高压麻粒岩相变质作用及深熔作用:以柴北缘都兰地区为例

在一些俯冲/碰撞造山带中,高压麻粒岩相变质作用通常伴随着广泛的深熔作用。本文以柴北缘超高压变质带都兰地区的基性高压麻粒岩和浅色体为研究对象,在详细的野外观察的基础上,结合岩相学和年代学等研究方法,探讨高压麻粒岩相变质作用与深熔作用的关系及形成机制。从野外关系来看,浅色体主要呈层状、似脉状、补丁状或网络状分布在暗色的基性高压麻粒岩(残留体,residuumormelanosome)中,或与基性高压麻粒岩在露头上互层产出,并显示出混合岩的特征。基性高压麻粒岩主要由石榴子石、单斜辉石、斜长石和石英等矿物组成,在不同样品中还可含有少量蓝晶石、角闪石、金红石、黝帘石/斜黝帘石、黑云母、方柱石、绿泥石;浅色体主要由斜长石、钾长石和石英等矿物组成,一些样品中也含有少量的石榴子石和蓝晶石,与典型的长英质高压麻粒岩的矿物组合特征较为相似。锆石成因年代学结果显示浅色体中既发育深熔锆石,也有变质锆石生长,但两种锆石给出的年龄结果基本一致,其加权平均年龄为434±2Ma(MSWD=1.1),与前人获得的高压麻粒岩相变质作用和深熔作用时代基本一致。因此,综合野外关系、岩相学、地球化学特征及年代学结果,我们推测高压麻粒岩相变质作用及深熔作用可能形成于同一动力学过程,即在俯冲带的上盘环境,(变)基性岩石中的含水矿物(如角闪石、帘石或云母类矿物等)脱水熔融形成高Sr/Y熔体,而基性高压麻粒岩为残留体。     

南阿尔金巴什瓦克高压/超高温麻粒岩中金红石Zr温度计及其地质意义

文中对南阿尔金高压-超高压变质带巴什瓦克地区的高压麻粒岩中的金红石进行了电子探针和薄片原位LA ICP MS微量元素分析。数据结果显示,运用电子探针和薄片原位LA ICP MS两种实验方法测得巴什瓦克高压麻粒岩中的金红石Zr含量在误差范围内基本一致。对比研究表明,经过压力校正的Thomkins等(2007)的金红石Zr含量温度计算公式更适合本区高压麻粒岩温度的计算,而采用Zack等(2004)和Watson等(2006)的公式计算的温度分别比前人通过传统温度计获得的温度结果偏高和偏低。按照Thomkins等(2007)的金红石Zr含量温度计算公式,以压力为2 GPa计算获得,巴什瓦克地区新鲜高压麻粒岩样品中金红石Zr含量温度为890~962 ℃,被解释为代表了高压麻粒岩峰期的变质温度;而以压力为1 GPa计算得出,退变高压麻粒岩样品中金红石Zr含量温度为764~822 ℃,代表了晚期中温麻粒岩相退变质阶段的变质温度。以上结果进一步证实南阿尔金高压-超高压变质带巴什瓦克地区的高压麻粒岩经历了峰期超高温/高压麻粒岩相变质作用和晚期中温麻粒岩相退变质作用的叠加。     

柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用研究

柴北缘锡铁山地区长英质（花岗）片麻岩普遍经历了不同程度的部分熔融作用,常见新生的花岗质浅色体呈层状、脉状或网络状分布于长英质片麻岩中,并显示出混合岩化的特征。岩相学观察结果显示长英质片麻岩保留了关键的深熔作用显微结构证据:（1）石榴石内部发育有钾长石、石英和斜长石组成的矿物包裹体;（2）长石颗粒边界出现由石英+钾长石±斜长石±白云母组成的楔形矿物集合体;（3）云母颗粒边界发育尖锐的、不规则的微斜长石,而且云母边界溶蚀明显,形成锯齿状不规则的边界;（4）石英、斜长石或钾长石颗粒边界发育圆珠状（stringofbeads）结构,而且颗粒边界或三联点中尖锐状微斜长石与周围矿物的形成较小的二面角。阴极发光图像和锆石U-Pb定年结果表明花岗质浅色体中的锆石具有明显的核、幔、边三层结构,而且具有明显不同的年龄结果。发光较强的继承性锆石岩浆核部的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄约为~910Ma,而且具有高的Th/U比值;弱发光的变质锆石幔的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄结果约为~450Ma。新生的锆石增生边中等程度发光,并发育震荡环带和较低的Th/U比值,与世界典型地区混合岩中深熔锆石的特征十分相似,其²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄结果为432±3Ma。野外关系、显微结构特征和年代学的研究结果显示柴北缘锡铁山地区花岗质浅色体可能是其寄主岩石长英质片麻岩在折返到高压麻粒岩相条件下深熔作用的产物,而且白云母的脱水熔融是引发岩石发生深熔作用的主要机制。柴北缘地区已有的资料综合研究表明,大陆深俯冲板片在俯冲/碰撞和折返过程中可能经历了多重深熔作用。     

