超高压变质岩中柯石英→石英相变研究的进展

柯石英是石英的高压同质多相变体，是超高压变质作用的产物，它是识别超高压变质作用的重要标志矿物。柯石英的发现表明了近地表的岩石随板块运动曾被俯冲至地下大于90km的深度并经受了超高压变质作用。研究柯石英→石英相变过程中的微结构变化，对进一步研究超高压变质作用的机理及超高压变质岩折返过程的动力学机制具有重要意义。本文简述了近年来有关超高压变质岩中柯石英→石英相变研究的一些进展。     

当前高压变质作用研究中几个值得注意的动向

高压、超高压变质作用是地学研究的热点，它能很好地反映深部地质作用特征和恢复地质历史演化的过程。当前高压、超高压变质作用研究中有几个值得注意的动向：（１）高压变质作用中流体性状和物理化学特点的研究是解决高压变质作用成因的关键；（２）高压变质矿物流变学研究是揭示变质过程的有效途径；（３）超高压变质岩的发现是８０年代地学领域中的一场“革命”，其动力学模式为探讨大陆动力学开辟了新的思路。文中介绍了产生超高压变质的柯石英榴辉岩亚相组合的六种动力学模式。     

悼念张树业教授

中国共产党党员、长春地质学院教授、晶体光学教研室主任、长春市劳动模范、吉林省有突出贡献的中青年专家、中国矿物岩石地球化学学会常务理事、地矿部岩浆岩课程指导委员会委员、吉林省光学学会理事、长春地质学院学术学位委员会委员、我国著名的岩石学家张树业同志,因病医治无效,不幸于1991年8月18日上午11时40分在长春逝世,终年61岁。张树业同志1930年2月出生于山西省五台县,1949年8月考入北京大学地质系,1952年8月毕业分配到长春地质学院工作,1979年11月加入中国共产党。历任长春地质学院地质系岩石教研室副主任,地质系中心实验室主任,地质系晶体光学教研室主任等职。     

超高压变质岩中柯石英的产出和保存机制

了解柯石英的产出并制约其保存机制对于深入认识超高压变质岩的形成和演化具有重要的启示意义.早期的研究发现超高压变质岩中的柯石英主要以包裹体的形式产在刚性寄主矿物中,而粒间柯石英之前仅在苏鲁仰口的超高压双矿物榴辉岩中有过发现.目前提出的柯石英保存机制主要包括以下两种:涉及"构造超压"的"高压釜"模型和较干的变质演化环境.新近报道的大别山甘家岭超高压变沉积岩中的粒间柯石英和白云石中的大量柯石英包裹体肯定了较干的变质演化环境而削弱了传统的"高压釜"模型在保存柯石英方面所起的作用.      

安徽宿松高压变质带中天蓝石黄玉柯石英的发现及其意义

安徽宿松高压变质带中天蓝石黄玉柯石英的发现及其意义荆延仁，汤家富，高天山，侯明金，周存亭，梁万通，康维国（安徽地矿局区调所合肥２３００１１）（长春地质学院）笔者等自８０年代参加《全国变质地质图编制与研究》项目以来，相继在皖中张八岭、岳西、太湖、宿松等...     

西南天山造山带超高压变质作用研究新进展

低温超高压变质岩具有极低的地热梯度,其变质演化对于认识板块间相互作用的动力学过程以及弧地壳的生长机制具有重要意义。西南天山造山带发育了世界上少有的经历过深俯冲作用且具有洋壳属性的典型低温超高压变质地质体。近几年来对该造山带中的超高压变质岩开展了大量深入细致的岩石学研究工作,取得了一系列新进展。变基性岩和变沉积岩系岩石中柯石英的普遍发现,直接证明西南天山变质蛇绿混杂岩曾经俯冲到上地幔深度,且具有极低的地热梯度,与热力学模拟结果一致。柯石英的稀少以及大量不同类型柯石英假像的存在,说明在折返过程中发生了强烈的退变质叠加,只有刚性较大且没有经历碎裂-愈合作用的矿物(如石榴石)才有可能保存柯石英。综合岩相学证据和相平衡计算结果,确定西南天山造山带北部的高压地质体(即哈布腾苏-科布尔特单元)整体经历过超高压变质作用,南部的高压地质体峰期压力未达到柯石英稳定域。超高压和高压变质地体的空间分布特点指示了古天山洋由南向北的俯冲极性。这些基础岩石学研究工作的开展对于揭示冷俯冲带的深部物理化学过程以及建立中亚南天山造山带演化的精细模型具有重要意义。     

