青岛连三岛地区“荆山岩群”高压变质岩的变质时代和变质演化特征

青岛连三岛地区原划为古元古界荆山岩群中出露各类片岩、片麻岩。本文在前人研究的基础上,对连三岛地区出露的含榴黑云母斜长片麻岩、含榴云母片岩和含榴黑云母钾长片麻岩,进行详细的岩相学和矿物化学研究,确定其变质温压条件及其P-T演化轨迹,并采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了3个样品的原岩时代和变质时代,为全面深入认识其变质属性提供了进一步的重要依据。根据岩相学和矿物化学成分可以识别出两期矿物组合:第一期(峰期变质阶段)为Grt1+Kfs+Aln+Ph+Qtz;第二期(退变质阶段)为Grt2+Pl+Ep+Bt+Qtz;依据多硅白云母Si压力计、锆石Ti温度计以及GB-GBPQ矿物温压计,确定其峰期变质和退变质的温压条件分别为T=600～817℃、P=2.4～2.6GPa和T=431～456℃、P=0.48～0.82GPa。结合白云母部分熔融现象,上述两个变质阶段构成了一个折返早期升温降压,后穿过多硅白云母熔融反应线,最后降温降压的顺时针型演化的P-T轨迹。CL图像显示3个样品的锆石均具有典型的岩浆核-变质边结构;结合LA-ICP-MS锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析,3个样品分别获得了769～756Ma、～223Ma和213～216Ma三组年龄,分别与苏鲁造山带其他高压-超高压变质岩的新元古代原岩时代(700～800Ma)、峰期变质时代(240～225Ma)和角闪岩相退变质时代(215～205Ma)一致。对样品含榴黑云母斜长片麻岩(17LSD-1)和含榴云母片岩(18LSD-2)进行锆石Hf同位素分析,获得样品17LSD-1的ε_(Hf)(t)=-23.2～2.8、t_(DM2)~C(Hf)=1712～2845Ma,表明其原岩主要来源于古元古代陆壳重熔;样品18LSD-2的ε_(Hf)(t)=-13.9～8.6、t_(DM2)~C(Hf)=1113～2358Ma,表明样品形成时壳源物质成分占主导地位,同时部分幔源或新生地壳物质的加入,导致少部分ε_(Hf)(t)偏正值。Hf同位素结果表明连三岛变质岩原岩的形成与扬子板块新太古代-早古元古代的陆壳重熔有关。对比前人的相关数据,无论是原岩时代、变质年龄还是变质演化特征,本文研究的连三岛地区片岩/片麻岩与苏鲁造山带的部分变质岩均具有相似的原岩属性和变质属性,因此推断其应归属为苏鲁超高压变质带的一部分,是三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞引发的高压-超高压变质事件的产物,不应再作为岩石地层单元划归为"荆山岩群"。     

胶北地块变质基底超镁铁岩的矿物岩石地球化学特征

胶北地块变质基底的蛇纹岩、蛇纹岩化尖晶石方辉橄榄岩、尖晶石橄榄斜方辉石岩、角闪石岩自形成以后,经历了早期的高角闪岩相和晚期绿片岩相的变质作用,因而记录了三个阶段的矿物组合:早期的Opx1+Ol1+Spl1;中期的Opx2+Ol2+Spl2+Amp2和晚期的Amp3+Srp3+Mag3+Cal组合。超镁铁岩中普遍存在的角闪石,具有粒状变晶结构特征,形成于角闪岩相和绿片岩相的变质作用过程。蛇纹石没有受到应力作用的迹象,显示其形成于晚期非挤压环境的交代变质作用过程。尖晶石橄榄岩中斜方辉石的矿物化学以及尖晶石橄榄岩的高Mg O含量都表现出克拉通橄榄岩的性质。角闪石岩的稀土元素配分图解的(La/Sm)N的比值1.11~1.41,(La/Yb)N的比值0.91~1.61,超镁铁岩多元素图解显示无高场强元素异常,都表明胶北地块变质基底的超镁铁岩形成的构造背景或是裂谷环境。尖晶石矿物的Mg#0.72~0.79、Cr#0.06~0.12表明交代变质成因。方辉橄榄岩橄榄石的Fo值88.42~90.50、超镁铁质岩石全岩主元素的分散性、较大的∑REE含量变化以及Si/Al-(Mg+Fe)/Al和Mg/Ti-Fe/Ti主元素的比值图解所表现出的超镁铁岩与角闪石岩具有成因联系等,都表明胶北变质基底的超镁铁岩可能是具有堆晶成因的一套幔源岩浆系列。高MgO含量(16%~42%)表现出前寒武纪变质基底的橄榄岩地幔性质;高水含量反映出漫长地质历史时期变质作用过程。     

黑龙江依兰地区黑硬绿泥石片岩岩石学与P-T条件研究

依兰地区黑龙江杂岩中黑硬绿泥石片岩矿物组合为黑硬绿泥+绿泥石+多硅白云母+钠长石+透闪石+钾长石±黑云母.岩石矿物学研究表明黑硬绿泥石片岩形成于250～400℃,6～9kbar的变质条件下.黄褐色黑硬绿泥石呈束状、放射状集合体.黑硬绿泥石片岩形成于佳木斯地块向西与松嫩地块俯冲拼贴过程中蓝片岩变质作用的后期,压力稍有降低而温度略有升高的变质变形环境,是蓝片岩向绿片岩转变的蓝闪绿片岩相变质条件下的产物.     

