大陆俯冲带地壳深熔作用的记录:来自超高压变质岩中多相晶体包裹体的研究北大核心CSCD

大陆碰撞过程中会发生广泛的部分熔融现象,形成深熔熔体。深入认识深熔熔体的组成和演化是大陆俯冲带化学地球动力学的主要研究内容。在熔融过程中产生的熔体会被超高压岩石中的转熔矿物所捕获,最终以多相晶体包裹体(multiphase crystal inclusion,简称MCI)的形式保存下来。多相晶体包裹体通常具有典型的负晶形和爆裂纹,主要以硅酸盐和碳酸盐矿物为主含有少量的硫酸盐矿物。矿物学、岩石学和地球化学原位微区分析的研究结果表明,多相晶体包裹体是由岩石部分熔融产生的初始硅酸盐或/和碳酸盐初始熔体熔体结晶而成。在降压折返过程中,高压岩石中的含水矿物,如多硅白云母、钠云母和帘石等脱水引发部分熔融产生硅酸盐熔体,而碳酸盐熔体则由碳酸盐矿物部分熔融产生。富Na矿物如钠云母脱水熔融产生的包裹体具有相对较高的Na含量,而部分富K的包裹体主要由富K矿物如多硅白云母脱水熔融所产生。近年来随着微区原位技术的飞速发展,从矿物的形态结构到矿物地球化学组成的测定技术有了飞速发展,通过对超高压岩石中包裹的多相晶体的详细研究,可限定大陆碰撞造山过程中部分熔融的组成、时限和形成机制,对大陆深俯冲的构造热演化和折返机制有重要制约。     

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。     

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内部不同类型壳幔相互作用、碰撞后岩浆岩的成因、大陆碰撞造山带成矿作用等方面取得了许多重要成果。本文重点对大陆俯冲带超高压岩石部分熔融和不同类型壳幔相互作用近十年来的研究进展进行回顾和总结,并对存在的相关科学问题和未来的研究方向进行了展望。深俯冲大陆地壳的部分熔融主要出现在两个阶段:折返的初期阶段和碰撞后阶段,前者产生了碱性熔体,后者产生了钙碱性熔体。大陆俯冲带壳幔相互作用有两种类型,涉及地幔楔与两种俯冲带流体的交代反应:一是来自深俯冲陆壳的变质脱水/熔融,二是来自先前俯冲古洋壳的变质脱水/熔融。     

高压-超高压变质岩石中不同成因的石榴石

石榴石是高压-超高压变质岩石中最重要的变质矿物之一,是研究俯冲带深部变质和熔融过程的理想研究对象.通过对俯冲带内不同条件下形成的石榴石进行详细研究,确定了岩浆成因、变质成因和转熔成因石榴石.岩浆石榴石是岩浆熔体在冷却过程中结晶形成,成分主要为锰铝榴石-铁铝榴石,通常含有石英、长石、磷灰石等晶体包裹体.变质石榴石是在亚固相条件下通过变质反应形成,包裹体为参与变质反应的矿物组合;进变质生长的石榴石通常显示核部到边部锰铝榴石降低的特征.转熔石榴石是在超固相条件下通过转熔反应形成,通常含有晶体包裹体,其中既有从转熔熔体结晶的矿物包裹体,也有转熔反应残留的矿物包裹体.对超高压变质岩石中转熔石榴石的识别,可以为深俯冲陆壳岩石的部分熔融提供重要的岩石学证据,是大陆俯冲带部分熔融研究的重要进展之一.      

