泥质变质岩系主要的矿物温度计与压力计

简要介绍泥质变质岩中常用的温度计和压力计,对其可适用性、适用范围、质量优劣等进行了评述。经过对这些温度计和压力计的比较研究,我们发现石榴石-黑云母温度计、石榴石-白云母温度计、石榴石-蓝晶石(夕线石、红柱石)-斜长石-石英(GASP)压力计、石榴石-黑云母-斜长石-石英(GBPQ)压力计、石榴石-白云母-斜长石-石英(GMPQ)压力计、石榴石-黑云母-白云母-蓝晶石(夕线石、红柱石)-石英(GBMAQ)压力计、石榴石-金红石-钛铁矿-斜长石-石英(GRIPS)压力计的准确度较高,可以为地质工作者所采用。二云母温度计、白云母-斜长石温度计准确度还有待大幅度改进。石榴石-金红石-蓝晶石(夕线石、红柱石)-钛铁矿-石英(GRAIL)压力计、石榴石-堇青石温度计和石榴石-堇青石-蓝晶石(夕线石、红柱石)-石英(GCAQ)压力计等温压计的准确度及其可适用性,还有待于进一步研究。     

华北中部造山带左权变质杂岩ca. 2.5Ga和ca. 1.9Ga变质年龄记录及其地质意义

华北克拉通早前寒武纪基底由多个微陆块组成,其主期拼合时代是困扰地质学家的一个重大课题。华北中部造山带作为新太古代-古元古代一条重要的碰撞型造山带已得到广泛共识。大量高精度年代学资料显示,华北中部造山带至少记录了大约1. 85Ga、1. 95Ga和2. 5Ga的三组变质年龄信息。但目前,2. 5Ga左右的变质年龄仅在华北中部造山带中部的阜平和赞皇等少数杂岩区有零星报道。左权变质杂岩位于华北中部造山带中南段东侧、阜平杂岩以南,向东紧邻赞皇杂岩,是洞悉早前寒武纪时期华北克拉通基底形成及演化过程的一个重要窗口。杂岩区出露多种早寒武纪变质岩石,其中长英质黑云斜长片麻岩分布范围最广,局部暗色矿物富集;斜长角闪岩或角闪片麻岩多以透镜状或似层状方式产出于长英质片麻岩中;杂岩区南部发育多个小型磁铁矿矿床。本文对研究区多种类型岩石样品进行了细致的岩相学、锆石U-Pb年代学和锆石稀土元素研究,发现多数样品中发育变质成因锆石,记录至少两组变质年龄信息。第一组年龄(1903Ma)仅被个别角闪片麻岩样品保存,反映了杂岩区所经历的变质峰期或近峰期阶段的时代;第二组年龄(2483～2507Ma)分布广泛,所代表的变质事件发生在区域片麻理之前,与华北克拉通约25亿年时发生的大规模构造热事件有关。     

左权-赞皇变质杂岩的地球化学特征及其构造意义

左权变质杂岩位于华北克拉通中部造山带的中南段,赞皇变质杂岩西南。两杂岩区出露的早元古代——晚太古代变质岩石类型主要有:长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、石榴角闪岩、云母片岩和长石石英岩等。通过详细地野外地质调查、岩相学以及地球化学研究发现,左权变质杂岩与赞皇变质杂岩有类似的地球化学性质,其中,长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩和角闪岩的原岩均有正、有副,按原岩性质可分为变质沉积岩、变质花岗质岩石和变质基性岩三类。变质沉积岩的原岩为粘土岩或杂砂岩,物源以上地壳的长英质成分为主,REE配分型式与PAAS以及上地壳平均成分类似,原岩在形成过程中经历了中——低等程度的风化作用,沉积背景为有演化岛弧发育的活动大陆边缘;变质花岗质岩石的原岩为中酸性侵入岩,形成于大陆边缘弧环境,与变质沉积岩呈侵入接触关系;变质基性岩的原岩是拉斑——钙碱玄武质岩石,其稀土总量较低、轻稀土轻微富集,地壳混染作用明显,总体形成环境类似于现代大陆边缘的岛弧构造环境。基于以上地球化学特征推测左权——赞皇变质杂岩形成于典型碰撞造山环境,卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲——碰撞过程。     

