秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm~(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部,两者时     

西藏雅鲁藏布江缝合带的普兰地幔橄榄岩中发现金刚石:蛇绿岩型金刚石分类的提出

西藏罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石和特殊矿物群引发了新的问题,罗布莎地幔橄榄岩含特殊地幔矿物是不是一个孤立的特殊现象,或这是一个普遍存在的规律?显然,这是一个至关重要的问题.本文报道在雅鲁藏布江缝合带西段,距离罗布莎1000km以远的普兰蛇绿岩的地幔橄榄岩中发现与罗布莎类似的金刚石和特殊地幔矿物群.普兰的地幔橄榄岩体主体为方辉橄榄岩,含少量的纯橄岩和二辉橄榄岩,研究表明,属典型MOR型亏损地幔橄榄岩.通过分选,在657kg的地幔橄榄岩大样中发现了金刚石和碳硅石等30余种矿物的特殊矿物群,包括自然铬、自然铁和自然锌等强还原条件下形成的单质元素矿物.该矿物群与罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中发现的特殊矿物群十分相似,表明罗布莎的地幔橄榄岩不是雅鲁藏布江缝合带中的一个特例.结合在俄罗斯乌拉尔Ray-Iz铬铁矿中发现类似的矿物群,以及世界其他地区的有关阿尔卑斯型地幔橄榄岩中金刚石的报道,认为蛇绿岩地幔橄榄岩中可能普遍含有金刚石,并将蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的金刚石归为一种新的金刚石产出类型,即蛇绿岩型金刚石,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质带中产出的变质金刚石类型.     

西藏罗布莎橄榄岩与中国大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)榴辉岩中金刚石的红外特征初探

大别苏鲁超高压变质带上的大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)中榴辉岩中的金刚石形成于大陆深俯冲作用过程,西藏雅鲁藏布江缝合带罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的金刚石来自深部地幔,两者的形成背景和机制可能不同.本文对两地的金刚石样品开展了傅立叶变换红外光谱(FT-IR)定性分析.结果表明,西藏罗布莎金刚石样品为ⅠaA型;而CCSD-MH金刚石为ⅠaAB型,既表明其杂质氮的聚集形式和演化路径上存在着差异.红外光谱特征不仅仅表明两者属天然金刚石常见类型,并且超高压变质带中的金刚石形成时间可能更久远.     

我国主要超镁铁岩蛇纹石化水的非大洋成因——(L-C)蛇纹岩的D/H和(18)O/(16)O

本文对贺根山、鲸鱼、东巧、罗布莎、玉石沟等地超镁铁岩中(L-C)蛇纹岩标本的氢、氧同位素组成进行了分析,其变化范围为:δD=-101—-146,δ~(18)O=1.0—7.5。产生蛇纹石化作用时平衡计算水的氢、氧同位素为:330℃时δD=-77—-122,δ~(18)O=1.4—7.9;200℃时δD=-67—-112,δ~(18)O=-1.3—5.2。根据大洋型(L-C)蛇纹岩和大陆蛇绿岩杂岩型(L-C)蛇纹岩的氢、氧同位素组成特征来看,本文所研究的蛇纹岩明显地属于大陆蛇绿岩杂岩型蛇纹岩。蛇纹石化时平衡计算水的氢、氧同位素特征表明水的成因类型为大气降水型地下水,而非大洋水。本文中超镁铁岩的蛇纹石化作用发生在超镁铁岩侵位于大陆壳之后,即超镁铁岩的蛇纹石化作用发生于大陆环境,而非大洋环境,而且超镁铁岩在侵位于陆壳之后的最初阶段应为新鲜的地幔岩石。     

西藏罗布莎蛇绿岩的Os—Ir—Ru合金及其中玻安岩质包体的研究

笔者最近在西藏罗布莎蛇绿岩块豆荚状铬铁矿的Os-Ir-Ru合金中,发现自形晶的玻安岩质的包体群。按它们的主要化学成分,其相当于高Ca玻安岩。18个包体的平均化学成分为:MgO=20.15%,Al2O3=8.99%,SiO2=54.42%,CaO=11.15%,FeO=2.81%,Na2O=1.00%,并含有少量NiO和Cr2O3。由于该包体粒径较小(<20μm),用Raman激光光谱仪测定,它们具有尖晶石、磁铁矿和辉石等Raman谱,由此确定存在玻安岩质尖晶石。结合已发现的共生矿物,如硅金红石、八面体Mg-Fe硅酸盐等高压矿物,有理由推断玻安岩质尖晶石形成于400～670km深的过渡带。玻安岩质辉石是尖晶石降压相变产物。根据罗布莎铬铁矿高Cr特点,罗布莎铬铁矿的形成与该玻安岩质熔体有关。玻安岩质尖晶石、铬铁矿和Os-Ir-Ru合金三者统一形成于过渡带或地幔深部,由地幔柱快速上升搬运这些矿物到地幔浅部。     