大别——苏鲁高压-超高压变质带的“构造增压壳内成因”研究

研究发现,高压-超高压变质岩基本都发育于全球或区域规模的大型构造带,产于强烈构造变形带中相对较弱应变的部位。苏鲁—大别超高压变质岩具有明显的构造变形,这成为追索构造应力-应变作用和探讨形成构造环境与演化过程的重要线索。本研究用成岩成矿深度的"构造校正测算方法",进行野外观察、岩石变形-应力测算及构造校正测算。其结果显示,超高压变质岩形成深度在23~55km之间。大别—苏鲁超高压变质岩的锆石SHRIMP年龄显示,具有环带的内核高压矿物年龄大于680 Ma,而其含柯石英幔圈里超高压变质矿物在(231±4)Ma形成,角闪岩相等退变质矿物形成在(211±4)Ma,可见超高压变质发生在陆缘和陆内的地质环境。综合研究其岩石矿物的Sr-Nd、O和He同位素含量,有力证明了岩石的壳内成因特征。深钻孔岩心的岩石矿物学系统显示,超高压变质岩及其几公里宽范围里的各类围岩普遍含有柯石英等高压-超高压矿物包体。上述实际资料,用超高压变质的"深俯冲-折返"模式已经不能得到科学的解释。本文提出大别—苏鲁超高压变质岩"构造增压壳内成因模式",认为这些超高压变质作用可能发育在陆内地块之间的强烈构造挤压环境。在230Ma左右,由于构造压力与重力压力叠加致使局部达到超高压及相应温度等条件,特别是当p≥2.8GPa时,变质的物理化学条件得到满足,可以在23~55km深处发生超高压变质作用,之后经应力松弛和拆离构造,岩石又逐步抬升并发生退变质作用。也可以说,该超高压变质岩具有构造物理化学成因。     

木兰山低温高压微变质体中SiO_2非晶相的特征和意义

木兰山低温高压变质岩中的石英脉及其围岩的矿物组成、变质结构和界面特征的光学显微镜和电子探针研究表明,该石英脉为同构造重结晶脉,经历过低温高压变质作用,其变质温度压力条件与围岩矿物的形成条件相同。透射电镜亚微米纳米尺度分析表明,该石英脉中存在一种已部分转变成α-石英纳米晶的SiO2非晶相,且观察到类似于柯石英假象的胀裂现象。并认为SiO2非晶相的形成及其变化特征可能是大别山高压超高压变质带南缘蓝片岩的一次俯冲和快速折返过程的超显微证据。     

超高压矿物研究进展

我国超高压矿物研究近十年来取得了重要进展.参与发现了5个超高压新矿物及若干待命名高压相,被国际矿物协会新矿物、命名与分类委员会批准和命名的超高压矿物包括涂氏磷钙石、塞石英、玲根石、谢氏超晶石、阿考寨石等.在冲击变质陨石中发现了后尖晶石结构的超高压相,即谢氏超晶石和CF相,引起了高压地质学及大地构造学界的关注.揭示了从冲击成因二氧化硅熔体中结晶的柯石英,合理地限定了冲击变质成因柯石英的形成压力温度条件,为我国首个地外天体撞击构造——岫岩陨石坑的证实提供了关键的矿物物理证据.     

木兰山低温高压微变质体中SiO2非晶相的特征和意义

木兰山低温高压变质岩中的石英脉及其围岩的矿物组成，变质结构和界面特征的光学显微镜和电子探针研究表明，该石英脉为同构造重结晶脉，经历过低温高压变质作用，其变质温度压力条件与围岩矿物的形成条件相同，透射电镜亚微米纳米尺度分析表明，该石英脉中存在一种已部分转变成α-石英纳米晶的SiO2非晶相，且观察到类似于柯石英假象的胀裂现象。并认为SiO2非晶相的形成及其变化特征可能是大别山高压超高压变质带南缘蓝片岩的一次俯冲和快速折返过程的超显微证据。     

华中榴辉岩及其成因的若干问题

榴辉岩是华中高压变质带的特征岩类之一。根据其共生的矿物组合可划分出四类榴辉岩:角闪(蓝闪)榴辉岩,蓝晶石榴辉岩、柯石英榴辉岩和石英榴辉岩。其中蓝闪榴辉岩主要分布于团麻断裂以西地区;柯石英榴辉岩均出露于团麻断裂以东地区。根据矿物对地质温压计和变质矿物组合估测,西部地段榴辉岩的形成条件为p=1.1～1.5GPa,t=540～600℃,中东部地段榴辉岩为p≥2.5GPa,t=700～800℃。 根据岩石组合、矿物组合和构造环境分析,绝大多数(如果不是全部的话)榴辉岩与围岩经历了相同的高压—超高压变质作用,是同一构造运动旋回中不同构造部位的变质产物。蓝闪榴辉岩和柯石英榴辉岩的地质环境和退变质作用特征具有重要的大地构造意义。     

