中国大陆科学钻探主孔榴辉岩类岩石退变质过程——对超高压变质地体隆升的启示

中国大陆科学钻探的实施，揭示了深俯冲陆壳的三维结构。超高压变质岩的岩相学详细观察，发现榴辉岩类岩石占0—2000米岩心的60％。大多数榴辉岩的原岩具有长期居留地壳的历史，但是分布在607～783米附近的石榴单斜辉石岩，在成因上与石榴橄榄岩关系密切。从矿物成分，岩石化学特征上看他们构成超镁铁-镁铁质的岩浆杂岩，是俯冲过程中，地幔物质加入于深俯冲的岩片并一起遭受超高压变质作用。榴辉岩质的片麻岩，部分相当于所谓的副片麻岩，在主孔也占一定的地位。实际是中酸性成分的火成岩超高压变质的产物。花岗质片麻岩有多种类型，根据其中所夹的角闪黑云片岩残留体看来大部分应属角闪黑云斜长片麻岩选择性部分熔融的产物。榴辉岩类的变质演化可分为3个阶段。第一阶段(M1约230—240Ma)是超高压变质的峰期，其证据是石榴石、绿辉石、金红石中均发现柯石英的微粒包裹物，石榴橄榄岩中的钛斜硅镁石是其超高压变质历史的见证。第二阶段(M2，226—219Ma)早期退变质阶段，超高压变质岩退变为高压榴辉岩相和角闪岩相岩石，冠状体和后成合晶的生长是此阶段的标志，这些特征性结构反应了岩石的不平衡和再平衡的历史，说明了超高压变质地体的快速隆升。后来(219～180Ma)超高压变质地体长期处于中下地壳，在流体影响下，榴辉岩质片麻岩退变成的黑云角闪斜长片麻岩及绿帘黑云(角闪)片麻岩，他们经选择性部分熔融或经超临界流体的K交代作用转变为黑云角闪二长片麻岩(即所谓正片麻岩)。其中多含有铈褐帘石，成分环带明显，La／Ce=0．42—0．72，且边沿均有绿帘石的边，代表后期叠加的绿帘钠长角闪岩相退变质。第三阶段(M3：170—180Ma)以糜棱岩和构造角砾岩的出现为特征，代表与二次隆升的脆韧性脆性变形的过渡，这些构造岩的基质普遍发育绿泥石、阳起石和方解石，说明了绿片岩相的退变质。所有上述3期的变质作用均与榴辉岩所经历的构造过程相关。显微结构分析可以揭示结晶作用和变形作用之间的相对时序。基于现今已发表的同位素年代学数据可以将苏鲁地区中生代不同阶段的变质作用与构造过程相互联系起来。CCSD主孔所见的变质演化和相关的变形事件对中国大陆中生代大陆动力学提供如下启示；可以肯定华北和杨子两个板块在三叠纪的碰撞(-240Ma)必然引起巨量地壳物质深俯冲至地幔深度，发生超高压变质。超高压变质岩的早期退变质是一个绝热隆升的过程，而后长期滞留中下地壳，发生部分熔融，接着引发进一步的隆升导致伸展体制，伴随以绿帘钠长角闪岩至绿片岩相的退变质。     

石榴石塑性变形的机制: 水解弱化

大别山超高压硬玉石英岩带内发育强烈变形的榴辉岩, 其中的石榴石被强烈拉长变形. 通过透射电子显微镜观察和测试, 在强烈变形的石榴石中不仅识别出自由位错、位错环和位错墙等塑性变形结构特征, 而且还识别出水分子团. 同时通过红外光谱对石榴石的测定表明石榴石中同时有结构水和自由水的存在. 在对石榴石显微构造变形机制分析的基础上, 结合实验岩石学资料, 认为水分子团导致了石榴石的水解弱化, 并通过位错而引起强烈塑性变形.     