俯冲带中H_2O和K的深循环:对碰撞后富钾岩浆成因研究的启示

在俯冲过程中形成的超高压单斜辉石 (>5GPa)含一定量的H2 O和K2 O ,它因此能把地球浅部的水和钾携带到地幔深处。超高压单斜辉石在折返过程中以两种方式释放其中的H2 O和K2 O :(1)在低温环境下进入与单斜辉石共生的出溶矿物相如金云母、角闪石、多硅白云母、钾长石等 ;(2 )当温度足够高到发生部分熔融时 ,H2 O和K2 O将进入熔体相 ,形成富钾岩浆。超高压变质岩石能不能在其折返过程中产生部分熔融主要取决于折返的 p T轨迹。俯冲板片部分熔融形成熔体的性质在很大程度上取决于变质岩的部分熔融程度。虽然经受 p <5GPa变质作用的榴辉岩通过极低程度的部分熔融也有可能形成富钾熔体 ,但由于这类榴辉岩所能携带的K2 O和H2 O相对比较少 ,因此不可能产生大规模富钾熔体 ,但可能形成相对富Na的岩浆。超高压单斜辉石 (>5GPa)部分熔融产生的富钾岩浆可以解释碰撞后富钾岩浆的成因 ,这种富钾岩浆的形成深度一般较大 (位于～ 10 0km的地幔 )。而绿辉石部分熔融形成相对富钠熔体的深度相对较浅。从单斜辉石中释放出来的H2 O和K2 O能够合理地解释大陆碰撞后富钾岩浆的成因 ,通过俯冲板片折返过程的脱水和取钾反应 ,俯冲和折返过程与碰撞后岩浆活动密切联系在一起而成为一个整体。     

俯冲带变质过程中的含碳流体

俯冲带含碳岩石通过俯冲过程的变质反应生成了含碳水流体、富硅酸盐的超临界流体和含碳熔体。不同类型流体的形成与岩石成分和岩石经历的温压条件相关。岩石中碳酸盐矿物脱碳反应的温压条件取决于岩石起初的流体成分:有水存在时,反应发生在低温条件下。在高压条件下,碳酸盐矿物在水或含盐水流体的溶解是生成含碳流体重要的机制,其导致的碳迁移作用可能超过脱碳变质反应的作用。高温条件下,含碳岩石的部分熔融可以生成含碳的熔体,这在热俯冲环境和俯冲带岩石底辟到上覆地幔的情况下是碳迁移重要载体。富硅酸盐的超临界流体可能是在第二临界端点上形成的超临界流体,目前在超高压岩石中观察到的非花岗质成分的多相固体包裹体被认为是这种流体结晶的产物,然而对其理解尚存在很多问题,需要进一步的实验研究。地表含碳岩石在俯冲带被带到深部,俯冲带地温特征的不同导致了不同类型含碳流体的形成,这些流体运移至上覆地幔引起岩石部分熔融产生含碳的岛弧岩浆,岩浆喷出到地表释放了其中的碳,这构成了俯冲带-岛弧系统的碳循环。     

超高压榴辉岩中多相固体包裹体的成因机制:原位熔融vs生长捕获vs熔/流体渗入

越来越多的证据表明,超高压地体在俯冲和折返过程中可以经历部分熔融[1-2]。部分熔融会显著影响深俯冲板块的物理化学性质,在超高压地体的演化过程中扮演着极其重要的角色[3-4]。长英质片麻岩是超高压地体中最常见且最易熔的一种岩石类型,目前已报道的部分熔融现象普遍同该类岩石紧密相关。不同于长英质片麻岩,基性榴辉岩通常保留了峰期超高压矿物组合且相对难熔,同时其经历部分熔融的现象鲜有报道。超高压榴辉岩中石英±钾长石±斜长石±其他矿物多相固体包裹体的研究表明,大别—苏鲁超高压榴辉岩在折返早期可能经历过低程度部分熔融[5-6],然而关于该类多相固体包裹体的成因目前仍存在争议。本研究对大别山甘家岭M型超高压榴辉岩进行了详细的岩石学和矿物学研究并发现了部分熔融的多种证据。与此同时,对榴辉岩中的多相固体包裹体进行了详细的显微构造和成分分析,相关研究结果为其形成机制提供了新的认识。甘家岭超高压榴辉岩峰期矿物组合由石榴子石、绿辉石、多硅白云母、柯石英、菱镁矿、白云石、金红石、磷灰石和锆石等组成,局部经折返熔融形成以石榴子石和石英为主要组成的残余体。相较于榴辉岩,残余体的Si O2、P2O5和REE含量升高,其他主量元素和LILE含量降低。榴辉岩和残余体在显微尺度上保留了部分熔融的多种结构证据:斜长石和绿帘石薄膜/条带、斜长石+石英熔体囊假象、斜长石+钾长石交生体、绿帘石的震荡环带等。榴辉岩和残余体中的石榴子石含有相似的多相固体包裹体,不过该现象在残余体中更为典型。石榴子石中的多相固体包裹体主要分为两类:第一类由石英±钾长石±斜长石±其他矿物组成,整体形态非常接近柯石英;第二类核部由金红石组成,其周围被斜长石+钾长石±石英包裹,包裹体的整体形态非常接近核部的金红石。两类包裹体均发育楔入状和颈缩构造,包裹体同石榴子石之间的接触边界明显受控于寄主矿物晶面,这些特征暗示两类包裹体的形成均同熔流体活动紧密相关。第一类多相固体包裹体富集LILE(Cs、Rb、Ba、K、Pb、Li、Be和Sr)但其LREE和HFSE(Nb、Ta和Ti)含量变化较大,后两类元素的含量分别同包裹体中的绿帘石和含钛矿物多少紧密相关。考虑到两类包裹体的整体形态分别接近早期的柯石英和金红石包裹体并且其化学组成多变,本研究认为这些包裹体是由外界的熔流体渗入到石榴子石中并同早期的矿物包裹体相互反应形成的。石榴子石中发育两期裂隙,早期裂隙已经愈合并在电子背散射图像上表现为脉络状亮纹,晚期裂隙切割早期愈合裂隙并被后期蚀变的绿泥石充填,本研究将前者解释为早期熔流体的渗入通道。此种成因机制下,利用上述多相固体包裹体恢复早期的熔流体成分将会非常困难。     

