西南天山超高压变质带的两类石榴角闪岩

角闪岩是西南天山超高压变质带变基性岩的常见岩石类型之一.野外关系和矿物反应结构表明,大多数角闪岩是由榴辉岩或蓝片岩受到不同程度的钠长绿帘角闪岩相退变质叠加形成的.但对于一些平衡结构发育良好且孤立产出的角闪岩类型（如石榴角闪岩）仍缺乏系统的岩石学研究.本次从岩相学、矿物成分以及热力学模拟几个方面对哈布腾苏河下游地区超高压带内不含钠长石的石榴角闪岩开展了详细的工作.这些石榴角闪岩的主要矿物为绿色角闪石（钙质-钠钙质闪石）、帘石（黝帘石-绿帘石）和石榴石,三者总体积占80%~90%,明显有别于大多数由榴辉岩退变而成的含有钠长石变斑晶的石榴角闪岩.虽然这些角闪岩化学成分十分相近,都具有富钙贫钠和高的Mg/（Mg+Fe）比值,但在结构、构造和矿物组成等方面存在显著差异,据此将它们划分为两类.第一类角闪岩基质中不含石英,保存在变斑晶中的少量残余矿物组合为石榴石+绿辉石+硬柱石+蓝闪石+金红石,指示峰期硬柱石榴辉岩相变质条件,富钛矿物全部为金红石.第二类角闪岩强烈面理化,面理由绿色角闪石、绿帘石和绿泥石以及条带状石英集合体构成.石榴石粒度呈双峰式分布,粗粒比细粒低钙低锰.基质和包体中均未发现高压变质特征矿物绿辉石和蓝闪石.富钛矿物以榍石为主,金红石和钛铁矿仅存在于个别石榴石中.两类角闪岩的石榴石成分具有较大区分度,前者的钙含量较高而镁含量较低.P-T视剖面计算显示它们的峰期条件为480~520 ℃,30~33 kbar,均达到超高压范围,与哈布腾苏河下游及以西地区的榴辉岩相似,表明西南天山超高压变基性岩构成沿中天山南缘断裂延伸数十千米的独立地质单元,不存在所谓的俯冲隧道混杂现象.      

西天山含迪尔闪石变质石英岩——洋壳冷俯冲新证据

迪尔闪石(deerite)是一种含水富铁的单双链复合结构链状硅酸盐矿物,其端员组分为Fe122++Fe62+(Si12O40)(OH) 10.最早由Agrell等在弗朗西斯科杂岩中发现,之后陆续在世界20余处蓝片岩地体的富铁石英岩中发现.迪尔闪石通常被认为是低温高压条件下富铁岩石的典型变质矿物,Lattard &Le Breton的实验岩石学证据表明:迪尔闪石只在小于10℃/km的地热梯度下稳定存在.     

新疆西南天山哈布腾苏一带榴辉岩的岩石学特征及变质作用P-T轨迹

西南天山哈布腾苏河沿岸的含石墨的石榴石多硅白云母石英片岩中出露一套若干大小不等的布丁状变基性岩块,产状与区域面理一致。本文对其中保存完好的榴辉岩体进行了较为细致的岩石学研究和温压演化条件计算。根据主要矿物的含量,将该套榴辉岩大致分为两类—角闪榴辉岩和钠云母榴辉岩,二者的主要矿物均为 Grt Omp Na-Ca-Amp Pg Dol/Cal Rt±Qtz。石榴石变斑晶两阶段生长明显,从核部到边部 X_(Mn)和X_(Fe)降低,X_(Mg)和 X_(Ca)升高,指示了升温降压的变质过程。根据石榴石核部和边部的包体组合特征,确立了两期榴辉岩相变质作用:前一阶段经历了高压但较低温的硬柱石-硬绿泥石(仅见假象)榴辉岩相,变质温度为400～500℃,压力不低于1.8～1.9GPa,表明早期经历了快速俯冲过程;后一阶段的变质温度为570±30℃,压力为2.0～2.5GPa。在退变质绿帘角闪岩相阶段,形成低压脉体(矿物组合为 Ab Di Na-Ca-Amp Ep/Czo Cal)和一系列退变质反应结构,如 Dol 的 Cal 增生边,Omp 的 Di Ab 后成合晶结构。利用 Dol-Cal 分溶温度计和 Di的 Jd 分子含量得到该阶段的温度约500～530℃,压力小于0.9～1.1GPa,表明其退变质经历的是降温降压过程。这与利用Thermocalc 3.1在 NCFMASH 体系下计算的 PT 视剖面图是一致的。     