大别-苏鲁超高压和高压变质带碰撞后韧性伸展构造框架

国内外学者对大别-苏鲁区的超高压和高压变质带己进行了较深入的岩石学、同位素年代学及地球化学等领域的研究工作.相对而言,构造学研究比较薄弱.因而,所提出的超高压和高压变质岩石的形成及折返运动学模式,一般还缺乏坚实的构造学证据的支撑.我们通过关键地段详细构造分析及大比例尺(1:10000)制图,结合区域上构造观察和可利用的已有岩石学、变质作用及同位素年代学资料,在判别早期碰撞或挤压组构与碰撞期后角闪岩相条件下伸展组构基础上,重点分析了超高压、高压变质岩石折返到中下地壳后形成的区域伸展构造框架.其构造样式类似于北美的科迪那拉型变质核杂岩,几何形态为穹窿型式,内部发育4个缓倾斜伸展拆离带,由下向上为下拆离带、中拆离带、上拆离带和顶拆离带,共同构成一个近平行的伸展拆离系,并将大别-苏鲁区变质岩石分隔成变质温压条件完全不同的岩石构造单位,由下而上为核杂岩带(Cc)、超高压单位(UHP)、高压单位(HP)、绿帘石-蓝片岩单位(EB)和沉积盖层(SC).拆离带及岩石构造单位内部都发育区域性面状和线状组构,它们叠加和改造了榴辉岩透镜体内部保存的残余榴辉岩相组构.拆离带内岩石大都糜棱岩化,反映主要为非共轴变形体制,运动学标志指示正向剪切滑动作用.岩石构造单位内部岩石以近垂向缩短兼近水平方向的拉伸变形为特征.利用应变标志估算,片麻岩及含榴花岗岩的垂向缩短达70.80%,水平拉伸达100.150%;榴辉岩及退变质榴辉岩的垂向缩短仅为50%,水平拉伸为100%.表明不同岩石间的流变性差,在伸展变形过程中起重要的作用,形成布丁-基质或残斑一基质流变学构造.强调指出,我们现在所看到的构造框架,主要代表一个三叠纪中朝与扬子克拉通碰撞期后韧性的中下地壳的斜断面像.野外地质-热事件几何关系及同位素年代学资料显示,区域性伸展构造是在三叠纪(240～210Ma)中朝克拉通与扬子克拉通碰撞后,在角闪岩相条件下形成的(200～170Ma).这种地壳尺度的伸展作用,在超高压和高压变质岩石中.下地壳折返到中、上地壳过程中有重要的功能.而增厚岩石圈拆沉作用及在角闪岩相条件下的减压部分熔融作用产生的地壳热状态变化,是促使地壳由挤压体制向伸展体制转换的重要驱动机制.     

大别山北麓尖晶石橄榄岩中石榴辉石岩包体的成因矿物学信息

大别山北坡霍山饶拔寨等地的超基性岩中含有石榴辉石岩的包体。石榴辉石岩为草绿色致密块状 ,呈分米级的块体出现于蛇纹石化强烈的橄榄岩中。运用成因矿物学的方法 ,研究对比了石榴辉石岩的主要矿物组成石榴子石 ( Prp2 5— 3 5 )和钠质普通辉石 ( Jd1 0— 2 5 )等。岩石结构显示退变质作用有两期 :榴辉岩相退变形成的麻粒岩相矿物组合明显地被角闪岩相所切割。石榴辉石岩的寄主岩是尖晶石橄榄岩类 ,包括尖晶石方辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩。由于强烈的蛇纹石化 ,残余的橄榄石 ( Fo92— 93 )仅占 5%～ 4 0 % ,斜方辉石富镁 ( En87— 93)并有解理弯曲等韧性变形现象。采用 Ellisand Green的石榴子石单斜辉石 Fe-Mg交换平衡温度计 ,可计算出石榴辉石岩的 Fe-Mg分配系数 ( KD)为 4 .0 6～ 5.2 8。变质温度 t=84 1～ 94 3℃ ,估算压力 p=1 .5GPa,可以推测该橄榄岩体是从深度约 60 km的地幔 ,固态侵位于下地壳 ,而后与之一起隆升到地表。显然 ,此种石榴辉石岩应属 Coleman所划分的 A型榴辉岩 ,它与地幔岩浆作用有密切关系。石榴辉石岩和橄榄岩的岩石化学特征和稀土配分形式 ,说明它们的化学性质相当于地幔部分熔融所形成的玄武岩熔体及其残留体。在侧重探讨石榴辉石岩及其有关岩石中主要造岩矿物的成因矿物?     

