北祁连山中段甘肃肃南奥陶系变质硬柱石蓝闪片岩的发现及其意义

作为蓝片岩最特征矿物组合的硬柱石-蓝闪石类型是确定硬柱石-蓝闪石变质相的依据,是研究板块动力学条件和很低级变质作用的重要对象。最近,作者在甘肃肃南县百泉门至九个泉一带的奥陶系变质火山岩中采集到这种特征的硬柱石蓝闪片岩,并且已得到室内工作的证实。这一组合的蓝片岩不尽在祁连山属首次发现,而且目前在国内也是没有先例的。笔者在继续进行研究的同时,本文且作一简要报导。     

北祁连山清水沟蓝片岩带中含硬柱石蓝片岩和榴辉岩的岩石学﹑40Ar/39Ar年代学及其意义

本文在北祁连造山带清水沟高级蓝片岩中发现了硬柱石,硬柱石作为包体出现在石英颗粒中,颗粒细小(9.5～4μm),无自形晶。在与其伴随的榴辉岩中也发现了硬柱石包体。利用矿物内部一致性热力学数据和Domino/Theriak软件计算了清水沟含硬柱石榴辉岩、百经寺白石崖绿帘石蓝片岩、清水沟绿帘石蓝片岩和阿柔煤矿含硬柱石蓝片岩的温压条件分别是:495～519℃,2.24～2.39GPa;530～600℃,1.35～2.15GPa;520～545℃,2.20～2.35GPa;544～576℃,1.92～2.08GPa。反映清水沟高级蓝片岩带经历了硬柱石蓝片岩相到绿帘石蓝片岩相的变质转化,与含硬柱石榴辉岩的温压条件相似,代表了古祁连山洋向北俯冲发生高压低温变质作用的产物。40Ar/39Ar同位素年代学研究表明,绿帘石蓝片岩的变质年龄分别为447±1.7～447±5Ma和453±2～454±2Ma;低温榴辉岩中蓝闪石得到的蓝片岩相退变年龄为392±12～400±3Ma。综合以上岩石学﹑地球化学和同位素年代分析等资料,进一步探讨了北祁连造山带早古生代大地构造演化过程。     

北祁连山清水沟蓝片岩带中含硬柱石蓝片岩和榴辉岩的岩石学、40Ar/39Ar年代学及其意义

本文在北祁连造山带清水沟高级蓝片岩中发现了硬柱石,硬柱石作为包体出现在石英颗粒中,颗粒细小(9.5～4 μm),无自形晶.在与其伴随的榴辉岩中也发现了硬柱石包体.利用矿物内部一致性热力学数据和Domino/Theriak软件计算了清水沟含硬柱石榴辉岩、百经寺白石崖绿帘石蓝片岩、清水沟绿帘石蓝片岩和阿柔煤矿含硬柱石蓝片岩的温压条件分别是:495～519℃,2.24～2.39 GPa; 530～600℃,1.35～2.15 GPa; 520～545℃,2.20～2.35 GPa; 544～576℃,1.92～2.08 GPa.反映清水沟高级蓝片岩带经历了硬柱石蓝片岩相到绿帘石蓝片岩相的变质转化,与含硬柱石榴辉岩的温压条件相似,代表了古祁连山洋向北俯冲发生高压低温变质作用的产物.40 Ar/39 Ar同位素年代学研究表明,绿帘石蓝片岩的变质年龄分别为447±1.7～447±5 Ma和453±2～454±2Ma;低温榴辉岩中蓝闪石得到的蓝片岩相退变年龄为392±12～400±3 Ma.综合以上岩石学、地球化学和同位素年代分析等资料,进一步探讨了北祁连造山带早古生代大地构造演化过程.     

