西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带与我国新疆西南天山超高压变质带的比较

根据对西阿尔卑斯Zernatt-Saas带的野外地质考察及有关资料的总结,详细地介绍了西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带的地质概括、岩石组成和变质作用演化过程,并着重与我国新疆西南天山洋壳深俯冲超高压变质带进行了比较,探讨了这两个洋壳深俯冲超高压变质带在变质作用和地质演化方面的异同。在此基础上,总结了这两个目前世界上已知最典型的洋壳深俯冲超高压变质带的基本地质特征是都具有保存完好的洋壳岩石组合特征和较低的地热梯度。     

新疆西天山超高压变质榴辉岩

在新疆西天山3类榴辉岩中均发现了超高压变质矿物：在第Ⅰ类与蓝片岩互层的榴辉岩中发现了柯石英假像；在第Ⅱ类枕状榴辉岩的绿辉石中发现了石英出溶叶片；在第Ⅲ类产于大理岩中呈透镜状的方解石/白云石榴辉岩中发现了变质成因的菱镁矿。详细的岩石矿物学研究表明，第Ⅰ类榴辉岩3个阶段的变质演化温压条件为：UHP前变质阶段（356-433℃，0.8-1.0GPa）、峰期UHP榴辉岩相阶段（496-598℃,2.572-2.666GPa)和退变绿帘蓝片岩相阶段（500-530℃，1.0-1.2GPa），并建立了在NCMASCH（Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CO2-H2O）体系中出现蓝闪石、石榴石、绿辉石、菱镁矿、白云石、黝帘石、柯石英、CO2和H2O的相平衡关系。经变质反应分析和相平衡理论计算西天山含菱镁矿的蓝闪石榴辉岩的变质峰期温压条件为：2.7-2.8GPa和525-607℃，XCO2低于0.006。超高压变质矿物的发展表明西天山榴辉岩经历了超高压变质作用，所谓的南天山造山带可能是世界上规模最大的由洋壳俯冲形成的超高压变质带。     

苏北高压变质带及其与北侧超高压变质带的关系

在苏北超高压变质带以南存在一条与之平行的高压变质带。带内由东南向西北可进一步划分出蓝闪石-黑硬绿泥石带,石榴石-绿帘石带和蓝晶石-黄玉带三个变质亚带。从蓝门石-黑硬绿泥石带到蓝晶石-黄玉带变质温压逐渐升高,其峰期地热梯度为15±3℃/km,属于高压变质相系。北侧超高压变质带的典型矿物组合是石榴石+绿辉石+柯石英+金红石,地热梯度为9±2℃/km。高压变质带峰期变质与北侧超高压带峰期变质的地热梯度明显不同,而与超高压变质体的退变质地热梯度相吻合。结合同位素年代学资料,本文指出本区的高压变质作用与北侧的超高压变质作用不是同时发生,而是与超高压变质体的退变质作用同时发生于中生代的印支期。含柯石英榴辉岩的超高压峰期变质早于印支期,并经两次抬升出露于地表。     

西南天山超高压变质带中志留纪岛弧火山岩岩片及其构造意义

西南天山造山带位于伊犁-中天山板块和塔里木板块之间,普遍被认为是古南天山洋闭合,塔里木板块和伊犁-中天山板块碰撞造山的产物.在西南天山含榴辉岩高压-超高压变质带中,我们在哈布腾苏和科普尔特2个地区识别出这一套基性-酸性火山岩.在哈布腾苏剖面,该套火山岩以酸性岩为主,在野外作为构造岩片与高压-超高压榴辉岩与蓝片岩相间产出...     

