河南鲁山太华变质杂岩前寒武纪变质作用

太华变质杂岩("太华群")出露于华北克拉通中部造山带南缘,包括自西北向东南依次出露的华山、洛宁、鲁山、舞钢等四个出露区。鲁山地区太华变质杂岩中的斜长角闪岩类,变质演化历史记录得相对最为全面,其中普遍保留了三个阶段的变质矿物组合。第一阶段变质矿物组合(M1)为进变质组合,以石榴子石变斑晶中的包裹体矿物组合(石英+斜长石+角闪石±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成于约710℃/7.8kbar的条件下。第二阶段变质矿物组合(M2)为变质高峰期组合,以石榴子石变斑晶和基质矿物组合(角闪石+斜长石+石英±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成于约730~810℃/8.1~11.7kbar的条件下。第三阶段的矿物组合为退变质组合,以环绕石榴子石变斑晶发育的后成合晶矿物组合(石英+斜长石+角闪石±单斜辉石±钛铁矿)为代表,形成的温度与压力条件约为730~740℃/3.5~5.7kbar。这些斜长角闪岩类记录了顺时针变质作用P-T轨迹,其中包含近等温降压的退变质过程,其中变质峰期变质条件达高角闪岩相到麻粒岩相过渡区。二次离子质谱(SIMS)探针锆石U-Pb定年表明,变质锆石年龄介于1.93~1.87Ga之间。结合其他学者发表的资料,推测华北中部造山带的中段和南段似乎在~1.95Ga即已开始了俯冲-碰撞的造山过程,而且该造山过程几乎延续了150Myr之久。     

华北中部造山带南缘华山地区太华变质杂岩中锆石U-Pb定年

华山太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,区内斜长角闪片麻岩呈"透镜状"或"似层状"产出于黑云斜长片麻岩或TTG片麻岩中。大多数含有石榴子石变斑晶的变质岩中,保留了至少3期变形形迹和3个阶段的变质矿物组合。本文对斜长角闪片麻岩和黑云斜长片麻岩中的锆石,进行了SIMS和LA-ICP-MSU-Pb定年。斜长角闪片麻岩的岩浆锆石年龄为2.29Ga,表明其原岩形成于古元古代。斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩中的变质锆石及锆石变质增生边年龄为1.94～1.82Ga,表明华山地区比华北克拉通中部造山带中段及北段其他地区普遍记录的约1.85Ga的变质事件,不仅早了约0.1Ga,且变质事件持续达0.1Ga之久。这说明华北中部造山带前寒武纪期间的构造-变质事件是一个比较漫长的复杂过程。     

变质作用温度与压力极限值的估算方法

变质矿物共生组合中缺少某种矿物,或者变质矿物的原始成分被不同程度地破坏,无法直接应用压力计或温度计算出具体的温度或压力数值时,可以根据实际情况,估算P-T的极限值.估算方法包括如下几类:(1)根据纯相矿物的相变条件,可以确定温度或压力的极限值.例如,根据Al2SiO5矿物相图可知,与红柱石平衡的矿物组合,稳定存在的压力不超过Al2SiO5矿物三相点的压力条件(0.375±0.025GPa);与夕线石平衡的矿物组合,稳定存在的温度不低于Al2SiO5矿物三相点的温度条件(504±20℃);(2)某些特殊矿物组合,其稳定域本身就具有温度或压力极限值的指示意义.例如,高温或超高温变质岩中的紫苏辉石+夕线石+石英组合,稳定存在的压力不低于1.05 GPa;假蓝宝石+石英组合稳定存在的温度不低于1050℃;(3)特殊矿物消失的反应线,可以限定温度极大值.例如,白云母脱水分解的反应,在中等压力条件下,不超过650℃,即与白云母+石英平衡共生的矿物组合一般不会高于650℃;(4)对于矿物固溶体发生出溶的情况,根据新生出溶页片和残留基体矿物,采用溶线温度计(二长石温度计、二辉石温度计、方解石-白云石温度计)计算出的温度数值,代表原先成分均匀的矿物固溶体出溶之前的温度极小值;(5)如果岩石中发生了退变质反应,要恢复变质作用高峰期的P-T条件,需要尽可能恢复高峰期的矿物成分,或者采用接近高峰期的矿物成分;(6)根据压力计模式反应中位于高压侧或低压侧的某种纯相矿物,可以确定压力极限值.例如,金红石位于GRAIL压力计模式反应的高压一侧.当岩石中缺少金红石时,可以人为假定岩石中存在金红石,计算出的压力为真实压力的极大值.由于压力计模式反应大多为纯转变反应,因此根据实际矿物组合和压力计模式反应,一般可以估算变质作用压力的极小值或极大值.估算变质作用P-T的极限值,方法并不限于本文所述的例子.     

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。     

甘肃敦煌观音沟地区变质作用初步研究

敦煌东南三危山观音沟地区,出露有石榴斜长角闪片麻岩,岩石中保存了三个阶段的变质矿物组合。进变质阶段的矿物组合(M1)以石榴子石变斑晶中的包裹体矿物组合(Hbl1+Pl1+Qtz1)为代表,形成条件约为550~575℃/5.2~5.7kbar(绿帘角闪岩相)。变质高峰期矿物组合(M2)主要由石榴子石变斑晶和基质矿物(Hbl2+Pl2+Qtz2±Cpx2)组成,形成温度670℃,压力11.9kbar(角闪岩相)。退变质阶段矿物组合(M3)为后成合晶矿物组合(Hbl3+Pl3+Qtz3),形成条件约为590~640℃/4.3~5.9kbar(角闪岩相)。观音沟石榴斜长角闪片麻岩记录了包含进变质、变质高峰、退变质过程的造山过程"西阿尔卑斯"型P-T轨迹,其中退变质阶段具有明显的近等温降压特征。变质作用P-T轨迹指示本地区可能经历了俯冲-碰撞-快速抬升的造山过程。结合年代学资料,该期造山事件可能发生于泥盆纪。