超高压榴辉岩中绿辉石组构和变形机制研究进展

榴辉岩中绿辉石晶格优选方位(LPO)类型主要有S型(压扁型)组构、L型(收缩型)组构、L-S中间型组构、退火型组构,其中L型和S型组构是绿辉石在超高压岩石中最发育的组构类型.矿物组构的产生与变形机制密切相关,目前还无法解释绿辉石LPO产生和变化的原因.对天然绿辉石变形机制的最新研究进行了评述,包括位错蠕变产生变形绿辉石LPO的传统观点,以及扩散蠕变伴随晶体各向异性生长和空间群转换两种新观点.使用费氏台对大别山双河地区榴辉岩中的绿辉石组构进行了测量,并用电子背散射衍射技术(EBSD)对测量结果进行了验证.结合榴辉岩的显微构造和绿辉石组构特征对大别山双河超高压榴辉岩中绿辉石的变形机制进行了初步探讨,认为其变形机制以位错蠕变为主.     

大别山超高压岩石的流变学研究

本文利用野外构造解析、透射电镜、岩组等手段,对大别山地区超高压岩石的变形表象及变形机制进行了详细的观察和研究,从而动态地建立了超高压岩石折返的PTtD轨迹。结果表明:超高压石榴橄榄岩经历了高温和低温两种变形,其中橄榄石中发育高温[001](100)和中低温[010](100)两种滑移系。超高压榴辉岩中绿辉石的位错构造发育,位错密度为4.98×10~7/cm~2。绿辉石亚颗粒的特征显示存在颗粒边界迁移和扩散蠕变。绿辉石的组构测定表明,绿辉石晶内塑性流动形成了[001]极密,该极密平行于线理,属L型收缩组构。组构对称型显示本区榴辉岩以共轴变形为主,由于应变分解,部分地区含非共轴成分。付林图解表明,绿辉石和石榴子石的变形均属于收缩型椭球,拉伸型应变,这与绿辉石组构测定结果一致。石榴子石位错密度为3.54×10~7/cm~2,部分地区的石榴子石发育动态重结晶及核幔构造等,形成榴辉岩相糜棱岩。另外根据不同超高压岩石中石英的位错密度或亚颗粒大小,计算了超高压岩石折返时各个阶段的应力大小。     

超高压榴辉岩中绿辉石组构测定及其流变学意义

绿辉石高温变形特征在很大决定了榴辉岩流变学表象,绿辉石变形显微构造和晶格优选方位（ＬＰＯ）的研究是认识榴辉岩变形机制和动力学背景参数（应变,应力,应变速率）的重要途径之一,详细介绍了绿辉石ＬＰＯ测定方法和步骤,报道了潜山县双河地区超高压榴辉岩中绿辉石组构初步研究成果及流变学意义,ＬＰＯ测量成果表明：双河榴辉岩绿辉石组构（００１）极密位于页理面附近,并于近平行线理Ｌ（０１０）环带垂直直于Ｌ（００１）     

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     

大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水：对原岩性质和动力学过程的制约

运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术,对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水,以OH~-的形式存在,含量可达～2000ppm(H_2O wt.)。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(-150km)上是不均一的,而黄镇绿辉石是均一的(至少在3km的尺度上)。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分布都反映的是原岩特征,碧溪岭榴辉岩原岩经历的水-岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是“弥散式”的碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。碧溪岭绿辉石的水含量(<1400ppm)明显低于黄镇绿辉石(～1850ppm),这是原岩水含量差异的体现,原岩性质的不同和经历的水-岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。     

碧溪岭超高压石榴橄榄岩的流变学研究

从组构、位错、滑移系及古应力计算等方面综合研究了大别山超高压石榴榄榄岩的流变学特征（１）对橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石的且构分析表明,碧溪岭地区超基岩经历了塑性变形,形成了ＬＰＯ组构：碧溪岭超基性岩的变形特征既淡类似于蛇绿岩,也不完全等同于幔源包体,它有十分独特遥变形的图象。（２）利用费氏台可观测到的滑移系有如下两种：「００１」（１００）为中高温滑移系,「０１０」（１００）为低温滑移系,低温滑移系和     

