柴北缘超高压变质带：从大洋到大陆的深俯冲过程

    柴北缘超高压变质带同我国大别- 苏鲁造山带类似,同属典型的大陆型俯冲碰撞带。柯石英在榴辉岩和片麻岩中均 有发现,且石榴橄榄岩锆石中含有金刚石。本文从岩石学、温压计算、地球化学和年代学四个方面,对此带中的鱼卡、绿 梁山、锡铁山和都兰4 个榴辉岩和石榴橄榄岩出露地区近些年的研究进展进行了系统详细的综述。与典型的大陆型俯冲碰 撞带不同,柴北缘超高压变质带保存了早期陆壳俯冲前发生的洋壳深俯冲的证据。因此,结合现有数据,本文对柴北缘超 高压变质带从大洋俯冲到大陆俯冲碰撞的构造演化模式进行了探讨。     

西藏松多榴辉岩变质作用研究

西藏拉萨地块松多附近新发现一条榴辉岩带,长约100 km,宽约2~3 km。松多榴辉岩主要经历了进变质的绿帘石榴辉岩相-峰期的榴辉岩相-退变质的角闪岩相3个阶段。岩石学研究表明,峰期的特征矿物组合是石榴子石绿辉石多硅白云母金红石,峰期温压条件是760~800 ℃,33~39 GPa。这表明松多地区可能曾经历超高压变质作用,之后快速返回,p T轨迹呈“发卡”状,后期退变质经历了角闪石榴辉岩相阶段。研究松多榴辉岩表明,拉萨地块内部有一条新的缝合带,这对于了解拉萨地块和古特提斯洋的演化有重要意义。     

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。     

Ages of peak HP-UHP metamorphism of eclogites from Chinese southwestern Tianshan: Evidence from Lu-Hf geochronologySCIEI北大核心CSCD

新疆西南天山蓝片岩-榴辉岩带是全球少有的几个经历超高压变质作用的洋壳俯冲带之一,近年来的同位素年代学研究表明其变质作用主要发生于石炭纪。然而,该蓝片岩-榴辉岩带峰期变质作用,特别是超高压变质作用的时代还未精确限定。本文选取来自该带的典型钠云母黝帘石榴辉岩(样品211-3和H76-10),在详细的岩石学和相平衡研究基础上,开展了Lu-Hf同位素年代学研究,以期获得其峰期变质作用时代。相平衡模拟结果表明两榴辉岩中石榴石均记录了升温降压型折返P-T(温度-压力)轨迹。其中,样品211-3经历了超高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~540℃、~2.9GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为326.9±1.3Ma;样品H76-10仅经历了高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~490℃、~2.4GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为306±11Ma。结合前人年代学数据,获得新疆西南天山超高压榴辉岩峰期变质作用时代为327~326Ma,高压榴辉岩峰期变质作用时代为316-306Ma。本文获得的超高压变质作用确切年龄326.9±1.3Ma,对于揭示古南天山洋深俯冲和闭合的时间具有重要意义。     

蚀变洋壳玄武岩俯冲过程中含碳矿物相变质演化及脱碳作用的研究

俯冲作用是连接地表系统和地球深部系统的最为关键的地质过程,其对研究地球深部碳循环具有重要的意义。俯冲洋壳岩石圈中的碳主要存储在沉积物、蚀变洋壳玄武岩以及蛇纹岩中。俯冲变质作用过程含碳岩石的变质演化控制着其中含碳矿物相的转变及碳迁移过程。本文选取了蚀变洋壳玄武岩进行相平衡模拟,来研究其含碳矿物相的变质演化过程。计算结果表明,变质玄武岩体系中的碳酸盐矿物之间的转变反应除了受压力控制之外,还受到温度和体系中铁含量的影响。随着压力的升高蚀变玄武岩中碳酸盐矿物会发生方解石/文石-白云石-菱镁矿的转变,但在高压/超高压条件下,温度的升高可以使菱镁矿转变成白云石。碳酸盐矿物中的铁含量受到体系中铁含量的影响,白云石和菱镁矿中的铁含量随着体系中铁含量的增加而增加。在水不饱和条件下,洋壳不管是沿着低温还是高温地热梯度线俯冲到岛弧深度,蚀变玄武岩体系几乎都不发生脱碳作用。然而在水饱和条件下,当洋壳沿着高温以及哥斯达黎加地热梯度线俯冲到岛弧深度时,蚀变玄武岩体系中的碳几乎可以全部脱出去。蚀变玄武岩体系中水含量的增加可以促进体系的脱碳作用。     

