西藏东巧方辉橄榄岩的显微构造特征及其流变学意义

西藏东巧地区蛇绿岩套中橄榄岩是青藏高原出露的为数不多的地幔岩体之一, 对于揭示该地区的上地幔流变学特征具有重要意义.报道了该地区方辉橄榄岩中橄榄石的位错显微构造特征, 估算了上地幔流变学参数.显微构造研究表明, 东巧方辉橄榄岩发育残斑结构, 橄榄石中位错组态类型比较丰富, 包括自由位错、位错壁(包括宽阔型和紧密型)、位错弓弯和位错网, 表明橄榄石的主导变形机制可能为位错蠕变.该区地幔岩变形大致分为2个阶段: (1) 地幔缓慢塑性流动变形, 形成宽阔型位错壁; (2) 蛇绿岩侵位过程中的变形, 产生紧密型位错壁.根据2种位错壁估算的流动应力平均值分别为3 9.3MPa (宽阔型)和113.9MPa (紧密型), 计算结果获得东巧地区上地幔流动速率为1.13× 10-12 ~ 2.95× 10-11s-1, 有效粘度为4.44×1017~ 1.16×1019Pa°s, 这些参数为东巧地区上地幔物理特征提供了流变学的约束条件      

塔里木盆地北缘幔源岩石包体特征及岩石圈上地幔流变规律

岩石圈上地幔岩石包体保存着上地幔物质组成和岩石学的特征以及岩石圈上地幔构造变形特性、岩石变形机制和流变性质的丰富信息。塔里木盆地西北缘的巴楚地区的幔源包体主要由橄榄岩组成,次为单辉橄榄岩,与中国东部以及西部其他地区发育的尖晶石、石榴石二辉橄榄岩幔源包体有所区别。从莫霍面至岩石圈上地幔下部,随着深度、温度和压力的增高,幔源包体橄榄石中出现直线状位错、位错缠结、网络—曲线状、环状位错—直线状位错、位错缠结、网络—曲线状位错,环状位错的变化规律;其微观变形机制有从碎裂—位错滑移—位错蠕变—扩散蠕变的变化规律;差异应力值有从低—高—低—高的正弦波状变化趋势,在莫霍面附近以及上地幔韧性软层与脆性层附近差异应力值一般较高;应变速率值则是逐渐减慢的总体变化趋势,整体反映出岩石和矿物从脆—韧性的流变性质。     

有关上地幔二辉橄榄岩问题的讨论

(一)上地幔中为啥是二辉橄榄岩? 前人资料中指出:二辉橄榄岩代表了上地幔超镁铁质岩石的总成分。笔者认为言之有理,因为二辉橄榄岩在超镁铁质岩石中属于中间类型,它既有多量的辉石(5—90％或25—70％),又有多量的橄榄石(95—10％或75—30％),而且辉石中既有斜方辉石又有单斜辉石。它的形成环境为高温、高压、极低的应变速率。而且主要为比较均匀的静压环境。它的形成历史漫长,先为岩浆熔融体,后来逐渐变为固态或塑性体。这样的岩石在超镁铁岩的初期分异最差,矿物的分布也比较均匀,就其矿物的含量比例而言,相当于二辉橄榄岩类型,所以上地幔中超镁铁质岩石的总成分可以由二辉橄榄岩作为它的代表。     

根据汪清橄榄岩包体推导上地幔流变学状态初步研究

运用幔源橄榄岩包体的辉石地质温度计、地质压力计、橄榄石变形显微构造地质应力计以及橄榄石的高温流动律实验资料,计算上地幔的流变学参数是近年来探索上地幔流变学状态的一条新的途径,也是在地球物理手段之外研究上地幔状态的一个值得注意的进展^[1-4]。     

深源包体橄榄石的穆斯鲍尔谱

玄武岩所携带的二辉橄榄岩包体被看作是来自上地幔的物质,橄榄石又是包体中主要造岩矿物之一。通过橄榄石Fe~(2 )有序度的研究,期望对包体复杂的热历史提供某些信息。 本文所采用的镁橄榄石——贵橄榄石(Fa 9.6—14.3)样品取自河北万全、云南马关、江苏六合及福建陇海牛头山的尖晶石二辉橄榄岩包体。除马关样品产于火山角砾岩以外,其     

