大别山双河硬玉石英岩石英中的纳米-亚微米级流体包裹体

用透射电子显微镜(TEM)观察产于大剐山双河地区含柯石英硬玉石英岩矿物石英中纳米级至亚微米级的流体包裹体超微观结构特征发现：大多数包裹体呈圆形或负晶形(粒径大多为10nm～350nm),构成宽的密集的包裹体串。TEM揭示了柯石英和寄主矿物石英之间为共晶格取向连生关系,并寻找到在峰期变质条件下高盐流体存在的有力证据。流体包裹体经常伴随着许多相互连接的位错,并且与位错和位错壁等交生在一起,形成网络分布,这是在光学显微镜尺度下所不能探测到的。非爆裂的流体渗漏可能通过H2O或CO2分子沿位错的管道扩散,从包裹体进入寄主矿物石英,因而导致原来包裹体密度和成分的变化。     

大别山双河硬玉石英岩的超高压变质和退变质事件——SHRIMP测年的证据

应用北京SHRIMPⅡ,精确地测定了大别山双河硬玉石英岩中超高压变质锆石的中心、幔和壳的年龄。大部分锆石中心和幔的年龄集中于239～255Ma之间,加权平均值为243±1Ma(n=23)。壳和含矿物包体的晶域年龄集中在225～234Ma,加权平均值为228±2Ma(n=8)。这些锆石的中心、幔和壳都具有极低的Th/U(0.01～0.09)和REE总量,以及重REE平坦型的配分模式。因此,以锆石内部结构、矿物包体、Th/U值和REE地球化学特征为依据,本文提出了大别山超高压变质作用发生于243±1Ma,退变质作用发生于228±2Ma的新观点。     

超高压变质岩矿物中的显微构造缺陷:来自TEM和FTIR研究的证据

超高压变质矿物的某些显微构造缺陷可能指示了岩石短暂和快速抬升过程。文中报道了中国大别山双河地区超高压硬玉石英岩矿物显微构造缺陷的透射电镜(TEM)和Fourier变换红外光谱(FTIR)的研究结果。用TEM研究方法,在硬玉石英岩中硬玉包裹体内发现了亚微米级天然蒙钠长石(MA,C2/m)、高钠长石(HA,C)和低钠长石(LA,C)三种多形变体。表明岩石在折返过程经历过高温变质作用(>930℃),以及退变质过程的快速冷却;在石英包裹体内发现了纳米级柯石英和石盐子矿物,提供了柯石英转变为石英以及峰期变质条件下高盐流体存在的证据。"名义上无水矿物"(NAMs)的结构水(OH/H2O)是以缺陷形式赋存于矿物结构中。FTIR分析结果显示硬玉、石榴石、金红石和石英中结构水的平均含量分别为1000×10-6、(900~1600)×10-6、>2000×10-6和<4×10-6,硬玉石英岩全岩含水量为(490~600)×10-6,表明在高压-超高压变质作用过程中,地壳或原岩中的水可以通过这些NAMs携带到地球深部。该类显微构造缺陷可能是大陆碰撞造山带在高应变速率下的局部弱化和深部断层作用的结果。     

TEM and HRTEM Study of Microstructures in Omphacite from UHP Eclogites at Shima, Dabie Mountains, China

Transmission electron microscope (TEM) and high resolution transmission electron microscope (HRTEM) analyses have been performed on omphacite from ultra-high pressure (UHP) eclogites at the locality of Shima, Dabie Mountains, China. TEM reveals that the microstructures consist dominantly of dislocation substructures, including free dislocations, loops, tiltwalls, dislocation tangles and subboundaries. They were produced by high-temperature ductile deformation, of which the main mechanism was dislocation creep. Antiphase domain (APD) boundaries are common planar defects; an age of 470±6 Ma for UHP eclogite formation has been obtained from the equiaxial size of APDs in ordered omphacites from Shima, coincident with ages given by single-zircon U-Pb dating (471±2 Ma). HRTEM reveals C2/c and P2ln space groups in different parts of one single omphacite crystal, and no exsolution is observed in the studied samples, which is attributed to rapid cooling. It is suggested that the UHP eclogites underwent a long     

