柴北缘鱼卡含硬柱石假象榴辉岩的发现、P-T-t轨迹及控制硬柱石形成的主要因素

硬柱石是大洋冷俯冲带的代表性矿物之一,富含水和Sr、Pb及稀土等微量元素,其形成和分解对于俯冲带流体活动、壳幔水和微量元素循环、地幔楔交代和熔融及岛弧岩浆作用等具有重要影响.但由于硬柱石对温度和压力的改变非常敏感,在板片折返过程中很容易分解,因此目前全球出露的硬柱石榴辉岩极为稀少.总结了榴辉岩中早期硬柱石存在的识别标志,并据此确定柴北缘超高压带西段鱼卡地区的含蓝晶石榴辉岩和斜黝帘石榴辉岩是峰期硬柱石榴辉岩退变质改造的结果.该发现说明柴北缘成为继大别造山带之后全球第二例出露硬柱石榴辉岩的大陆俯冲型造山带.利用相平衡计算方法恢复了这两种榴辉岩的变质演化过程,其中含蓝晶石榴辉岩的P-T轨迹和峰期变质条件均与区内大陆俯冲型含柯石英多硅白云母榴辉岩相似,而斜黝帘石榴辉岩峰期变质温压则略低.锆石定年获得含蓝晶石榴辉岩和斜黝帘石榴辉岩的变质时代分别为437 Ma和436 Ma,与带内已有超高压榴辉岩相变质时代相同,同时获得含蓝晶石榴辉岩的原岩结晶时代为1 273 Ma.相似的变质P-T轨迹和变质时代表明含蓝晶石榴辉岩与同剖面含柯石英多硅白云母榴辉岩共同经历了大陆深俯冲作用.这一结果表明,硬柱石榴辉岩并非大洋冷俯冲带特有,决定榴辉岩中是否出现硬柱石的主要因素是原岩成分和变质条件.在鱼卡地区,榴辉岩的矿物组合中能否出现硬柱石的最主要控制因素是原岩中的Mg含量,由高Mg#的基性岩变质形成的榴辉岩峰期矿物组合中易出现硬柱石.      

地壳俯冲与折返过程的变质作用演化:来自高压-超高压榴辉岩相平衡模拟的证据

本文以大别山双河柯石英榴辉岩为基础,在NCKMnFMASHO体系中计算了P-T、T-M(H₂O)和P-M(H₂O)一系列相图。这些相图表明在地壳冷俯冲(地热梯度约为6℃·km^-1)过程中饱和水的变质基性岩通过脱水反应导致矿物组合演化,随着P-T条件增加,约在2.2GPa(80km)处,绿泥石被滑石取代,在2.4GPa处,蓝闪石消失,在2.5GPa处,滑石消失,在2.9GPa(105km)处,硬柱石消失。相应地可出现硬柱石蓝片岩、蓝闪石-硬柱石榴辉岩、硬柱石榴辉岩和多硅白云母榴辉岩等高压-超高压组合。俯冲基性岩中即使含有很少量的水(如0.3%~0.5%),都会在超高压硬柱石榴辉岩相条件下达到饱和。因此硬柱石会广泛出现于经历冷俯冲地壳的变质基性岩中。高压-超高压榴辉岩的折返过程受折返温度及峰期矿物组合的控制。当峰期矿物组合中含有硬柱石(±蓝闪石±滑石,T=540~600℃)时,其早期折返发生在硬柱石稳定域,受脱水反应控制,难以保存峰期矿物组合;晚期折返发生在绿帘石稳定域,岩石处于流体缺失状态,有利于保存硬柱石消失后的高压矿物组合。当峰期矿物组合中含有绿泥石、硬柱石和蓝闪石时(T<540℃),其折返过程中的脱水作用仅发生在硬柱石与绿帘石共生的狭窄区域,在硬柱石稳定域的早期折返与绿帘石稳定域的晚期折返阶段,都不发生脱水作用,岩石处于流体缺失状态,因此,虽然峰期形成的硬柱石难以保存,但峰期形成的其他矿物可能仅受轻微改造。当硬柱石消失 (T>600℃) 后,多硅白云母高压-超高压榴辉岩中含有很少量水,在早期折返过程中的很大压力范围内,岩石保持水含量不变,更容易保留峰期矿物组合。高压-超高压榴辉岩在减压至1.5GPa以下时,由于外来流体注入,发生部分水化,形成含有钠钙质、钙质角闪石榴辉岩, 它们一般不是平衡矿物组合。榴辉岩中名义上的无水矿物在减压过程中释放的水有助于榴辉岩部分水化,但不足以形成水饱和的斜长角闪岩。     