北祁连山硬柱石蓝片岩p-T条件相平衡计算及其岩石学意义

北祁连硬柱石蓝片岩主要分布在甘肃省肃南县九个泉一带,是目前中国唯一报道的、确切地含有硬柱石的蓝片岩。文中在详细的岩石学和矿物学研究基础上,根据矿物共生组合的不同,将北祁连低温蓝片岩进一步划分为绿纤石蓝片岩、硬柱石蓝片岩和绿帘石蓝片岩。绿纤石蓝片岩的特征变质矿物组合为蓝闪石(>40%)+绿纤石(30%)+绿泥石(10%)+钠长石(8%)+石英(5%)+硬柱石(<3%)±方解石/文石(<1%)。硬柱石蓝片岩的矿物组合为蓝闪石(35%~40%)+硬柱石(35%~40%)+绿泥石(10%)+钠长石(10%)+石榴石(1%~2%)+黝帘石/斜黝帘石(<2%)+石英(<1%),副矿物有磷灰石和榍石,总含量小于2%。绿帘石蓝片岩的矿物组合为蓝闪石(30%~35%)+黝帘石/斜黝帘石/绿帘石(~30%)+绿泥石(15%)+钠长石(15%)+石榴石(2%)+石英(<2%),副矿物有金红石、磷灰石和磁铁矿,总含量小于2%。利用矿物内部一致性热力学数据和Domino/Theriak软件计算了这三种类型的蓝片岩形成的峰期温压条件,它们分别是绿纤石蓝片岩为320~350℃,0.75~0.85GPa;硬柱石蓝片岩为335~355℃,0.8~0.95GPa;绿帘石蓝片岩为345~375℃;0.75~0.85GPa。北祁连低温蓝片岩带由硬柱石蓝片岩相到绿帘石蓝片岩相的转化代表了俯冲变质过程中的递进变质过程。     

蓝岭地区蓝片岩和含硬柱石多硅白云母片岩变质P-T轨迹

羌塘中部蓝岭地区的蓝片岩呈透镜状包裹于多硅白云母片岩中.首次在多硅白云母片岩中发现的硬柱石被包裹于石榴石边部的石英颗粒中,正确厘定蓝片岩和含硬柱石多硅白云母片岩的变质P-T轨迹对进一步探讨龙木错-双湖低温高压变质带的形成与演化具有重要意义.详细的岩相学和相平衡模拟显示,蓝片岩经历了较为明显的热驰豫过程（压力峰期条件为490 ℃/2.4 GPa、温度峰期条件为540 ℃/2.1 GPa）,而含硬柱石多硅白云母片岩却经历了相对较弱的热驰豫过程（峰期温压条件为530 ℃/2.2 GPa）.另外,蓝片岩和含硬柱石多硅白云母片岩经历了相似的近等温降压的退变质轨迹,这可能暗示着密度较大的基性蓝片岩在折返过程中是借助于大面积、低密度的含硬柱石多硅白云母片岩的浮力才得以折返至地壳层次.      

中国蓝闪片岩相的变质作用

本文论述了中国蓝闪片岩的分布、变质条件及其构造位置。中国的蓝闪片岩从中晚元古代开始,各变质期均有出现。根据矿物组合,可分为两类:第一类蓝闪片岩常含有高压矿物,如硬柱石、硬玉和文石以及蓝闪石、绿纤石、黑硬绿泥石、多硅白云母、红帘石等,属高压亚绿片岩相,称蓝闪—硬柱石片岩相,形成温度约250—350℃,压力大于500—800MPa,甚至可达1200MPa。此类蓝闪—硬柱石片岩相多代表海洋板块古消减带。第二类蓝闪片岩的常见矿物为蓝闪石、青铝闪石或镁钠闪石、黑硬绿泥石、红帘石和绿片岩相中的绿帘石、阳起石、绿泥石、白云母、有时还有黑云母、铁铝榴石和钠质辉石。形成温度约350—450℃,压力500—800MPa。此类蓝闪绿片岩相虽处于活动带,但与板块构造没有直接关系。我国西藏南部和内蒙温都尔庙属第一类,但大部分蓝闪片岩带属第二类。     

加利福尼亚北部Skookum Gulch片岩中的早古生代蓝片岩的变质作用条件

蓝片岩通常认为是存在俯冲带的标志,其矿物组合是确定变质作用条件的依据。据地质学家统计蓝片岩随年代的增加而减少,例如北美沿太平洋地带,中生代蓝片岩较为常见,而前中生代的蓝片岩很少见。加利福尼亚北部Skookum Gulch晚奥陶纪蓝片岩是少数几个中的一个。前中生代蓝片岩缺少典型的高压矿物,如:硬玉、硬柱石、文石等,而富含绿帘石和石榴石,所以一般认为是高温蓝片岩,常受变形和多期变质作用的     

