超高压变质矿物学的研究成果综述

超高压变质矿物,已远远超出柯石英一种,实验的研究已发现了许多新的超高压矿物。可以归纳为以下3类:(1)矿物的多形转变,如柯石英和金刚石;(2)超高压矿物的出溶,如K-单斜辉石、majorite-镁铝榴石和高硅榍石;(3)超高压(高压)变质矿物或矿物组合,如多硅白云母、文石和菱镁矿等。文中介绍了这些矿物学标志的地质学和矿物学特征及应用前景。     

胶南造山带中高,超高压变质矿

胶南造山带榴辉岩中的高压、超高压变质矿物主要有绿辉石、镁铝榴石、柯石英、金刚石、金红石等。柯石英、金刚石均呈微晶状包裹于石榴子石、绿辉石中。柯石英多已转化为石英聚晶,并使包裹它的矿和拉生放射状胀裂纹;金刚石呈近等轴八面体等,其形成压力达３．５ＧＰａ以上。榴辉岩围岩中的高压、超夺高变质矿物主要有辉石类（透辉石、霓石、暗硬玉）、钠钙质－钠质角闪石（钠闪石、镁钠闪石）、多硅白云母（３Ｔ型）、钠长石、绿帘     

中国大陆科学钻探主孔0～4500米变质岩石锆石中保存的超高压矿物包体

中国大陆科学钻探主孔0-4500米的岩心主要由榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩、正片麻岩以及少量的超基性岩所组成。岩相学研究结果表明,榴辉岩的围岩普遍经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压变质的矿物组合已完全被后期退变质过程中角闪岩相矿物组合所替代。采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,发现主孔224件岩心中有121件(包括榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩和正片麻岩)样品的锆石中普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体,且不同岩石类型锆石中所保存的超高压矿物包体组合存在明显差异。(含多硅白云母)金红石石英榴辉岩锆石中保存的典型超高压包体矿物组合为柯石英 石榴石、柯石英 石榴石 绿辉石 金红石和柯石英 多硅白云母 磷灰石。黑云绿帘斜长角闪岩锆石中保存的超高压矿物组合为柯石英 石榴石 绿辉石、柯石英 石榴石 多硅白云母和柯石英 绿辉石 金红石,与榴辉岩所保存的超高压矿物组合十分相似,表明该类斜长角闪岩是由超高压榴辉岩在构造折返过程中退变质而成。在副片麻岩类岩石,如石榴绿帘黑云二长片麻岩锆石中,代表性的超高压包体矿物组合为柯石英 多硅白云母和柯石英 石榴石等;而在石榴黑云角闪钠长片麻岩锆石中,则保存柯石英 硬玉 石榴石 磷灰石、柯石英 硬玉 多硅白云母 磷灰石和柯石英 石榴石 磷灰石等超高压矿物包体。在正片麻岩锆石中,标志性的超高压矿物包体为柯石英、柯石英 多硅白云母、柯石英 蓝晶石 磷灰石和柯石英 蓝晶石 榍石等。此外,在南苏鲁东海至临沭一带的地表露头以及一系列卫星孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的标志性超高压矿物包体,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质(方圆>5000km2,厚度超过4.5km)曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。该项研究对于重塑苏鲁-大别超高压变质带俯冲-折返的动力学模式有着重要的科学意义。     

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。     

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     

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。     

超高压变质作用

本文简要概述了近年在西阿尔卑斯、挪威西部、我国中东部及苏联一些地区超高压变质岩石的最新研究成果,指出柯石英及其向石英转变而形成的张裂结构是鉴别这一超高压变质作用的主要标志.指示超高压变质条件的其它矿物及矿物组合的尚有镁十字石、ellenberserite、硬玉十蓝晶石、滑石十蓝晶石和滑石十多硅白云母等,金刚石代表更极端的高压条件.超高压变质作用的边界压力>2.SGPa,温度约700~840C,代表一个近于7℃/km的极低的地热梯度,其退化轨还为压力和温度同时降低.超高压变质岩石严格地产出于陆内造山带,表明它们是在大陆与大陆碰撞过程中由深俯冲作用形成的,其俯冲深度可超过90km,使柯石英得以保存的快速构造抬升可能是连续俯冲一仰冲的结果.     

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     

超高压变质作用研究进展

超高压变质岩石的发现改变了大陆地壳不能深俯冲的传统认识,使得地球科学有了前所未有的进展,超高压变质岩石的研究一直是近20a来地学研究的热点。从超高压岩石（柯石英、金刚石和某些矿物出溶结构）的识别标志,超高压变质岩石的时空分布,俯冲板片的命运及俯冲陆壳折返机制4个方面分析超高压变质岩石的主要进展。超高压变质岩石的研究为分析地球动力学过程提供新的窗口。     