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

山东省第四纪玄武岩中幔源包体的变形特征及其上地幔流变学意义

山东省第四纪玄武岩中含有数量、大小不等的幔源包体。这些包体主要为尖晶石二辉橄榄岩，以原生粒状和残斑结构为特征。包体中橄榄石的位错亚构造反映了上地幔高温蠕变机制。包体的平衡温度在８００—１１００℃之间，压力为０．８—２．０ＧＰａ，相应的来源深度为２８—６５ｋｍ。在该深度范围内，上地幔的流动应力为１３—２６ＭＰａ，应变速率为１０－１４—１０－２０ｓ－１，等效粘滞度为１０２０—１０２５Ｐａ·ｓ，符合大陆拉张带上地幔的特征。作者认为，中国东部上地幔在早第三纪或之前开始有底辟上涌，它导致岩石圈的减薄以及地壳的拉张，造成中国东部的拉张环境和裂谷的发育。上地幔的这种运动可能在新第三纪达到高峰，而在第四纪已减弱     

碧溪岭石榴异剥橄榄岩的显微构造及成因机制

对超高压变质带中橄榄岩变形显微构造的研究, 有助于了解板块边界构造环境中地幔物质的流变性质和变形机制, 进而探讨其在深俯冲/折返过程中的地球动力学过程的作用.采用光学显微镜、电子探针、红外光谱、电子背散射衍射(EBSD)、位错氧化缀饰等多种方法系统研究了来自中国大别碧溪岭的石榴异剥橄榄岩中的变形显微构造.研究结果表明: (1)碧溪岭石榴异剥橄榄岩发育较好的形状优选方位, 但只有单斜辉石显示了强晶格优选方位, 而橄榄石晶格优选方位很弱, 与常见上地幔橄榄岩中单斜辉石组构弱而橄榄石组构强的特点差异显著, 反映了单斜辉石经历位错蠕变而橄榄石经历位错调节的颗粒边界滑移变形; (2)碧溪岭异剥橄榄岩中单斜辉石和橄榄石均含有一定量的结构水, 其中单斜辉石含水量124×10-6~274×10-6, 橄榄石含水量38×10-6~80×10-6, 高于常见造山带橄榄岩中各矿物的含水量, 可能反映了壳源物质混染引起的高含水量变形环境; (3)橄榄石中发育显著位错显微构造, 根据位错显微构造计算的变形差异应力为230~600 MPa, 高于正常上地幔稳态流变应力, 反映了俯冲带中的相对低温变形环境.综合分析研究表明, 超高压变质带中的高压、低温、高差异应力和高结构水含量是形成碧溪岭相对独特的橄榄石、单斜辉石变形显微构造的原因.      

橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性:对大陆俯冲带变形环境的约束

橄榄石在不同热动力学条件下形成的晶格优选定向是认识上地幔塑性变形与地震波各向异性的基础。本文通过总结橄榄石的晶格优选定向、含水量与地震波各向异性的研究进展,探讨大陆俯冲带的变形环境。绝大部分天然变形橄榄岩中的橄榄石都发育了[100](010)组构:[100]轴近平行于线理,(010)面平行或近平行于面理,使橄榄岩的最快P波速度近平行于线理,最大S波分裂平行面理并垂直线理。但来自超高压变质带的石榴石橄榄岩可发育[001](100)组构,使橄榄岩的最快P波速度和最小S波分裂方向垂直面理。近年来的变形实验与理论计算表明:超高压和低温是橄榄石组构从[100](010)向[001](100)转变的关键因素,而水对橄榄石流变行为的影响还有待进一步研究。对170个天然橄榄石结构水含量的统计结果表明:橄榄石含水量变化很大(0～170×10~(-6)H_2O),玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石比较贫水,而所有富水橄榄石均来自克拉通金伯利岩中的石榴石橄榄岩。因此,除了水在上地幔的不均匀分布,橄榄岩折返过程中氢的扩散会强烈影响橄榄石的含水量。苏鲁芝麻房橄榄岩提供了以超高压、低温、贫流体为特征的大陆俯冲带中[001](100)橄榄石组构的实例。在俯冲的大陆板片中,橄榄石组构在120～220 km从[100](010)向[001](100)的转变可导致地震波各向异性突然降低,而且最快P波速度垂直于俯冲方向。     

深海橄榄岩研究进展

很久以来,深海橄榄岩一直被认为是洋中脊下地幔熔融残留体,但最近深海橄榄岩实际矿物组分研究和全岩化学成分重建的结果表明,深海橄榄岩是洋脊下地幔熔融残留体和过量橄榄石的混合物。深海橄榄岩的成因是洋脊下上隆地幔降压熔融作用和熔体上升通过地幔最上部的热边界层时发生冷却、结晶出橄榄石的联合作用的结果。地幔熔融程度越高,深海橄榄岩越亏损,则含有越多的过量橄榄石。为此,只要把深海橄榄岩中过量的橄榄石剔除后,其实际矿物组分就能有效地反映洋脊下地幔熔融作用和熔融萃取过程。     