西南天山高压-超高压变质岩的原岩判别

西天山高压-超高压变质带沿中天山南缘缝合带近东西向展布约200 km,南北最宽达30 km,构成一增生楔[1,2]。在对该高压-超高压变质带进行研究,不断发现新的榴辉岩体和蓝片岩体[3]。超高压变质岩原岩的构造环境判别,对于经历深俯冲折返的变质岩具有重要限制意义。通过对西南天山榴辉岩、蓝片岩样品进行岩石学、主微量元素检测和构造投图分析。研究表明榴辉岩和蓝片岩有着不同的原岩性质:榴辉岩原岩为E-MORB和N-MORB两类,而蓝片岩原岩介于E-MORB与OIB。西南天山的高压-超高压岩石形成于近岛弧的海洋环境中。     

西南天山超高压变质带的两类石榴角闪岩

角闪岩是西南天山超高压变质带变基性岩的常见岩石类型之一.野外关系和矿物反应结构表明,大多数角闪岩是由榴辉岩或蓝片岩受到不同程度的钠长绿帘角闪岩相退变质叠加形成的.但对于一些平衡结构发育良好且孤立产出的角闪岩类型（如石榴角闪岩）仍缺乏系统的岩石学研究.本次从岩相学、矿物成分以及热力学模拟几个方面对哈布腾苏河下游地区超高压带内不含钠长石的石榴角闪岩开展了详细的工作.这些石榴角闪岩的主要矿物为绿色角闪石（钙质-钠钙质闪石）、帘石（黝帘石-绿帘石）和石榴石,三者总体积占80%~90%,明显有别于大多数由榴辉岩退变而成的含有钠长石变斑晶的石榴角闪岩.虽然这些角闪岩化学成分十分相近,都具有富钙贫钠和高的Mg/（Mg+Fe）比值,但在结构、构造和矿物组成等方面存在显著差异,据此将它们划分为两类.第一类角闪岩基质中不含石英,保存在变斑晶中的少量残余矿物组合为石榴石+绿辉石+硬柱石+蓝闪石+金红石,指示峰期硬柱石榴辉岩相变质条件,富钛矿物全部为金红石.第二类角闪岩强烈面理化,面理由绿色角闪石、绿帘石和绿泥石以及条带状石英集合体构成.石榴石粒度呈双峰式分布,粗粒比细粒低钙低锰.基质和包体中均未发现高压变质特征矿物绿辉石和蓝闪石.富钛矿物以榍石为主,金红石和钛铁矿仅存在于个别石榴石中.两类角闪岩的石榴石成分具有较大区分度,前者的钙含量较高而镁含量较低.P-T视剖面计算显示它们的峰期条件为480~520 ℃,30~33 kbar,均达到超高压范围,与哈布腾苏河下游及以西地区的榴辉岩相似,表明西南天山超高压变基性岩构成沿中天山南缘断裂延伸数十千米的独立地质单元,不存在所谓的俯冲隧道混杂现象.      

从西南天山超高压变质带多期构造变形看天山古生代构造演化

通过对西南天山阿克雅孜和木扎尔特地区高压-超高压变质带构造几何学和岩石变形相关运动学的详细剖析,厘定出高压-超高压变质岩石及其相关围岩的构造单元。详细研究表明,研究区可划分为三个构造单元:北部单元、中部单元和南部单元。确定了每个构造单元的构造几何学特征及各个构造单元之间的相互关系。通过分析岩石变形特征和叠加关系,确定了岩石所记录多期变形的运动学特征。根据研究区的多期构造变形特点,建立了阿克雅孜和木扎尔特河地区构造演化序列。共划分出四期构造可识别的事件(E1-E4),分别代表了E1:高压-超高压岩石折返过程;E2:高压-超高压岩石造山带的早期改造过程;E3:北部构造事件对高压-超高压造山带影响;E4:走滑构造对高压-超高压造山带的叠加。沿造山带系列构造分析表明,西南天山高压-超高压带中发育的四期构造事件沿中天山北缘具有很好的一致性,各期构造事件也有一定的横向可对比性。在此基础上通过对多期变形事件的构造背景的探讨,建立了整个天山在古生代的构造拼合过程,揭示我国西部洋壳相关的深俯冲造山带形成过程和参与深俯冲作用(超)高压变质岩的变形变质历史。     