碧溪岭石榴异剥橄榄岩的显微构造及成因机制

对超高压变质带中橄榄岩变形显微构造的研究, 有助于了解板块边界构造环境中地幔物质的流变性质和变形机制, 进而探讨其在深俯冲/折返过程中的地球动力学过程的作用.采用光学显微镜、电子探针、红外光谱、电子背散射衍射(EBSD)、位错氧化缀饰等多种方法系统研究了来自中国大别碧溪岭的石榴异剥橄榄岩中的变形显微构造.研究结果表明: (1)碧溪岭石榴异剥橄榄岩发育较好的形状优选方位, 但只有单斜辉石显示了强晶格优选方位, 而橄榄石晶格优选方位很弱, 与常见上地幔橄榄岩中单斜辉石组构弱而橄榄石组构强的特点差异显著, 反映了单斜辉石经历位错蠕变而橄榄石经历位错调节的颗粒边界滑移变形; (2)碧溪岭异剥橄榄岩中单斜辉石和橄榄石均含有一定量的结构水, 其中单斜辉石含水量124×10-6~274×10-6, 橄榄石含水量38×10-6~80×10-6, 高于常见造山带橄榄岩中各矿物的含水量, 可能反映了壳源物质混染引起的高含水量变形环境; (3)橄榄石中发育显著位错显微构造, 根据位错显微构造计算的变形差异应力为230~600 MPa, 高于正常上地幔稳态流变应力, 反映了俯冲带中的相对低温变形环境.综合分析研究表明, 超高压变质带中的高压、低温、高差异应力和高结构水含量是形成碧溪岭相对独特的橄榄石、单斜辉石变形显微构造的原因.      

大别山碧溪岭榴辉岩峰期变质条件地质温度计适应性探讨

榴辉岩石榴石-单斜辉石(Gt-Cpx)地质温度计常用于研究超高压变质作用p-t条件。业已存在多种Gt-Cpx温度计算公式和绿辉石Fe2+校正方法,本文通过碧溪岭地区浅色及深色2种榴辉岩p-t条件计算,对几种常见温度计算公式和绿辉石Fe2+校正方法进行比较,认为Droop(1987)电价平衡法和Ravna(2000)温度计算公式最适合榴辉岩的温度计算。计算结果表明,碧溪岭地区浅色榴辉岩峰期变质p-t条件为3.0～3.4GPa和660～731℃。     

大别山超高压变质带面理化榴辉岩石变形石榴石的几何学和运动学特 …

大别山东部双河附近面理化榴辉岩中,所有榴辉岩相矿物包括石榴石、绿辉石乃至金红石都受到强烈拉伸。用透射电镜可以观测到石榴石晶体中塑性变形的显微构造,包括自由位错、位错壁和位错网。拉伸石榴石的应变轴比表现为Ｘ〉Ｙ〉Ｚ。运动学标志如石榴石不对称碎斑和旋转的金红石颗粒,表明有旋转应变的作用。石榴石和金红石的福林系数分别为１．１８和０．９８。所有这些都表明石榴石在接近于平面应变的条件下形成。由于石榴石颗粒在     

大别山碧溪岭地区超高压变质岩构造分析

大比例尺 (1∶10 0 0 0 )构造制图及构造分析表明 ,碧溪岭地区超高压变质岩石含有丰富的构造演化历史记录。同碰撞或挤压组构只保留于榴辉岩及其它超高压变质岩透镜体内部 ,表现为高角度网络状超高压剪切带与弱应变透镜体域规律组合格式。前者由面理或糜棱岩化榴辉岩组成 ,后者由块状榴辉岩及石榴橄榄岩组成。碰撞期后伸展构造表现为区域性的假单斜状 ,内部呈低缓角度的网络状强应变带及所环绕的透镜状弱应变域组合格式 ,强应变带的岩石为由榴辉岩退变成的角闪岩相高压片麻岩及部分熔融形成的含榴花岗岩 ,透镜状弱应变域的岩石为弱角闪相改造的榴辉岩及石榴橄榄岩。不同尺度上同碰撞或挤压组构及碰撞期后伸展组构所显示的这种残斑基质流变学结构样式 ,虽然与先期原岩成分、结构、流变学的不均一性有关 ,但主要是多期递进应变分解作用的结果 ,支持榴辉岩“原地”成因模式。依据构造学证据和可利用的岩石学及同位素年代学资料 ,分析了超高压变质岩石的形成及折返过程 ,指出碧溪岭地区超高压变质岩石是在 2 45～ 2 10Ma形成的 ,碰撞期后伸展作用主要发生在 2 0 0～ 170Ma。在超高压变质岩石向地壳表层折返过程中 ,张扭作用可能有重要功能 ,不支持碧溪岭地区遭受过多期超高压变质作用的推论。     

