榴辉岩中石英出溶体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究.研究结果表明, 石榴石(或绿辉石) 中柯石英向石英相变是一个连续变化过程.绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系, 即石英出溶体长轴有两个展布方向: 平行于绿辉石(10 0) 裂理面和平行于绿辉石(- 10 1) 面.目前, 部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志.笔者认为, 棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明.因此, 需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究, 从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束.      

CCSD超高压变质岩绿辉石中的石英出溶体及其大陆动力学意义

单斜辉石中发育石英出溶体是UHP变质作用的典型矿物学标志之一,在世界上著名UHP变质地体中屡有发现。本文利用激光Raman光谱和电子探针分析在中国大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)榴辉岩岩心的绿辉石中发现了大量石英(棒)出溶现象。通过与CCSD主孔榴辉岩各种赋存形式的绿辉石成分对比,发现含石英出溶体的绿辉石具有超硅特征,这是出溶现象发生的决定性因素之一。结合高压实验岩石学资料,提出在UHP变质的峰值期部分Si进入六次配位的Si-O八面体位置,压力降低这部分Si析出,形成石英出溶体的出溶机制。结合新的矿物学研究进展,认为绿辉石中出溶石英所标志的压力应远大于前人提出的2.5GPa,意味着苏鲁超高压变质带陆壳物质的俯冲深度要大于目前一般认为的80~120km范围。     

北大别罗田榴辉岩的减压出溶结构与超高压变质作用

岩石学研究表明北大别罗田榴辉岩经过了榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相变质作用,表现出多种减压出溶结构.特征性的减压出溶结构有单斜辉石和石榴石中分别发育石英+角闪石+斜长石等与金红石+单斜辉石+角闪石等针状矿物出溶体,以及锆石中含有柯石英残晶.这些进一步证明北大别南部（罗田一带）同北部（如黄尾河、百丈岩等地）榴辉岩一样经过了>5～7CPa的超高压变质作用.     

苏鲁三清阁榴辉岩中柯石英的发现及其地质意义探讨

在苏鲁三清阁多硅白云母榴辉岩中发现了柯石英包体,该榴辉岩与超高压含菱镁矿大理岩共生。石榴石中存在的柯石英残晶和多晶石英假相包体表明榴辉岩的变质压力超过2.8 GPa。运用石榴石–单斜辉石Fe2+–Mg温度计和多硅白云母压力计估算结果表明,矿物核部的平衡压力为3.1～3.5 GPa（T ＝650～689℃）,边部的平衡压力为2.9~3.3 GPa（T＝652～671℃）。与石榴石伴生的绿辉石普遍发育石英出溶结构。在磷灰石中观察到金属硫化物出溶体。磷灰石富含OH,F,Cl和S等挥发份,这些挥发性组分的深循环对地壳和地幔之间的相互作用研究具有重要意义。通过磷灰石,苏鲁—大别俯冲带能够将大量（～80 000 Mt）OH,F和Cl携带到地幔深处。     

西藏松多榴辉岩矿物出溶体研究

西藏松多榴辉岩中的石榴石和单斜辉石中发育有大量的矿物出溶体。电子探针能谱分析结果表明,石榴石中的出溶体为金红石,绿辉石中的出溶体为石英和富钾质矿物(钾长石)。根据石榴石-绿辉石-多硅白云母矿物温压计计算出的松多榴辉岩变质温压范围接近石英-柯石英相转变线,结合这些出溶体的存在,指示了西藏松多榴辉岩曾经历过超高压变质作用,这为松多榴辉岩的形成条件提供了重要证据。     

徐淮地区镁铁质岩石捕虏体单斜辉石中石榴石和石英的出溶

徐淮地区早侏罗世侵入杂岩中榴辉岩,石榴辉石岩和单斜辉石岩捕虏体单斜辉石中可以观察丰富的出溶石英针和石榴石,黝帘石及角闪石的出溶叶片,榴辉岩中出溶石英针的绿辉石核部比其边部相对富含FeO和MgO,贫SiO2,Al2O3和CaO。在石榴辉石岩和单斜辉石岩捕虏体中具有出溶石榴石的单斜辉石。从靠近出溶石榴石的一侧向其核部,Al2O3,Na2O和TiO2含量降低,MgO,SiO2和CaO含量增加,单斜辉石中定向石英针的出溶表明曾经存在有超高压条件下（≥25×10^8Pa)稳定的过硅质绿辉石。单斜辉石中出溶石榴石表明温压条件的降低可能是引起出溶的一个主要原因,捕虏体中的矿物组合和岩相学特征表明它们曾经遭受了榴辉岩相和角闪岩相退化变质作用,这与因压力和温度降低引起矿物出溶的结果相吻合。     