蛇绿岩型金刚石和铬铁矿深部成因

地球上的原生金刚石主要有3种产出类型,分别来自大陆克拉通下的深部地幔金伯利岩型金刚石、板块边界深俯冲变质岩中超高压变质型金刚石,和陨石坑中的陨石撞击型金刚石。在全球5个造山带的10处蛇绿岩的地幔橄榄岩或铬铁矿中均发现金刚石和其他超高压矿物的基础上,我们提出地球上一种新的天然金刚石产出类型,命名为蛇绿岩型金刚石。认为蛇绿岩型金刚石普遍存在于大洋岩石圈的地幔橄榄岩中,并提出蛇绿岩型金刚石和铬铁矿的深部成因模式。认为早期俯冲的地壳物质到达地幔过渡带(410~660 km深度)后被肢解,加入到周围的强还原流体和熔体中,当熔融物质向上运移到地幔过渡带顶部,铬铁矿和周围的地幔岩石以及流体中的金刚石等深部矿物一并结晶,之后,携带金刚石的铬铁矿和地幔岩石被上涌的地幔柱带至浅部,经历了洋盆的拉张和俯冲阶段,最终在板块边缘就位。     

西藏罗布莎铬铁矿体围岩方辉橄榄岩中的异常矿物

近些年,我们在西藏罗布莎蛇绿岩型铬铁矿中发现金刚石和柯石英等超高压矿物和异常地幔矿物,成果多次在美国AGU会议上做特邀报告,发表在2007年(Geology)和国内期刊上,并有4个新矿物获得国际新矿物委员会批准.这些成果在国内外引起广泛关注,也引发出一系列新的科学问题,例如,金刚石的赋存状态,物质来源和成因?与其伴随的铬铁矿的成因,与金刚石的关系?两者形成的地质背景、物理化学环境、保存和运移的规律、机制,等等.为了探讨这些问题,我们认为除了研究罗布莎铬铁矿之外,还应该开展铬铁矿的围岩地幔橄榄岩的研究,看看它们中都有什么矿物,与铬铁矿中的矿物究竟存在什么异同以及两者之间的成因联系?为此,我们从西藏罗布莎铬铁矿31号矿体不同高度取回两个各自为1吨重的方辉橄榄岩围岩样品,开展人工重砂矿物的分选.通过矿物成分、激光拉曼和X射线衍射光谱的研究,从中识别出金刚石等50余种矿物.经初步对,认为铬铁矿围岩方辉橄榄岩中发现的矿物组合与铬铁矿中相似,表明两者存在成因上的联系,并可能共同经历了从深部到浅部的地质过程.     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔石榴石橄榄岩中发现Fe2P合金矿物

在东海大陆超深钻(CCSD)的钻孔橄榄岩岩屑(孔深603-683米深部)中,分离出的矿物有硅酸盐、氧化物、硫化物、碳化物、自然元素、金属互化物和合金,计50-60种矿物。多种特征表明其中有一些不寻常矿物,并且有些矿物具有球状外形,如自然铁、镍纹石、铁镍合金、磁铁矿等。本文报道通过成分和结构分析鉴定出的铁磷合金矿物(Fe,P),成分中含少量Cr,Ni和Co,成分均一,分子式为(Fe1.80Ni0.05Cr0.02)P。EDXD数据表明该矿物的晶系属六方晶系;格子类型为P;空间群为P62m;晶胞参数a=b=5.877Ac=3.437A,a:c=1:0.5848。通过ICDDPDF-2x射线粉晶衍射数据库2004年公布的最新版本搜索查询,发现与人工合成的同种矿物Fe2P(ICDD83-2337,Barringerite.syn)十分接近,类似的矿物已在陨石中发现(FeNi)P,故确定本文报道的铁磷合金(Fe2P)为地球上首次发现的天然合金矿物。其成因和形成条件的研究正在进行中。     

雅鲁矿：一种金属碳化物新矿物

雅鲁矿产于中国西藏曲松县罗布莎蛇绿岩铬铁矿山中(29°5′N, 92°5′E, 拉萨市东南约200公里处)。伴生矿物有金刚石、碳硅石、方铁矿、锇铱矿、铱锇矿(自然锇)、方镁石、铬铁矿等。与雅鲁矿伴生的金属碳化物有桐柏矿、陨碳铁矿、钛碳矿和曲松矿(IMA2007-034)。雅鲁矿及其伴生矿物都是从人工重砂大样中经选矿富集后得到的。该矿物为不规则粒状,粒径20~60 μm,钢灰色,不透明。莫氏硬度：5.5~6,性脆｛001｝解理完全,贝壳状断口。化学分子式为：(Cr4Fe4Ni)∑9C4, 或 (Cr, Fe, Ni)∑9C4。六方晶系,空间群：P63/mc, a=18.839(2), c=4.4960(9), V=745.7(2)3,Z=6,计算密度：7.19 g/cm3。雅鲁矿己被国际新矿物命名及矿物分类委员会(CNMMNC)批准为新矿物(IMA2007035),样品(M11650号)保存在中国地质博物馆