柴达木北缘鱼卡-落凤坡榴辉岩-片麻岩单元的变质变形深化

鱼卡-落风坡榴辉岩-片麻岩单元位于柴北缘HP/UHP变质带的西段.微构造分析和岩相学观察显示,榴辉岩及相关岩石经历了3期与俯冲和折返作用有关的变质变形阶段:①前榴辉岩相阶段,变质变形组构主要以包裹体的形式保存在具有生长环带的石榴子石核部,矿物组合为Ep Pl Amp,并局部显示出S形或反S形分布的特征,反映与俯冲作用有关的变形组构以不对称的旋转应变为特征.②榴辉岩相变质变形阶段,以绿辉石、多硅白云母等矿物围绕石榴子石定向分布为特征,构成榴辉岩相条件下的面理和拉伸线理.缺乏明显的不对称组构,显示榴辉岩相的变形作用以共轴变形为特征.③后榴辉岩相变质变形阶段,以角闪石、斜长石等矿物的定向分布为特征,其变形组构主要存在于围绕榴辉岩透镜体分布的退变榴辉岩(角闪石化榴辉岩)和围岩中,与区域上占主导地位的片麻岩中角闪岩相的变形构造一致,与榴辉岩的折返作用有关.榴辉岩及相关岩石的变质变形演化代表了鱼卡-落风坡榴辉岩-片麻岩单元从俯冲到折返的构造热历史.     

大别山双河地区超高压变质岩矿物超微构造的HRTEM研究

报道了大别山双河地区超高压榴辉岩和硬玉石英岩矿物超微构造及缺陷结构的高分辨透射电镜研究结果。在天然变形绿辉石晶内的自由位错、位错倾斜壁、位错环、位错网、亚晶界、堆垛层错等亚构造中 ,发现了纳米级水分子团 ,这种球形状水分子团包体的存在是导致绿辉石晶体水解弱化和塑性变形的重要因素。在榴辉岩矿物中广泛发育的层错、(10 0 )变形双晶、晶畴结构、界面与晶面的交叉滑移、晶格畸变等变形构造及缺陷结构 ,指示超高压岩石经历了快速折返。在硬玉单晶大约 5 0 0nm的微晶畴内 ,发现了C2 /c和P2 1/n两种结构 ,C2 /c结构的晶体学参数对应于硬玉 ,而P2 1/n结构的晶体学参数对应于绿辉石 ,纳米级P2 1/n出溶结构的存在 ,表明在退变质过程中 ,硬玉在纳米尺度上部分转变为绿辉石 ,并且未能达到平衡。也说明在主体岩石的抬升过程中 ,硬玉晶体伴随有复杂的非平衡退变质作用。对于大别山超高压变质岩的p T轨迹描述及其构造解释具有重要意义。     

榴辉岩组构运动学与大陆深俯冲——中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的EBSD研究

中国大陆科学钻探主孔位于苏鲁超高压带南部的东海县毛北榴辉岩体之上。主孔0-600米深度的榴辉岩的塑性变形以具中等倾角的东倾面理,近南北向的水平拉伸线理、“A”型剪切褶皱和一系列平行面理的微型韧性剪切带为特征。使用电子背散射（EBSD）技术测量的主孔7个榴辉岩样品的石榴石和绿辉石的晶格优选定向（LPO）表明：石榴石基本上无序排列,而绿辉石表现出强烈的LPO。绿辉石的[001]轴近平行于拉伸线理方向,（010）面的法线和[100]轴垂直面理分布,{110}的法线形成垂直面理的环带,反映绿辉石的位错蠕变由[001]（100）和1／2〈^-110〉滑移系控制,其不对称的LPO指示了由北向南的剪切指向。根据单斜辉石的高温实验结果,毛北榴辉岩经历了800-900℃的超高压变质作用。通过构造重塑,揭示毛北榴辉岩体为剪切流变褶皱,形成于扬子板块深俯冲时的超高压变质过程。因此榴辉岩中保留的早期岩石组构特征可以为板块的深俯冲运动学和俯冲极性提供重要信息。     

东海榴辉岩的早期退变质—后成合晶的形成、特点及地质意义

在苏北东海地区出露一种由富石榴子石基质与绿辉石脉组成的榴辉岩。这种榴辉岩有些经历过很强的后榴辉岩阶段变形作用，有些则没有。不论变形与否，其早期退变质均表现为绿辉石脉中沿绿辉石边界发育的细脉状透辉石＋钠长石后成合晶。后成合晶的形态及成分变化特点显示：弱变形榴辉岩的退变质作用是在榴辉岩折返到一定深度后，绿辉石颗粒间产生微裂隙，富SiO2流体进入并与绿辉石反应，形成后成合晶；而在强变形榴辉岩中，伸展性构造变形使绿辉石颗粒间形成微裂隙，富SiO2流体沿此进入，与绿辉石反应形成后成合晶。不同原因引起的变形为流体进入榴辉岩内部提供通道。榴辉岩的早期退变质发生在绿辉石脆－塑性变形发生转换的温压条件下，反映了榴辉岩折返过程中榴辉岩体与花岗质围岩间的物质交换。     

