中国大陆科学钻探工程预先导孔中片麻岩—花岗质片麻岩的岩石学和地球化学研

中国大陆科学钻探工程预先导孔（CCSD－PP1）中岩心的岩性十分复杂，主要由片麻岩－花岗质片麻岩、超基性基、榴辉岩及少量多硅白云母石英片岩、斜长角闪岩及角闪云母片岩组成。其中片麻岩－花岗质片麻岩是最重要的岩石类型。根据片麻岩的岩相学及地球化学特征，确定片麻岩类岩石的地为一套具有较高成熟度的碎屑沉积岩－低成熟度的酸性火山岩、碎屑沉积岩建造，并与在其内部呈夹层形式存在的榴辉岩一起经历了超高压变质作用。花岗质片麻岩可分为三种类型：绿帘黄铁二长花岗质片麻岩、绿帘黑云二长花岗质片麻岩和绿帘二云二长混合片麻岩。绿帘黄铁二长花岗质片麻岩SiO2含量最高，为76．2％－78．86％，具有强烈的负Eu、Ba异常，Eu/Eu^*=0.125,Ba/Ba^*=0.096-0.396，其稀土和微量元素的配分模式与具有极高成熟度碎屑沉积岩部分熔融而成的花岗岩性质十分相似。该类花岗质片麻岩可能在苏鲁超高压变质带形成之前，由具有极高成熟度的碎屑沉积岩部分熔融而成的岩浆，侵入到片麻岩类的表壳岩中，并经历了超高压变质作用。绿帘黑云二长花岗质片麻岩、混合片麻岩的SiO2含量明显偏低，且稀土、微量元素配分模式明显不同于绿帘黄铁二长花岗质片麻岩，该类岩石可能由片磨岩类岩石在超高压变质作用峰期阶段和近等温减压等一阶段深熔作用而成。该项研究对于深入探讨苏鲁超高压变质带变质作用－岩浆作用相互间的成因关系及其动力学过程有着重要的意义。     

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.      

中国大陆科学钻探工程主孔及周边地区花岗质片麻岩的地球化学性质和超高压变质作用标志的识别

花岗质片麻岩是中国大陆科学钻探工程主孔0-2000m深度范围内出露的主要岩石类型之一,集中分布于1113.14-1596.22m之间,而在0-1113.14m和1596.22-2000m深度范围内主要以“夹层”形式赋存于副片麻岩和(退变)榴辉岩中,夹层的厚度为0.54-5.82m左右。花岗质片麻岩累计厚度430.98m,占2000m岩心的21.55％左右。地球化学研究结果表明,主孔中花岗质片麻岩SiO2含量普遍偏高,为71.55％-77.18％之间,Al2O3含量为11.54％-13.57％。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO含量则明显偏低,其中Fe2O3 FeO总量为1.05％-2.94％,MgO=0.06％-0.59％。CaO含量为0.30％-2.65％。Na2O和K2O含量变化相对较大,分别为0.29％-4.06％和2.90％-6.67％之间,且大多数样品K2O含量高于Na2O含量。稀土元素配分模式具有右倾式的特点,轻稀土相对富集,而重稀土相对亏损,具有强烈的负Eu异常,Eu/Eu=0.21-0.26之间。在标准化蛛网图上,则显示Ta、Nb、P和Ti的明显亏损以及中等-强烈的负Ba异常,Ba/Ba=0.25-O.64之间,平均值为0.45左右。上述主元素、稀土元素和微量元素特征与中国大陆科学钻探预先导孔CCSD-PP1岩心以及东海及其邻区地表露头的花岗质片麻岩的化学成分十分相似,具有A型花岗岩的地球化学特征。采用激光拉曼技术,配备阴极发光测试,确认中国大陆科学钻     