桂北宝坛锡多金属成矿区平英岩体晚期侵入岩的年代学、地球化学特征及其地质意义

桂北宝坛锡多金属成矿区内岩浆活动频繁,其中与锡多金属成矿作用有关的平英岩体由早晚两期侵入岩组成,且晚期侵入岩中常含有较多的电英岩包体。岩石学、锆石U-Pb年代学和地球化学研究表明：平英岩体晚期侵入岩主要岩性是（中）细粒斑状黑云母（二长-）碱长花岗岩;晚期侵入岩的形成年龄为（769.2±2.5）Ma,而电英岩包体的形成年龄为（795.1±3.1）Ma;平英岩体总体以富含大离子亲石元素（LILE,包括Rb、Th和U等）、贫高场强元素（HFSE,包括Nb和Ti等）为特征,其早期侵入岩属于高钾钙碱性强过铝质S型花岗岩,具有明显的Th-U元素"U"型峰值以及Ti元素"V"型谷值,晚期侵入岩属于钾玄岩系列岩石,具有U元素"V"型尖峰值以及La-Nd和Eu-Ti元素"U"型谷值,二者在地球化学特征上存在较大的差异。结合岩浆源区性质的研究结果,早期侵入岩属于造山后花岗岩类,可能是源自泥质岩类部分熔融形成的岩浆,再经历高程度分离结晶作用形成的产物;而晚期侵入岩属于非造山花岗岩类,可能是源自泥质岩和砂屑岩类部分熔融形成的岩浆与幔源岩浆发生了不同程度的混合形成的产物。结合电英岩包体和寨滚锡多金属矿床中岩浆热液成矿阶段形成的电英岩脉在成因上存在亲缘关系,且其形成年龄与田棚岩体的形成年龄基本一致的特征,推测电英岩包体应为晚期侵入岩侵位过程中捕获早期侵入岩（田棚岩体）侵位过程中形成的岩浆热液型电英岩脉而形成的包体,其形成年龄可能代表了本区电英岩成矿阶段的成矿年龄。     

云开地块北缘加里东期中-基性火山岩的厘定:钦-杭结合带南西段早古生代古洋盆存在的证据

在扬子板块和华夏板块结合带(称之为钦-杭结合带)南西段,由于后期盖层覆盖和构造、岩浆侵入破坏,作为结合带标志的古洋壳残片(蛇绿岩)至今未被识别出来,从而导致了前人对该结合带的边界、大地构造性质及其时空演化等问题存在严重分歧。笔者通过系统的野外地质调查发现,在云开地块北缘的岑溪地区,沿着岑溪-梧州断裂带两侧出露有一系列呈岩片状产出的(变质)中-基性火山岩块。地球化学的研究结果表明,这些(变质)中-基性火山岩可分为性质截然不同的三大类:(1)糯垌镇油茶林场一带出露的变质中基性火山岩具有略亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素,而高场强元素和重稀土元素轻微富集,且Nb、Ta、P和Ti的负异常不明显,显示出与N-MORB型火山岩相似的地球化学特征,获得其中斜长阳起石岩的锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb谐和年龄为443.7±2.2Ma;(2)归义镇洞尾一带出露的变质基性火山岩则表现出轻微富集大离子亲石元素和具有平坦或略富集的轻稀土元素,并出现Nb-Ta、P和Ti的微弱亏损现象,显示出其与E-MORB型火山岩相似的地球化学特征,获得其中斜长角闪岩的锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb谐和年龄为441.3±2.4Ma;(3)安平镇白板、大爽一带出露的中-基性火山(碎屑)岩总体上表现为明显富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而高场强元素和重稀土元素相对亏损,其间还出现Nb-Ta、P和Ti等高场强元素的明显亏损,显示出与俯冲带有关的岛弧型(IAB)火山岩相似的地球化学特征,获得其中安山质晶屑凝灰岩的锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb谐和年龄为442.2±3.7Ma。由此表明,扬子板块和华夏板块结合带(钦-杭结合带)南西段有早古生代古洋盆的存在,本区N-MORB、E-MORB和IAB型中基性火山岩可能是在加里东时期该洋盆岩石圈持续向南东俯冲消减至华夏板块(云开地块)之下的地球动力学背景下形成的产物。     