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。     

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。     

大别山榴辉岩的密度和波速及其对壳—幔循环的启示

测定了大别山地区榴辉岩和麻粒岩的密度和高温高压 (至 5 .0GPa和 130 0℃ )的纵波速度 (Vp)。超高压榴辉岩具有较高的密度和Vp 及较弱的各向异性。榴辉岩的压力系数为 0 .2 2～ 0 .33km/s·GPa ,超高压榴辉岩的温度系数为 - 3.41× 10 -4 km/s·℃。榴辉岩的密度和波速的分析表明 ,地幔深部的超高压榴辉岩形成后可能包含了两个过程 ,即一部分榴辉岩通过拆沉作用进入深部地幔 ,另一部分快速折返至地壳内或地表 ,榴辉岩的形成过程代表了壳幔物质循环。现今的大别山深部可能只存在少量榴辉岩。     

北祁连榴辉岩相变沉积岩的特征及其构造意义

在北祁连造山带中,出露典型的高压/低温变质岩石,前人对其中的低温榴辉岩已做过较多的研究,但对其中的变沉积岩研究涉及很少.本文展示了榴辉岩相变质沉积岩的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素方面的一些新的研究结果.变沉积岩含有榴辉岩相的矿物组合,峰期温压条件为t= 450～520℃,p=1.9～2.3 GPa,与相邻榴辉岩的温压条件一致.地球化学显示这些岩石的原岩为不成熟的沉积岩,可能形成于大陆边缘或大陆岛弧环境.变沉积岩中的碎屑锆石U-Pb年龄主要集中在1800 Ma左右和540～600 Ma之间,结合锆石Hf同位素特征,表明其原岩的碎屑来源既有周缘陆块的前寒武纪变质基底物质,又有新元古代-早古生代新生洋壳或增生物质.同时,这些数据也表明北祁连早古生代洋壳俯冲过程中发生了活动大陆边缘的构造剥蚀作用,即形成于上盘的沉积物(弧前盆地或增生楔)被构造作用运移到俯冲带中,并俯冲到60～70km深处,遭受榴辉岩相变质作用,然后折返到地表.     

拉萨地块吉朗榴辉岩的岩石学研究及其对古特提斯洋壳俯冲折返过程的限定

拉萨地块东部松多(超)高压榴辉岩记录了古特提斯洋俯冲及折返过程。松多榴辉岩带已发现松多、新达多、白朗和吉朗4个榴辉岩出露区,它们的峰期温压条件及变质p-T轨迹的研究对揭示拉萨地块古特提斯时期的俯冲及折返过程有重要意义。松多榴辉岩带东段吉朗榴辉岩的主要矿物为石榴子石、绿辉石、多硅白云母、角闪石、金红石、绿帘石、石英以及退变形成的后成合晶结构(透辉石+角闪石+斜长石)和少量的黑云母。石榴子石具有含丰富矿物包裹体的"脏"核和极少包裹体的"净"边,具有典型的进变质成分环带特征,从核部到边部镁铝榴石组分升高,锰铝榴石和钙铝榴石组分降低。石榴子石边部发育窄的角闪石+斜长石(An=28)组成的冠状体,表明石榴子石边部发生了后期角闪岩相退变质作用。通过变质相平衡模拟计算得到石榴子石以及多硅白云母记录的峰期温压条件为563℃、2. 4 GPa。结合岩相学特征,确定吉朗榴辉岩经历了4期变质演化阶段:(1)进变质阶段以石榴子石核部及其包裹体为代表性矿物组合;(2)峰期变质阶段矿物组合为石榴子石边部、绿辉石、多硅白云母、蓝闪石、硬柱石、金红石和石英;(3)早期退变质阶段以硬柱石分解产生绿帘石为特征;(4)晚期退变质阶段以绿辉石发育后成合晶和石榴子石生长冠状体为特征。认为吉朗榴辉岩为典型的低温高压榴辉岩,经历了顺时针p-T演化轨迹,折返过程为近等温降压过程。与松多带内其他(超)高压岩石相比,吉朗榴辉岩峰期温压条件较低,其围岩为变石英岩,区别于区内其他(超)高压榴辉岩的石榴子石白云母片岩及蛇纹岩围岩。推测吉朗榴辉岩来自于俯冲带浅部,由俯冲隧道中低密度沉积物裹挟折返。     