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。     

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。     

西昆仑塔什库尔干高压麻粒岩PT轨迹、SHRIMP锆石定年及其大地构造意义

在新疆西昆仑塔什库尔干北康西瓦构造带一线发现了高压麻粒岩. 根据地质温压计的计算, 其峰期高压麻粒岩相变质条件为760~820℃, 1.0~1.2 GPa; 角闪岩相退变的温压条件为620~720℃, 0.7~0.8 GPa. 高压麻粒岩具有顺时针PT轨迹特征, 并具有明显的石榴石的“白眼圈”减压结构, 代表了碰撞造山过程中增厚的下地壳抬升折返地表的动力学过程. 锆石U-Pb SHRIMP分析结果表明高压麻粒岩中的锆石显示出两组年龄, 核部所代表的原岩年龄为(456±30) Ma, 变质边部所代表的高压麻粒岩的角闪岩相退变质的年龄为(177±6) Ma. 该区高压麻粒岩的形成与古特提斯洋的演化紧密相关, 它的发现表明西昆仑康西瓦断裂可能代表了古特提斯洋向北俯冲消减的界线, 对于探讨古特提斯构造域和古亚洲洋构造域关系及其演化都具有重要意义.     

信息动态

变质岩是组成硅酸盐地球的三大岩石之一,对了解深部地壳的组成和地壳演化、研究地壳热结构历史记录、恢复变质岩原岩建造和指导找矿都具有重要意义.本文综述了近十年来我国变质岩学科在超高压/高温变质作用、相平衡、变质流体以及变质岩地球化学等几方面的研究进展.在已有研究基础上,近十年来我国学者又相继在柴北缘野马滩、南阿尔金、东昆仑、北秦岭及西南天山的不同类型岩石中发现了柯石英、斯石英假象(副象)以及其他一些特征的超高压变质指示矿物和结构,确定了这些超高压变质带的野外分布特征.在超高温变质作用研究方面,识别并确定了华北克拉通孔兹岩带超高温变质岩石的出露规模,准确的变质时代和时间尺度的限定以及P-T-t轨迹的构建,尤其是在进变质阶段的确定方面取得了一系列进展.在变质相平衡研究方面,在热力学数据库和矿物相及熔体活度模型进一步完善的基础上,开发了新的模拟计算软件GeoPS,建立了基于ACF组分分析的变质基性岩完整相平衡关系;同时在深熔作用与花岗质岩石成因的定量模拟方面也有重要进展.在矿物温压计研究方面,首次建立了与斜长石无关的GBAQ压力计、二云母压力计和白云母Ti温度计.在元素地球化学方面,高场强元素(如Ti、Nb、Ta、Zr、Hf等)和卤族元素(如F、Cl、Br和I)在变质脱水过程中的迁移和分异,以及变价元素(如V、Fe、W和Mo等)对指示氧逸度的变化研究方面都取得了一系列进展.在变质流体研究方面,对俯冲带高压-超高压流体活动的证据、流体成分的确定及流体活动时限等方面的研究也取得了明显进展.     

西南天山阿克牙孜下游地区变质岩的演化:来自碳质拉曼光谱温度计的启示

西南天山造山带是塔里木板块和伊犁-中天山板块聚合碰撞的产物，经历了长期复杂的演化.伊犁-中天山陆块南缘的变质作用研究对于揭示西南天山的地质演化历史具有重要意义.这一地区变质岩分布广泛，但目前的变质作用研究主要集中于木扎尔特的高级变质岩，位于同一构造带上其他变质岩的演化和分布特点缺少详细的研究，尚不清楚它们是作为高温变质带的一部分还是来自造山带的其他构造单元.针对该问题，在详细的岩相学分析基础上，利用碳质拉曼光谱（Raman spectroscopy of carbonaceous material，RSCM）温度计对木扎尔特东侧的阿克牙孜河下游地区多个剖面开展了变质温度研究.根据结构构造特征将这些岩石分为具有变余沉积结构构造且发生不同程度糜棱岩化的浅变质碎屑岩-碳酸盐岩系列和具有变质结晶结构的片岩-变粒岩系列.RSCM温度计显示前者经历的峰期温度为465~597℃，原岩很可能为卷入造山带的石炭纪地层，抬升过程中局部发生糜棱岩化.后者峰期温度为552~617℃，绿片岩相叠加期间发生C-O-H流体活动，可能属于伊犁-中天山的变质基底那拉提岩群.研究表明，伊犁-中天山南缘的阿克牙孜下游一带的变质岩具有不同的变质演化历史，它们来自不同的构造单元，并不是木扎尔特高温变质带的延续.      

西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带与我国新疆西南天山超高压变质带的比较

根据对西阿尔卑斯Zernatt-Saas带的野外地质考察及有关资料的总结,详细地介绍了西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带的地质概括、岩石组成和变质作用演化过程,并着重与我国新疆西南天山洋壳深俯冲超高压变质带进行了比较,探讨了这两个洋壳深俯冲超高压变质带在变质作用和地质演化方面的异同。在此基础上,总结了这两个目前世界上已知最典型的洋壳深俯冲超高压变质带的基本地质特征是都具有保存完好的洋壳岩石组合特征和较低的地热梯度。