北苏鲁超高压变质带中斜长角闪岩的成因

在北苏鲁超高压变质带的威海地区的正片麻岩中,存在大量规模不一的含石榴石斜长角闪岩的透镜体或不规则团块。锆石中矿物包体的激光拉曼测试、阴极发光图像分析、稀土元素和微量元素以及Lu-Hf同位素的LA-(MC)-ICP-MS测试等综合研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩 (WH17) 只存在一种成因类型的锆石,即变质锆石。该类锆石自核部到边部均保存了典型的超高压包体矿物组合：柯石英 (Coe)+石榴石 (Grt)+绿辉石 (Omp)+多硅白云母 (Phe)+金红石 (Rt)+磷灰石 (Ap),相应的阴极发光图像自核部到边部十分均匀,具有典型变质锆石的特点。锆石核部和边部的稀土元素含量特征和配分模式也十分相似,主要表现为轻稀土元素相对亏损,而重稀土元素相对平坦,无Eu异常 (Eu/Eu^*=0.94~1.04), 具较明显的正Ce异常 (Ce/Ce^*=83.4~111.0),低的Th/U (<0.02) 和 Lu/Hf (<0.00010) 比值以及极低的 Th (1×10^-6~4×10^-6) 含量。锆石核部到边缘的重稀土元素亏损与石榴石稳定有关,而无Eu异常则与斜长石分解关系密切。上述特征表明,含石榴石斜长角闪岩中的锆石均是在超高压变质阶段形成的变质锆石,而研究样品中继承性岩浆结晶锆石的缺乏,是由于含石榴石斜长角闪岩在原岩形成时Zr的成分明显匮乏所致。SHRIMP U-Pb定年结果表明,含柯石英锆石自核部到边部记录了十分一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄,变化于 240.2±3.3Ma 到220.2±2.8Ma 之间,加权平均年龄为229.8±2.0Ma, 这组年龄与前人对苏鲁超高压变质带中榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和大理岩等含柯石英锆石微区记录的年龄完全吻合,应代表苏鲁地体超高压变质时代。Lu-Hf同位素研究结果表明,含石榴石斜长角闪岩中变质锆石的Hf同位素特征与苏鲁超高压变质带中榴辉岩的继承性岩浆锆石和变质锆石均存在本质差别,其中¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.00001~0.00003, ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf (_t)=0.282052~0.282107, 相应的ε_Hf(t)=-21.1~-18.8, 模式年龄t_DM2=2.14~2.24Ga,这些Lu-Hf同位素特征与围岩正片麻岩含柯石英锆石微区的Hf同位素性质十分相似, 充分表明了北苏鲁含石榴石斜长角闪岩在超高压变质阶段形成的变质锆石所必须的Zr和Hf成分不是来自体系本身,而是来源于围岩正片麻岩。     