西藏马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩的显微构造特征及其矿物结构水的初步研究

青藏高原地区广泛出露地幔橄榄岩体,但对其显微构造特征和矿物结构水的研究仍很缺乏。本文以马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩为研究对象,采用光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行系统分析。研究结果表明:(1)马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩中橄榄石发育扭折带和波状消光,并具有显著的结晶学优选方位(A型组构),指示其主导变形机制为位错蠕变;(2)红外光谱测试表明,马攸木方辉橄榄岩中橄榄石几乎没有明显的结构水吸收峰,推断其经历了明显的H丢失。斜方辉石含水量处于85wt ppm~209wt ppm之间,代表地幔源区含水量或其下限值;(3)该区橄榄岩中橄榄石含水量低于包体和造山带橄榄岩中橄榄石含水量,斜方辉石结构水含量则与包体和造山带橄榄岩中斜方辉石的可以比较。我们的研究结果为了解青藏高原地幔橄榄岩中橄榄石的结构水和变形机制提供了初步资料。     

西南天山东德沟橄榄岩的岩相学、矿物学演化特征及其地质意义

中国西南天山东德橄榄岩出露于天山伊犁-中天山板块和塔里木板块碰撞造山带北缘,普遍经历了复杂多期的含水流体(熔体)交代作用.主要矿物为橄榄石、斜方辉石、尖晶石、角闪石、金云母和单斜辉石,研究发现,橄榄石和斜方辉石与地幔楔橄榄岩中橄榄石和斜方辉石成份相近,原生铬尖晶石具有SSZ环境橄榄岩的特征,次生绿色尖晶石形成于麻粒岩相-角闪相环境.岩相学、矿物转变结构分析和矿物组合及矿物成分变化表明,东德沟橄榄岩记录了复杂的演化历史,先后经历了地幔交代、麻粒岩相-角闪相退变质作用和蛇纹石化等阶段的演化.研究认为东德沟橄榄岩最初可能形成于915～961℃的地幔环境,而发生地幔交代时的温压条件约为770 ～ 900℃,10～18kbar.该橄榄岩全岩较低的TiO2含量和尖晶石中较低TiO2含量,以及矿物组合显示出因俯冲板块脱水而造成的快速冷却特征,表明东德沟橄榄岩极有可能是SSZ环境俯冲板片上地幔楔橄榄岩残片.     

上地幔硅酸盐矿物中磷的含量研究

上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响.     

青藏东缘马关地幔岩包体的岩石学与矿物学研究

对青藏东缘新生代马关地区高钾岩系中地幔岩包体的岩石学和矿物化学成分的研究表明:马关地幔岩包体属尖晶石相橄榄岩,岩石类型主要为尖晶石二辉橄榄岩,矿物组合为橄榄石(O l) 斜方辉石(O px) 单斜辉石(Cpx) 尖晶石(Sp l),含极少量金云母和角闪石。橄榄石以贵橄榄石为主,部分为镁橄榄石,其Fo值为89.72~90.47,M g#值为89.75~90.51;斜方辉石的En分子为88.00~89.59,M g#值为90.21~91.16,C r#值为3.31~6.23;单斜辉石主要为透辉石,少量为顽透辉石,成分上表现为高C a(wC aO=18.71%~20.78%)、高A l(wA l2O3=6.00%~7.30%)、高M g#值(89.93~91.57)和低C r#值(5.13~8.74);尖晶石为铬尖晶石,其w(C r2O3)为7.62%~12.88%。矿物化学成分指示:马关尖晶石二辉橄榄岩包体属A型包体,为低度熔融后的大陆地幔橄榄岩。温压估算表明,马关尖晶石相二辉橄榄岩包体的平衡温压分别为900℃~1 150℃和1.29 GPa~2.20 GPa(相当于地下深度45 km~71 km),其上地幔地温曲线与大洋地温曲线一致,显示马关地区岩石圈地幔具有很高的热流值,暗示青藏东缘及邻区于0~16 M a期间有热的软流圈地幔上涌,地幔上涌在构造上的响应即是青藏东缘乃至整个东亚地区区域性岩石圈的东-西向伸展。     