川西甲基卡花岗伟晶岩型锂矿床中熔体、流体包裹体固相物质研究

川西甲基卡二云母花岗岩和伟晶岩内发育大量原生熔体包裹体和富晶体流体包裹体。为了查明甲基卡成矿熔体、流体性质与演化特征,运用激光拉曼光谱和扫描电镜鉴定了甲基卡花岗伟晶岩型锂矿床中二云母花岗岩及伟晶岩脉不同结构带内的原生熔体、流体包裹体的固相物质。分析结果表明,甲基卡二云母花岗岩石英内熔体包裹体的矿物组合为磷灰石+白云母、白云母+钠长石、白云母+石墨;伟晶岩绿柱石内富晶体流体包裹体的矿物组合主要为刚玉、富铝铁硅酸盐+刚玉+锂辉石、锂辉石+石英+锂绿泥石;伟晶岩锂辉石内富晶体流体包裹体的矿物组合主要为磷灰石、锡石、磁铁矿、石英+钠长石+锂绿泥石、萤石、富钙镁硅酸盐+富铁铝硅酸盐+富铁硅酸盐+石英;花岗岩浆熔体与伟晶岩浆熔体(流体)具有一定的差异,成矿熔体、流体成分总体呈现出碱质元素(Na、Si、Al)、挥发分(F、P、CO_2)含量增高及基性元素(Fe、Mg、Ca)降低的特征;包裹体中子矿物与主矿物的化学成分具有一定的差别,揭示出伟晶岩熔体(流体)存在局部岩浆分异作用,具不混溶性及非均匀性。因此认为,伟晶岩熔浆(流体)为岩浆分异与岩浆不混溶共同作用的产物,挥发分含量的增高(F、P、CO_2)使伟晶岩能够与稀有金属组成各类络合物或化合物,这对于稀有金属成矿起到了至关重要的作用。     

山东省沂水汞丹山地块与深熔作用有关的变质流体

沂水汞丹山地块为一片麻岩－花岗岩穹隆,穹隆中心出露大片紫苏花岗岩和麻粒岩相表壳岩残留地层（或包体）,向北部、东部和南部外围过渡为角闪岩相片麻岩、斜长角闪岩和花岗质岩石,其中常见深熔脉体和伟晶岩脉。麻粒岩相表壳岩围岩很少含或几乎不含流体包裹体、而在深熔脉体、紫苏花岗岩和伟晶岩脉中含大量富ＣＯ２流体包裹体,少量Ｈ２Ｏ包裹体、ＣＯ２－Ｈ２Ｏ包裹体,偶见含固相（石盐、碳酸盐）的多相包裹体与富ＣＯ２包裹体伴生。早期富ＣＯ２包裹体（Ｉａ型）具有较高流体密度,而沿石英（石榴石）中穿颗粒裂隙分布的富ＣＯ２包裹体流体密度降低。富Ｈ２Ｏ包裹体大都沿裂隙分布,也属峰期变质后的退变质晚期产物。低密度富气相包裹体则多与ＣＯ２（Ｈ２Ｏ）包裹体组分的渗漏或部分爆裂有关。对深熔作用期间流体的作用进行了探讨,认为在中部地壳压力条件下,一种富ＣＯ２－Ｈ２Ｏ流体沿岩石页理面或裂隙渗流能产生石榴石／斜方辉石的部分熔融,Ｈ２Ｏ优先进入熔体,ＣＯ２进入共存的气相而分离,并可作为流体包裹体被捕获于石榴石或辉石包裹的石英和随后由硅酸盐熔体冷却结晶的长英质脉体石英中。根据矿物平衡和流体包裹体资料推断了峰期变质后岩石经历的Ｐ－Ｔ条件。     