江苏青龙山磷灰石中出溶体的初步研究

最近的研究证实，在大别-苏鲁超高压变质带的多硅白云母榴辉岩和超基性岩中的磷灰石矿物内普遍发育有针柱状出溶晶体，初步研究证明这些出溶晶体多为各种硫化物：如黄铁矿、黄铜矿等。本文重点研究苏鲁青龙山地区的多硅白云母榴辉岩和退变榴辉岩中磷灰石内的出溶晶体，通过扫描电镜、电子探针和X-光能谱的线扫描分析，确认这些出溶晶体是铜的硫化物，并根据无标样定量的分析结果初步推测有可能是CuS2晶体。目前已知的CuS2晶体都是在高温高压（T=700-1000℃和P=4．5-5．0GPa）条件下人工合成的。这样的温压条件与青龙山榴辉岩的超高压变质条件是吻合的。在磷灰石中能保存超高压的硫化物，可能是由于磷灰石自身的稳定性和化学惰性。因此推测在超高压变质作用中，磷灰石晶体中易于保存硫化物出溶体与石榴石和绿辉石中易于保存柯石英和金刚石的作用相类似。     

隐藏在苏鲁地体斜长角闪岩锆石中超高压变质作用的信息

运用激光拉曼和阴极发光技术，配备电子探针测试，发现苏鲁地体地表露头和中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD-PP1和CCSD-PP2斜长角闪岩锆石中均保存以柯石英为代表的典型超高压矿物组合：柯石英 石榴石 绿辉石 金红石；柯石英 石榴石 绿辉石；柯石英 石榴石 绿辉石 多硅白云母 金红石 磷灰石；柯石英 绿辉石 金红石；柯石英 菱镁矿。该类矿物包体组合与苏鲁地体超高压榴辉岩的峰期矿物组合十分相似，表明斜长角闪岩可能是由超高压变质的榴辉岩在构造抬升过程中退变质而成。     

北秦岭官坡地区高压—超高压榴辉岩岩相学及变质作用研究

北秦岭官坡地区的榴辉岩及含柯石英榴辉岩产在帮岭岩群的北侧，主要由绿辉石和石榴石组成，部分石榴石和绿辉石中含柯石英包体。此外还含有退变质的多硅白云母、角闪石、黝帘石和纳长石等矿物，根据变质矿物之间的替代关系及共生组合规律，榴辉岩退变质作用可划分为四个阶段，各阶段代表性矿物组合依次为：柯石英＋绿辉石＋石榴石；石英＋绿辉石＋石榴石；多硅白云母＋绿辉石＋石榴石＋石英；角闪石＋斜长石＋白云母＋黑云母。这四个     

大别地区榴辉岩中几种超高压变质矿物研究

根据镜下观察,在大别地区东南部榴辉岩中陆续发现柯石英、金刚石和文石等三种超高压变质矿物,拉曼分子探针检测进一步证实了这些发现。柯石英和文石均被包裹于石榴石或绿辉石晶体之内,而基质中则分别以低压多型变体石英和方解石的形式存在,说明其保存除快速构造抬升的外部条件外,还与寄主矿物机械阻力及晶内低压缩性有关。作为榴辉岩相的早期共生矿物,它们的出现证明该区榴辉岩经历了超高压变质作用。     

河南大别山区榴辉岩及蓝晶石石英岩中柯石英的发现

团麻断裂以西的河南大别山区榴辉岩及其围岩蓝晶石石英岩中首次发现柯石英。含柯石英榴辉岩的矿物共生组合为石榴石+绿辉石+蓝晶石+多硅白云母+石英(柯石英)+金红石,其形成温压条件为T=610～740℃,P≥2.8 GPa。含柯石英榴辉岩及其围岩同时经历了超高压变质作用,可能由扬子板块向华北板块深俯冲作用形成,俯冲深度可迭90km以上。河南大别山区含柯石英榴辉岩的发现扩大了中国中东部含柯石英榴辉岩带的分布区。     

大别山超高压榴辉岩带榴辉岩的特征和变质作用

大别山超高压柯石英榴辉岩带中多处产出含柯石英榴辉岩,岩石中广泛分布柯石英假象。它们产在片麻岩和大理岩中,并有不同的特征矿物组合。与鄂北等地高压型榴辉岩比较,超高压(柯石英)榴辉岩的绿辉石富硬玉组分,而石榴石为一般的富铁铝榴石贫镁铝榴石的石榴石。钙质角闪石和钠钙质冻蓝闪石是超高压(柯石英)榴辉岩中主要的次生角闪石类型。榴辉岩的原岩是陆内拉张过程中形成的广义拉斑玄武岩,它们在中朝一扬子大陆板块汇聚造山的俯冲大地构造背景中,发生渐进变质。变质时地热增温率极低。造山运动后期,榴辉岩随构造运动抬升又经历两阶段迭加变质。     