北苏鲁威海地区伟晶岩的形成过程及其与超高压岩石深熔作用的成因关系

在北苏鲁超高压变质带的威海地区,普遍发育与含黑云母正片麻岩深熔作用存在密切成因关系的伟晶岩,它们主要以规模不一的脉体、无根不规则的透镜体赋存于超高压的含黑云母正片麻岩中.锆石中矿物包体的激光拉曼鉴定、锆石阴极发光图像分析、不同性质锆石微区U-Pb定年以及锆石原位微量元素和Lu-Hf同位素测试等综合研究结果表明,伟晶岩 (WH19) 中的锆石成因相对复杂,可划分为两种类型:第一类具有强发光效应 (白色) 的继承性岩浆结晶锆石的核 (Ic)、强发光效应 (灰白色) 新生岩浆结晶锆石的幔 (m) 和相对弱发光效应 (黑色) 的岩浆结晶锆石的边 (r);第二类具有强发光效应 (灰白色) 新生岩浆结晶锆石的核 (c) 和相对弱发光效应 (黑色) 的岩浆结晶锆石的边 (r).其中继承性岩浆结晶锆石核部 (Ic) 的矿物包体为Qtz + Kfs + Pl + Ap,与围岩含黑云母正片麻岩的基质矿物组合十分相似.继承性岩浆结晶锆石核部 (Ic) 记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为769～228 Ma, 所组成的不一致线的上交点年龄为788±21 Ma,下交点年龄为225±20 Ma,这两组年龄分别与围岩含黑云母正片麻岩的原岩形成时代和超高压变质时代完全一致,表明该类继承性岩浆锆石来源于围岩含黑云母正片麻岩.新生岩浆结晶锆石的核部 (c) 和幔部 (m) 的矿物包体为Qtz + Kfs + Ap,与伟晶岩的基质矿物组合相似,记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为223～217 Ma, 谐和年龄为219.5±1.4 Ma,应代表伟晶质岩浆的形成年龄或新生岩浆的初始结晶年龄.这组年龄比含黑云母正片麻岩的超高压年龄偏新,表明深熔作用应滞后于苏鲁地体超高压变质时代,更有可能发生于构造折返麻粒岩相升温减压退变质阶段.新生岩浆结晶锆石的边部 (r) 矿物包体相对较少,记录的~(206)Pb/~(238)U年龄为217～211 Ma, 谐和年龄为214.6±1.7 Ma,应代表伟晶质岩浆结晶结束的时代.继承性岩浆结晶锆石 (Ic) 的176Lu/177Hf = 0.00031～0.00360,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282051 ～0.282348,εHf(t) = -8.3～2.4,T_(DM2) = 1.43～2.02 Ga,与围岩含黑云母正片麻岩中岩浆结晶锆石的Lu-Hf同位素特征完全一致,这进一步充分证明了新元古代含黑云母正片麻岩是深熔作用形成的伟晶质岩浆的母岩.麻粒岩相退变质阶段形成的新的岩浆结晶锆石的核部 (c) 和幔部 (m) 与继承性岩浆结晶锆石的Hf同位素特征存在明显差异,176Lu/177Hf = 0.00031～0.00099,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282175～0.282225,εHf(t) = -16.7～-14.9,T_(DM2) = 1.91～2.0 Ga,表明在麻粒岩相退变质阶段,围岩含黑云母花岗岩的深熔作用是在开放体系条件下进行的.与新生岩浆结晶锆石核部 (c) 和幔部 (m) 对比,新生岩浆结晶锆石的边部 (r) 具有偏低的~(176)Hf/~(177)Hf(t)、εHf(t) 和更加离散的176Lu/177Hf(t) 值,176Lu/177Hf(t) = 0.00059～0.00288,~(176)Hf/~(177)Hf(t) = 0.282110～0.282168,εHf(t) = -20.6～-17.3,T_(DM2) = 2.03～2.21 Ma,表明伟晶质岩浆在临近结晶结束时仍然处在一个相对开放的体系条件.     

苏鲁地体超高压和退变质时代的厘定:来自片麻岩锆石微区SHRIMP U-Pb定年的证据

锆石微区矿物包体的激光拉曼和阴极发光测试以及相应的SHRIMP U-Pb定年结果表明,苏鲁地体片麻岩锆石微区记录了十分复杂的年代学信息。其中副片麻岩锆石核部记录了345～743 Ma的继承性锆石年龄,标志着原岩碎屑锆石来源的复杂性;含柯石英的锆石微区记录了220～234 Ma的超高压变质年龄;而含石英包体的边部则记录了202～219 Ma的退变质年龄。正片麻岩继承性锆石核部所记录的年龄为574～680 Ma,表明原岩锆石曾经历了部分Pb丢失,原岩的形成年龄应大于680 Ma;含柯石英锆石微区所记录的超高压变质年龄为224～242 Ma;而锆石边部所记录的退变质年龄为209～219 Ma。两类片麻岩锆石微区所隐藏的超高压变质和退变质年龄信息十分相近,平均值分别为229±4Ma和211±4Ma,标志着苏鲁地体超高压变质时代应为印支期,相应的构造抬升速率约5.6 km/Ma。该项成果不仅确定了苏鲁地体超高压变质和退变质时代,而且对于深入探讨苏鲁地体快速折返过程中的动力学机制有着重要的科学意义。     

南苏鲁超高压变质地体中罗迪尼亚超大陆裂解事件的记录

通过苏鲁超高压变质地体南部不同类型超高压变质岩石的原岩重塑．揭示超高压变质岩的原岩形成于由大陆玄武质岩石、辉长岩、表壳岩和花岗岩组成的被动陆缘拉伸构造环境。中国大陆科学钻探主孔中不同类型超高压变质岩石的锆石SHRIMP U-Pb定年表明。花岗质片麻岩原岩年龄为780～680Ma;榴辉岩、石榴角闪岩的原岩年龄为765～730Ma,副片麻岩中包含了730Ma、680Ma、621Ma和较年轻的继承性碎屑锆石和结晶锆石年龄。结合前人的研究成果表明,苏鲁超高压变质地体南部正片麻岩类和榴辉岩的原岩所代表的花岗岩浆和基性岩浆活动为罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代裂解事件的产物．而副片麻岩的原岩为新元古代．古生代时期形成的扬子被动陆缘的沉积-火山表壳盖层,它们与结晶基底一起在240～220Ma期间经历了超高压变质作用。     