华山太华变质杂岩中LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及角闪石40Ar/39Ar定年

太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,整体呈近东西向展布。华山地区的太华变质杂岩区岩性复杂多样,保存了至少三个阶段的变质矿物组合。本文对其中的黑云斜长片麻岩和黑云二长片麻岩中的锆石,进行了详细的LA-ICP-MS U-Pb定年;对斜长角闪片麻岩中的变质角闪石,进行了常规40Ar/39Ar定年。定年结果表明:(1)黑云斜长片麻岩中的碎屑锆石记录了两期(~2.3Ga和~2.5Ga)明显的岩浆事件,变质锆石记录了一期(1.87~1.85Ga)变质事件;(2)黑云二长片麻岩中的岩浆锆石U-Pb年龄为2.33Ga和2.31Ga,变质锆石记录的变质年龄为1.96Ga;(3)两个斜长角闪片麻岩样品中,变质角闪石的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄说明,该地区经历了一期~1.8Ga的变质热事件。这些数据说明,太华变质杂岩也记录了华北克拉通东部陆块与西部陆块之间的碰撞造山过程,不过比中部造山带其它变质杂岩区记录的时间更早,变质作用持续的时间也更长。这暗示了该地区在1.96~1.80Ga期间,经历了一次比较漫长而复杂的构造-变质演化过程。     

赞皇变质杂岩区西南部斜长角闪岩的地球化学、变质演化研究及其构造意义

赞皇变质杂岩位于华北克拉通中部造山带中南段,阜平杂岩以南,太古代变质岩石在该杂岩区仅有零星出露。目前研究发现,在赞皇变质杂岩的西南部地区亦有太古代(含榴)斜长角闪岩出露,且与东南部的斜长角闪岩具有类似的地球化学性质,其原岩为亚碱性玄武质岩石,形成于岛弧构造环境。岩石中石榴石保留微弱的进变质生长环带,且记录了进变质、峰期变质和退变质三个阶段的矿物组合。不同阶段的温压估算结果分别为:进变质阶段约679℃和8.4kbar,高峰期变质条件位于高角闪岩相,最高温度超过702℃、最高压力大于9.3kbar,退变质阶段温度为633～636℃、压力为5.2～5.4kbar。该地区含榴斜长角闪岩拥有典型的顺时针近等温减压型(ITD)的变质作用P-T轨迹,推测赞皇变质杂岩可能卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲-碰撞-快速隆升过程。同时,早期进变质作用阶段信息的保留为俯冲过程的存在提供了新的证据。     

吕梁界河口群变质岩石的构造指示:来自地球化学和同位素年代学的证据

华北中部造山带是华北克拉通内部一条重要的前寒武纪碰撞造山带,该造山带的形成经历了一个漫长而复杂的演化过程。吕梁变质杂岩位于造山带中段,阜平杂岩西南,是透视华北克拉通早前寒武纪构造-热演化的一个重要窗口。本文针对该地区的界河口(岩)群黑云斜长片麻岩和含榴斜长角闪岩开展了系统的野外地质调查、显微岩石学、地球化学和变质年代学研究。结果表明,界河口(岩)群黑云斜长片麻岩的原岩多为富铝富钾的变泥质岩石,其物源主要来自长英质火成岩,形成于有演化岛弧发育的活动大陆边缘构造背景;含榴斜长角闪岩的原岩多数是拉斑玄武岩,源区来自于富集地幔,形成于岛弧构造环境。显微岩相学研究显示,含榴夕线黑云斜长片麻岩和含榴斜长角闪岩中均保留了早期进变质、峰期变质和晚期退变质三个阶段的变质矿物组合,且石榴子石边部多发育明显的"白眼圈"反应结构。其中,含榴夕线黑云斜长片麻岩的峰期矿物组合包括石榴子石、黑云母、夕线石、斜长石、石英和少量钾长石等;含榴斜长角闪岩的峰期矿物组合主要由石榴子石、角闪石、斜长石、磁铁矿和石英等组成。前期研究表明,二者的变质演化均记录了类似的顺时针近等温降压型的变质作用P-T轨迹,其峰期变质条件分别为 750℃/ 7.0kbar和 750℃/ 6.3kbar。本文LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究表明,含榴黑云斜长片麻岩中记录了1928～1920Ma和1882～1855Ma两组变质年龄。结合中部带前人研究成果,本文推断吕梁变质杂岩的区域变质事件与华北克拉通东、西部陆块间的碰撞造山作用有关,该地区与碰撞阶段同期的峰期变质作用发生在1928～1920Ma,而后于1882～1855Ma期间进入与快速构造隆升有关的退变质作用阶段。     

河南鲁山太华变质杂岩角闪岩类变质作用初步研究

河南鲁山县境内的太华变质杂岩("太华群"、"舞阳群")位于华北克拉通中部构造带南端,南抵秦岭,是研究华北中部构造带的构造-热演化历史的重要对象.鲁山-舞阳地区太华变质杂岩呈北西西-南东东向展布,组成一个轴面向南西倾伏的倒转复式背斜(背孜-舞阳倒转背斜),其南部被中元古代熊耳群火山岩不整合覆盖,北界被震旦系-寒武系地层不整合覆盖.变质杂岩区至少经历了三期变形.     

