柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程 及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745~790℃,大于2.8~3.0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670~770℃,1.6~2.2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明,锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。     

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745～790℃,大于2．8～3．0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670～770℃,1．6～2．2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明．锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。     

柴北缘野马滩超高压榴辉岩中副片麻岩夹层的锆石U-Pb定年及其地质意义

榴辉岩与围岩的变质程度和变质年龄研究是超高压竞质地体形成机制研究的关键.已有研究表明,柴北缘野马滩榴辉岩和围岩副片麻岩共同经历了超高压变质作用,榴辉岩的变质年龄为458±7Ma,但有关副片麻岩的变质时代存在争议,从而制约了本区超高压变质地体形成机制的讨论.本文选择新发现的野马滩超高压榴辉岩中的副片麻岩夹层进行详细的年代学和地球化学研究.锆石的阴极发光图象显示所选锆石具有清晰的核.边结构,为典型的变质碎屑锆石特征.LA-ICP-MS定年方法获得锆石核部原岩形成年龄为大于1000Ma,边部变质事件年龄为458±6Ma.该年龄与紧邻的超高压榴辉岩的变质年龄一致,指示二者形成于同一地质事件.岩石地球化学研究表明,片麻岩的原岩为形成于陆缘环境的含泥硅质岩.综合榴辉岩与片麻岩原岩形成构造背景、变质程度及产状关系,提出野马滩榴辉岩与围岩属"原地"关系,可能形成于陆壳的深俯冲作用.     

苏鲁超高压变质带东北端多种成因类型变基性岩:来自岩石学、同位素年代学及地球化学属性的制约

苏鲁超高压变质带是扬子板块与华北板块在三叠纪俯冲-碰撞的产物。变基性岩是苏鲁超高压变质带内出露最广泛的岩石类型之一,研究其岩石学、年代学、地球化学属性及成因机制,对于揭示扬子板块与华北板块之间的俯冲-碰撞-折返的动力学过程具有重要的科学意义。以(退变)榴辉岩为代表的超高压变质岩石广泛出露在威海-荣成一带,少量出露在乳山地区。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,(退变)榴辉岩的原岩时代为792~760Ma,峰期榴辉岩相变质时代为243~226Ma,后期角闪岩相退变质时代为221~207Ma。非榴辉岩相变质的基性岩(麻粒岩和斜长角闪岩)主要出露在乳山地区,其原岩形成时代应不晚于古元古代(1939Ma),峰期麻粒岩相变质时代为1895~1870Ma,后期角闪岩相退变质时代为1848~1806Ma,与胶北地体变基性岩的原岩时代和变质时代十分相似。全岩地球化学研究结果表明,(退变)榴辉岩的原岩显示高Fe拉斑玄武岩的特点,根据其稀土和微量元素特征,可将(退变)榴辉岩进一步划分为A、B和C三组。在球粒陨石标准化稀土配分模式和原始地幔均一化蛛网图解上,A、B和C三组样品分别具有轻稀土弱亏损、轻稀土弱富集和轻稀土富集的特点。轻稀土富集或弱富集型(退变)榴辉岩的原岩地球化学性质与岛弧或大陆玄武岩相似,它们的源区可能与深部富集地幔或受流体交代的地幔楔存在密切的成因关系;而轻稀土亏损型(退变)榴辉岩的原岩可能来自于亏损地幔的部分熔融。由此可见,(退变)榴辉岩的原岩具有成因多样性的特点。乳山地区的基性麻粒岩和斜长角闪岩的原岩也具有高Fe拉斑玄武岩的地球化学属性,Al2O3与Mg O呈正相关变化,TiO_2、P_2O_5与MgO表现出一定程度的负相关性。绝大多数非榴辉岩相变质基性岩的球粒陨石标准化稀土配分模式和原始地幔均一化蛛网配分曲线具有微右倾或明显右倾的特点。上述特征表明,研究区绝大多数非榴辉岩相变质的基性岩原岩来自于富集地幔,少数来自于原始地幔或亏损地幔,并经历了斜长石和辉石的分离结晶以及不同程度的部分熔融过程。由此可见,乳山地区出露的非超高压变质基性岩的原岩具有与胶北地体(高压)基性麻粒岩相近的成因特点。岩石学、同位素年代学和地球化学特征的综合对比研究结果表明,在苏鲁超高压变质带东北端的威海-荣成-乳山地区,既存在与华北板块古老变质基底相关的变基性岩,也存在与华南板块北缘新元古代变质基底相关的超高压榴辉岩,表明三叠纪时期华北板块东南缘胶北地体的部分古老变质基底曾卷入到扬子板块与华北板块之间的俯冲-碰撞造山过程,随后与超高压岩石一起抬升折返,形成当今的构造混杂岩带。     