北祁连山高压变质带的变形和变质特征及其对俯冲带折返的意义

北祁连造山带是早古生代大洋板块"冷"俯冲的典型地区,形成了一系列高压低温变质的岩石组合.基性榴辉岩是俯冲洋壳变质的产物,根据其结构构造特征可以划分为(1)粒状榴辉岩,峰期变质矿物组合为Grt+Omp+Phn+Rut±Lws,硬柱石呈包裹体和假象分布于石榴石内,变质温压条件T=465～508℃,P=2.30～2.60GPa.(2)片状榴辉岩,岩石具片状构造,其共生矿物组合Omp+Czo/Ep+Phn+Gln构成透入性面理S1和线理L1,以及宏观和显微同斜褶皱F1.其峰期变质温压条件为T=466～510℃,P=1.9～2.2GPa.(3)蓝片岩相退化变质榴辉岩,蓝片岩相变质矿物Gln+Ep+Phn±Ab强烈交代榴辉岩相矿物,并发生强烈D2期变形作用,岩石形成明显的透入性面理S2和线理L2,以及同斜剪切褶皱F2.蓝闪石和多硅白云母线理的统计揭示D2期变形以斜向走滑剪切为主,与D1期变形的榴辉岩的运动学特征大体相似.D2同变质的温压条件为T=422～487℃,P=1.15～1.37GPa.高压变质带晚期的绿片岩相叠加和D3期变形,形成透入性面理S3和线理L3,其运动特征为近于垂直构造线的逆冲剪切.结合榴辉岩变形特征,变质温压条件和同位素年代学资料,我们认为退变质的强弱与变形程度有密切关系.峰期变质后的榴辉岩经过早期绿帘石榴辉岩相到蓝片岩相斜向走滑剪切,和晚期绿片岩相逆冲,在泥盆纪早期快速折返的出露地表.     

大别山朱家冲斜长角闪岩-角闪榴辉岩-柯石英榴辉岩相转变实验研究

在750～1200C、1.0～4.5GPa条件下对取自于大别山朱家冲的斜长角闪岩进行了重结晶实验,并对其在高压-超高压区域的相关系进行了简要讨论。结果表明,在750 C时,斜长角闪岩随压力的前进演化经历了斜长角闪岩(Ga+Amp+Ep+Bi+Pl+Qz,1.0～1.5 GPa)、角闪榴辉岩(Ga+Cpx+Amp+Ep+Ph+Qz,1.75～2.25 GPa)、石英榴辉岩(Ga+Cpx+Zo+Ph+Qz,2.5 GPa)、柯石英榴辉岩(Ga+Cpx+Zo+Ph+Cs,3.0～3.5 GPa)和硬柱石榴辉岩(Ga+Cpx+Law+Ph+Cs,4.0～4.5 GPa)5个阶段,每个阶段之间的相关系可由一些特定的变质反应来限定。角闪石是榴辉岩演化早期和晚期阶段的主要共生矿物,它可以被看做是一种指示性矿物,其稳定上限低于2.5 GPa。黝帘石-蓝晶石-柯石英组合的出现指示大别山榴辉岩的压力上限未达到硬柱石的稳定区域,其形成压力不会超过4.0～4.5 GPa。榴辉岩中含水矿物的前进替代证明在俯冲带中有部分地表水被携带至地幔,而连续的脱水作用也为俯冲板片的部分熔融提供了水源。     

蛇纹石脱水与大洋俯冲带中源地震(70~300km)的关系

蛇纹石脱水致裂作用是诱发大洋俯冲带中源地震(70~300km)的一种重要成因机制,它与中等深度双地震带的形成有很密切的关系。双地震带在冷俯冲带中是一种常见现象,它由上下相距20~40km的两个平行地震层组成。上地震层位于俯冲洋壳中,可能是洋壳蓝片岩脱水形成榴辉岩的系列脱水反应诱发了地震;下地震层位于大洋俯冲地幔中,可能是部分交代的地幔橄榄岩脱水控制着中源地震的分布。蛇纹岩在高温高压条件下的变形实验证实蛇纹石在脱水过程中引起岩石弱化和脆性破裂,这已经得到了对蛇纹石脱水过程中岩石物理性质和变形后样品的显微构造等理论研究上的支持。在蛇纹石脱水过程中,产生的流体与固体残留物分离,形成了大量的I型(张性)微裂隙,最终导致岩石破裂和形成断层。根据叶蛇纹石脱水反应相图,理论上在大洋俯冲带中蛇纹石脱水位置会出现双层结构,但只有平行于俯冲板块顶层等温线的一支才可能脱水诱发地震,并对应于双地震带的下地震层。下地震层所处的位置具有低的vp/vs值,暗示岩石圈大洋地幔顶层发生了部分交代。但它的交代机制尚不清楚,可能是海水通过洋底转换断层和/或沿着在外海沟隆起中形成的断层渗入大洋地幔顶层,并发生了洋壳和大洋地幔交代。双地震带在120~200km深度合一以后,冷俯冲带中所发生的中源地震可能与蛇纹石脱水有关,在热俯冲带中更可能与“湿”榴辉岩脱水有关。     

Définition d'une limite multicritère ; stratigraphie du passage Campanien–Maastrichtien du site géologique de Tercis (Landes,SW France)Definition of a multi-criteria boundary; stratigraphy of the Campanian–Maastrichtian interval of the geological site at Tercis (Landes,SW France)