华北克拉通中部造山带早前寒武纪变质演化历史评述

根据变质作用程度不同,华北中部造山带早前寒武纪基底可以进一步分为高级区和花岗-绿岩带。前者变质程度可达高角闪岩相-麻粒岩相,包括太华、吕梁、阜平、恒山、怀安、宣化等杂岩,花岗-绿岩带的变质程度较低,多为绿片岩相-角闪岩相,包括登封、赞皇、五台等杂岩。已有变质演化研究表明,高级区恒山、怀安和宣化杂岩中的麻粒岩和(或)退变榴辉岩记录的峰期变质压力最高,恒山杂岩、阜平杂岩和宣化杂岩中的麻粒岩记录的峰期变质温度最高;花岗-绿岩带中的赞皇杂岩和五台杂岩出露高压斜长角闪岩和高压变泥质岩。中部带各变质杂岩中可识别出早期进变质、峰期、峰后快速降压和晚期冷却等变质阶段,拥有顺时针近等温降压型的变质作用P-T轨迹,与华北克拉通中部的俯冲碰撞有关。大量变质年代学数据显示,中部带各变质杂岩中至少记录了~1.85Ga、~1.95Ga和~2.5Ga三组变质年龄,其中,~1.85Ga的变质年龄占据了主导地位,大致与区域片麻理形成的时间一致,代表变质高峰期时代;~1.95Ga的变质年龄代表了峰期前的某个进变质片段;~2.5Ga的变质年龄则指示了更早一期的变质事件,推测与古老陆块~2.5Ga所遭受的大量幔源岩浆的侵入和底垫作用有关。然而,变质年龄与变质阶段的对应关系尚不明确。     

扬子地块西南缘大红山群变质基性岩的地球化学研究及构造意义

扬子地块西缘近年报道了大量古元古代晚期的地层和侵入岩体,这些地层和岩体的构造环境多数被认为与大陆裂谷相关,而位于扬子西缘的~1.7Ga大红山群一直缺少相关的地球化学证据。本研究对大红山群两种变质基性岩——石榴(斜长)角闪岩(A组)和绿帘斜长角闪岩(B组)的主微量元素进行了地球化学分析,并对其构造环境进行了判别。A、B两组变质基性岩基本具有相似的地球化学性质:主量元素SiO2含量集中于46%~50%,MgO含量较低(5%~6%),但A组FeOT(平均14.28%)远高于B组FeOT(平均3.26%),可能与A组后期发生铁矿化作用有关;两组角闪岩的REE配分模式较一致:A组(La/Yb)N=1.52~4.67和B组(La/Yb)N=1.34~4.50,显示LREE轻微富集,Eu异常、Ce异常均不明显:Eu/Eu*=0.82~1.24,Ce/Ce*=0.93~1.05,两组样品稀土元素特征均具有类似富集型洋中脊玄武岩(E-MORB)的特征;二者的微量元素配分模式也基本一致:相容元素Cr、Co、Ni含量变化较大,不相容元素相对富集,Nb、Ta、Ti负异常不明显,Zr、Hf轻微负异常,其微量元素配分模式区别于岛弧玄武岩和OIB,而与E-MORB较一致。大红山群变质基性岩的地球化学性质可与东川群的基性侵入岩进行类比。A、B两组变质基性岩的原岩为拉斑玄武岩,通过不活动元素构造判别图解推断其构造属性为与富集地幔有关的大陆裂谷环境。变质基性岩中未受陆壳混染样品(Nb/La≈1)的微量、稀土元素地球化学特征显示其岩浆源区可能为富集地幔,结合前人已发表的相关εNd(t)推测大红山群变质基性岩的岩浆源区为不均匀的岩石圈地幔。同样,据扬子西缘相关火山岩的εNd(t)、εHf(t)值推测,扬子西缘1.8~1.5Ga变质火成岩的岩浆源区可能为不均匀的岩石圈地幔。本研究为扬子西缘1.8~1.5Ga大陆裂谷环境的构造岩浆活动提供了新的地球化学证据,大红山群与其同时代火成岩及地层的存在,共同表明了扬子西缘曾在古-中元古代发生了一系列与大陆裂解有关的构造岩浆事件,这期事件是哥伦比亚大陆裂解在扬子西缘的响应。