冀北赤城榴辉岩的时间序列:来自锆石SHRIMP U-Pb年龄的证据

冀北赤城退变榴辉岩的原岩为兼具洋中脊和岛弧地球化学属性的拉斑玄武岩类,其变质演化经历了早期的榴辉岩相进变质,以及后期的麻粒岩相和角闪岩相退变质等阶段。锆石SHRIMP U-Pb年代学研究表明,退变榴辉岩的原岩形成于438 Ma±,峰值榴辉岩相变质发生在355 Ma±,后期麻粒岩相和角闪岩相退变质年龄则分别为341 Ma±和322 Ma~326 Ma。冀北赤城退变榴辉岩演化时间序列的确定,对探讨华北克拉通北缘中段的大地构造演化具有十分重要的意义。     

西藏松多地区榴辉岩的原岩属性探讨及其地质意义

松多榴辉岩是约束拉萨板块中部古特提斯洋演化的重要材料,前人对其形成年代、变质P-T轨迹等诸多方面已进行了详细的研究,然而对其原岩的研究却较为薄弱,地球化学分析是恢复榴辉岩原岩的重要手段,也是反演区域古特提斯洋演化的重要依据.在系统收集区域地球化学数据的基础上,采集了17件松多榴辉岩样品,进行了地球化学研究,意在对区域构造演化提供新的制约.松多地区主要出露双矿物榴辉岩和退变质榴辉岩,两类榴辉岩都表现出亚碱性拉斑玄武岩的特征,在微量元素和各类构造环境判别图解中,两种榴辉岩分别都落入了N-MORB和E-MORB区域.基于上述分析结果,并结合区域地质资料,表明松多古特提斯洋在演化过程中可能长期存在地幔柱岩浆和正常洋中脊亏损地幔岩浆的相互作用.      

东昆仑高压变质带榴辉岩年代学、地球化学及其地质意义

近年来在东昆仑造山带中发现出露多处榴辉岩,由夏日哈木-苏海图、大格勒、宗加、尕日当（浪木日上游）、温泉、加当等多个榴辉岩、榴闪岩高压变质地体组成,呈透镜体或条带状产于金水口岩群中,构成了一条长达530 km的高压变质带.从榴辉岩的岩石学、地球化学、同位素年代学等方面进行系统梳理,结果表明岩石类型复杂,主要可分为榴辉岩、退变榴辉岩、榴闪岩,岩石地球化学显示东昆仑榴辉岩SiO₂含量为41.58%~59.00%,平均值为50.19%,Al₂O₃含量为11.27%~18.54%,平均值为14.66%,TiO₂含量为0.76%~1.59%,平均值为1.03%.稀土配分曲线主要为轻稀土富集型,微量元素配分主要介于E-MORB与N-MORB之间.获得加当榴闪岩变质年龄为440±13 Ma,原岩年龄为934±15 Ma,同时结合东昆仑地区榴辉岩锆石年龄对其进行分析,锆石单点206Pb/238U年龄在直方图上显示出丰富的信息,变质峰期年龄出现明显3个年龄峰,分别为451 Ma、432 Ma和412 Ma,原岩年龄出现峰值934 Ma,其中515~440 Ma记录了板块俯冲时段的岩浆热事件;440~420 Ma为陆壳俯冲-碰撞的记录;420~390 Ma是榴辉岩在折返过程中退化变质的反映.东昆仑榴辉岩变质时代与东昆仑原特提斯洋构造演化密切相关.      