南阿尔金巴什瓦克石榴橄榄岩的变质演化

南阿尔金巴什瓦克地区石榴橄榄岩在空间上呈透镜体状与高压基性麻粒岩和含石榴子石长英质片麻岩伴生.基于矿物共生组合关系和变质反应结构特征,并结合矿物化学详细分析以及温压条件的估算,我们将该区石榴橄榄岩的变质演化划分为3个阶段:峰期变质阶段(Ml)、峰后早期退变质阶段(M2)和晚期角闪岩相-绿片岩相退变质阶段(M3).M1阶段的矿物组合为石榴子石(Grt)+橄榄石(O1)+斜方辉石(Opx)+单斜辉石(Cpx),所估算的温压条件为:T=891～ 1054℃、P=17.2 ～24.7kbar; M2阶段以石榴子石周围出现斜方辉石(Opx)+单斜辉石(Cpx)+尖晶石(Spl)的次生边为特征,在P=10kbar时,估算的温度条件为:T=711 ～ 796℃;M3阶段以形成角闪石(Amp)+蛇纹石(Srp)+金云母(Phl)+绿泥石(Chl)+磁铁矿(Mag)±滑石(Tlc)为特征.石榴橄榄岩具有与相邻的长英质麻粒岩和基性麻粒岩类似的P-T演化历史.结合成因矿物学和初步的地球化学特征,我们认为石榴橄榄岩的原岩可能为侵位于大陆地壳的镁铁质-超镁铁质杂岩,并在早古生代与长英质地壳物质一起俯冲,经历高压(超高压?)/高温变质作用以及随后的变质和地球动力学演化.     

阿拉善地块晚奥陶世—石炭纪的构造演化历史——来自北大山地区多期岩浆-变质-变形事件的约束

阿拉善地块西部的北大山地区识别出两期韧性变形构造,早期的韧性变形以从南(南东)向北(北西)逆冲为特征,晚期的韧性变形以近东西向左行剪切为特征。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,在记录早期韧性变形的片麻岩中获得锆石的变质年龄为422±1 Ma,代表晚志留世变质事件;在记录晚期韧性变形的2件二长花岗岩中获得锆石结晶年龄分别为326.2±1.2 Ma和323.8±2.6 Ma,代表早石炭世岩浆活动。结合前人研究成果,发现阿拉善地块西部北大山地区的两期韧性变形特征、变形时代与阿拉善地块东部巴彦乌拉山-狼山地区相似,同时阿拉善地块东、西部晚奥陶世-石炭纪多期岩浆活动的岩石类型、期次、地化及Nd同位素等特征也非常相似。以上特征表明,阿拉善地块东、西部经历了相同的构造演化历史,形成一条发育在早前寒武纪变质基底之上、呈近东西向弧形展布的晚奥陶世-石炭纪构造-岩浆岩带(西起桃花拉山,经北大山、诺尔公-巴彦乌拉山,东到狼山),其成因与古亚洲洋的俯冲造山事件密切相关。     

南秦岭增生杂岩带马道地区变泥质岩的变质作用

摘要：南秦岭构造带出露于勉略断裂和虞关—留坝断裂之间,是一条复杂的增生杂岩带,也是秦岭造山带的重要组成部分。增生杂岩带内马道地区发育一套由黑云母片麻岩、片岩组成的变泥质岩,内部包含有石英岩、大理岩及超基性岩等岩块,构成了典型的“block in matrix”结构。选取了含石榴子石黑云母片麻岩样品进行详细的岩石学研究。结果显示,北部变质岩样品中的石榴子石具有弱退变质成分环带,利用岩石矿物组合中的石榴子石-黑云母温度计、石榴子石-黑云母-斜长石-石英组合温度-压力计,估算峰期压力为078~079 GPa,温度为705~707 ℃,退变质时期压力为064~076 GPa,温度为602~650 ℃,揭示出岩石峰期高角闪岩相变质后,经历降温减压过程。南部岩石样品中含有特征的十字石+蓝晶石组合,样品中的石榴子石具有进变质成分环带,其峰期压力为049~057 GPa,温度为553~562 ℃,相当于低角闪岩相。通过与其他典型增生杂岩带变质岩的剥露机制对比,认为马道变泥质岩的变质作用演化与南秦岭地区碰撞作用有关,而其剥露过程则主要受到双重逆冲构造控制。     

东阿拉善地块诺尔公群石英岩的碎屑锆石年龄特征——物源区制约及其地质意义

传统上将阿拉善地块东部变质基底"阿拉善岩群"之上的一套以石英岩、浅粒岩、碳酸盐岩及碎屑岩为主的浅变质地层称为诺尔公群,并根据区域地层对比及叠层石化石将其归为"长城纪"。为进一步限定地层时代,对诺尔公群底部3件石英岩进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的年龄主要集中在2 530~2 500 Ma和1 950~1 850 Ma两个年龄段内,另外还获得少量年龄为~1.69 Ga、~2.0 Ga、~2.15 Ga、~2.35 Ga、~2.7 Ga和~3.4 Ga的锆石。其中,最年轻的碎屑锆石年龄限定了诺尔公群底部石英岩的沉积时代晚于1.69 Ga,结合上覆地层的年龄数据将诺尔公群的沉积时代大致限定为1.69~1.29 Ga,肯定了阿拉善地块存在中元古代地层。石英岩中~2.5 Ga和~1.95 Ga两个显著的碎屑锆石年龄峰符合典型的华北克拉通物源区特征,因此认为,阿拉善地块在太古代-中元古代具有与华北克拉通相似的构造环境,是华北克拉通的一部分。