深俯冲和折返动力学:来自中国大陆科学钻探主孔及苏鲁超高压变质带的制约

中国大陆科学钻探工程和苏鲁高压-超高压变质带为大陆岩石圈的深俯冲与折返动力学的研究提供了以下制约:(1)苏鲁高压/超高压变质地体迭置于南、北苏鲁两个不同时代及属性的基底之上;(2)苏鲁巨量表壳岩石深俯冲至200km以下的上地幔深度,并经历超高压变质作用;(3)根据不同类型超高压变质岩石锆石的SHRIMP-U/Pb原位精确定年,获得超高压变质岩石的深俯冲-折返全过程(240～252Ma→230～237Ma→207～218Ma)时限.并建立了新的深俯冲-折返全过程的P-T-t轨迹;(4)富钛铁的辉长岩在大陆地壳的深俯冲过程中,经历了超高压变质作用并转变成了富含金红石的榴辉岩,形成了超高压变质的钛矿床;(5)通过榴辉岩和石榴石橄榄岩的显微构造分析及石榴石、绿辉石和橄榄石EBSD测量,确定深俯冲过程中绿辉石和橄榄石的组构运动学和流变学特征;(6)在大陆的深俯冲过程中,强烈水化的陆壳岩石经历了进变质脱水过程,巨量的地表水带入到＞100～200Km的地幔深处,在超高压变质峰期的极端条件下,通过含水超高压变质矿物的分解形成超临界的含水熔体,导致有效的壳-幔物质交换和岩石圈物质分异;(7)苏鲁超高压变质地体在折返阶段形成挤出纳布构造,与岩石圈深俯冲管道流的折返挤出机制有关;(8)提出新的深俯冲-折返动力学模式:陆.陆碰撞的深俯冲剥蚀模式及大陆地壳多重性、分层型和穿时性的俯冲和折返模式.     

超高压变质岩——造山带深部过程的见证

超高压变质岩是大陆碰撞过程中俯冲于地幔较深部位的地壳物质（包括早先从地幔就位于地壳的超基性岩）,记录了地球系统内部物质再循环的过程。了解折返至地壳的超高压岩石的峰变质深度,是讨论造山带深部变质作用、岩浆形成和流体活动的关键,也是讨论折返机制的基础。详细的岩相学和变质反应热力学分析通常还不足以对岩石峰变质物理条件作出判断。高压下矿物固溶体的稳定性、相转变及出溶机制是最终解决问题的前提知识。柯石英假象具有特征的结构。并非只有相变才能引起矿物包裹体周围的放射状裂开。柯石英在寄主矿物中的保存情况对岩石的ｐ Ｔ路径有指示意义。以构造过压为主导的超高压变质作用观点与现有地质观察和高压下岩石的力学状态分析不相一致。定量估计构造过压在岩石俯冲过程中的作用尚需更深入的理论分析和观察资料。准确的ｐ Ｔ路径对于理解俯冲、折返机制至关重要。流体和熔体是岩石俯冲至较深部位时与地幔围岩发生物质交换的主要介质。进变质过程中岩石多放出流体,但也有一些发生在超高压下的水化或碳化反应。退变质过程晚期围岩流体渗入折返的超高压变质岩,但在退变质过程早期,由于温度增高,一些超高压含水矿物可能发生脱水。典型的地壳岩石在俯冲带深部很容易发生部分熔融。高?     