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)榴闪岩的地球化学组成及其地质意义

预先导孔(CCSD-PP2) 位于苏鲁高压-超高压变质地体南部的北苏鲁超高压变质表壳剪切叠覆岩片中, 岩心主要由榴闪岩(包括角闪岩)、花岗片麻岩、副片麻岩和榴辉岩组成.镜下鉴定和激光拉曼测试结果表明预先导孔(CCSD-PP2) 第一段榴闪岩的主要矿物为角闪石、石榴石、黑云母和钠长石, 是榴辉岩退变质作用的产物.地球化学数据显示榴闪岩的化学成分与正常型榴辉岩相对应, 稀土元素组成及配分模式与主孔榴辉岩基本相似, 但微量元素特征及在地球化学判别图解上存在一定差异, 说明该段榴闪岩与主孔榴辉岩的原岩虽然都是形成于板内环境玄武岩类, 但它们并不完全相同, 其差异可能是由原岩性质的多样性及榴辉岩退变质过程中流体组分的加入引起的.榴闪岩及其下部花岗片麻岩内锆石中柯石英、绿辉石等矿物包裹体的发现及岩石学和地球化学特征等与主孔花岗片麻岩相似的性质, 以及在接触面附近榴闪岩中的SiO₂含量具有逐渐增高的趋势等, 说明榴闪岩与花岗片麻岩曾一起俯冲到地下深处, 并在折返过程中经历了强烈的退变质作用, 它们之间可能存在一定程度的物质交换.      

大别地体变质岩石中锆石Lu-Hf同位素基本特征

大别地体变质岩中锆石的Hf同位素研究可以为超高压变质过程中锆石的Lu-Hf地球化学行为及超高压变质原岩的性质和成因提供重要信息.最近Zheng等和Wu等率先对大别造山带变质岩开展了锆石的Hf同位素研究,得到许多新的认识[1-3].我们在对大别山南部超高压变质带新店榴辉岩、双河和黄镇地区榴辉岩片麻岩和硬玉石英岩以及南北大别若干个片麻岩变质锆石微区U-Pb SIMS定年和CL内部结构研究的基础上进行了原位LA-MC-ICPMS的Lu-Hf同位素分析,获得以下一些结果和认识:     

大别超高压变质过程中流体作用的微量元素效应及其地球化学意义

对大别地区角闪岩相－麻粒岩相和榴辉岩相岩石进行较系统的地球化学研究,探讨了超高压俯冲变质及折返过程中元素的再分配行为,并就其对变质过程中的部分熔融作用和流体交代作用的指示进行了分析。研究表明,大别榴辉岩原岩在其俯冲过程中发生了部分熔融作用,并在其早期脱水和后期退变质作用过程中与变质流体相之间产生了交换。脱水作用使榴辉岩Ｎｂ／Ｔａ比值升高,但后期的退变质作用使榴辉岩与其寄主围岩间的Ｎｂ／Ｔａ比值相对     

含柯石英榴辉岩形成深度的构造校正测算

应用透射电子显微镜(TEM)对大别地区英山县含柯石英榴辉岩、石英榴辉岩及石榴角闪岩中石榴子石进行研究,结果表明在强塑性变形的三类岩石中,石榴子石的超微构造特征存在明显差异。在含柯石英榴辉岩中的石榴子石位错密度比角闪岩中的低。修正石榴子石材料系数α为0.25,用石榴子石位错密度估算了相对差异应力值,并讨论了在超高压榴辉岩形成和退变质过程中各阶段的变质条件。根据石榴子石位错密度测定的差异应力,结合石榴子石的变形测量,恢复构造三维主应力及构造附加静水压力值P_S,从柯石英相的转变压力P中减去构造附加静水压力值P_S后,利用单纯由重力引起的静水压力值P_G换算上覆岩石的重力和厚度,获得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅为 ≥ 32.09~32.11km.因此提出,该含柯石英榴辉岩是在这一地壳深处(或稍深一些)受强烈构造作用形成的新认识。同位素资料分析表明,大别地区榴辉岩系地壳成因,这对于榴辉岩是壳内产物的认识提供了进一步证据。      