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。     

苏北超基性岩某些超高压变质特征

苏北芝麻坊超基性岩体,位于大别—苏鲁超高压变质带东段的核心部位,与基性榴辉岩紧密伴生,是苏北最具代表性的岩体之一。根据多年来的成果资料,研究它的超高压变质特征,对研究整个苏鲁超高压变质带具有重大意义。对岩体的形态特征、岩相学特征、特别是矿物学特征,如镁铝榴石特征的研究,结合金刚石的选出,都有力的证实苏北超基性岩是在超高压变质环境下生成的,同时也反映其是由华北地块与扬子地块俯冲碰撞而从地壳深处挤压上来的幔源物质。     

苏鲁超高压变质带中海阳所地区变基性岩的地球化学性质及变质演化特征

苏鲁超高压变质带的海阳所地区广泛分布各类变基性岩,它们主要由"红眼圈"结构的变辉长岩、(石榴)斜长角闪岩组成,且以透镜状或似层状赋存于片麻岩中。根据主量元素和微量元素特征,可将海阳所地区变基性岩划分为两种类型:第一类(A组)样品轻稀土相对富集,其稀土元素配分曲线具有右倾型的特征,微量元素具有Nb、Ta、Zr、Hf、Ti的明显负异常,其蛛网图配分曲线微弱右倾,类似于岛弧玄武岩IAB的特征;第二类(B组)样品稀土元素配分曲线和微量元素蛛网图配分曲线均相对平坦,Nb、Ta、Zr、Hf、Ti略微亏损,与洋中脊玄武岩E-MORB具有一定的相似性。所有变基性岩样品均属于拉斑玄武岩系列,成因类型部分与岛弧环境相关,另一部分则可能与洋中脊环境关系密切。根据岩相学、矿物相转变、变质反应以及温压条件估算的综合研究结果,识别出海阳所变基性岩可能经历了两期变质作用,其中第一期中-高压麻粒岩相变质作用(M1)的标志性矿物组合以基质中保存的粗粒石榴石(Grt1)+粗粒单斜辉石(Cpx1)+粗粒斜长石(Pl1)±石英(Qtz)组合为特征,形成的温压条件为T=725~845℃、P=9.5~12.4kbar;第二期峰期高压麻粒岩相变质阶段(M12)以发育"红眼圈"结构为特征,典型的矿物组合为新生的细粒石榴石(Grt12)+单斜辉石(Cpx12)+斜长石(Pl12)±石英(Qtz),形成的温压条件为T=765~845℃、P=14.8~17.5kbar,而峰后角闪岩相退变质阶段(M12)以形成低温退变质矿物组合绿色角闪石(Amp22)+斜长石(Pl22)±石英(Qtz)±石榴石(Grt22)为特征,形成的温压条件为T=575~680℃、P=6.0~8.0kbar。第二期变质演化P-T轨迹具有近等温降压至减压冷却的顺时针型式。海阳所变基性岩记录的多期变质演化的信息及其P-T条件与苏鲁-大别超高压变质带存在明显差异。结合以往变基性岩新太古代-古元古代原岩年龄信息,可以判断海阳所地区的变基性岩可能来自于华北克拉通东南缘胶北地体的古老变质基底,并卷入苏鲁-大别地体中-晚三叠世造山事件中。这一重要成果对于揭示海阳所及其邻区变基性岩和围岩的成因、胶北地体古老基底的形成演化过程以及重塑苏鲁-大别超高压变质带的构造演化模式具有重要的科学意义。     