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。     

碳酸盐化泥质岩在6.0 GPa下的部分熔融行为研究

深俯冲碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为研究是探索地球深部碳循环必不可少的方向之一,对地球深部物质循环、岩浆形成以及地幔化学成分不均一等过程起着不容忽视的作用。本文利用多顶砧大压机探索了6.0 GPa、800~1 600℃下碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为,实验产物主要包括石榴子石、单斜辉石、柯石英、蓝晶石、碳酸盐矿物、多硅白云母以及熔体。碳酸盐矿物为方解石和菱镁矿,存在于6.0 GPa固相线以下的实验产物中。相对于同等压力下其它碳酸盐化体系,本文实验体系具有最低的固相线。部分熔融产生的熔体为硅酸盐熔体,且随着温度的升高,熔体比例逐渐增加,熔体成分也发生了明显的变化。     

碰撞造山带地壳深熔作用:来自纳米花岗岩包裹体的观测与实验约束

在碰撞造山带构造演化过程中,中下地壳深熔作用对于深部地壳物理性质与化学成分具有重要控制作用.作为深熔作用的"见证者",纳米花岗岩包裹体是寄主岩石部分熔融作用的产物,能够为确定陆壳岩石中天然熔体特征及分析熔融机制提供关键信息.在喜马拉雅东构造结南迦巴瓦岩群的代表性岩石单元（泥质片麻岩与长英质片麻岩）中,石榴石与锆石中常包含有典型的纳米花岗岩包裹体,其代表性子矿物组合为钾长石+斜长石+石英±黑云母,这是在黑云母脱水熔融过程中、寄主片麻岩中熔体被主要转熔矿物（如石榴石等）捕获所形成一类特殊包裹体.在观测基础上,采用高温高压与高温常压手段,对纳米花岗岩包裹体进行均一化实验并获得均一化玻璃质熔体.成分分析表明,均一化熔体成分以过铝质花岗岩为主,其主/微量元素特征能够有效反演部分熔融作用的演化过程.因此,纳米花岗岩包裹体的天然观测与实验研究对于确定天然熔体特征与深入剖析碰撞造山带的地壳深熔作用具有重要启示意义.      

北大别铙钹寨榴辉岩的多期变质与熔流体交代作用

铙钹寨镁铁-超镁铁质岩体被认为是北大别地体下方岩石圈地幔的碎块,并随着三叠纪的华北和华南的大陆碰撞而一同经历了深俯冲和折返过程,对其进行详细的研究可以为我们更好地理解陆-陆碰撞过程中的壳幔相互作用、物质迁移、多期变质和熔流体交代等地球动力学过程提供信息。本文应用电子探针和LA-ICP-MS对铙钹寨榴辉岩进行了系统的元素环带、出溶结构和熔体包裹体研究,揭示出该岩体至少经历了三期变质事件,两期矿物出溶和两期熔体交代过程。峰期变质矿物组合为含金红石出溶体的石榴石核部+其内包裹的绿辉石,石榴石中金红石±磷灰石矿物出溶体和绿辉石包裹体中的金红石±石英±磷灰石出溶片晶指示该岩体确定经历过超高压变质作用,流体活动以高盐度的卤水±氮气的流体为主,峰期变质作用过程中无熔体活动痕迹。高压麻粒岩相变质矿物组合为Ⅱ期石榴石+紫苏辉石+基质具有出溶石英片晶结构的富Na单斜辉石,流体活动以CO2流体为主,熔体包裹体记录了在折返初期,高压麻粒岩相变质之前存在一期小规模的硫化物熔体活动。晚期角闪岩相退变质矿物组合为透辉石+角闪石+长石,流体活动以低盐度水溶液为主,并伴随着一期壳源的硅酸盐熔体交代事件。根据矿物环带、出溶结构和熔体包裹体化学组合及分布特征,并结合前人的研究成果,我们得出了该岩体较为完整的变质演化和熔-流体交代的P-T-t-E/F/M轨迹。     