柴达木盆地北缘鱼卡河含柯石英榴辉岩的确定及其意义

在柴达木盆地北缘鱼卡河边达肯大坂杂岩之花岗质片麻岩中发现典型的含柯石英榴辉岩。榴辉岩主要由石榴石、绿辉石和少量（多硅）白云母、柯石英和石英、角闪石、金红石等矿物组成。石榴石中铁铝、镁铝和钙铝榴石分子含量分别为５１％～５９％、２６％～３１％和１３％～１９％;绿辉石中硬玉分子含量为４５％～４８％;岩石中残留有ｂ０值极大的高压矿物多硅白云母（ｂ０＝９０７５×１０－１ｎｍ）;角闪石亦为高压类型的冻蓝闪石;最为重要的是确定了柯石英的存在。榴辉岩原始特征保存完好,仅遭受轻微的退变质作用和叠加变质作用。组成矿物可分为３个世代：（１）峰期矿物组合：石榴石＋绿辉石＋（多硅）白云母＋（柯）石英＋金红石;（２）退变交生组合：冻蓝闪石＋蠕虫状石英;（３）后期叠加变质矿物白云母。榴辉岩相变质作用发生在压力大于２８ＧＰａ的超高压至大约７３０℃、１７０ＧＰａ的高压环境,表明柴达木盆地北缘是一条重要的古板块汇聚边界。     

大别山北部镁铁-超镁铁质岩带的研究新进展

报道了大别山北部镁铁－ 超镁铁质岩带研究的一些最新进展,其中特别重要的是两种产状新鲜榴辉岩露头的发现、超高压变质线索及变质蛇绿岩的地球化学证据等。讨论了该带需进一步研究的若干问题。     

大别山杂岩中两类斜长角闪岩的矿物学鉴别标志及对榴辉岩成因的意义

鉴别造山带斜长角闪岩由含柯石英榴辉岩退变而成，还是未经过超高压变质作用的普通斜长角闪岩，对研究榴辉岩成因有重要意义，本文提出用斜长角闪岩中两个最常见矿物，石榴长石和角闪石的ＭｎＯ和ＭｇＯ含量以及四次配位Ａ１和六次配位Ａ１数可有效地区分这两种不同成因的斜长角闪岩，本文提供的数据表明：大别群变质杂岩中有一部分斜长闪岩并未经历过超高压变质作用，因此，大别群中的超高压变质岩是构造侵入到角闪岩相岩石中的产物     

大别造山带超高压变质带中含金钛-铁氧化物

大别造山带ＨＰ（高压）－ ＵＨＰ（ 超高压） 变质岩中的钛－ 铁氧化物系列矿物和其寄主岩石同是ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用过程的重要地质记录,经研究发现这些钛－ 铁氧化物中金元素浓度较高。对榴辉岩相、角闪岩相变质岩中金红石、钛铁矿电子探针微区分析发现其含金值高达０－０１ ％ ～０－６１ ％ ;微区电子探针浓度扫描揭露金呈超微粒包体、弥散状态分布于金红石、钛铁矿中。钛－ 铁氧化物矿物中出现这种含金形式不仅是金在ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用下具有亲铁性质的表现,也可能是金在地幔岩石中的主要赋存状态。     

孟中榴辉岩形成和演化和P-T轨迹

本文研究了江苏东海县孟中榴辉岩富铝单斜辉石中石榴子石出溶作用,利用温压计对榴辉岩中各阶段矿物组合进行了温压估算,由此建立了孟中榴辉岩形成和演化的P-T轨迹。结果表明,该榴辉岩经历了地幔条件下由于降温和可能的升压作用,富铝单斜辉石中出溶石榴子石并形成榴辉岩;榴辉岩构造侵位到高角闪岩相片麻岩基底中;退化变质这3个阶段的演化过程。      