威海地区超高压变质花岗岩成因：锆石U-Pb定年和氧同位素研究

在苏鲁超高压变质带东北段威海地区皂埠镇发现锆石δ18O值低至-7.8‰左右的变质花岗岩，对这些低δ18O值变质花岗岩进行了锆石SHRIMP法U-Pb定年和系统的激光氟化法矿物氧同位素分析，结果对低δ18O值锆石成因和变质花岗岩的原岩性质提供了制约。研究得到：①这些低δ18O值锆石以新元古代岩浆锆石为主，但部分岩浆锆石在印支期超高压变质作用过程中发生了不同程度的重结晶作用。δ18O值为-7.08‰的岩浆核锆石U-Pb定年得到的变质花岗岩原岩谐和年龄和不一致线上交点年龄分别为760±49 Me和751±27 Ma，变质谐和年龄和不一致线下交点年龄分别为232±4 Ma和241±33 Ma，指示其原岩为新元古代花岗岩并经历了印支期变质作用；②锆石δ18O值在局部范围内变化于-7.76‰~5.40‰之间，低δ18O值岩浆锆石表明它们是从新元古代低δ18O值岩浆中直接结晶形成，锆石δ18O值的局部变化表明其原岩岩浆的氧同位素组成具有不均一性，指示δ18O值岩浆源区物质曾经在地表与极度亏损18O的大气降水发生过不同程度的高温水岩反应。威海皂埠镇地区和东海青龙山地区的花岗片麻岩在原岩时代、变质时代和氧同位素组成等方面基本相同，指示其应具有相同的原岩性质，并经历了相同的变质作用和水岩相互作用过程。因此，极度亏损δ18O的新元古代双峰式基性-酸性岩浆岩可能分布于整个大别-苏鲁造山带。     

苏鲁超高压变质带北缘古-新元古代浅变质基性岩的构造属性及其意义

苏鲁超高压变质带北缘发育的少量以浅变质基性杂岩为代表的非超高压变质岩片,为深入探讨造山带的大陆深俯冲作用及板块缝合线位置提供了重要的制约。1∶5万区域填图表明,浅变质基性杂岩分布于从家屯、胡家和海眼口等地,它们以石门-薛家庄韧性剪切带与超高压变质带分界。同位素测年结果指示,胡家斜长角闪岩时代为古元古代末(1790±27Ma、1853±15Ma),而从家屯斜长角闪岩时代为新元古代(797±11Ma、782±16Ma)。地球化学分析表明,从家屯和胡家斜长角闪岩的SiO_2、TiO_2、Fe_2OT_3和MgO含量分别为47. 20%～52. 60%、0. 98%～3. 30%、9. 31%～16. 78%和3. 76%～7. 13%,为拉斑玄武岩成分。岩石的稀土总量介于45. 8×10~(-6)～289. 0×10~(-6)之间,LREE/HREE=1. 29～11. 6,(La/Yb)_N=0. 45～17. 3,稀土配分曲线较平坦,无铕异常(δEu=0. 75～1. 37)。微量元素相对富集Ba、Rb和Sr,亏损Zr、Hf、Th和Nb。从家屯斜长角闪岩的地球化学特征与E型洋中脊玄武岩相似,而胡家斜长角闪岩则具有洋岛玄武岩特点。综合分析认为,从家屯和胡家斜长角闪岩分别与扬子板块和华北板块具有构造亲缘性,在三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞过程中,这些不同大地构造位置和性质的基性岩被刮削叠置于板块缝合线附近,构成了大陆板块俯冲的加积杂岩。同时认为,分布在超高压变质带与非超高压变质岩片之间的石门-薛家庄韧性剪切带为一条重要的板块缝合线。     

苏鲁地体南缘超高压变质带朐山二云花岗片麻岩的地球化学特征及其构造意义

二云花岗片麻岩是组成苏鲁地体南缘超高压变质带朐山杂岩体的重要岩石类型,虽然经历了超高压变质作用,但仍保留了花岗岩的岩石学特征。常量元素和微量元素分析结果表明该片麻岩具有高w(K₂O)、低w(CaO)、高w(TFeO)/w(MgO)比值、铝饱和指数偏高的A型花岗岩的特征,岩石类型为高钾碱性过铝质A型花岗岩。稀土元素中轻稀土富集、分馏程度高、Eu强烈亏损,微量元素中Ba、P、Ti、Sc具有明显的负异常,w(Sr)/ w(Y)、w(La)/ w(Yb)和w(Rb)/ w(Sr)、w(Rb)/ w(Ba)较高,尤其是w(TiO₂)＜0.2％和w(Y)/ w(Nb)＞1.2的特征,以及在w(Rb)-w(Yb+Ta）和w(Rb)-w(Y+Nb）判别图解上样品投点位于板内环境区等,表明该片麻岩的原岩形成于板内与裂谷有关的非造山环境。锆石SHRIMP U-Pb测年结果揭示其侵位时代为新元古代中晚期((722±32）Ma）,与杂岩体中早期侵位的二长花岗片麻岩及杂岩体上覆地层中的变质火山岩同为Rodinia大陆裂解、扬子地块陆内裂谷形成过程中伴随的岩浆活动的产物。     