南苏鲁超高压变质带东海ZK703钻孔榴辉岩的变质作用

东海ＺＫ７０３钻孔位于苏鲁超高压变质带南部,钻孔深５５８ｍ穿过的岩性主要为榴辉岩,黑云斜长片麻岩和石榴橄榄岩,及少量多硅白云母石英片岩,石榴石多硅白云母英片岩,蓝晶石石英岩和硬玉石英岩,钻孔揭示榴辉岩呈层状产出,具中等倾角,稳定延利到钻孔深度以下。超高压矿物或其后成合晶假象在这些岩石中的保存,以及岩石之间的接触关系表明,这是一个整体经历了超高压变质作用的表壳岩和基性一超基性岩组合,据原生次要矿物,     

新疆西南天山低压高温变质带深熔时代及其地质意义

西南天山木扎尔特地区低压高温变质带主要出露片麻岩类、斜长角闪岩类和麻粒岩类三种岩石类型,由于受到深熔事件的影响在其内部形成了规模不一的长英质脉体,然而对这些深熔长英质脉体的时代还缺乏准确的限定。本文通过详细的岩相学、锆石阴极发光图像研究,采用LA-ICP-MS技术对3件长英质脉体不同锆石微区进行了U-Pb定年,进而探讨西南天山低压高温变质带的形成时间。长英质脉体中的新生锆石具有弱的振荡环带,低的Th/U比值,锆石形态学和内部结构也表明锆石结晶于与深熔作用有关的熔体中,长英质脉体获得的深熔时代为276.5±2.0Ma、272.0±1.7Ma、265.5±1.5Ma,其年龄范围代表了木扎尔特地区低压高温变质带的形成时间可能为早中二叠世,该年龄与区域上西南天山造山带广泛出现的碰撞后岩浆事件的时代相一致,表明早二叠世西南天山造山带已进入造山后伸展减薄的后碰撞造山演化阶段。同时获得一组集中分布的深熔长英质脉体421.8±3.2Ma的继承锆石年龄,该年龄与寄主岩石夕线石榴黑云斜长片麻岩一组主要的年龄峰值一致,表明长英质脉体可能来源于夕线石榴黑云斜长片麻岩的部分熔融作用,对应于南天山志留纪晚期的岩浆事件。     

华中超高压变质带中榴辉岩的稀土元素地球化学

根据ＲＥＥ含量及其分配模式,华中超高压变质带中榴辉岩可大体分为六种类型,即ＬＲＥＥ富集型、ＬＲＥＥ富集＋Ｅｕ正异常型、ＬＲＥＥ富集＋Ｅｕ负异常型、ＲＥＥ平坦型、ＭＲＥＥ（中稀土）富集型和ＨＲＥＥ富集型,主要为ＬＲＥＥ富集型和ＬＲＥＥ富集＋Ｅｕ正异常型,不同地区榴辉岩ＲＥＥ类型可进行对比,不同地区同ＲＥＥ类型榴辉岩的ＲＥＥ特征相似。原岩恢复结果表明榴辉岩的原岩主要为来源于相对富集地幔的大陆拉斑玄武岩     

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩,岩石的矿物组合为石榴石、白云母、钠长石、绿泥石、石英及少量金红石、榍石。石榴石具有明显的成分环带,从核部到幔部Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]缓慢升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐渐降低,表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质过程;幔部到边部,Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低,Xgrs=[Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明显升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低,表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造,呈现扩散环带的特征。利用Thermocalc变质相平衡计算软件在Mn NCKFMASHO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的P-T、P-M(H2O)视剖面图,结合石榴石镁铝榴石等值线、钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为约27×105k Pa,523/580℃,对应的峰期矿物组合为(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H2O)。石榴石核部到幔部成分记录了主要的进变质演化,结合饱和水等值线的变化,判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程,岩石经历了蓝片岩相至榴辉岩相的变质演化;P-M(H2O)视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为,通过其变化特征可以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程,晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确定,此过程中,岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质,并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变质过程反映了快速抬升的构造运动过程,早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的P-T轨迹,峰期变质温压及变质演化特征,提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质,结合野外相互伴生的地质关系,认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。     