山东诸城榴辉岩相长英质岩石变质特征

通过变质矿物及岩石学的特征确定出山东诸城地区含有榴辉岩块体的片麻岩经历了榴辉岩相到绿帘角闪岩相、绿片岩相的退变质过程。证据有:(1)在榴辉岩块体的边缘片麻岩与榴辉岩呈1-2cm宽的条带状相间排列;(2)硅质片岩中出现Ky-Zo-Q的高压矿物组合;(3)钠长石的矿物晶体内出现硬玉质辉石的残留体;(4)出现高度富Si的多硅白云母(Si=3.55);(5)镁钠闪石及与其共生的暗硬玉(Jd=21)的出现。     

豫南——鄂北大别山北部高压角闪石榴辉岩的研究

一个高压角闪石榴辉岩带出现在豫南——鄂北大别山高压超高压变质单元的最北部。榴辉岩的矿物组合为石榴石+绿辉石+角闪石+绿帘石+多硅白云母+石英+金红石。采用Powell等(1994)的Thermocalc估计的温压条件:压力为1.8-2.4GPa,温度为490-592℃。这个带的榴辉岩在矿物组合,矿物成分和温压条件上明显不同于该高压变质单元中其它带的榴辉岩。     

大别山超高压变质岩的变形历史及折返过程

大别山南部的超高压变质岩在其形成及折返过程中经过5期变形。D₁变形为榴辉岩相前变形,形成于扬子板块北缘陆壳基底的俯冲过程中;D₂变形形成于折返初期(220-210Ma)即超高压变质岩在浮力驱动下折返至下地壳底部的过程中,变形以块状榴辉岩的糜棱岩化及层状榴辉岩和基质的紧密-同斜褶皱为特征;D₃变形发生在折返中期(200-180Ma)即超高压变质岩在南北陆块持续碰撞作用下被挤出并向北逆冲折返至中地壳的过程中,变形以榴辉岩的布丁化和基质的强烈韧性剪切变形为特征;D₄变形是折返晚期(130-110Ma)超高压变质岩在地壳浅部伸展体制下向南滑脱所致;在折返至近地表时,超高压变质岩受到NE向断层(D₅)的切割。     

柴北缘鱼卡含硬柱石假象榴辉岩的发现、P-T-t轨迹及控制硬柱石形成的主要因素

硬柱石是大洋冷俯冲带的代表性矿物之一,富含水和Sr、Pb及稀土等微量元素,其形成和分解对于俯冲带流体活动、壳幔水和微量元素循环、地幔楔交代和熔融及岛弧岩浆作用等具有重要影响.但由于硬柱石对温度和压力的改变非常敏感,在板片折返过程中很容易分解,因此目前全球出露的硬柱石榴辉岩极为稀少.总结了榴辉岩中早期硬柱石存在的识别标志,并据此确定柴北缘超高压带西段鱼卡地区的含蓝晶石榴辉岩和斜黝帘石榴辉岩是峰期硬柱石榴辉岩退变质改造的结果.该发现说明柴北缘成为继大别造山带之后全球第二例出露硬柱石榴辉岩的大陆俯冲型造山带.利用相平衡计算方法恢复了这两种榴辉岩的变质演化过程,其中含蓝晶石榴辉岩的P-T轨迹和峰期变质条件均与区内大陆俯冲型含柯石英多硅白云母榴辉岩相似,而斜黝帘石榴辉岩峰期变质温压则略低.锆石定年获得含蓝晶石榴辉岩和斜黝帘石榴辉岩的变质时代分别为437 Ma和436 Ma,与带内已有超高压榴辉岩相变质时代相同,同时获得含蓝晶石榴辉岩的原岩结晶时代为1 273 Ma.相似的变质P-T轨迹和变质时代表明含蓝晶石榴辉岩与同剖面含柯石英多硅白云母榴辉岩共同经历了大陆深俯冲作用.这一结果表明,硬柱石榴辉岩并非大洋冷俯冲带特有,决定榴辉岩中是否出现硬柱石的主要因素是原岩成分和变质条件.在鱼卡地区,榴辉岩的矿物组合中能否出现硬柱石的最主要控制因素是原岩中的Mg含量,由高Mg#的基性岩变质形成的榴辉岩峰期矿物组合中易出现硬柱石.