新疆西天山高压变质带的变质矿物与变质作用演化

新疆西天山高压变质带主要由石榴石，角闪石，绿辉石，多硅白云母，钠云母，绿帘石，绿泥石，钠长石，石英，榍石和金红石等组成，石榴石主要含铁铝榴石组份，角闪石有蓝闪石，亚铁蓝闪石，青铝闪石，冻蓝闪石等类型，变质矿物组合显示高压变质带经历了由硬柱石蓝片岩相，榴辉岩相，绿帘蓝片岩相至绿片岩相的变质作用演化进程。     

新疆西南天山蓝片岩的变质作用pTDt轨迹及构造演化

西南天山蓝片岩的变质作用ｐＴＤｔ轨迹显示进变质作用为快速升压过程，退变质作用为近等热降压过程。自俯冲杂岩进入俯冲带到形成蓝片岩后抬升出露于造山带，变质作用经历了浊沸石相（４１５Ｍａ？）→硬柱石－蓝闪片岩相（４０８Ｍａ？）→蓝闪绿片岩相（３４５Ｍａ）→０绿片岩相（３１４Ｍａ）连续渐变演化的过程。蓝片岩中现存主要蓝闪绿片岩相矿物组合并非峰期变质矿物组合。造山运动晚期的大规模韧性推覆作用促成蓝片岩快速抬     

藏北羌塘中北部红脊山地区蓝闪石 硬柱石变质矿物组合的特征及其意义

蓝闪石 硬柱石是羌塘中北部红脊山地区首次发现的呈北西-南东走向展布的硬柱蓝闪片岩带中典型的低温高压变质矿物组合.蓝闪石呈浅蓝灰色,纤柱状;硬柱石无色,多呈团块状,较均匀地与蓝闪石混杂分布.电子探针分析表明,蓝闪石主要为铁蓝闪石和青铝闪石,硬柱石为较典型的硬柱石.硬柱蓝闪片岩呈(透镜状)构造岩块分布,与围岩呈断层接触,原岩主要为变质玄武岩及少量辉(长)绿岩、基性火山碎屑岩,围岩为变质砂岩、板岩和少量碳酸盐岩.红脊山硬柱蓝闪片岩带伴有构造混杂岩发育,二者共存构成红脊山地区北羌塘甜水河陆块与南羌塘查多岗日陆块之间的分界线.     

藏北羌塘中北部红脊山地区蓝闪石+硬柱石变质矿物组合的特征及其意义

蓝闪石+硬柱石是羌塘中北部红脊山地区首次发现的呈北西—南东走向展布的硬柱蓝闪片岩带中典型的低温高压变质矿物组合。蓝闪石呈浅蓝灰色,纤柱状;硬柱石无色,多呈团块状,较均匀地与蓝闪石混杂分布。电子探针分析表明,蓝闪石主要为铁蓝闪石和青铝闪石,硬柱石为较典型的硬柱石。硬柱蓝闪片岩呈(透镜状)构造岩块分布,与围岩呈断层接触,原岩主要为变质玄武岩及少量辉(长)绿岩、基性火山碎屑岩,围岩为变质砂岩、板岩和少量碳酸盐岩。红脊山硬柱蓝闪片岩带伴有构造混杂岩发育,二者共存构成红脊山地区北羌塘甜水河陆块与南羌塘查多岗日陆块之间的分界线。     

西藏羌塘中部荣玛地区含石榴石蓝片岩变质特征及其构造意义

荣玛地区含石榴石蓝片岩产出于西藏尼玛县荣玛乡北蓝岭一带。含石榴石蓝片岩中的石榴石具有核部富锰,边部富铁、镁的特点,蓝闪石具有环带结构,以此推断,本区的含石榴石蓝片岩先期经历了硬柱石榴辉岩相的变质,后期经历了退变质的蓝片岩相的叠加变质。根据温压估算,含石榴石蓝片岩的变质压力为0.69~0.75 GPa,变质温度为420~460℃。含石榴石蓝片岩的~(40)Ar/~(39)Ar测年年龄在221±6 Ma,证明此区的含石榴子石蓝片岩形成于二叠-晚三叠时期南北羌塘陆块之间的洋壳俯冲过程中,这一俯冲最终使得古特提斯洋闭合、南北羌塘陆块成为统一。     