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。     

新疆西天山超高压变质榴辉岩

在新疆西天山3类榴辉岩中均发现了超高压变质矿物：在第Ⅰ类与蓝片岩互层的榴辉岩中发现了柯石英假像；在第Ⅱ类枕状榴辉岩的绿辉石中发现了石英出溶叶片；在第Ⅲ类产于大理岩中呈透镜状的方解石/白云石榴辉岩中发现了变质成因的菱镁矿。详细的岩石矿物学研究表明，第Ⅰ类榴辉岩3个阶段的变质演化温压条件为：UHP前变质阶段（356-433℃，0.8-1.0GPa）、峰期UHP榴辉岩相阶段（496-598℃,2.572-2.666GPa)和退变绿帘蓝片岩相阶段（500-530℃，1.0-1.2GPa），并建立了在NCMASCH（Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CO2-H2O）体系中出现蓝闪石、石榴石、绿辉石、菱镁矿、白云石、黝帘石、柯石英、CO2和H2O的相平衡关系。经变质反应分析和相平衡理论计算西天山含菱镁矿的蓝闪石榴辉岩的变质峰期温压条件为：2.7-2.8GPa和525-607℃，XCO2低于0.006。超高压变质矿物的发展表明西天山榴辉岩经历了超高压变质作用，所谓的南天山造山带可能是世界上规模最大的由洋壳俯冲形成的超高压变质带。     

论超高压变质的矿物学标志

近20多年来,对超高压变质的研究日益深入。超高压变质的矿物学标志,已远远超出柯石英一种,结合实验矿物学的成果,发现许多新的矿物标志。 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。     

大别山超高压变质岩的显微构造与有效黏度

超高压变质岩提供了研究大陆俯冲隧道中岩石的变形机制和流变差异性的窗口。文章使用电子背散射衍射技术分析了大别山超高压变质带的榴辉岩和长英质片麻岩的显微构造。榴辉岩中的石榴子石基本呈无序分布，绿辉石发育较强烈的晶格优选定向，[001]轴的极密平行或近平行于拉伸线理，(100)面的法线近垂直于面理，退变榴辉岩中角闪石的(100)[001]组构可能继承了绿辉石的晶格优选定向。退变榴辉岩和长英质片麻岩中的石英记录了(0001)低温底面滑移和{1010}中温 柱面滑移，反映了超高压变质岩折返到中地壳的韧性变形；而斜长石的(001)<110>和(010)[100]组构形成于折返到下地壳的角闪岩相变质条件（>600℃）。根据主要矿物的流变律计算了俯冲与折返过程中无水矿物的有效黏度变化。俯冲过程中，钠长石=硬玉+石英的分解反应以及石英-柯石英相变导致长英质片麻岩的有效黏度和密度都显著增高，有利于陆壳深俯冲。但是折返过程中由于温度较高，这两个反应带来的有效黏度变化较小。>80 km深度，石榴子石的流变强度>硬玉>绿辉 石>柯石英，俯冲上地壳的流变由柯石英和硬玉控制，下地壳的流变由绿辉石和石榴子石控制。超高压变质岩流变强度的差异有助于上—下地壳力学解耦，使相对低密度、低黏度的上地壳物质在俯冲隧道内快速折返。     

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     

苏北榴辉岩成因类型及其形成条件

苏北榴辉岩至少存在高压壳源型（Ｈ型）、超高压壳源型（Ｕ型）和幔源型（Ｍ型）三类。其中Ｈ型榴辉岩的石榴石为铁铝榴石,具正环带结构,单斜辉石属低硬玉绿辉石,主要形成于晋宁期低温高压变质条件下的下地壳;Ｕ型榴辉岩含微粒金刚石（？）、柯石英及其假象等,发育放射状胀裂结构和正、反环带结构,石榴石为钙铝榴石,单斜辉石属高硬玉绿辉石,主要形成于印支期高温超高压变质条件下的上地幔;Ｍ型榴辉岩的石榴石属镁铝榴石,形成于晋宁期高温超高压条件下的岩石圈与软流圈交界附近。     

超高压榴辉岩中磷灰石的针状出溶物及其成因

金河桥榴辉岩是一含柯石英的超高压榴辉岩,其中的磷灰石中发现有针状出溶物,这些针状矿物长轴方向平行于磷灰石的c轴。根据电子探针分析结果,出溶物可能是以下三种矿物：独居石、黄铜矿和硅钍石(?)。它们的主要组成元素REE、S和Th等可以呈类质同象形式存在于磷灰石中,在超高压的条件下,由于温度相对较低,趋向于从寄主矿物中分离出来。矿物在高压下的这种“自净”行为可能是固态条件下矿物之间微量元素重新分配的一种方式,这种行为可能对地球不同层圈的化学组成演化有特别意义。     

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。