中国大陆科学钻探工程主孔3000～3500 m花岗质片麻岩地球化学性质及其成因机制

中国大陆科学钻探工程主孔(CCSD-MH)3000~3500m深度范围内的岩心揭示的主要岩石类型以正、副片麻岩为主,夹少量的榴辉岩、片岩及斜长角闪岩等。正片麻岩可进一步划分为钾长花岗质片麻岩和二长花岗质片麻岩。地球化学研究表明,花岗质片麻岩的SiO2含量普遍高,为73.56%~79.01%,Al2O3含量为10.49%~13.75%;TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO的含量明显偏低,其中Fe2O3为0.26%~2.56%,FeO为0.09%~1.13%,MgO为0.01%~0.63%;岩石明显富含Na2O、K2O,强烈贫钙,Na2O K2O的含量为6.20%~9.15%,K2O的含量为1.26%~5.67%,CaO的含量为0.08%~1.59%。花岗质片麻岩在洋脊玄武岩标准化蛛网图上都表现出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Th)的特点,高场强元素Ti、Ta和Nb表现为明显的负异常,而Hf和Zr则为明显正异常。3000~3500m花岗质片麻岩的原岩具A型花岗岩的特征,形成于大陆裂谷环境,记录了Rodinia超大陆裂解时苏鲁地区的花岗岩浆事件,表明新元古代晚期扬子板块北缘的构造属性为大陆裂谷环境。     

中国大陆科学钻探主孔正片麻岩磁性及深部流体活动

通过对中国大陆科学钻探工程主孔花岗质片麻岩进行详细的岩石磁学研究及岩石矿物学分析表明: 花岗质片麻岩磁化率(0.570×10-7~120.450×10-7m3·kg-1, 平均29.996×10-7m3·kg-1)在主孔所有岩石中仅次于蛇纹石化石榴石橄榄岩, 而其天然剩余磁化强度(0.002×10-3~2.109×10-3Am2·kg-1, 平均0.210×10-3Am2·kg-1)则是所有岩性中最低的.磁化率随温度变化曲线、交变退磁曲线及磁滞回线特征表明, 花岗质片麻岩中磁性矿物组合主要成分为磁铁矿, 小部分样品中含有赤铁矿, 其中磁铁矿以多畴为主, 伪单畴磁铁矿仅在少量样品中出现.和同为完全退变质岩的角闪岩(完全退变质榴辉岩)相比, 花岗质片麻岩具有相似的磁性矿物组合, 但其磁铁矿的颗粒明显较大.多畴磁铁矿的形成, 可能和超高压变质岩折返过程中, 花岗质片麻岩较强的流体活动相关.部分分布于花岗质片麻岩主体岩性段外的样品, 具有较高的天然剩余磁化强度, 则可能反映了花岗质片麻岩及周围榴辉岩之间的流体交换.      

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)退变榴辉岩中碳硅石的发现及其地质意义

镜下鉴定和拉幔光谱测试结果表明中国大陆科学钻探工程预先导孔(CCSD-PP2)退变榴辉岩中石榴石内存在除绿辉石、磷灰石、锆石、金红石、磷灰石、石英、菱镁矿和磁铁矿等矿物包裹体外,还存在一种具有重要温压指示意义的碳硅石矿物包裹体.碳硅石包裹体拉幔光谱峰值稳定,主峰变化于786～789cm-1之间,次峰为966～977cm-1,两组弱峰峰值分别为769～781cm-1和915～918cm-1.寄主矿物-石榴石成分的反环带特征及矿物包裹体组合表明CCSD-PP2中退变榴辉岩是在高温高压条件下形成的榴辉岩,经降温降压退变质作用形成的,碳硅石等超高压矿物是在榴辉岩峰期变质作用期间形成的.根据碳硅石形成于极度还原环境、压力大于6.0GPa,温度在1000℃以上的特点并结合前人的矿物温压计算结果分析认为苏鲁超高压变质带中的部分榴辉岩是扬子板块俯冲至200km以下的上地幔下部,经超高压变质作用、形成碳硅石等矿物后快速折返的产物.     

藏南亚东地区花岗质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地球化学特征

亚东地区出露高喜马拉雅结晶岩系,是研究喜马拉雅造山带地质演化的理想地区.为探讨该区花岗质片麻岩的成因类型、岩浆源区、形成时代以及大地构造意义,对其进行了LA-ICP-MS锆石定年和地球化学特征研究.结果显示,该区的花岗质片麻岩具有高SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O含量和低Fe₂O₃、MgO、MnO含量,轻、重稀土明显分馏,相对富集LREE和LILE元素（Rb、Th、U、K）,亏损HFSE元素（Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti）,锆石表面年龄介于498.5±14.7 Ma~480.0±11.7 Ma.总体显示未分异的钙碱性强铝质S型花岗岩类的特征,可能是后碰撞造山阶段陆源杂砂岩经历高温深熔作用的产物.      