藏北羌塘中北部红脊山地区蓝闪石＋硬柱石变质矿物组合的特征及其意义

蓝闪石 硬柱石是羌塘中北部红脊山地区首次发现的呈北西-南东走向展布的硬柱蓝闪片岩带中典型的低温高压变质矿物组合.蓝闪石呈浅蓝灰色,纤柱状;硬柱石无色,多呈团块状,较均匀地与蓝闪石混杂分布.电子探针分析表明,蓝闪石主要为铁蓝闪石和青铝闪石,硬柱石为较典型的硬柱石.硬柱蓝闪片岩呈(透镜状)构造岩块分布,与围岩呈断层接触,原岩主要为变质玄武岩及少量辉(长)绿岩、基性火山碎屑岩,围岩为变质砂岩、板岩和少量碳酸盐岩.红脊山硬柱蓝闪片岩带伴有构造混杂岩发育,二者共存构成红脊山地区北羌塘甜水河陆块与南羌塘查多岗日陆块之间的分界线.     

硬柱石榴辉岩岩石学研究进展

硬柱石榴辉岩是洋壳经历冷俯冲形成的典型低温高压变质岩,硬柱石是俯冲带将水带入地幔深处的重要载体,其具有指示俯冲带深部流体作用的重要科学意义。文中总结了近20年来硬柱石及硬柱石榴辉岩岩石学的主要研究进展及问题:①硬柱石榴辉岩的全球分布;②硬柱石榴辉岩的分类及硬柱石的产状;③硬柱石榴辉岩稳定性的实验及相平衡模拟研究;④硬柱石榴辉岩的形成与保存;⑤硬柱石榴辉岩相关的流体行为。以上几点,特别是硬柱石相关的流体行为,一直是俯冲带研究中的热点领域。西南天山榴辉岩和蓝片岩中广泛发育进变质和退变质脉体,对其进行深入研究,将会对洋壳深俯冲过程中的流体行为进行更好的约束。     

北祁连奥陶系地体中蓝片岩、绿片岩岩石矿物化学特征及地质意义

甘肃肃南县奥陶系构造地体中变质火山岩主要指蓝片岩、绿片岩及熔岩、凝灰岩。岩石化学特征表明,区内这些岩石属同源演化系列,多数为中基性,岩类属大洋拉斑玄武岩系列。与美国舒克桑岩套蓝片岩、绿片岩对比,两者具有相似的岩浆分异趋势,但肃南岩浆初始分异程度较低,相当现代FAMOUS区洋中脊岩石成分范围。进一步可分为LREE亏损组和LREE中等富集组,LREE亏损组也能与舒克桑蓝片岩和绿片岩类比,原岩产出环境为N型洋中脊。从矿物化学特征看,肃南硬柱石、绿纤石蓝闪片岩可与美国Cazadero硬柱石蓝片岩带、绿纤石蓝片岩带     

硬柱石榴辉岩岩石学研究进展

硬柱石榴辉岩是洋壳经历冷俯冲形成的典型低温高压变质岩,硬柱石是俯冲带将水带入地幔深处的重要载体,其具有指示俯冲带深部流体作用的重要科学意义。文中总结了近20年来硬柱石及硬柱石榴辉岩岩石学的主要研究进展及问题：①硬柱石榴辉岩的全球分布;②硬柱石榴辉岩的分类及硬柱石的产状;③硬柱石榴辉岩稳定性的实验及相平衡模拟研究;④硬柱石榴辉岩的形成与保存;⑤硬柱石榴辉岩相关的流体行为。以上几点,特别是硬柱石相关的流体行为,一直是俯冲带研究中的热点领域。西南天山榴辉岩和蓝片岩中广泛发育进变质和退变质脉体,对其进行深入研究,将会对洋壳深俯冲过程中的流体行为进行更好的约束。     