蛇绿岩地幔岩中自由SiO2的发现及其地质意义

自由SiO_2系指石英及其同质多型物(polymorphs)柯石英、斯石英等。石英广泛分布于地壳中的各种岩石中,柯石英和斯石英只存在于超高压岩石和陨石坑中。由于石英和非饱和SiO_2的橄榄石不能共生,因此在地幔橄榄岩和超镁铁岩中不存在原生石英。最近笔者在西藏罗布莎蛇绿岩的地幔岩(方辉橄榄岩)的豆荚状铬铁矿中发现了自由SiO_2和柯石英相。根据高温高压相平衡实验资料,橄榄石、辉石这样的硅酸盐矿物在地幔深部的压力条件下可以分解成简单氧化物,如FeO(方铁矿)、MgO(方镁石)以及SiO_2(斯石英)等。由此推测,西藏蛇绿岩地幔岩中自由SiO_2可能是来自于下地幔的矿物,是地幔柱作用将其搬运到上地幔浅部。     

实验岩石学的新进展

近年来,实验岩石学的研究对象已从研究近地表的岩石和矿物转向研究地壳以至上地幔的岩石和矿物,并相应发展了高压实验技术。电子探针和穆斯保尔摄谱议已成为这一领域中必不可少的测试仪器。最初人们运用对于具有或者不具有钙长石及各种镁铁矿物的钠长石——正长石——石英——H_2O系的各种研究,来探讨花岗岩的成因。现在通常认为花岗岩主要是从液相形成,这种液相或者是原生岩浆,或者是由先成岩石再熔融而产生的次生液体。玄武岩浆系由上地幔中的二辉橄榄岩局部熔融所产生。在大气压或高压下研究镁橄榄石一透辉石一二氧化硅系,对玄武岩浆的这一形成机制进行了探讨。这就研究证明,     

中国超基性岩变形变质作用与超微构造分析

通过野外及透射电子显微镜（ＴＥＭ）等实验研究与综合分析，认为西准噶尔、祁连山、秦岭、喜马拉雅山、阿拉善和汉诺坝等地区的蛇绿岩型、绿岩型、暗色岩型超基性岩及其主要造岩矿物——橄榄石的结构类型、形成环境、变形、变质作用、位错组态、位错密度、布格氏矢量（ｂ）、滑移系及流动应力值（σ１—σ３）具有一定的共同性与差异性。根据橄榄石变形实验资料分析，有的相当于上地幔条件下高温蠕变阶段所形成，有的则属于进入地壳后低温流变的产物。     

橄榄石中H的结合机制及扩散行为

名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals,NAMs)中以点缺陷形式存在的结构水,因其对于矿物物理化学性质的显著影响而受到越来越广泛的关注。橄榄石是上地幔中含量最丰富的矿物,水在橄榄石中的存在形式、扩散机制和速率对上地幔的流变学和电导性质有着重要的影响。因此,对于橄榄石中H的结合机制及其扩散机制和速率的了解有助于理解地球深部的水循环,也有助于构建上地幔流变结构以及解释电导测量结果。本文总结了近几十年来学界对于H在橄榄石中存在的缺陷类型与OH红外光谱吸收峰之间的对应关系,以及H在矿物晶格中的扩散机制、扩散速率等重要问题的研究成果,并探讨了现有研究中依然存在的问题。     

山东省第四纪玄武岩中幔源包体的变形特征及其上地幔流变学意义

山东省民玄武岩中含有数量，大小不等的幔源包体。这些包体主要为尖晶石二辉橄榄岩，以原生粒状和残斑结构为特征。包体中橄榄石的位错亚构造反映了上地幔高温蠕变机制。包体的平衡在８００－１０００℃之间，压力为０．８－２．０ＧＰａ，相应的来源深度为２８－６５ｋｍ。在该深度范围内，上地幔的流动应力为１３－２６ＭＰａ，应变速度为１０＾－１４－１０＾０２０Ｓ＾－１，等效粘滞度为１０＾２０－１０＾２５Ｐａ．ｓ，符合大     

兴蒙造山带北部岩石圈地幔橄榄岩氧逸度特征研究

在大兴安岭北部的诺敏和科洛地区的新生代玄武岩中发现了尖晶石相的橄榄岩包体。地幔橄榄岩中橄榄石的Mg~#说明了研究区上地幔具有部分难熔的特点。在橄榄石含量与Fo图解中,有一部分橄榄岩包体落在太古代和元古代的地幔区域,揭示了研究区的岩石圈地幔存在古老岩石圈地幔的残余。研究区方辉橄榄岩与二辉橄榄岩有显示高氧逸度值FMQ+1.95～3.01,这与一般情况下相对还原的古老岩石圈地幔的低氧逸度值形成鲜明对比,可能为古生代的古亚洲洋以及中生代的古太平洋相继俯冲到了兴蒙造山带之下,导致当时岩石圈地幔的氧化所致。在地幔包体的反应边中发现了富钾熔体(K20 1%-6%),这被认为研究区地幔经历了多期富钾流体活动,富钾流体的来源可能与俯冲再循环的壳源物质有关。