柴达木北缘鱼卡-落凤坡榴辉岩-片麻岩单元的变质变形演化

鱼卡－落凤坡榴辉岩－片麻岩单元位于柴北缘HP/UHP 变质带的西段。微构造分析和岩相学观察显示,榴辉岩及相关岩石经历了3期与俯冲和折返作用有关的变质变形阶段：①前榴辉岩相阶段,变质变形组构主要以包裹体的形式保存在具有生长环带的石榴子石核部,矿物组合为Ep+Pl+Amp,并局部显示出S形或反S形分布的特征,反映与俯冲作用有关的变形组构以不对称的旋转应变为特征。②榴辉岩相变质变形阶段,以绿辉石、多硅白云母等矿物围绕石榴子石定向分布为特征,构成榴辉岩相条件下的面理和拉伸线理。缺乏明显的不对称组构,显示榴辉岩相的变形作用以共轴变形为特征。③后榴辉岩相变质变形阶段,以角闪石、斜长石等矿物的定向分布为特征,其变形组构主要存在于围绕榴辉岩透镜体分布的退变榴辉岩（角闪石化榴辉岩）和围岩中,与区域上占主导地位的片麻岩中角闪岩相的变形构造一致,与榴辉岩的折返作用有关。榴辉岩及相关岩石的变质变形演化代表了鱼卡-落凤坡榴辉岩-片麻岩单元从俯冲到折返的构造热历史。     

大别山碧溪岭榴辉岩激光探针40Ar-39Ar年龄

采用激光探针⁴⁰Ar-³⁹Ar法对大别山碧溪岭榴辉岩样品中的石榴石和绿辉石单颗粒矿物进行原位测定,获得了两条等时线年龄。结果表明该区榴辉岩经历了两期构造热事件:榴辉岩超高压变质作用发生在加里东期,燕山期年龄为快速抬升折返的热事件年代记录。     

大别山超高压变质带面理化榴辉岩中变形石榴石的几何学和运动学特征及其大地构造意义

大别山东部双河附近面理化榴辉岩中, 所有榴辉岩相矿物包括石榴石、绿辉石乃至金红石都受到强烈拉伸。用透射电镜可以观察到石榴石晶体中塑性变形的显微构造, 包括自由位错、位错环、位错壁和位错网。拉伸石榴石的应变轴比表现为 Ｘ＞ Ｙ＞ Ｚ。运动学标志如石榴石的不对称碎斑和旋转的金红石颗粒, 表明有旋转应变的作用。石榴石和金红石的福林系数分别为１１８ 和０９８。所有这些都表明石榴石是在接近于平面应变的条件下形成。由于石榴石颗粒在应变前后体积未变,因此也是在简单剪切作用条件下形成的。根据石榴石韧性变形要求的温度条件, 此种变形应在榴辉岩相条件下发生, 代表一次向南的逆冲作用, 经过展开后, 逆冲的方向为南西。根据石榴石的流变律, 其韧性变形的最低温度估计约为 ８００℃。石榴石中普遍有一组透入性破劈理, 它产生于面理化榴辉石折返后的角闪岩相早期, 形成于石榴石韧性变形之后。破劈理及其中反Ｓ形破劈理的运动指向表明有向北的滑动, 发生在主簿源复背斜形成之前; 主簿源复背斜使面理化榴辉岩的产状由倾向北改变为倾向南。根据面理化榴辉岩及其围岩的同位素年龄, 估算出面理化榴辉岩在２００～１９０ Ｍａ 期间的平均垂直折返速率为９ｍ ｍ ／ａ。此外, 还     

大别超高压岩石中石英的组构和变形

通过对大别地区不同超高压岩石和同一超高压岩石中不同变形期次石英的变形特征的研究 ,探讨超高压岩石折返时的流变学特征和状态。运用野外构造解析、组构分析、透射电镜和应变分析发现 ,除榴辉岩中静态重结晶石英外 ,其它超高压岩石中石英均发生了强烈的塑性变形 ,波状消光、变形纹、变形条带等极为常见。石英石榴岩中石英交叉滑移位错的发育 ,说明经历了高温位错蠕变 ,其代表的差异应力为Δσ =78.92MPa。石英脉的变形是超高压岩石折返到中地壳以后的角闪岩相退变峰期产物 ,其差异应力为Δσ =2 5 .2MPa。超高压二云母片岩中石英典型的糜棱结构代表的差异应力为 :Δσ =5 9.6 1MPa。大别超高压岩石可能是在构造应力比较低的情况下区域隆升的结果     