大别山超高压变质岩后成合晶矿物中微细流体包裹体的透射电镜研究

流体包裹体的研究对于了解地壳岩石的形成条件、构造演化及其动力学过程具有重要意义。利用透射电镜研究了大别山双河地区超高压硬玉石英岩中退变质矿物或后成合晶冠状体矿物(钠长石、霓辉石、绿闪石和磁铁矿)中的纳米-亚微米级流体包裹体特征及其与构造缺陷之间的关系。观察到该类流体包裹体的粒径(约1 nm～200 nm)要比石英中的流体包裹体(约10 nm～350 nm)小得多,一般呈圆形或负晶形分布、有些呈不规则状或小群体分布,其中大多数含H2O包裹体,有些含CO2流体。流体包裹体常与位错、位错网、晶界或亚边界等交生在一起,这些位错及构造缺陷空间构成了非爆裂流体相渗漏的有利通道。在变形钠长石中发现非均匀分布的纳米级(约1 nm～30 nm)水分子团,这种球形状水分子团包体是导致后成合晶矿物水解弱化和塑性变形的重要因素,该类流体和水分子团的存在,加速了岩石的塑性变形和退变质作用的进程。因此,可以反映大别山地区高压变质后的抬升历史。     

大别山麻粒岩包体的氧同位素研究

对北大别变质杂岩中的麻粒岩包体进行详细的氧同位素地球化学研究,发现其全岩δ~(18)O值偏低,为3.3‰～4.4‰。在麻粒岩相变质条件下,大别山麻粒岩包体的共存矿物对之间达到并保存了氧同位素平衡,后期退变质作用未明显破坏这种平衡。由矿物氧同位素地质测温得到的顶峰变质温度800～875C,与一般麻粒岩相变质温度相吻合。在变质作用之前或顶峰变质作用过程中,大别山麻粒岩包体的原岩曾与一δ~(18)O值低于3‰的外来流体发生了高温水—岩交换作用,并且这种交换作用在一定范围内是相对均一的。     

大别高压和超高压榴辉岩中绿辉石的透射电镜研究

近年来有关大别山超高压变质岩的研究取得了重要进展。但对榴辉岩的显微和超微构造的研究仍然不足。榴辉岩主要由石榴石和绿辉石组成,其中石榴石基本上相当于刚性体,除非在很高温条件下石榴石才发生韧性变形［１～４］。因此,笔者对高压和超高压榴辉岩中的绿辉石进行了...     

大别山花岗岩流体包裹体面的初步研究

地质流体是在应力作用下迁移演化的，把它们割裂开来研究是不可取的。流体包裹体面就是把地质流体与应力联系起来的好途径。通过对花岗岩流体包裹体面的研究，可以揭示花岗岩在侵位冷却过程中经受的区域应力场变化及受应力控制的流体运移和演化特征。统计了位于大别山碰撞造山带中的主薄原、天柱山和司空山三个花岗岩岩体的流体包裹体面产状，并对其中的流体包裹体进行了显微测温。数据显示，主薄原和天柱山岩体的流体包裹体面特征相似，有NE和NWW两个优势方向，其中NWW向早于NE向，从NWW向到NE向均一温度、盐度降低，CO2含量下降；司空山岩体的流体包裹体面与主薄原和天柱山岩体的明显不同，有SN和EW两个优势方向，EW向早于SN向。从早到晚流体的演化趋势为高温、高盐度、含CO2和CH4的流体演化为较低温度、低盐度、基本不含挥发组分的流体。司空山岩体与主薄原和天柱山岩体侵位于不同的区域应力场下，流体的组分也存在一定的差别。但流体总的演化趋势一致：从高温、高盐度、富挥发分的流体向低温、低盐度、贫挥发分的方向演化。     

大别超高压变质地体的岩石组合及其演化--以皖西南碧溪岭和双河地区为例

碧溪岭和双河地区是大别超高压地体内2个典型的露头区,通过野外露头观察、岩相学和岩石化学研究发现,岩石组合主要为榴辉岩、斜长角闪岩、片麻岩和面理化花岗岩。榴辉岩具有壳源的特点,是地壳岩石在地幔深处发生超高压变质作用形成的;斜长角闪岩为板块折返期间榴辉岩的退变质产物;片麻岩为斜长角闪岩在折返过程中在合适的环境下深熔递进演变的产物;而面理化花岗岩是片麻岩部分熔融的结果。榴辉岩与片麻岩和面理化花岗岩之间为经过改造的原地关系。     