豫西东秦岭造山带核部杂岩全岩Sm-Nd、Rb-Sr和单晶锆石~(207)Pb-~(206)Pb计时及其地壳演化

全岩Sm-Nd、Rb-Sr和单晶锆石~(207)Pb-~(206)Pb年代学的综合研究表明,豫西东秦岭造山带核部杂岩中的变质地层(秦岭群)大约在1200Ma形成;核部杂岩经历了晋宁旋回和加里东-海西旋回两个巨热旋回的影响与再造,目前划定的秦岭群仍有解体的可能性。     

应当注意鞍山式铁矿富集的规律

目前各队在片麻岩中发现小规模鞍山式铁矿很多,而土法炼铁中,寻找富矿是当务之急。 我们检查了许多鞍山式铁矿露头,他们多半呈捕虏体形状出现于花岗岩——花岗片麻岩中,这些花岗岩一般对矿铁富集是否有影响?目前所得到资料是不多的。我队在大辛庄北,蔡店黑山子检查矿点时遇到鞍山式铁矿与花岗岩接触处品位变富的现象,对此问题可能提供一些线索。     

我国前寒武纪变质岩的构造特征

我国前寒武纪变质岩系的主要构造变形特征是:线型韧性剪切带及逆冲推覆构造发育,一般都遭受了多期变形、变质和强烈的构造置换作用,显生宙再造作用强烈,发育各种类型的穹隆构造。这些特征反映了前寒武纪地壳结构的不均一性和水平运动为主的构造体制.据构造置换、构造组合样式等划分出五种变质岩系构造类型,并对它们的制图原则和研究方法,作了相应的讨论。     

美国伯克利加州大学地质及地球物理系巡礼

我于1983年11月至1984年4月对美国伯克利加州大学地质及地球物理系进行了为期四个多月的访问.这次访问主要是在联合国开发署资助下与H.R.Wenk教授合作进行南加州棕榈谷地区的糜棱岩研究,今将所了解到的有关科研、教学情况略述如下.H.R.Wenk教授是一个矿物学家,他讲授结晶矿物学(含晶体光学),X光结晶学和高级矿物学等课程.他擅长岩石和矿物变形方面的研究,精通X光结晶学和透射电子显微镜.多年来他在美国主要的矿物学杂志《美国矿物学家》以及国际知名杂志如《物理和化学矿物学》、《构造物理》、《岩石学矿物学论丛》(Contri.Miner.and Petro)等刊物上经常发表论著,截至今年上半年为止已发表著作不下120篇.1976年他曾主持编著《矿物学中的透射电子显微术》(Electronic Microscopy in Mineralcgy),对岩石学矿物学都有参     

中国蓝片岩的时空分布及其成因意义

中国蓝片岩主要分布于３个构造位置：环太平洋带、阿尔卑斯—喜马拉雅造山带、大陆内部褶皱带（包括中国陆台北缘蓝片岩带、华中蓝片岩带）。蓝片岩的成因与大陆增生及碰撞有关。中国蓝片岩年龄一般老于大陆碰撞年龄，这暗示着陆－陆碰撞可能是蓝片岩成因及抬升的主要机制     

水在大别山榴辉岩的绿辉石变形中的作用

大别山超高压变质带内发育强烈变形的榴辉岩,其中的绿辉石被强烈拉长变形,形成LPO组构。通过透射电镜观察和测试,笔者在变形的绿辉石晶体中不仅识别出自由位错、位错环和位错墙等塑性变形结构特征,而且还识别出水汽泡。这些水汽泡常常与位错环相共生。同时通过显微红外光