苏鲁超高压岩石部分熔融时间的准确限定：来自含黑云母花岗岩中锆石U-Pb定年、REE和Lu-Hf同位素的证据

在北苏鲁超高压变质带中,广泛分布强变形的新三叠纪含黑云母花岗岩和伟晶岩脉。锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析、不同性质锆石微区LA-(MC)-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年、REE及Lu-Hf同位素测试等综合研究结果表明,北苏鲁威海地区超高压正片麻岩在构造折返的 (高压)麻粒岩相升温减压阶段,发生部分熔融 (深熔)作用形成了花岗质岩浆,并在临近角闪岩相退变质作用之前结晶结束形成了含黑云母的花岗岩。该类含黑云母花岗岩中的锆石成因复杂,可划分为三类锆石微区。第一类为强发光效应 (白色)继承性岩浆锆石 (微区I),具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体为Qtz+Kfs+Ap,记录的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为790~782Ma;第二类为新生锆石微区 (微区II),发光强度相对较弱 (灰色-灰白色),也具有较明显的岩浆结晶环带,矿物包体为Qtz+Kfs+Ab+Ap,记录的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为222~217Ma,加权平均年龄为219±2Ma,表明苏鲁超高压地体的部分熔融 (深熔)作用发生在新三叠纪,这组年龄比苏鲁地体超高压变质时代 (235~225Ma)明显偏新,指示部分熔融 (深熔)作用的时代要晚于苏鲁地体的超高压变质时代;第三类锆石微区 (微区III)围绕第二类锆石微区分布,发光强度最弱 (黑色),也具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体十分少见,为Qtz+Ap,记录的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄集中于216~209Ma之间,加权平均年龄为214±2Ma,应代表部分熔融 (深熔)而成的岩浆结晶结束的年龄,这组年龄比苏鲁地体构造折返晚期角闪岩相退变质时代(210~200Ma)偏老,表明新生岩浆结晶结束的时间要早于角闪岩相退变质时代。继承性岩浆结晶锆石 (微区I) ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf(t)=0.281975~0.281984,¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.00196~0.00221,ε_Hf(t)=-11.6~-11.8,相应的t_DM2=2160~2170Ma,与研究区周围新元古代 (795~730Ma)正片麻岩继承性岩浆结晶锆石的Lu-Hf同位素特征十分相似,表明新元古代正片麻岩是新三叠纪部分熔融 (深熔)成因的含黑云母花岗岩的母岩。新三叠纪新生岩浆结晶锆石的核部 (微区II)和边部 (微区III)具有类似的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf(t)、¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值和ε_Hf(t)值,¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf(t)=0.282110~0.282199,¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf=0.00041~0.00183,ε_Hf(t)=-15.8~-19.1,t_DM2=1980~2130Ma,表明新三叠纪由超高压正片麻岩部分熔融而成的岩浆自结晶开始到结束是在一个相对封闭体系条件下完成的。晚期角闪岩相退变质作用对其Lu-Hf同位素体系也未造成破坏。     

Petrochemistry, oxygen isotopes and U-Pb SHRIMP geochronology of mafic–ultramafic bodies from the Sulu UHP terrane, China