大别山北部超高压变质大理岩及其地质意义

岩石学研究表明 ,大别山北部镁铁 超镁铁质岩带中白云质大理岩至少经历过三期变质阶段 :(1)榴辉岩相峰期变质阶段 ,矿物组合主要为方解石 +白云石 +金红石 +镁橄榄石 +钛 斜硅镁石 +富镁的钛铁矿±文石±石榴子石 ;(2 )麻粒岩相退变质阶段 ,矿物组合主要为方解石 +白云石 +金云母 +镁橄榄石 +透辉石 +钛铁矿 +尖晶石±斜方辉石等 ;(3)角闪岩相退变质阶段 ,主要矿物组合为方解石 +白云石 +磷灰石 +磁铁矿+榍石等。它的峰期变质矿物组合 ,类似于苏 鲁超高压大理岩 ,形成压力至少大于 2 .5GPa。这进一步证明 ,大别山北部大多数高级变质岩 (包括大理岩等 )都曾经过超高压变质作用 ,应属于印支期扬子俯冲陆壳的一部分。     

大别山双河超高压硬玉石英岩显微组构特征及其流变学意义

硬玉石英岩是大别—苏鲁超高压(UHP) 变质带内重要超高压岩石类型之一, 其变形机制和动力学背景参数(应变、应力、应变速率) 对于全面了解超高压造山带的形成和演化有非常重要的意义.对大别山双河地区超高压硬玉石英岩3个样品中的主要组成矿物硬玉和石英进行显微组构和透射电镜(TEM) 的初步研究.晶格优选方位(LPO) 测量成果表明: 硬玉组构类型与绿辉石相近, 为L, LS型; 石英组构类型主要为单斜对称.TEM研究表明硬玉滑移系以(100) [001]、(110)[001]及(110)1/2[110]为主.石英中位错发育, 滑移系以(0001)[1120]底面滑移为主, 代表硬玉石英岩折返过程中经历的区域性剪切作用      

Geochemical Characteristics and Genesis of the Granitic Gneisses from the Southeastern Dabie Mountains

The granitic gneisses from the ultrahigh-pressure (UHP) metamorphic terrain of the southeastern Dabie Mountains encompass two types: monzonitic granitic gneiss and alkali-feldspar granitic gneiss, which are characterized by rich alkalis, poor CaO, high FeO/MgO, particularly high Ba, Rb, Th, Ta, REE (except Eu), Ga, Nb and Zn, and low Sr, Eu, Cr, Co and Ni. The gneisses, particularly the alkali-feldspar granitic gneiss, have typical chemical characteristics of A-type granites. They resulted from partial melting of crustal materials existing in the rift zone along the northern margin of the South China block during the Neoproterozoic. These gneisses might not have undergone UHP metamorphism during the late Triassic, but were involved into UHP rocks by the tectonic mixing process and kept the exhumation message of the UHP rocks from the middle and upper crust.     

PTtD Path and Fluid Evolution of HighPressure Eclogites from the Dabie Mountains,Central East China

１．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ＴｈｅＱｉｎｌｉｎｇＤａｂｉｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｃｏｌｌｉｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａａｎｄＹａｎｇｔｚｅｂｌｏｃｋｓ．Ｔｈｅｃｏｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｒｏｃｋｇｒｏｕｐｓ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＤａｂｉｅ（Ｔｏｎｇｂａｉ）ｃｏｍｐｌｅｘ,Ｈｏｎｇ’ａｎ（Ｓｕｓｏｎｇ）ｇｒｏｕｐ,ＳｕｊｉａｈｅｇｒｏｕｐａｎｄＳｕｉｘｉａｎ（Ｙａｏ…     

Role of Water in Deformed Omphacite in UHP Eclogite from the Dabie Mountains, Eastern China

Omphacite grains from UHP eclogite of the Dabie Mountains in eastern China are elongated and show strong lattice preferred orientations (LPOs). Observations by the transmission electron microscopy (TEM) identified not only structures of plastic deformation occurring as free dislocation, dislocation loops and dislocation walls, but also bubbles of water present in the deformed omphacite. The bubbles attach to the dislocation loops which are often connected to one another via a common bubble. Using infrared spectroscopy (IR), two types of hydrous components are identified as hydroxyl and free-water in the omphacite. An analysis of deformation mechanism of microstructure in omphacite suggests that the mineral deformed plastically under UHP metamorphic conditions by dislocation creep through hydrolitic weakening.     