中国大陆科学钻探工程主孔0～2000米斜长片麻岩的地球化学性质及成因研究

在苏鲁-大别山造山带内,黑云斜长片麻岩习惯被称为副片麻岩,它也是中国大陆科学钻探工程主孔岩芯中一种重要岩石类型,不仅构成了孔深738-1113m之间斜长片麻岩岩性段的主体,在其它岩性段也有少量以“夹层”的形式产出。其中除少数斜长片麻岩可能是由榴辉岩经斜长角闪岩退变而来或由含泥质的沉积岩变质而来外,绝大多数斜长片麻岩的地球化学特征与现残存的扬子地台北缘晚元古代双峰式火山岩的酸性端元非常相似,指示它们的原岩可能类似于这些酸性火山碎屑岩-凝灰岩。斜长片麻岩中不同元素之间的相关性差别很大,这主要与超高压变质及随后的退变质过程中元素间活性的差异有关。其中SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、CaO、Cr、Ni、V、Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Sc等与MgO具明显相关性,它们与MgO一样属不活泼元素。重稀土元素及Y也属于不活泼元素。而K2O、Pb、Rb、Ba、U、Th等大离子亲石元素与MgO之间没有任何相关性,这些元素属活泼元素。Na2O、Sr、Nb、Ta、Zr、Hf等则介于两类之间,可视为准不活泼元素。LREE虽然有一定的活性,但即使是超高压变质作用,也没有从根本上改变稀土元素的分配模式,仍可有效地应用于对原岩性质的恢复。对比研究表明,斜长片麻岩与花岗片麻岩在地球化学性质上存在着明显的差异,其中前者的MgO、TiO2、CaO以及过渡元素的含量明显偏高,尤以低的K2O/Na2O和Rb/Sr比而明显不同于花岗片麻岩。此外,与花岗片麻岩强烈的负Eu异常(δEu=0.21-0.26)和Ba负异常不同,斜长片麻岩中Eu负异常的程度相对较弱(8Eu大于0.5),且总体表现为Ba正异常。绝大多数“副片麻岩”和花岗片麻岩(>90%)可以根据全岩的地球化学特征加以有效区分。     

大兴安岭北段扎兰屯哈多河“花岗质糜棱片麻岩”年代学及地球化学特征研究

哈多河“花岗质糜棱片麻岩”为一套变质变形的花岗质岩石,其岩石组合为细粒黑云母二长花岗质糜棱片麻岩、细粒黑云母花岗质糜棱片麻岩和细粒石榴二云母花岗质糜棱片麻岩.SiO2含量在66.4％～74.52％之间,K2O+ Na2O介于7.36％～8.84％之间,Al2()3含量在13.43％～15.74％之间,A/CNK =0.974～1.092,属于高钾钙碱性、准铝质到过铝质岩石;具有较高的稀土总量(ΣREE=94.15×10-6～164.30×10-6),稀土元素配分模式表现为轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相对亏损的右倾型曲线,具有弱的负铕异常;富集Rb、Ba、U、K等大离子亲石元素,相对亏损Ta、Nb、P、Ti等元素.锆石U-Pb测年结果表明,哈多河“花岗质糜棱片麻岩”的岩浆侵入期次可分为两期,第一期在320Ma左右,代表性岩石为细粒黑云母花岗质糜棱片麻岩和细粒石榴二云母花岗质糜棱片麻岩;第二期在304Ma左右,代表性岩石为细粒黑云母二长花岗质糜棱片麻岩.综合岩相学、年代学及岩石地球化学特征,哈多河“花岗质糜棱片麻岩”原岩为高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,形成于晚石炭世兴安地块与松嫩地块的后碰撞构造环境下,之后在早二叠世末遭受“后碰撞作用”的影响,发生较强的韧脆性变质变形.     

Mineral inclusions in zircons of para- and orthogneiss from pre-pilot drillhole CCSD-PP1, Chinese Continental Scientific Drilling Project