Two Rongcheng eclogite‐bearing peridotite bodies (Chijiadian and Macaokuang) occur as lenses within the country rock gneiss of the northern Sulu terrane. The Chijiadian ultramafic body consists of garnet lherzolite, whereas the Macaokuang body is mainly meta‐dunite. Both ultramafics are characterized by high MgO contents, low fertile element concentrations and total REE contents, which suggests that they were derived from depleted, residual mantle. High FeO contents, an LREE‐enriched pattern and trace‐element contents indicate that the bulk‐rock compositions of these ultramafic rocks were modified by metasomatism. Oxygen‐isotope compositions of analysed garnet, olivine, clinopyroxene and orthopyroxene from these two ultramafic bodies are between +5.2‰ and +6.2‰ (δ¹⁸O), in the range of typical mantle values (+5.1 to +6.6‰). The eclogite enclosed within the Chijiadian lherzolite shows an LREE‐enriched pattern and was formed by melts derived from variable degrees (0.005–0.05) of partial melting of peridotite. It has higher δ¹⁸O values (+7.6‰ for garnet and +7.7‰ for omphacite) than those of lherzolite. Small O‐isotope fractionations (ΔCpx‐Ol: 0.4‰, ΔCpx‐Grt: 0.1‰, ΔGrt‐Ol: 0.3–0.4‰) in both eclogite and ultramafic rocks suggest isotopic equilibrium at high temperature. The P–T estimates suggest that these rocks experienced subduction‐zone ultrahigh‐pressure (UHP) metamorphism at ～700–800 °C, 5 GPa, with a low geothermal gradient. Zircon from the Macaokuang eclogite contains inclusions of garnet and diopside. The 225 ± 2 Ma U/Pb age obtained from these zircon may date either the prograde conditions just before peak metamorphism or the UHP metamorphic event, and therefore constrains the timing of subduction‐related UHP metamorphism for the Rongcheng mafic–ultramafic bodies.     

大别超高压变质地体四道河地区岩石学研究

对四道河地区超高压变质岩剖面的研究分析显示,该剖面有3种岩石类型:榴辉岩类、片麻岩和面理化含榴花岗岩。榴辉岩具不同程度的退变质现象,呈透镜体状产出于斜长角闪岩、片麻岩和面理化含榴花岗岩中,原生矿物组合为石榴石、绿辉石、柯石英和金红石。榴辉岩退变为斜长角闪岩近于等化学系列;片麻岩在主量成分上与榴辉岩及其退变产物(斜长角闪岩)存在突变关系,但微量元素与榴辉岩有一定的相似性;面理化含榴花岗岩主量元素和微量元素地球化学特点为:富SiO2 、K2 O Na2 O和高价阳离子Ga、Y以及REE ,K2 O/Na2 O值低,贫Al、Ca、Mg、Ti、P ,结合构造环境、同位素及年代学资料分析,其应属于后碰撞造山A型花岗岩。基于以上认识推断:大陆板片俯冲至上地幔经历了超高压变质作用,表壳岩变质形成榴辉岩;当超高压变质岩石折返至中下地壳时发生了强烈的减压退变质作用形成斜长角闪岩,随后,与片麻岩及面理化含榴花岗岩一道从中下地壳向地表进一步折返,并一同经历了后期的变质变形作用。     

北苏鲁仰口地区变辉长岩中锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素特征及其地质意义

北苏鲁仰口地区出露超高压的变辉长岩.锆石阴极发光图像和其内部矿物包体激光拉曼测试的联合研究结果表明,变辉长岩锆石具有弱发光效应的岩浆韵律环带的核和被改造的强发光效应的边.岩浆韵律环带的核部保存大量而复杂的矿物包体,包括普通辉石(Cpx)+斜方辉石(Opx)+斜长石(P1)+石英(Qtz)+黑云母(Bt)+钛铁矿(Ilm)+磷灰石(Ap);边部保存的矿物包体则相对较少,包括普通辉石(Cpx)+斜方辉石(Opx)+斜长石(Pl)+磷灰石(Ap).尽管岩浆韵律环带核部的稀土元素总合量比被改造的锆石边部明显偏高,但二者稀土元素配分模式具有明显的相似性,主要表现为轻稀土相对亏损,而重稀土明显富集,相应的(La/Yb)N=0.00015～0.00039,并具有明显的负Eu异常(Eu/Eu*=0.20～0.26)、相对明显的正Ce异常(Ce/Ce*=71.5～147.4)和较高的Th/U比值(1.97～2.69).上述特征表明,仰口地区变辉长岩中的锆石均为继承性的岩浆锆石,而没有新生的变质锆石.LA-(MC)-ICP-MS锆石原位U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析结果表明,两件锆石样品Y1和Y2的年龄数据所构成的不一致线显示了十分接近的上交点和下交点年龄.其上交点年龄分别为785±15Ma(2σ)和784±12Ma(2σ),应代表原岩的形成时代,表明变辉长岩的原岩与Rodinia超大陆裂解的岩浆事件存在密切的成因关系;而下交点年龄分别为226±24Ma(2σ)和228±26Ma(2σ),与苏鲁其它类型超高压岩石中含柯石英锆石微区记录的变质年龄十分吻合,应代表变辉长岩的超高压变质时代.岩浆结晶锆石的核部具有明显偏高的176Lu/177Hf(0.00044～0.00291)和176Yh/177Hf(0.0165～0.1168)比值,而176Hf/177Hf比值变化于0.281956～0.282048之间,相应的εHf(t)=-8.5～-14.0,tDM2=2.03～2.32Ga,表明仰口地区变辉长岩的原岩起源于古元古代时期的富集地幔或发生部分熔融的下地壳残留体.被改造的岩浆结晶锆石的边部则具有明显偏低的176Lu/177Hf(0.00029～0.00060)和176Yh/177Hf(0.0112～0.0200)比值,而176Hf/177Hf(t)比值变化于0.281953～0.282002之间,相应的εHf(t)=-10.2～-11.9,tDM2=2.12～2.21Ga.与岩浆结晶锆石核部相比,被改造的岩浆锆石边部的176Lu/177Hf、176Yb/177Hf、176Hf/177Hf(t)比值和εHf(t)和tDM2值的变化范围更小,表明中-新三叠纪的超高压变质作用使岩浆结晶锆石边部的Lu-Hf同位素体系发生调整,更趋向于均一化.     