木兰山蓝片岩中两种文石的产出特征及其动力学意义

微米－纳米尺度显微超显微研究表明，木兰山蓝片岩中存在微米级粒间文石和亚微米级文石包裹体，它们是木兰山蓝片岩快速折返动力学机制的证据。并指出木兰山蓝片岩区硬柱石和绿纤石等Ca-Al硅酸盐矿物的缺失与本区变质流体中CO2浓度较高和（或）岩石中含方解石／文石有关。     

中国蓝闪石片岩带的一般特征及其分布

蓝闪石片岩相可依据其温度划分为蓝闪石-硬柱石和蓝闪石-绿片岩相区,并与一些变质相组成不同相系。中国蓝闪石片岩带根据其平均温度-压力梯度和构造地质环境可分为:(1)元古代克拉通内蓝闪石片岩带;(2)加里东期克拉通内裂谷型蓝闪石片岩带;(3)古生代中国陆台北缘蓝闪石片岩带;(4)中新生代与俯冲作用有关的蓝闪石片岩带。蓝闪石变质作用的形成和演化与构造地质环境有关。中国蓝闪石片岩带大部分形成于硅铝壳环境,从陆壳开始裂开,直至出现洋壳。这一演化与地壳内热流变化格局有关,形成机理不属于均变论的观点。     

中国境内的变质作用及其与地壳演化的关系

本文总结了中国变质图(1:4,000,000)编制过程中所取得的主要结论和一些认识。中国的变质岩系广泛分布于10个变质地区,并主要形成于个变质期。它们属于不同的变质相、相系,具有许多重要特征。浊沸石相和绿纤石-葡萄石相通常紧密共生,仅见于新疆的准噶尔-北天山海西期变地质带和台湾东部的新生代变质地带中。蓝闪石片岩在晚元古宙以来的许多变质地带中均较常见。它们可划分为两个变质相,蓝闪石-硬柱石片岩相形成于大洋板块的俯冲带;而广泛分布的中-高压蓝闪石绿片岩相可能与一些小规模的深裂陷海槽的闭合有关。     

新疆西南天山含柯石英泥质片岩的岩石学特征及变质作用p-T轨迹

新疆西南天山高压-超高压变质带主要由泥质-长英质片岩组成,其中包裹榴辉岩、蓝片岩和超基性岩等透镜体。含柯石英泥质片岩具斑状/筛状变晶结构,片状构造,矿物组合为石榴石、多硅白云母、钠长石、钠云母、蓝闪石、冻蓝闪石、石英以及少量褐帘石、金红石和榍石,柯石英包裹在石榴石变斑晶内。根据岩石学特征和相平衡模拟的结果,识别出含柯石英泥质片岩经历了3期变质演化阶段:压力峰期之前的进变质阶段(Ⅰ),由石榴石核部到含柯石英区域的环带确定,特征为温度和压力同时升高,所限定的压力峰期条件为500℃、2.9 GPa,模拟的矿物组合为石榴石+蓝闪石+硬玉+纤柱石+硬柱石+金红石+多硅白云母+柯石英,与含柯石英的事实相符;压力峰期之后的升温降压至温度峰期阶段(Ⅱ),由石榴石含柯石英区域到边部的环带确定,特征为温度升高压力降低,所限定的温度峰期条件为560℃、2.35 GPa,模拟的矿物组合为石榴石+蓝闪石+硬玉+硬柱石+金红石+多硅白云母+石英,发生连续脱水反应蓝闪石+纤柱石+硬柱石=石榴石+硬玉+水,释放出岩石中约45%的水,导致柯石英转变为石英,纤柱石消失;温度峰期之后的近等温降压阶段(Ⅲ),由晚期矿物组合钠云母+钠长石+冻蓝闪石+榍石+石英的稳定温压条件确定(495~550℃、1.0~1.15 GPa),减压抬升过程中,在约2.1 GPa处,发生脱水反应硬玉+硬柱石=蓝闪石+钠云母+水,导致硬柱石消失,钠云母出现,在约1.1~1.25 GPa处,榍石取代金红石,绿辉石消失,钠长石和冻蓝闪石出现。阶段Ⅱ强烈的连续脱水过程十分利于矿物组合的再平衡,导致绝大多数压力峰期的柯石英转变为石英,仅有极少数因包裹在刚性石榴石中而得以保存。含柯石英泥质片岩及其榴辉岩透镜体经历了完全相同的俯冲折返过程。