉岩区的石榴石绿帘石二云片麻岩和宿松变质杂岩带中石榴石云母片岩中的石榴石环带特征表明，其现有矿物组合记录了变质峰期条件，不应该经历更高压变质阶段。在KFMASH体系的PT视剖面图上计算多硅白云母Si含量等值线表明，在多数矿物组合中白云母的Si含量可作为地质压力计，但Si等值线的斜率受到矿物组合的控制。     

大别山双河长英质片麻岩在1.0～4.5GPa下的结晶实验及其地质意义

在７５０～１２００℃、１．０～４．５ＧＰａ条件下对取自于大别山双河的长英质片麻岩进行了重结晶实验。在７５０℃时,随压力增加矿物生成顺序为：角闪石在１．７５ＧＰａ时出现,２．５ＧＰａ时消失;黑云母在１．７５ＧＰａ时通过水化反应生成多硅白云母;绿帘石可以稳定到＞３．５ＧＰａ,在４ＧＰａ时转变成硬柱石;石榴石和绿辉石在１．５ＧＰａ时开始出现,而斜长石在１．７５ＧＰａ时消失;石英在３ＧＰａ时转变为柯石英。这表明角闪岩相与榴辉岩相的转变发生在１．５～１．７５ＧＰａ,并且,榴辉岩相可进一步划分出角闪榴辉岩相、柯石英榴辉岩相和硬柱石榴辉岩相等,它们分别指示不同的压力区间。多硅白云母是长英质岩石在高压－超高压条件下的主要共生矿物,其水化反应特性及结构水的保存致使陆壳在深俯冲过程中未发生明显的脱水作用,这是大别山碰撞带未能形成钙碱性岩浆弧的主要原因。     

大别山超高压榴辉岩流变强度——来自高温高压实验的证据

利用Griggs型 5GPa高压仪器 ,在柯石英稳定域围压条件下 ( >3GPa)完成大别山超高压榴辉岩流变学实验 ,建立了榴辉岩流变状态本构方程 (流动律 ) : ε=Aexp( -Q/RT)σn ,应力指数 (n)为 3 .4 ,活化能 (Q)为 4 80kJ/mol,结构常数 (A)为 10 3.3.实验结果表明 :( 1)作为两相矿物组成的榴辉岩 ,其流变学强度在很大程度上取决于强相矿物 (石榴石 )和弱相矿物 (绿辉石 )含量比例 ;( 2 )天然榴辉岩塑性变形机制是以位错蠕变为主 ;( 3 )根据实验成果比较榴辉岩和上地幔方辉橄榄岩流变学强度相当 ,两者耦合在大陆深俯冲 10 0km左右深度发生拆沉作用可能性很小 ,与上地幔上隆 (upwelling)作用有关的造山期后伸展作用对超高压岩石折返更具有重要意义 .     

大别山超高压变质岩的变形历史及折返过程

大别山南部的超高压变质岩在其形成及折返过程中经过5期变形。D₁变形为榴辉岩相前变形,形成于扬子板块北缘陆壳基底的俯冲过程中;D₂变形形成于折返初期(220-210Ma)即超高压变质岩在浮力驱动下折返至下地壳底部的过程中,变形以块状榴辉岩的糜棱岩化及层状榴辉岩和基质的紧密-同斜褶皱为特征;D₃变形发生在折返中期(200-180Ma)即超高压变质岩在南北陆块持续碰撞作用下被挤出并向北逆冲折返至中地壳的过程中,变形以榴辉岩的布丁化和基质的强烈韧性剪切变形为特征;D₄变形是折返晚期(130-110Ma)超高压变质岩在地壳浅部伸展体制下向南滑脱所致;在折返至近地表时,超高压变质岩受到NE向断层(D₅)的切割。     

Garnets from diamond deposits in China and in the Arkhangelsk diamondiferous province