西南天山东德沟异剥钙榴岩化斜长角闪岩中假蓝宝石和富铝尖晶石特征及其地质意义

西南天山昭苏县东德沟中异剥钙榴岩化斜长角闪岩中发现过铝质的假蓝宝石和富铝尖晶石,假蓝宝石的Al2O3含量在64.82％ ～ 66.36％之间,富铝尖晶石的Al2O3含量在65.24％～ 68.54％之间.根据含假蓝宝石和尖晶石的矿物组合和矿物反应结构,利用Theriak-Domino软件,对岩石的变质条件进行模拟,结果表明形成假蓝宝石的峰期温压为700～780℃,0.65～0.75 GPa,达到了麻粒岩相的变质条件,峰期变质反应为:角闪石(Am)+尖晶石(Spl)+钙长石(An)=绿泥石(Chl)+透辉石(Di)+假蓝宝石(Spr),岩石在异剥钙榴岩化之前经历了一次高温富Al(熔)流体的交代进变质作用.含假蓝宝石麻粒岩相变质作用的出现为西南天山俯冲上板片岩石复杂的变质作用过程又增添了新的内容,具有重要的地质意义.     

西藏普兰超镁铁岩体东部铬尖晶石矿物学特征及其地质意义

尖晶石是地幔橄榄岩中一种非常重要的矿物,虽然含量很低,却可以作为其寄主岩石——地幔橄榄岩——的成因指示剂.普兰岩体东部铬尖晶石分布广泛,几乎在所有岩石类型中都有出现.通过矿物学特征的研究,认为尖晶石可分为两类,一类较自形,颜色较深;另一类多呈不规则状和蠕虫状,颜色较浅.根据其化学特征,又可分为富铬型的尖晶石(Cr#＞60)和富铝型的尖晶石(Cr#＜60),富铬型尖晶石主要出现在纯橄岩、蛇纹岩和辉石岩中,富铝型尖晶石主要出现在二辉橄榄岩中.其中,方辉橄榄岩中的尖晶石形态、化学成分变化比较大,说明它经历了较为复杂的形成和变化过程.通过对尖晶石矿物学和化学特征的综合研究,认为该区尖晶石具有深海橄榄岩和上部俯冲板片(SSZ)构造环境橄榄岩特征,普兰岩体可能先后经历了MOR和SSZ两种构造环境.     

黑龙江萝北地区黑龙江杂岩年代学研究

黑龙江杂岩主要出露在牡丹江断裂以东,并沿其呈南北向带状展布于佳木斯地块西缘。对出露于黑龙江省东部萝北地区金满屯太平沟含云母绿帘角闪岩和头道沟的混合花岗岩的锆石进行LA-ICP-MSU-Pb定年研究,获得两组较好206Pb/238U年龄数据:其加权平均年龄分别为256.0±1.0Ma(n=15,MSWD=0.89)和227.1±1.4Ma(n=11,MSWD=1.3)。含云母绿帘角闪岩和混合花岗岩显示了佳木斯地块与其西缘的洋壳俯冲过程中不同阶段或时期的产物。含云母绿帘角闪岩256.0±1Ma的年龄是其变质时代,代表了俯冲、拼贴、碰撞过程中早期的热事件;而混合花岗岩227.1±1.4Ma的年龄则代表了俯冲、拼贴、碰撞过程即将结束的热事件。结合佳木斯地块上出露的同碰撞火山弧花岗岩的形成年代,推断出佳木斯地块与其西缘的松嫩地块之间洋壳的俯冲消减作用和随之而来的陆陆碰撞作用发生在约317～220Ma之间,黑龙江杂岩主体的形成时代为海西晚期到印支期,而其蓝片岩相变质作用可能发生在256Ma之前。     