The pre-pilot drillhole CCSD-PP1, Chinese Continental Scientific Drilling Project (CCSD), with depth of 432 m, is located in the Donghai area in the southwestern Sulu terrane. The core samples are mainly comprised of paragneiss, orthogneiss and ultramafic rock with minor intercalated layers of eclogite and phengite-bearing kyanite quartzite. All analyzed paragneiss and orthogneiss samples were overprinted on amphibolite facies retrograde metamorphism. Coesite and coesite-bearing ultrahigh-pressure (UHP) mineral assemblages were identified by Raman spectroscopy and electron microprobe analysis as inclusions in zircons separated from paragneiss, eclogite and phengite-bearing kyanite quartzite samples. In the paragneiss samples, UHP mineral inclusion assemblages mainly consist of Coe+Omp+Grt+Phe, Coe+Jd+Phe+Ap preserved in the mantles (M) and rims (R) of zircons. These UHP mineral inclusion assemblages yield temperatures of 814–852 °C and pressures of ≥28 kbar, presenting the P–T condition of UHP peak metamorphism of these country rocks. According to the mineral inclusions and cathodoluminescence images of zircons, the orthogneisses can be divided into two types: UHP (OG1) and non-UHP (OG2). In OG1 orthogneisses, low-pressure mineral inclusion assemblage, mainly consisting of Qtz+Phe+Ab+Ksp+Ap, were identified in zircon cores (C), while coesite or coesite-bearing UHP mineral inclusions were identified in the mantles (M) and rims (R) of the same zircons. These features suggest that the OG1 orthogneisses, together with the paragneisses, phengite-bearing kyanite quartzite and eclogite experienced widespread UHP metamorphism in the Sulu terrane. However, in the zircons of OG2 orthogneiss samples, no UHP mineral inclusions were found. Inclusions mainly comprised Qtz+Phe+Ap and were identified in cores (C), mantles (M) and rims (R) of OG2 zircons; the cathdoluminescence images of all analyzed zircons showed clear zonings from cores to rims. These features indicate that the OG2 orthogneisses in pre-pilot drillhole CCSD-PP1 did not experience UHP metamorphism. Therefore, we should not rule out the possibility that some orthogneisses in Sulu terrane might represent relatively low-pressure granitic intrusives emplaced after the UHP event.     

东海超高压变质带花岗质片麻岩的岩石学及其成因特征

东海地区的花岗质岩石主要由二长花岗质片麻岩、角碱长花岗质片麻岩和霓石二长花岗质片麻岩组成。根据该类岩石区域产状、化学成分、稀土和微量元素特征,结合前人理论和实验资料,确定研究区花岗质片麻岩是由云母片麻岩类岩石,在超高压变质作用峰期(M2)及近等温减压初期阶段(M3),于相对富水流体体系中经深熔作用而成。该项研究对于深入探讨苏鲁超高压变质带变质作用-岩浆作用相互间的成因关系及其动力学过程有着重要的科学意义     

苏鲁地体超高压和非超高压花岗质片麻岩的判别标志——来自锆石中矿物包裹体的证据

中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD－PP1中存在两类不同性质的花岗质片麻岩，它们的岩相学性质，地球化学特征，锆石中的包体矿物组合和分布规律以及阴极发光图像均存在明显的判别，其中第一类花岗质片麻岩中的锆石呈完好的自形晶，不含任何超高压矿物包体，自晶体中心至边缘均具有典型的岩浆结晶生长环带，表明该类花岗质片麻岩未经历超高压变质作用，第二类花岗质征麻岩中的锆石呈半自形晶一它形晶，晶体核部保存典型的岩浆结晶生长环带，且无超高压矿物包体，具有继承性锆石的特点，而在晶体的过渡带及其与边缘的交界部位，普遍存在以柯石英粉 包体矿物，表明第二类花岗质片麻岩曾经历了超高压变质作用，且锆石在此变质过程进一步结晶生长，形成新的生长环带，该项成果对于深入探讨苏鲁超高压变质带的俯冲－折返机制及其与岩浆作用的相互关系以及对中国大陆科学钻探工程的选址和实施有着重要的科学意义。     

大兴安岭阿龙山地区花岗片麻岩的同位素年龄与超大陆

阿龙山花岗质片麻岩是在阿龙山镇幅1：25万区调过程中从兴华渡口岩群变质杂体中解体出的古花岗质侵入体。阿龙山地区的花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄的测定结果表明，其原岩形成时代为1100Ma左右，在565Ma曾受到高温变质作用。两组年龄的获得为大兴安岭地区早期大陆裂解及碰撞造山作用的确定提供了直接证据，这一结果表明额尔古纳微陆块曾经历了格林威尔期和罗丁尼亚超大陆的聚合、裂解和冈瓦纳泛大陆的再造的多次开合作用。     

High-and Ultrahigh-pressure Metamorphism and Retrogressive Textures of Gneiss in the Donghai Area--Evidence from gneisses in drillhole ZK2304