超高压榴辉岩中高场强元素的分配——以大别山碧溪岭为例

本文通过对来自大别山中部碧溪岭地区的3块含柯石英榴辉岩中石榴子石、绿辉石以及角闪石进行主量、微量元素分析，研究了榴辉岩中微量元素，特别是高场强元素在峰期变质作用阶段以及随后的角闪岩相退变质作用阶段的分配特征。榴辉岩中代表峰期变质作用的石榴子石与绿辉石颗粒的δEu呈现出相关性，线性拟合斜率为0.75，与前人结论相似，说明微量元素在它们之间的分配达到平衡。绿辉石颗粒中的Na2O含量(6.14%~7.92%)和硬玉组分含量(＞50%)较高，且通过石榴子石 单斜辉石地质温度计得到平均变质温度为T=699℃，表明这些绿辉石属于超高压榴辉岩相原生矿物。在超高压变质作用过程中，Zr (Kd=0.18~0.91)倾向于进入石榴子石，而Hf (Kd=0.60~3.92)相对于Zr更倾向于进入绿辉石。绿辉石中高场强元素(Zr)的含量与Mg、Fe2+含量之和呈正相关，说明Zr在绿辉石中占据八面体M1位置。Zr在绿辉石中的含量与硬玉组分含量呈负相关性，其原因为伴随着硬玉含量降低，绿辉石中M1 O键长缩短从而更适合Zr进入。而中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较低(28.4%~42.8%)，碧溪岭地区榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较高(44%~55%)。这解释了中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩捕虏体中Zr倾向于进入绿辉石，而大别山地区榴辉岩中Zr倾向于进入石榴子石的原因，也说明了寄主矿物的化学成分是影响高场强元素分配行为的主要因素。具有明显转变关系的绿辉石与角闪石的微量元素组成表明，在角闪岩相退变质阶段，绿辉石中轻稀土元素与重稀土元素发生明显分异，其中轻稀土元素倾向于进入次生角闪石中，而重稀土元素则倾向于保存在绿辉石中。微量元素在角闪石与绿辉石之间虽然未达到平衡，但Zr、Ba倾向于进入角闪石而Sr倾向于保存在绿辉石中。     

大别山菖蒲—碧溪岭地区高压—超高压榴辉岩相变质岩和有关岩石的岩石类型及其原岩性质

安徽岳西菖蒲—碧溪岭地区出露两条北北西向的高压—超高压变质岩带:西带由土桥冲至菖蒲水电站,该带由层状硬玉石英岩类、大理岩及少量的石英深色榴辉岩以及浅色榴辉岩等组成;东带由小南山岭至碧溪岭,主要由层状的浅色榴辉岩系列和层状深色榴辉岩系列岩石组成。该区发育的层状浅色榴辉岩和层状的深色榴辉岩两种榴辉岩在岩石组合、矿物组合、矿物成分等方面有明显差别。浅色榴辉岩一般由硬玉质绿辉石(Jd 65～45)、+镁铝以及钙铝端元成分(Pyr+Gro,60±)的石榴子石+蓝晶石±多硅白云母±石英及次生的角闪石、绿帘石组成。其中夹有硬玉质绿辉石石英岩、富蓝晶石岩石、石榴子石岩和硬玉石榴白云片岩等岩石薄层。深色榴辉岩由绿辉石(Jd20～50)±富铁铝端元的石榴子石(Alm 50～60)+金红石±石英及次生的角闪石等组成。石英深色榴辉岩由绿辉石(Jd 40～45)+镁铝端元的石榴子石(Pyr 10～30)+石英+金红石及次生的角闪石、长石组成。深色榴辉岩与石榴橄榄岩分布上紧密相随。浅色榴辉岩的原岩为基性凝灰质沉积岩,相伴随的硬玉石英岩、硬玉岩、白云片岩的原岩大致分别为粉砂岩、长石砂岩、泥质粉砂岩;深色榴辉岩为基性凝灰质熔岩。大理岩的原岩为灰岩。同时,本文的研究表明,在相同的变质作用条件下,榴辉岩相岩石中石榴