张树业

张树业,山西省五台县人.1952年8月于北大地质系毕业后分配到长春地质学院工作,是新中国培养出的第一批大学生.曾任长春地质学院地质系岩石教研室副主任、院中心实验室岩矿教研室主任、晶体光学教研室主任、长春市劳动模范、吉林省有突出贡献的中青年专家、中国矿物岩石地球化学学会常务理事、地矿部岩浆岩课程指导委员会委员、吉林省光学学会理事、长春地质学院教授、学术及学位委员会委员、博士生副导师等.1980加入中国共产党.     

全国变质地质和变质成矿作用学术讨论会在太原市召开

全国变质地质及变质成矿作用学术讨论会于1986年12月1日—6日在山西省太原市召开。会议由中国地质学会岩石专业委员会和前寒武专业委员会,中国矿物、岩石和地球化学学会的变质岩委员会,长春地质学院及山西省地质学会共五个单位发起和联合召开的。大会由山西省地质研究所冀树楷总工程师代表五个发起单位和东道主致开幕词。北京大学董申保教授、长春地质学院张贻侠院长、武汉地质学院游振东     

“中国中东部高压变质柯石英矿物物理学研究”取得新进展

“中国中东部高压变质柯石英矿物物理学研究”取得新进展本刊曾在１９９２年第１３卷第２期上刊登过有关该课题研究工作获得的重大成果——在国内自己的拉曼实验室内首次获得变质柯石英的拉曼谱。在１２月６—７日举行的”西安地矿所１９９４科技进展汇报会上”获悉，由徐...     

豫南地区含柯石英榴辉岩的发现

近年来,在大别以东超高压变质带榴辉岩中相继发现了柯石英及其假象和金刚石,而商麻断裂以西未发现超高压证据,故有人认为该断裂是超高压变质带的西界。近两年来经我们详细的室内外研究,继1992年8月在中美高压变质作用讨论会上报导了在豫南地区榴辉岩中发现柯石英假象后,又在新县田铺、郭家河及箭河等地的榴辉岩中多处发现了柯石英。柯石英呈包     

大别山-苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学研究进展

本文总结了近年来大别山 苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学进展。针对大别山 苏鲁超高压变质带中的区域片麻岩围岩是否经历超高压变质的问题 ,研究者在常规岩石学和矿物学手段不能奏效的情况下 ,引入显微喇曼光谱测试 ,最终在各种类片麻岩的锆石中发现柯石英、硬玉和雯石等高压和超高压矿物包裹体 ,证明大别山 苏鲁超高压变质带中的大多数岩石曾与榴辉岩一起被俯冲到地幔深度 ,后又一起回返到地表。在喇曼光谱的测试过程中 ,发现锆石中的柯石英包裹体有 0～ 2 3 0 0MPa不等的现时晶内超压 ,并证明这种晶内超压是超高压变质岩回返过程中 ,柯石英向石英转化而导致的体积膨胀造成的。研究者在产于青岛仰口榴辉岩的石榴子石中发现大量单斜辉石、金红石和磷灰石出熔 ,精细的晶体化学和岩石学研究证明出熔前的石榴子石形成于大于 70 0 0MPa的压力条件 ,说明苏鲁地区的部分陆壳岩石可能曾被俯冲到大于 2 0 0km深的地幔。岩石学研究发现产于桃行地区的榴辉岩在角闪岩相区域退变质之前 ,在 4 0～ 5 0km的浅部地幔深度发育有一期高压麻粒岩相 过渡榴辉岩相变质。进一步研究发现这期变质是由于峰期的多硅白云母在回返到 4 0～5 0km深的浅部地幔时脱水熔融导致的     