高温-超高温变质作用成因研究——来自华北克拉通西部孔兹岩带和南非Kaapvaal克拉通西南部Namaqua活动带与Bushveld变质杂岩体的启示

超高温变质作用是在变质地质学领域,继超高压变质作用研究高峰之后的又一重要前缘课题,对于认识地壳构造-热演化具有重要意义。本文总结了华北克拉通西部孔兹岩带和南非Kaapvaal克拉通西南部Namaqua活动带与Bushveld变质杂岩体的高温-超高温麻粒岩的化学成分、矿物组合、变质演化特征,及其相应的变质事件与构造属性。我国的超高温变质作用带,包括华北克拉通西部的孔兹岩带——从内蒙西段的大青山到东段的集宁-凉城地区的超高温变质岩,皆为Al-Mg质和Al饱和体系的超高温变质岩石,常见假蓝宝石+石英、尖晶石+石英的典型超高温变质组合,以及含假蓝宝石±尖晶石、但缺少石英的非典型超高温变质组合。南非Namaqua活动带与Bushveld变质杂岩体分别发现有独特的Fe-Al饱和的铁尖晶石+石英+大隅石、刚玉+高温石英等超高温矿物组合,罕见的高温硼硅酸盐和硅硼铝镁石等超高温矿物组合;以及Ca-Mg质饱和的钙镁橄榄石+镁硅钙石镁黄长石+镁橄榄石等超高温矿物组合的麻粒岩。研究的核心问题是矿物和岩石在高温-超高温条件下的特殊行为方式,不同构造环境和岩石化学成分下的变质反应及其热动力学过程。由此提出超高温变质作用成因研究中的科学问题:包括不同类型和地质属性的高温-超高温麻粒岩的成因特征;麻粒岩的形成条件演化过程和构造背景;高温-超高温变质过程中部分熔融和重新水化过程中流体的作用以及岩体形变过程中的部分熔融;变质反应以及变质作用P-T-t轨迹、元素地球化学和熔体作用行为;岩石保留的可能的变质事件和年代学记录,定量评价高温-超高温过程中变质演化的时间跨度和演化速率。     

西南天山东德沟橄榄岩的地球化学特征及其地质意义

东德沟橄榄岩出露于中国新疆伊犁—中天山板块和塔里木板块之间西南天山造山带的北缘,含大量角闪石、金云母等含水矿物,显示全部遭受了不同程度的交代变质作用.岩石主量元素含量变化较大,其后期蚀变基本向富铝和富钙两个方向变化,其Nb/Ta和Zr/Hf值显示难熔地幔残余的特征.该区橄榄岩轻重稀土分馏较明显,稀土元素配分曲线总体为LREE富集的右倾型,且富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr和放射性元素Th,但岩石呈现不一致的解耦现象,即主量元素表现难熔而稀土元素、不相容微量元素体现富集,说明主量元素和微量元素具有各自的演化特点.研究认为东德沟橄榄岩是经历部分熔融的楔形地幔残余,微量元素呈现的特征是俯冲板块析出熔体或流体交代的结果.与其岩石矿物学研究结果一致,对东德沟橄榄岩地球化学特征的深入研究证明,它们来源于SSZ环境俯冲上板片地幔楔橄榄岩残片.     

西南天山东德沟地幔楔环境异剥钙榴岩的形成过程

中国西南天山昭苏县东德沟地幔楔环境的斜长角闪岩与蛇纹岩接触带中发现了异剥钙榴岩.按异剥钙榴岩化程度,可将研究的岩石分为三种类型:斜长角闪岩、异剥钙榴岩化斜长角闪岩和异剥钙榴岩,它们的矿物组合分别为:角闪石+中长石+石英+榍石+磷灰石±次透辉石;角闪石+钙长石+透辉石+斜黝帘石+绿泥石±方解石;斜黝帘石+钙铝榴石+透辉石+绿泥石+方解石.异剥钙榴岩化岩石的矿物化学及主量元素特征反映出交代流体中富Ca、Al.与洋底变质环境和俯冲带中发生的异剥钙榴岩化作用相比,此处的异剥钙榴岩化岩石中的流体有限.质量平衡计算也表明斜长角闪岩在富Ca、Al流体的交代下形成异剥钙榴岩,这一过程中,早期有Mg元素加入,而晚期异剥钙榴岩形成时,Mg又大量流失.     

西南天山东德沟橄榄岩的岩相学、矿物学演化特征及其地质意义

中国西南天山东德橄榄岩出露于天山伊犁-中天山板块和塔里木板块碰撞造山带北缘,普遍经历了复杂多期的含水流体(熔体)交代作用.主要矿物为橄榄石、斜方辉石、尖晶石、角闪石、金云母和单斜辉石,研究发现,橄榄石和斜方辉石与地幔楔橄榄岩中橄榄石和斜方辉石成份相近,原生铬尖晶石具有SSZ环境橄榄岩的特征,次生绿色尖晶石形成于麻粒岩相-角闪相环境.岩相学、矿物转变结构分析和矿物组合及矿物成分变化表明,东德沟橄榄岩记录了复杂的演化历史,先后经历了地幔交代、麻粒岩相-角闪相退变质作用和蛇纹石化等阶段的演化.研究认为东德沟橄榄岩最初可能形成于915～961℃的地幔环境,而发生地幔交代时的温压条件约为770 ～ 900℃,10～18kbar.该橄榄岩全岩较低的TiO2含量和尖晶石中较低TiO2含量,以及矿物组合显示出因俯冲板块脱水而造成的快速冷却特征,表明东德沟橄榄岩极有可能是SSZ环境俯冲板片上地幔楔橄榄岩残片.