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     

Two Discrete UHP and HP Metamorphic Belts in the Central Orogenic Belt, China

INTRODUCTION Anew ultrahigh pressure ( UHP) metamorphicbelt ,the South Altun-North Qaidam-North QinlingUHP metamorphic belt ,has been recently discoveredand widely discussed by different workers (Yang J Set al .,2003 ,2002 ,2001 ,2000 ,1998 ;Zhang J Xetal .,2002 ,1999 ; Zhang G et al .,2001 ; Hu et al .,1996 ,1995 ,1994) . Detailed studies have also beencarried out onthe Dabie-Sulu UHP/ HP metamorphicbelt inthe central orogenic belt (COB) of China (Gaoet al .,2002 ;Sun et al …     

中温榴辉岩中柯石英和金刚石形成的一种地震成因模型

中温榴辉岩中超高压相矿物柯石英和金刚石的发现引起了地质学界的广泛关注，这不仅来自其本身的岩石学意义，而且也来源于对板块构造的过程和造山带的演化提出了限制条件。因此进一步研究这两种矿物可能的成因十分必要，为此本文提出柯石英和金刚石形成的一种新的模型─地震有关的成因模型．本文的论述将主要来自目前我们对大别一苏鲁地区含柯石英金刚石榴辉岩的了解。     

关于含柯石英锆石SHRIMP测年获得大别-苏鲁超高压变质带超高压变质作用年龄的讨论

对大别一苏鲁超高压变质(UHPM)带部分含柯石英包体的锆石及部分进行SHRIMP U—Pb测年的锆石进行划分和讨论后得出为大别-苏鲁UHPM带超高压变质作用(UHPM)年龄而进行含柯石英锆石SHRIMP U—Pb测年．宜从有结晶环带且在环带域或环带核部有柯石英包体的锆石的核部或环带域进行SHRIMP U—Pb测年．不宜从锆石边部获得UHPM年龄。着重讨论杨经绥等(2002)的两颗含柯石英锆石的结构，柯石英包体所在部位。测年数据的意义，得出苏鲁UHPM带UHPM年龄是578Ma(或略大于578Ma)。且这一认识与苏鲁UHPM带内区域地质情况相吻和。锆石中(多在边部)给出的印支期年龄值反映印支期地质作用(流体改造、重结晶等)改造事件的时代。     

高压超高压变质作用中流体—熔体—岩石相互作用

在高压超高压变质作用过程中所释放的流体对俯冲板块的演化起着重要作用,与岛弧岩浆活动有着直接联系,随着温度和压力的增加,俯冲板片将发生高压到超高榴辉岩相转变,大量的水将通过含水矿物的消失反应释放出来,这些流体可引起上覆岩圈大规模水化,并促进地幔楔状体的部分熔融,同时,通过流体的向上迁移可将某些组分带入上覆岩石圈板块,并改变其总体组成,许多含水矿物,同变质脉体,高压自形晶体组成的布丁,原生液态包裹体和     

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.     

超高压——高压剪切带

超高压－高压剪切带是大陆碰撞造山过程中变质－变形分解作用形成的一类特殊的剪切带。剪切带内的构造以含柯石英、金刚石等超高压－高压矿物的榴辉岩、面理化超基性－基性岩、片麻岩、大理岩为特征，具有复杂的变形组构和变形历史。最终形成布丁－基质或残斑－基质结构。深入研究超高压－高压剪切带的几何学、运动学和流变学特征，对分析超高压－高压变质岩石的形成－折返过程及碰撞造山动力学，具有重要的实际和理论意义。     

鲁东造山带榴辉岩变质作用特征及其动力学机制

岩相学研究表明,广泛发育鲁东造山逞中的榴辉岩可以划分为四种类型：第一类为含柯石英及其假象榴辉岩;么二类为含蓝晶石 、黝帘石及多硅白云母等榴辉岩;第三类为石榴石－绿辉石－石英组合榴辉岩;第四类为（角闪石）石榴石－辉及有关岩石（非典型“榴辉岩”）。这四类榴辉岩峰期前进变质矿物共生组合及Ｐ－Ｔ条件估算结果均显示它们应属于高温与超高压变质作用产物,其变质作用ＰＴｔ轨迹表现为顺时针演化趋势,反映出板块俯冲碰     

The pressure path of solid inclusions in minerals: the retention of coesite inclusions during uplift

An inclusion model allows calculation of the stresses in and around minerals included in other minerals: during changes in pressure and temperature. The equations are applied to illustrate cooling and uplift histories of quarzo-feldspathic rocks from 500°C and various pressures to ambient conditions. Even in the absence of pore-fluid pressure, microfractures may open at external pressures of 200–400 MPa and temperatures of 200–400°C due to differential volume changes of the constituent minerals. Coesite included in garnet cannot have formed during progressive metamorphism from quartz at lithostatic pressures below the coesite stability field because of differential volume changes. Coesite inclusions are captured by their host minerals at ultra-high pressures and they persist to lower pressures because of the large volume increase occurring at the coesite to -quartz transition. The Pⁱ-T path followed by the SiO₂ inclusion traces the boundary between the stability fields of coesite and -quartz until radial fractures develop in the host at low external pressure.