The morphology and chemical composition of garnets from principal deposits in China and in the Arkhangelsk Province consisting of kimberlites of various mineral types have been examined. The morphology of garnets (300 specimens) from the V. Grib pipe was examined, in which crystal fragments and irregular grains predominate, and dissolution traces are common. Distribution of types of garnet coloration is typical of kimberlites: lilac-violet and red garnets of ultramafic rock association are preponderant, and the proportion of yellow-orange garnets is rather high, while brown garnets are very rare. The garnet preservation degree is very low, which is related to their high primary fracturing due to cataclasis. Grains with finely matted surfaces are preponderant (90%) reflecting their high corrosion alterations. The chemical composition was determined in 56 garnet speciments from the Grib pipe. Garnets from lherzolitic and eclogitic rock types were found and garnets from magnesium and ilmenite ultramafics are present; there are no garnets from eclogites, but garnets from diamondiferous rock associations occur. The investigations demonstrated that garnets from lherzolite rock association are preponderant in kimberlites from China, as well as from other regions, while garnets from the harzburgite-dunite and from diamondiferous rock associations are rare. Garnets belonging to the graphitepyrope depth facies were also found.     

苏鲁榴辉岩在俯冲峰期-折返早期的递进塑性变形过程及对超高压变质岩石折返动力学的启示

榴辉岩的变形特征严重影响俯冲板片的流变学行为,而石榴石的变形机制又直接制约着榴辉岩的变形属性。本文在结合前人研究的基础上,通过对中国大陆科学钻探（CCSD）主孔榴辉岩中石榴子石的典型变形特征的详细对比和分析,进一步证明了榴辉岩在俯冲峰期条件下可以发生强烈的塑性变形。且俯冲峰期-折返早期经历了从以恢复作用主导的位错蠕变,到动态重结晶、扩散蠕变,再到静态重结晶和矿物生长的连续递进变形过程。其中,从动态重结晶到高温静态重结晶的转换,结合短时增温、局部熔融等证据,共同证明了在苏鲁超高压变质岩石折返过程中存在一个短暂的低应力“热”区间,在此前后,折返机制和驱动力发生了转变,由浮力作用下的快速折返转为以挤压透入性剪应力作用下的缓慢抬升阶段。     

流体作用下石榴石溶解-沉淀蠕变过程——以红河-哀牢山剪切带内石榴夕线片麻岩研究为例

石榴夕线片麻岩是中、下地壳主要组成岩石之一,岩石内石榴石和夕线石的结晶学优选方位会显著影响地壳深部流变性质,因此探讨特征变质矿物的变形机制和主要受控因素对构造带深部演化过程有深远意义。本文选取红河-哀牢山韧性剪切带内石榴夕线片麻岩为研究对象,通过定向切片内显微构造、电子探针、X-ray成分扫描、电子背散射衍射(EBSD)和相平衡模拟综合研究,揭示出石榴石在溶解沉淀反应过程中具有明显的粒度敏感性,不同粒径石榴石表现出截然不同的长宽比、成分环带、包裹体排列方式和压力影发育情况。石榴石表面流体活动明显截切早期生长环带。EBSD分析揭示石榴石破碎颗粒以绕〈112〉轴机械旋转为主,溶解过程主要集中于颗粒表面和裂隙内高曲率位置。夕线石的EBSD结果表明基质内夕线石以绕〈010〉轴旋转为主,而流体作用明显区域夕线石则以(100)[001]滑移为主。岩石相平衡模拟限定岩石变质峰期P-T条件达高压麻粒岩相,退变过程中同剪切变形导致大量流体渗入而形成降温降压退变轨迹,由~9.5kbar、760℃演化至~6.0kbar、500~600℃,并在粗粒石榴石内保存早期进变质环带,剪切抬升过程中石榴石内普遍发育垂直剪切方向的裂隙,并在流体作用下进一步改造其形态。此研究揭示红河-哀牢山剪切带内除前人报道的石榴石高温韧性变形外,还存在大量中-上地壳层次同变质反应下的溶解-沉淀蠕变作用。因此,石榴石变质-变形的综合研究有助于揭示变质杂岩带挤压-剪切-伸展多阶段构造演化过程。     