深俯冲陆壳部分熔融初始熔体的厘定:来自苏鲁超高压地体混合岩中浅色体证据

深俯冲陆壳物质部分熔融产生的熔体,实验岩石学方面已有广泛报道,而天然初始熔体的组分却难以厘定。对此,本文从苏鲁超高压地体荣成混合岩中识别出了深俯冲花岗质陆壳部分熔融产生的天然初始熔体组成。野外露头显示,混合岩中主要矿物组成为钾长石+斜长石+石英的浅色熔体呈不连续的条带状与残余体互层产出,指示了原位或近源区的部分熔融特征。混合岩浅色体锆石CL图像呈明显的核-边结构,继承核部为扬子板块来源的岩浆锆石,形成时代为721±24Ma;新生边部CL图像具震荡环带结构,微量元素上REE呈明显左倾,具有Eu的负异常及Ce的正异常,低的Hf/Y和Th/U比值,具深熔锆石特征,指示形成于花岗质陆壳物质的部分熔融。边部U-Pb谐和年龄为225.9±2Ma,略晚于苏鲁超高压地体超高压峰期变质年龄,表明初始熔融发生在超高压地体折返早期。浅色熔体的全岩地球化学特征表明,主量元素上具有高SiO_2、K_2O及Na_2O含量,低的Fe_2O_3~T、MgO及CaO含量,A/CNK=1.02~1.04,呈弱过铝质亚碱性花岗岩的特征,这与实验岩石学中富硅陆壳物质部分熔融产生的熔体组分极为相近;微量元素上富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、Pb等),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,REE呈较为平坦的配分模式,具弱的Eu负异常并亏损Sr。本文通过上述对天然样品研究,厘定了深俯冲花岗质陆壳部分熔融及其初始熔体的组成,为理解大陆俯冲带壳幔相互作用提供了关键依据。     

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。     

大别造山带燕山期变质作用与部分熔融:来自混合岩的证据

<正>大陆俯冲碰撞带中高压—超高压岩变质岩的折返以及碰撞后去根过程中往往会伴随着部分熔融,因此对经历过部分熔融作用的岩石的地球化学以及年代学研究是了解俯冲带演化和相关岩石成因的关键。大规模的部分熔融产生巨量的熔体,往往广泛发育混合岩化作用,其带来的热量也会对周围岩体产生后续影响,使其发生不同程度的热变质。目前,岩石的元素地球化学研究以及锆石的U-Pb同位素年代学研究为限定部分熔融及其相关过程的年代与条件提供了重要的依据。     

印度大陆俯冲过程中的高压变质与深熔作用：东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩的相平衡模拟研究

位于东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩是高喜马拉雅结晶岩系的一部分,是印度大陆深俯冲到欧亚板块之下经历了高压变质作用的产物。基于岩相学和矿物化学研究,本文对南迦巴瓦杂岩中的泥质变质岩进行了相平衡模拟研究。结果表明,泥质岩石经历了高压麻粒岩相变质作用,峰期矿物组成是石榴石+蓝晶石+黑云母+斜长石+钾长石+石英+金红石,峰期变质条件是~820℃,13.0~13.5kb,表明印度大陆至少俯冲到了约45km深度,构成了青藏高原的加厚下地壳。高压泥质变质岩在进变质和峰期变质过程中经历了白云母和黑云母脱水反应引起的部分深熔,熔融程度可达27vol%,形成了花岗质成分的熔体,构成了喜马拉雅造山带淡色花岗岩的源区。因此,青藏高原具有一个深熔融的中下地壳,为其侧向流动提供了有利的流变学环境。     

蛇绿岩中铬铁岩母岩浆的富Ca特征:矿物包裹体证据

铬铁矿作为蛇绿岩中的重要矿产,其成矿母岩浆性质及演化一直存在较大争议.铬铁矿的矿物包裹体同时或先于铬铁矿结晶,其成分和类别能很好地记录成矿母岩浆性质和演化过程.土耳其Pozant?-Karsant?蛇绿岩不同类型铬铁岩的铬铁矿中发现了多种类型包裹体:不含水硅酸盐矿物（如橄榄石和单斜辉石）、含水硅酸盐矿物（如角闪石和金云母）、复合型矿物包裹体（如蛇纹石、硅灰石和单斜辉石的复合型包裹体）和不常见矿物（如磷灰石、铂族元素硫化物）.含水矿物包裹体的出现以及矿物的高Mg#特征（如橄榄石Fo=95.4~97.1;单斜辉石Mg#=92.0~99.9;角闪石Mg#=88.9~99.8）表明结晶铬铁矿的母岩浆具有富水、富Mg的特征.同时,除钙铬榴石和磷灰石的包裹体外,在铬铁矿中首次发现富Ca矿物方解石和硅灰石,其中方解石和菱镁矿以复合型包裹体形式产出,硅灰石则分布于蛇纹石矿物包裹体中.这些富Ca矿物的出现以及硅酸盐矿物的高CaO含量均揭示了铬铁岩母岩浆的富Ca特征.母岩浆中的Ca组分可能来源于俯冲板块中富Ca岩石/矿物的部分熔融,Ca离子的大量出现使得Cr3+在熔体中更加稳定,同时富Ca矿物的结晶促进了岩浆中Cr的进一步富集而利于铬铁矿的大量结晶沉淀.