In the gneisses from the drillhole ZK2304 of the Donghai area, there have been preserved high- and ultrahigh-pressure metamorphic mineral assemblages, a series of complicated retrogressive textures and relevant metamorphic reactions. In addition to garnet, jadeititic-clinopyroxene and rutile, other peak stage (M2) minerals in some gneisses include phengite, aragonite and coesite or quartz pseudomorphs after coesite. The typical peak-stage mineral assemblages in gneisses are characterized by garnet + jadeitic-clinopyroxene + rutile + coesite, garnet + jadeitic-clinopyroxene + phengite + rutile ± coesite and garnet + jadeitic-clinopyroxene + aragonite + rutile ± coesite. The grossular content (Gro) in garnet is high and may reach 50.1 mol%. The SiO2 content of phengite ranges from 54.37% to 54.84% with 3.54- 3.57 p.f.u. Quartz pseudomorphs after coesite occur as inclusions in garnet.The gneisses of the Donghai area have been subjected to multistage recrystallization and exhibit a closewise P-T evolutional path characterized by the near-isothermal decompression. The inclusion assemblage (Hb+Ep+Bi+Pl+Qz) within garnet and other minerals has recorded a pre-peak stage (M1) epidote amphibole facies metamorphic event. High- and ultrahigh-pressure peak metamorphism (M2) took place at T=750- 860° C and P>2.7 GPa. The symplectitic assemblages after garnet, jadeitic-clinopyroxene and rutile imply a near-isothermal decompression metamorphism (M3, M4) during the rapid exhumation. Several lines of evidence of petrography and metamorphic reactions indicate that both gneisses and eclogites have experienced ultrahigh-pressure metamorphism in the Donghai area. This research may be of great significance for an in-depth study of the metamorphism and tectonic evolution in the Su-Lu ultrahigh-pressure metamorphic belt.     

阿尔金构造带西段前寒武纪花岗质片麻岩的地球化学特征及其构造背景

阿尔金构造带西段花岗质片麻岩侵入到下元古界阿尔金群和长城系巴什库尔干群、蓟县系塔昔达坂群中,主要由黑云二长—钾长花岗质片麻岩组成。其主量元素特征表明,岩石具有富硅和富铝的特征,w(Al2O3)、w(TFeO)、w(TiO2)、w(MgO)、w(CaO)、w(P2O5)与w(SiO2)呈明显的负相关关系,而w(K2O)与w(SiO2)呈正相关关系,反映它们为同来源和同时代的产物。其w(K2O)/w(Na2O)=1.16～2.65,A/NCK大部分为1.05～1.18,里特曼指数δ=1.31～2.01,表明属高钾钙碱性系列。其稀土元素球粒陨石标准化曲线总体呈右倾斜的"V"型特点;洋中脊花岗岩(ORG)标准化蛛网图上显示出强烈富集大离子亲石元素(Rb、Th),而高场强元素Hf、Ta、Nb和Zr则具不同程度的贫化现象,显示出同碰撞花岗岩的特征;在R1-R2构造环境判别图上样品点落于同碰撞花岗岩区。其Rb-Sr全岩等时线年龄为(1035±77)Ma,表明阿尔金山地区存在有1000Ma左右格林威尔(Grenville)期碰撞造山作用的岩浆活动记录,说明塔里木板块和柴达木微板块之间在新元古代早期曾经存在板块的汇聚碰撞,这对于研究阿尔金地区乃至整个西北地区中元古代到新元古代的构造演化具有重要的意义。     

Micro-area Chemical Composition and Preserved P-T Evolution Trace of Phengite in Albite Gneiss from the Donghai Ultrahigh-Pressure Metamorphic Area, East China

Study of micro-area chemical compositions indicates that phengite in albite gneiss from hole ZK2304 of the Donghai region has evident compositional zoning. SiO2 and tetrahedrally coordinated Si contents decrease, and Al2O3, AlIV and AlVI contents increase gradually from core to rim. However, K2O, MgO and FeO contents basically remain unchanged from core to rim. According to P-T estimates obtained from geothermometers and barometers, combined with previous experimental data, the core belt (micro-area I) of phengite was formed at T=637-672℃ and P=1.55-1.73 GPa, and the transitional belt (micro-area II) of the phengite were formed at r=594-654℃ and P=1.35-1.45 GPa. Towards the rim belt (micro-area III), the temperature decreased slightly, but the pressure decreased rapidly with r=542-630℃ and P=1.12-1.19 GPa. The P-T evolution path recorded by the compositional zoning of phengite is characterized by significant near-isothermal decompression, revealing that the gneiss has. undergone high-pressure-ultrahi