高温变泥质岩石中石榴石-黑云母地质温度计的应用——以胶北荆山群富铝岩石为例

在对胶北荆山群麻粒岩相富铝岩石中石榴石、黑云母的成分环带进行深入研究基础上,选取不同粒径、与不同矿物相邻的石榴石、黑云母各微区点成分,利用石榴石-黑云母温度计分别进行了温度估算。确定在黑云母含量较高的岩石(V_(Grt)/V_(Bt)≤1)中,利用大颗粒石榴石(d≥1500μm)晶体核部(或靠近长英质矿物一侧的晶体幔部)成分与基质中远离石榴石等镁铁矿物处于长英质矿物之间的黑云母核部成分配合。通过石榴石-黑云母温度计可以获得相当可信的变质峰期温度。但是对于黑云母含量极低的岩石(V_(Grt)/V_(Bt)≥6),由于黑云母的成分普遍遭到了强烈改造。使得温度估算结果异常偏低,因此不适合采用石榴石-黑云母温度计估算峰期温度。同一岩石中,采用不同的相邻石榴石-黑云母矿物对晶体边缘成分获得的温度值差异较大,反映它们在峰期后发生Fe-Mg交换反应并达到封闭温度平衡状态的程度不同,因此利用石榴石-黑云母温度计难以获得准确的封闭温度。通过热力学计算,建立了一个新的石榴石-黑云母温度计公式。确定胶北荆山群所经历的变质峰期温度为720～770℃,峰期后最低相对封闭温度为480～500℃。     

苏北连云港地区蓝闪绿片岩相岩块的发现

在苏北连云港地区(红石咀、东西连岛及蟹脐沟)发现以岩块、岩片形式出现的蓝闪绿片岩相岩石，其由石榴石、蓝透闪石、冻蓝闪石、阳起石、钠长石、多硅白云母、榍石及文石等矿物组成。石榴石变斑晶作为低扩散的刚性矿物，经历了多期变质变形作用，变质反应证据保存在石榴石的成分环带及包体矿物组合中。蓝透闪石、冻蓝闪石及文石包体的存在表明，本区出露的绿片岩相岩系属早期经历低温高压变质作用、晚期又叠加绿片岩相变质作用的高压变质地体。这一发现为苏鲁高压地体的构造单元划分提供了重要依据。     

The effect of fluid and deformation on zoning and inclusion patterns in poly-metamorphic garnets

Within the Bergen Arcs of W Norway, Caledonian eclogite facies assemblages (T650°C, P15 kbar) have formed from Grenvillian granulites (T= 800–900°C, P10 kbar) along shear zones and fluid pathways. Garnets in the granulites (grtI: Pyr_56–40 Alm_45–25Gro_19–14) are unzoned or display a weak (ca. 1 wt% FeO over 1000m) zoning. The eclogite facies rocks contain garnets inherited from their granulite facies protoliths. These relict garnets have certain areas with compositions identical to the garnets in their nearby granulite, but can be crosscut by bands of a more Almrich composition (grtII: Pyr_31–41Alm_40–47Gro_17–21) formed during the eclogite facies event. These bands, orientated preferentially parallel or perpendicular to the eclogite foliation, may contain mineral filled veins or trails of eclogite-facies minerals (omphacite, amphibole, white mica, kyanite, quartz and dolomite). Steep compositional gradients (up to 9 wt% FeO over 40 m) separate the two generations of garnets, indicating limited volume diffusion. The bands are interpreted as fluid rich channels where element mobility must have been infinitely greater than it was for the temperature controlled volume diffusion at mineral interfaces in the granulites. The re-equilibration of granulite facies garnets during the eclogite facies event must, therefore, be a function of fracture density (deformation) and fluid availability. The results cast doubts on modern petrological and geochronological methods that assume pure temperature controlled chemical re-equilibration of garnets.     