新疆西南天山哈布腾苏一带高压-超高压变质基性岩的地球化学特征及其构造意义

新疆西南天山哈布腾苏地区的高压-超高压变质基性岩(榴辉岩和蓝片岩)主要以形态各异的岩块或构造透镜体形式产于其围岩变质沉积岩石榴多硅白云母片岩中.本文对这些变质基性岩进行了详细的岩石学、矿物学和地球化学研究,并对其原岩性质及区域构造演化进行了讨论.地球化学分析结果显示其原岩成分主要为拉斑玄武岩和少量碱性玄武岩.榴辉岩原岩可进一步划分为N-MORB(正常洋中脊玄武岩)、E-MORB(富集洋中脊玄武岩)和OIB(洋岛玄武岩)三种类型,而蓝片岩为OIB型.第一种榴辉岩具低的TiO2(1.00％ ～ 1.08％)、P2O5 (0.09％ ～0.15％)和∑REE(35.98×10-6 ～ 43.51×10-6)含量以及低的LREE/HREE(1.35 ～ 1.43)和(La/Yb)N(0.63 ～0.71)比值等特征,具有N-MORB属性,暗示其原岩可能来源于亏损的地幔源区,形成于大洋环境;第二种榴辉岩具有较高的Ti(TiO2=1.35％ ～2.25％)、P(P2O5 =0.05％ ～0.20％)和∑REE(60.10×10-6～ 77.35×10-6)含量和较高的LREE/HREE(1.25 ～2.43)、(La/Yb)N (0.52～1.52)比值,具有E-MORB特征;第三种榴辉岩TiO2含量为1.16％ ～2.86％,Zr/Y=5.32 ～ 7.78,∑REE=79.12×10-6 ～ 192.1×10-6,LREE/HREE =4.15 ～6.54,(La/Yb)N =3.77 ～9.44,其轻重稀土元素分异明显,显示OIB属性,暗示其原岩可能来源于富集地幔源区.而OIB型蓝片岩则富集TiO2(1.39％～2.86％)和∑REE(88.18×10-6～227.8×10-6)和具有相对高的(La/Yb)N(5.03～9.84)和Zr/Y(4.93 ～9.55)比值,这些特征与OIB型榴辉岩类似,暗示二者可能具有共同的岩浆源区.新疆西南天山哈布腾苏地区具MORB和OIB属性岩石组合的出现揭示该区早古生代曾发育有洋盆,其演化过程中可能受到结晶分异作用以及异源岩浆混合的影响,导致该区的变质基性岩元素地球化学特征具有MORB和OIB的亲缘性,暗示其原岩是在大洋中脊和临近洋岛共同作用背景下形成的.该区榴辉岩和蓝片岩的形成可能与先存洋壳残片经历高压-超高压变质作用及后期构造折返有关.     

The Habutengsu metapelites and metagreywackes in western Tianshan,China: metamorphic evolution and tectonic implications