Lithostratigraphy, physicochemical stratigraphy, biostratigraphy, and geochronology of the 77–70 Ma old series bracketing the Campanian–Maastrichtian boundary have been investigated by 70 experts. For the first time, direct relationships between macro- and microfossils have been established, as well as direct and indirect relationships between chemo-physical and biostratigraphical tools. A combination of criteria for selecting the boundary level, duration estimates, uncertainties on durations and on the location of biohorizons have been considered; new chronostratigraphic units are proposed. The geological site at Tercis is accepted by the Commission on Stratigraphy as the international reference for the stratigraphy of the studied interval. To cite this article: G.S. Odin, C. R. Geoscience 334 (2002) 409–414.     

Late Wuchiapingian (Late Dzhulfian,early Late Permian) limestone olistolites within the Tertiary flysch of Glypia Unit (Mount Parnon,central–eastern Peloponnesus,Greece)

Some olistolites reworked in a Tertiary flysch of Mount Parnon (Peloponnesus, Greece) exhibit a Late Permian assemblage, dominated by Paradunbarula (Shindella) shindensis, Hemigordiopsis cf. luquensis and Colaniella aff. minima. This association corresponds to the Late Wuchiapingian (=Late Dzhulfian), a substage whose algae and foraminifera are generally little known. Contemporaneous limestones crop out in the middle part of the Episkopi Formation in Hydra, but they are rather commonly reworked in Mesozoic and Cainozoic sequences. The palaeobiogeographical affinities shared by the foraminiferal markers of Greece, southeastern Pamir, and southern China, are very strong (up to the specific level), and are congruent with the Pangea B reconstructions. To cite this article: E. Skourtsos et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 925–931.     

PALEONTOLOGY

正20141596 Liu Yunhuan(School of Earth Sciences and Resources,Chang’an University,Xi’an 710054,China);Shao Tiequan Early Cambrian Quadrapyrgites Fossils of Xixiang Boita in Southern Shaanxi Province(Journal of Earth Sciences and Environment,ISSN1672-6561,CN61-1423/P,35(3),2013,p.39-43,3 illus.,20 refs.)     

GEOCHEMICAL EXPLORATION

正20141719 Chen Zhijun(State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China);Chen Jianguo Automated Batch Mapping Solution for Serial Maps:A Case Study of Exploration Geochemistry Maps(Journal of Geology,ISSN1674-3636,CN32-1796/P,37(3),2013,p.456-464,2 illus.,2 tables,10 refs.)     

MICROPALAEONTOLOGY

正20140962 Chen Fenning(Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources,Xi’an710054,China);Chen Ruiming Late Miocene-Early Pleistocene Ostracoda Fauna of Gyirong Basin,Southern Tibet(Acta Geologica Sinica,ISSN0001-5717,CN11-1951/P,87(6),2013,p.872-886,6illus.,56refs.)     

PETROLOGY

正1.IGNEOUS PETROLOGY20142008Cai Jinhui(Wuhan Center,China Geological Survey,Wuhan 430205,China);Liu Wei Zircon U-Pb Geochronology and Mineralization Significance of Granodiorites from Fuzichong Pb-Zn Deposit,Guangxi,South China(Geology and Mineral Resources of South China,ISSN1007-3701,CN42-1417/P,29(4),2013,p.271-281,7illus.,     

ENVIRONMENTAL GEOLOGY

正20141205Cheng Weiming(State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China);Xia Yao Regional Hazard Assessment of Disaster Environment for Debris Flows:Taking Jundu Mountain,Beijing as an     

PROSPECTING EXPLORATION

正20141266Fan Chaoyan(Guangdong Provincial Key Laboratory of Mineral Resources and Geological Processes,Guangzhou 510275,China);Wang Zhenghai On Error Analysis and Correction Method of Measured Strata Section with Wire Projection Method(Journal of     

OCEANOGRAPHY & MARINE GEOLOGY

正20140582 Fang Xisheng(Key Lab.of Marine Sedimentology and Environmental Geology,First Institute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China);Shi Xuefa Mineralogy of Surface Sediment in the Eastern Area off the Ryukyu Islands and Its Geological Significance(Marine Geology Quaternary Geology,ISSN0256-1492,CN37     

ENVIRONMENTAL GEOLOGY

正20141810 Bian Yumei(Geological Environmental Monitoring Center of Liaoning Province,Shenyang 110032,China);Zhang Jing Zoning Haicheng,Liaoning Province,by GeoHazard Risk and Geo-Hazard Assessment(Journal of Geological Hazards and Environment Preservation,ISSN1006-4362,CN51-1467/P,24(3),2013,p.5-9,2 illus.,tables,refs.)