Zur chemischen Variabilität regionalmetamorph gebildeter Plagioklase,Epidote und Granate

Plagioclases, Fe-rich epidotes and garnets coexisting in metamorphic rocks of basaltoid and granitoid substrata have been analyzed by standard microprobe techniques. The results presented are based on 34000 data on plagioclases, nearly 24400 on coexisting epidotes as well as of 5000 garnet data. The chemical variations within the singular plagioclase grain and in the range of a thin section are very comprehensive. Adjoining microfields (10–20 μm distance) exhibit differences in the An-contents between 30 and 80% rel. These observations are valid for nearly 78% of the examined plagioclases. Only in the higher amphibolite facies the An-variations are reduced to an average value of 32% rel. Merely the high temperature plagioclases with a compositional range of An 68-An 79 coexisting with clinopyroxene are largely homogeneous. Their variation is amounting to 6,5% An rel. The epidote chemisms reveal a dependance on both of the different substrata and their oxidation status. The maximum value of the Fe (III) substitution on the M₁ position in the epidote structure is reaching 97 molar per cent at the higher oxidized meta-granitoids and merely 87% at the metabasaltoids. The variations of the Fe/Al-proportions in the microfields are amounting to 5–20% as to the granitoid substrata and to 5–47% rel. as to the basaltoid substrata. In both of the substrata the garnets are very rich of almandine (40–70%). Besides variable amounts of grossularite and pyrope components they also contain 10–20% (basaltoids) and 1–20% (granitoids) spessartine. The most significant element variations are observed for the element Mn in garnets of granitoid origin. These variations attain 46% within the garnet grains. Only for the garnets of the basic substrata from the amphibolite facies one can state a homogenization. The reaction inertia in achieving metamorphic equilibrium is demonstrated by a selected metabasite sample of the amphibolite facies. It seems that only at temperature >600°C a homogenization of the plagioclases and garnets is initiated so that at low temperature a thermometry by means of An-contents in the plagioclases or Mn/Fe-relations in the garnets is not possible.     

羌塘中部龙木错—双湖缝合带中硬玉石榴石二云母片岩的成因及意义

羌塘中部的高压变质带位于龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带之上,由榴辉岩、蓝片岩和石榴石白云母片岩组成。其形成过程对探讨板块缝合带的构造演化具有重要意义。2008年笔者在果干加年山地区的展金岩群湖南山岩组中发现了硬玉石榴石二云母片岩这种新的高压变质岩石类型,文中以其为研究对象,做了较为详细的岩石学、矿物学以及变质作用的研究,认为硬玉石榴石二云母片岩至少经历了二期的变质作用:第一期早期绿片岩相,形成了片理S1,其pT条件为T=425～434℃,p=300～500MPa;第二期主期蓝片岩相高压变质作用,形成岩石主期片理S2,其pT条件为T=472～481℃,p=1200～1700MPa。硬玉石榴石二云母片岩是榴辉岩折返过程中构造事件的产物,这期折返事件形成了218～220Ma的一期蓝片岩相变形-变质作用。     

豫南熊店高压变质岩的pttD轨迹

豫南熊店高压变质岩块体经历了６期变形和变质作用,即从深地壳层次挤压缩短体制下的不均匀韧性剪切、榴辉岩进变质作用,到中地壳层次挤压体制下的逆冲推覆、钠长绿帘角闪岩相退变质作用,到地壳浅层伸展体制下的脆性—韧性滑脱、绿片岩相变质作用,以及更浅层次的脆性变形,动力变质作用。高压变质岩的形成与向地壳中、浅层次的大幅度抬升均是在挤压机制下韧性变形作用的结果,而高压变质岩暴露到地表是伸展滑脱、断块升降和差异抬升所致。