苏鲁地体古元古代花岗质片麻岩锆石的U-Pb定年、REE和Lu-Hf同位素特征

苏鲁超高压变质带北部的威海和桃行地区出露大量含黑云母和绿帘石的花岗质片麻岩。激光拉曼测试和阴极发光图像分析结果表明,含黑云母和绿帘石花岗质片麻岩(SLU1和SLU2)的锆石中保存大量矿物包裹体,主要为石英(Qtz)+钾长石(Kfs)+钠长石(Ab)±磷灰石(Ap),与基质中的矿物组合完全一致。阴极发光图像显示典型岩浆结晶环带的特点,稀土元素配分模式显示轻稀土元素明显亏损,而重稀土元素明显富集的特点,具有强烈的负Eu异常(Eu/Eu?鄢=0.03～0.13)。锆石U-Pb SHRIMP和LA-ICP-MS定年结果表明,该类花岗质片麻岩的原岩形成时代为古元古代 (1825±6~1838±3Ma),并经历了三叠纪超高压变质作用(215± 33~227±35Ma) 的改造。Lu-Hf同位素研究结果证明,该类花岗质片麻岩的原岩是中—新太古代古老地壳再活化和部分熔融的产物。上述特征表明,苏鲁超高压变质带中不仅存在与Rodinia超大陆裂解有关的花岗岩,而且也存在古元古代由古老地壳部分熔融而成的花岗岩。     

苏鲁超高压变质带含褐帘石正、副片麻岩中变质锆石的地球化学性质及其SHRIMP U-Pb定年

贪褐帘石正、副片麻岩是苏鲁地体重要的超高压变质岩石.矿物包体激光拉曼鉴定、阴极发光图像分析、锆石微区LA-ICP-MS成分测试及SHRIMP U-Pb定年结果表明,含褐帘石正、副片麻岩中的锆石具有明显的三层结构.即弱发光效应的继承性(碎屑或岩浆结晶)锆石的核、强发光效应的含柯石英变质增生幔部和弱发光效应的退变边.继承性岩浆结晶锆石核部记录了新元古代(＞810Ma)的原岩形成年龄,含柯石英锆石微区记录了241～223Ma的超高压变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为230±7Ma和229±7Ma),锆石的退变边记录了217～200Ma的角闪岩相退变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为211±3Ma和210±2Ma),由此限定苏鲁地体构造抬升速率为5.3km/Myr,表明苏鲁超高压岩石经历了一个相对快速抬升的变质演化过程.与苏鲁-大别其它超高压岩石变质增生锆石对比,含褐帘石正、副片麻岩中的超高压变质增生锆石微区具有十分独特的地球化学性质,主要表现为重稀土元素(HREE)明显富集,U含量明显偏低(10～29×10-6),而Th/U比值则明显偏高(0.45～0.92).HREE的明显富集与寄主岩石普遍存在超高压矿物褐帘石(富集轻稀土元素)有关,而低U含量和高Th/U比值的特点则表明超高压峰期变质阶段处在高氧逸度(fO2)的体系环境.