大别超高压变质带流体包裹体的组台关系与演变

对大别超高压变质带主要构造单元各类地质体岩石中的流体包裹体进行了岩相学和相变温度的观察与测定。流体包裹体类型和成分特征显示，与超高压变质、早期退变质有关的流体成分主要属于盐—H2O体系，减压熔融释放的流体成分主要属于NaCl—CO2—H2O体系，脆性变形期间涉及的成分流体主要属于NaCl—H2O体系。由于超高压变质岩系的快速折返抬升造成的压力迅速降低等影响，各个事件中形成的流体包裹体都发生了程度不同的颈缩及爆裂等捕获后变化，其密度大都已不能反映捕获时的状态。超高压变质和退变质岩石中常常叠加了与不同流体事件有关的流体包裹体组合，因此，对群体制样获得的各种化学成分和同位素成分等数据所做的各种地质解释风险较大。     

关于大别山榴辉岩相变质作用

大别山产出的榴辉岩相岩石包括石榴橄榄岩、榴辉岩、榴云片岩、榴辉片麻岩、榴玉英岩和榴辉大理岩等不同系列,它们均分布于花岗质片麻岩中。矿物共生序列研究表明,榴辉岩相岩石经历了从绿帘角闪岩相、柯石英榴辉岩相、角闪榴辉岩相、绿帘角闪岩相到绿片岩相的演化过程。花岗质片麻岩及变质火山—沉积岩系并未经历超高压变质作用,但却与榴辉岩相岩石经历了同一期绿帘角闪岩相变质事件,证明二者在地壳范围内发生了构造合并     

大别山超高压变质带的大地构造框架

依据岩石学、地球化学、同位素年代学的新资料,对大别山造山带研究中诸如蛇绿混杂岩、碰撞时代、超高压变质岩与围岩的关系、俯冲极性等问题进行了论证,指出大别山超高压变质带是中朝陆块与扬子陆块间碰撞造山的产物。在三叠纪发生的陆－陆碰撞中,扬子陆块向北俯冲至华北陆块之下,但至今尚无发现残存的蛇绿混杂岩,碰撞时缝合带的位置被已经折返出露地表的南大别碰撞杂岩带所取代。     

大别山侏罗纪变形及其构造意义

大别山造山带作为三叠纪华北与扬子大陆碰撞成因并形成超高压变质岩石已经没有异议。然而,对侏罗纪的变形性质和大地构造背景的认识还未取得一致意见。通过前陆早侏罗世地层褶皱,前陆深部反射地震探测,造山带内SE角闪岩相线理变形以及160～120Ma岩浆岩记录和同位素年代学研究等新的研究成果,证实中侏罗世大别山曾发生强烈的造山运动。这次造山运动相当于“燕山运动”,由于扬子与华北陆块在三叠纪已经拼合成一个大陆,所以侏罗纪变形属于陆内造山性质。将侏罗纪变形事件从大别山碰撞造山过程中分离出来可以合理地解释大别山超高压岩石第二次折返（从壳幔边界到地壳浅部）机理,150Ma的混合岩化作用和广泛的130～120Ma花岗岩．火山岩成因,以及大剐山前陆MOHO错断等现象。     

大别山朱家冲斜长角闪岩-角闪榴辉岩-柯石英榴辉岩相转变实验研究

在750～1200C、1.0～4.5GPa条件下对取自于大别山朱家冲的斜长角闪岩进行了重结晶实验,并对其在高压-超高压区域的相关系进行了简要讨论。结果表明,在750 C时,斜长角闪岩随压力的前进演化经历了斜长角闪岩(Ga+Amp+Ep+Bi+Pl+Qz,1.0～1.5 GPa)、角闪榴辉岩(Ga+Cpx+Amp+Ep+Ph+Qz,1.75～2.25 GPa)、石英榴辉岩(Ga+Cpx+Zo+Ph+Qz,2.5 GPa)、柯石英榴辉岩(Ga+Cpx+Zo+Ph+Cs,3.0～3.5 GPa)和硬柱石榴辉岩(Ga+Cpx+Law+Ph+Cs,4.0～4.5 GPa)5个阶段,每个阶段之间的相关系可由一些特定的变质反应来限定。角闪石是榴辉岩演化早期和晚期阶段的主要共生矿物,它可以被看做是一种指示性矿物,其稳定上限低于2.5 GPa。黝帘石-蓝晶石-柯石英组合的出现指示大别山榴辉岩的压力上限未达到硬柱石的稳定区域,其形成压力不会超过4.0～4.5 GPa。榴辉岩中含水矿物的前进替代证明在俯冲带中有部分地表水被携带至地幔,而连续的脱水作用也为俯冲板片的部分熔融提供了水源。