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。     

高压-超高压变质电气石研究的现状和进展

本文总结了近年来有关高压-超高压变质电气石的研究成果,并在此基础上指出未来该领域的重点研究方向.电气石是一种分布广泛的矿物.实验证明其稳定存在的温度大于850℃,压力大于4 GPa.由于较慢的空间扩散作用、复杂的成分替代关系和较高的环境敏感度,电气石可以保存完好的生长环带.这有助于我们分析同位素演化、变质流体成分、岩石变质历史等.高压-超高压电气石结构化学研究表明电气石结构中的某些元素含量(如Al和F含量)和矿物的形成温度具有很好的相关性.根据不同的硼同位素来源,高压-超高压变质电气石的生长模型可以分为A型电气石、B型电气石和C型电气石.通过分析出露在全球各地的代表性高压-超高压变质电气石,其特征总体表现为:①多为镁电气石;②X晶位具有很高的占位率(＞0.8 pfu);③化学结构中硼元素具有过量特征(3.2～3.3 pfu);④Ti、Mn、Li、Cl含量很低;⑤硼同位素成分的变化范围为:-16％ ＜δ11B＜+ 1‰.未来高压-超高压变质电气石的研究重点应该放在电气石晶体化学和变质p-t条件的关系、电气石-流体之间微量元素的分异作用以及含硼矿物组合的相平衡模拟等.     

俄罗斯白海活动带中的太古宙榴辉岩

在俄罗斯白海活动区发现的迄今为止最古老的太古宙榴辉岩的出露,对整个地质学领域是一次革命性事件。白海活动带位于芬诺斯干地亚地盾东北部太古宙陆核,处于科拉半岛大陆和卡累利阿克拉通之间的太古宙增生碰撞带中,在新太古代和古元古代期间多次受到中高压变质和构造变形作用。榴辉岩出露包括Gridino和Salma两大地区。Gridino榴辉岩区的榴辉岩产状可分为TTG片麻岩围岩中具有复杂成因的太古宙榴辉岩包裹镶体(2.72Ga),组成强烈构造变形的混合混杂岩体(mélange),以及众多古元古代侵入岩墙岩脉状基性榴辉岩。Salma榴辉岩区的榴辉岩年龄应该晚于2.87Ga,其中的Fe-Ti-榴辉岩年龄测定为约2.80Ga。两大榴辉岩区的p-T演化轨迹比较类似,Gridino榴辉岩的峰期变质温压值(T=740～865℃,p=1.4～1.8GPa)比Salma榴辉岩(T≈700℃,p=1.3～1.4GPa)要高。Salma榴辉岩原岩可能与大洋环境有关。     

新疆西南天山高压-超高压变质带中磷灰石的地球化学研究

作为不同地质环境中普遍发育并能稳定存在的副矿物,磷灰石是卤素和REE、Sr、Y等微量元素的重要载体,对研究岩石成因、流体成分及演化等具有重要的指导意义。新疆西南天山高压-超高压变质带的榴辉岩及高压脉体中普遍发育磷灰石。磷灰石主要以矿物包体、粒间颗粒及脉体矿物的形式产出,本文主要以后两种粒径大于0.1mm的磷灰石为研究对象。电子探针分析结果表明,不同类型的磷灰石均为氟磷灰石,F含量变化范围为1.44%~3.56%,Cl含量则在0.09%以内变化,反映了与之平衡的流体盐度较低。LA-ICP-MS微区原位分析结果表明,磷灰石均相对富集Sr、Y和REE,亏损大离子亲石元素和高场强元素,稀土元素总量变化范围为10×10~(-6)~660×10~(-6),变化较大。根据稀土元素总量和分馏情况,可以把样品中的磷灰石分为稀土元素总量较低的轻稀土亏损型、稀土元素总量适中的平坦型和稀土元素总量较高的中稀土富集型3类。自形大颗粒的磷灰石具有从核部到边部稀土元素含量明显降低的成分环带,可能反映了磷灰石的生长过程,并暗示了流体成分的变化。     

西南天山特克斯科桑溶洞火山岩的锆石U-Pb年代学研究

新疆特克斯县乌孙山科桑溶洞火山-沉积岩剖面由变质岩、火山-沉积岩(中酸性火山熔岩、火山碎屑岩、生物碎屑灰岩)和侵入其中的花岗质岩石组成,花岗岩中保留着英安岩-安山岩顶垂体。夹在火山岩地层之间的厚层生物碎屑灰岩(其中发育溶洞)发生褶皱变形。在剖面多处见到逆冲构造,断裂带局部塑性变形。采自剖面下部英安岩样品的锆石232Th/238U比值为0.4～0.6,U-Pb谐和年龄368.3±1.7Ma(MSWD=1.5,n=15)。剖面上部流纹岩中锆石的232Th/238U比值为0.8～2.2,U-Pb谐和年龄为356.4±1.7Ma(MSWD=1.3,n=19)。大约12Ma的时差说明存在两次火山喷发事件,在这两次火山喷发的间歇形成了巨厚生物碎屑灰岩(1000m)。这种间歇性的火山喷发在西天山地区普遍发育,形成了规模巨大的滨海相火山-沉积盆地。剖面下部的英安岩与剖面上部的流纹岩的锆石具有不同的微量元素组成,预示着其岩浆源区性质的差异。