超高压变质岩——造山带深部过程的见证

超高压变质岩是大陆碰撞过程中俯冲于地幔较深部位的地壳物质（包括早先从地幔就位于地壳的超基性岩）,记录了地球系统内部物质再循环的过程。了解折返至地壳的超高压岩石的峰变质深度,是讨论造山带深部变质作用、岩浆形成和流体活动的关键,也是讨论折返机制的基础。详细的岩相学和变质反应热力学分析通常还不足以对岩石峰变质物理条件作出判断。高压下矿物固溶体的稳定性、相转变及出溶机制是最终解决问题的前提知识。柯石英假象具有特征的结构。并非只有相变才能引起矿物包裹体周围的放射状裂开。柯石英在寄主矿物中的保存情况对岩石的ｐ Ｔ路径有指示意义。以构造过压为主导的超高压变质作用观点与现有地质观察和高压下岩石的力学状态分析不相一致。定量估计构造过压在岩石俯冲过程中的作用尚需更深入的理论分析和观察资料。准确的ｐ Ｔ路径对于理解俯冲、折返机制至关重要。流体和熔体是岩石俯冲至较深部位时与地幔围岩发生物质交换的主要介质。进变质过程中岩石多放出流体,但也有一些发生在超高压下的水化或碳化反应。退变质过程晚期围岩流体渗入折返的超高压变质岩,但在退变质过程早期,由于温度增高,一些超高压含水矿物可能发生脱水。典型的地壳岩石在俯冲带深部很容易发生部分熔融。高?     

中国大陆科学钻探主孔0～4500米变质岩石锆石中保存的超高压矿物包体

中国大陆科学钻探主孔0-4500米的岩心主要由榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩、正片麻岩以及少量的超基性岩所组成。岩相学研究结果表明,榴辉岩的围岩普遍经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压变质的矿物组合已完全被后期退变质过程中角闪岩相矿物组合所替代。采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,发现主孔224件岩心中有121件(包括榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩和正片麻岩)样品的锆石中普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体,且不同岩石类型锆石中所保存的超高压矿物包体组合存在明显差异。(含多硅白云母)金红石石英榴辉岩锆石中保存的典型超高压包体矿物组合为柯石英 石榴石、柯石英 石榴石 绿辉石 金红石和柯石英 多硅白云母 磷灰石。黑云绿帘斜长角闪岩锆石中保存的超高压矿物组合为柯石英 石榴石 绿辉石、柯石英 石榴石 多硅白云母和柯石英 绿辉石 金红石,与榴辉岩所保存的超高压矿物组合十分相似,表明该类斜长角闪岩是由超高压榴辉岩在构造折返过程中退变质而成。在副片麻岩类岩石,如石榴绿帘黑云二长片麻岩锆石中,代表性的超高压包体矿物组合为柯石英 多硅白云母和柯石英 石榴石等;而在石榴黑云角闪钠长片麻岩锆石中,则保存柯石英 硬玉 石榴石 磷灰石、柯石英 硬玉 多硅白云母 磷灰石和柯石英 石榴石 磷灰石等超高压矿物包体。在正片麻岩锆石中,标志性的超高压矿物包体为柯石英、柯石英 多硅白云母、柯石英 蓝晶石 磷灰石和柯石英 蓝晶石 榍石等。此外,在南苏鲁东海至临沭一带的地表露头以及一系列卫星孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的标志性超高压矿物包体,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质(方圆>5000km2,厚度超过4.5km)曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。该项研究对于重塑苏鲁-大别超高压变质带俯冲-折返的动力学模式有着重要的科学意义。     

安徽省大别山区含柯石英榴辉岩的地质特征

安徽省大别山区含柯石英榴辉岩主要分布在太湖县、潜山县及霍山县一带。根据其地质特征、物质成分和矿物组合等可分分为三种类型:赋存在蛇纹岩、滑石片岩中,具斜方辉石岩外壳的榴辉岩;赋存在黑云斜长片麻岩中的榴辉岩;赋存在造辉透门大理岩中的榴辉岩。主要矿物组合为石榴石、绿辉石、柯石英及副矿物金红石和榍石。它属于华中高压变质带的一部分。     

大别山石榴石中的柯石英包裹体模型化分析

在大别山超高压变质带中发现的柯石英多数已经完全退变为聚晶石英，并伴随着包裹它的外层基质的破裂现象。通过对这一现象的分析可以揭示变质岩形成的一些历史信息。在透射电子显微镜(TEM)下可以观察到石榴石—柯石英包襄体分为石榴石基质层。退变石英层和柯石英层，以此建立一个三层复合球模型。基质石榴石层的p—T轨迹可以看成与已知的外界变质岩轨迹一样，而内部石英和柯石英层在基质发生破裂前可看成降压降温的生长退变过程，这一体积增大过程最终导致石榴石层的破裂。模型根据已知的大别山变质岩的温度变化速率，计算出石榴石—柯石英包体的发生破裂的温度条件，并模拟柯石英不同退变程度所对应的不同路径，从而得出变质岩不同的抬升路径。