The HP‐UHP metamorphic belt of western Tianshan in northwestern China is a rarely preserved oceanic UHP terrane which consists predominantly of meta‐siliciclastic rocks, occasionally accompanied by lens‐shaped metabasites. The metapelites and metagreywackes from the Habutengsu Valley and adjacent area within this belt contain quartz, albite, garnet, white mica, chlorite and rutile/titanite, with or without minor amounts of barroisite, glaucophane, clinozoisite, allanite, graphite, carbonate and tourmaline. Included in coarse‐grained garnet, pseudomorphs of clinozoisite + paragonite after lawsonite are common, seldom also together with inclusions of chloritoid, jadeite and glaucophane. In the northern Habutengsu area, garnet is compositionally characterized by similar cores with consistently low‐Ca content. Similar garnet armouring coesite has been reported in UHP schists from the same area. Deduced P–T conditions during formation of these Ca‐poor garnet cores are 25–31 kbar and 430–510 °C, which are consistent with the computed stability of the observed assemblage Grt + Gln + Lws ± Jd ± Cld in the coesite stability field. Thus, the occurrences of the UHP metapelites and metagreywackes define an internally coherent UHP unit in the north of the Habutengsu area, the spatial extension of which is much larger than previously known. Compared with the northern ones, the southern metapelites and metagreywackes in the Habutengsu area consist of similar minerals and have similar bulk rock compositions but significantly different garnet chemistry, indicating an abrupt variation in P–T conditions during garnet growth. The derived conditions initiating the garnet growth for the southern rocks in a similar range (18–21 kbar and 450–500 °C) and thus constrain a coherent HP unit in the south of the Habutengsu area. The juxtaposition of two exhumed slices of contrasting metamorphic grades probably indicates the change of subduction dynamics of the palaeo‐Tianshan oceanic crust, the subduction polarity (from south to north) of which accounts for the spatial relationship between these two units.     

羌塘中部高压变质带的退变质作用及其构造侵位

羌塘中部的高压变质带主要由榴辉岩、石榴石白云母片岩和蓝片岩等组成,它们在遭受高压变质作用之后折返,构造侵位于晚古生代展金组地层中,二者以韧性变形带为接触边界.本文以高压变质带中的榴辉岩和韧性变形带为研究对象,讨论了高压变质带折返过程中的退变质作用特征及折返时代.研究表明,榴辉岩在高峰期变质作用之后的折返过程中经历了由榴辉岩相→蓝片岩相→绿帘角闪岩相的退变质作用演化过程;在高压变质带构造侵位过程形成的韧性变形带中,白云母石英片岩的白云母40Ar-39Ar坪年龄为219±2Ma.高压变质带在219Ma左右构造侵位于展金组地层中,并于214Ma之前最终抬升出露地表.     

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。     

新疆西南天山哈布腾苏一带榴辉岩的岩石学特征及变质作用P-T轨迹

西南天山哈布腾苏河沿岸的含石墨的石榴石多硅白云母石英片岩中出露一套若干大小不等的布丁状变基性岩块,产状与区域面理一致。本文对其中保存完好的榴辉岩体进行了较为细致的岩石学研究和温压演化条件计算。根据主要矿物的含量,将该套榴辉岩大致分为两类一角闪榴辉岩和钠云母榴辉岩,二者的主要矿物均为Grt＋Omp＋Na—Ca-Amp＋Pg＋Dol／Cal＋Rt±Qtz。石榴石变斑晶两阶段生长明显,从核部到边部XMn和XFe降低,XMg和XCa升高,指示了升温降压的变质过程。根据石榴石核部和边部的包体组合特征,确立了两期榴辉岩相变质作用：前一阶段经历了高压但较低温的硬柱石．硬绿泥石（仅见假象）榴辉岩相,变质温度为400～5000C,压力不低于1．8～1．9GPa,表明早期经历了快速俯冲过程;后一阶段的变质温度为570±300C,压力为2．0～2．5GPa。在退变质绿帘角闪岩相阶段,形成低压脉体（矿物组合为Ab4-Di＋Na—Ca—Amp＋Ep／Czo＋Cal）和一系列退变质反应结构．如Dol的Cal增生边．Omp的Di＋Ab后成合晶结构。利用Dol—Cal分溶温度计和Di的Jd分子含量得到该阶段的温度约500—530℃,压力小于0．9～1．1GPa,表明其退变质经历的是降温降压过程。这与利用Thermocale 3．1在NCFMASH体系下计算的PT视剖面图是一致的。