冀东地区变质岩中斜方辉石的研究

通过对冀东地区３４个斜方辉石榈的研究得出结论：斜方辉石由早、晚两期变质作用形成。斜方辉石的化学成分变化主要与变质作用的条件及岩中共存矿物种类有关，同时也受原岩成分的控制。据温压计的估算结果，早期变质作用的温度为８１７－９３７℃、压力为０．９９－１．１１ＧＰａ；晚期变质作用的温度为７４７－８３４℃、压力为０．９５ＧＰａ。     

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中夕线石的出溶现象

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中的粗粒夕线石可能有内部出溶现象,出溶形成的矿物有磁铁矿、钛铁矿-赤铁矿和石英出溶矿物条纹,并有少量的斜方辉石.电子探针成分分析表明,本区夕线石高温结晶时不仅有Fe3 ,可能还有Fe2 、Mg2 和Ti4 的替换,铁氧化物质量分数可高达2.9%;随着温度的不断降低,固溶体互溶度也不断减小,大部分微量组分从夕线石中析出形成出溶结构,而且低温变体中稳定的替换元素以Fd3 为主.铁组分的类质同像替换对物理化学计算和夕线石矿化环境均有所影响,对夕线石晶胞参数a的影响很小,而对b,尤其对c的影响较大,与前人的结论有所不同.     

东南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩的深熔作用与铁钛氧化物的聚集机制

东南极拉斯曼丘陵高级变质长英质岩石中铁钛氧化物的局部聚集与高级变质作用过程中的深熔作用有关,并非原岩富集这些组分。深熔作用造成惰性组分如铁钛氧化物滞留原地或略有聚集及活动性组分的迁移,而流体挥发组分优先聚集于熔体之中。当体系中水含量较低、处于不饱和状态时,深熔作用过程中形成局部"熔体",其结晶所成的浅色体不具低共结组分,没有熔体结晶结构,不是真正的熔体,可能是(准)熔体。较粗粒的浅色体或伟晶岩也是与深熔作用有关的产物,其形成早于花岗岩脉或岩体,而与花岗质岩浆分异无关。伴随(准)熔体的出现,体系中组分的萃取、分异效果较为明显,即可造成组分分异,形成截然不同的异地、二相分异结构,分别形成固相残留物(组成可以不固定)和(准)熔体相。固相残留体中富铝、铁组分,形成矽线石和铁钛氧化物团块,其中少或无挥发分;与此对应,短距离迁移浅色体中往往贫铁钛组分,可见石榴子石、偶见铁钛氧化物矿物。这种挥发分不饱和状态下的深熔作用基本属于封闭体系,整体失水不显著,高级变质岩中的一些特征矿物如矽线石、石榴子石、堇青石、尖晶石的形成也与这种分异作用有关,但组分迁移范围有限,并可保存组分分异各阶段的产物。拉斯曼丘陵长英质岩系中大量铁钛氧化物和矽线石类矿物组合的形成,反映了临界状态下的局部或差异抬升,变形作用的非均匀性及相伴随的组分分异作用,很可能相当于早期格林维尔期构造的泛非期再活动。      

长英质高级片麻岩中夕线石的形成与变形-变质-深熔作用的关系 —— 以南极拉斯曼丘陵区为例

南极拉斯曼丘陵高级长英质片麻岩的夕线片麻岩中可有两类结构和变质矿物组合均有所不同的两种域,一种含夕线石部分对应于片理组合,另一种对应无夕线石的非片理化组合.岩石的变形尤其是破裂性裂隙的率先出现对于富夕线石部分的形成是必要的.在非破裂性片麻理岩石域中,中-低压/高温条件下黑云斜长片麻岩进变质发展的结果往往是形成Grt+Qtz±Opx组合.这两种不同的变质域的组合与应变分解造成的强应变带和弱应变域相一致.而且,夕线石的形成不是简单的变质早期矿物固相反应的结果,而是反应链上的一部分.其出现是由开放体系中组分的差异迁移造成的,这种差异迁移实际上是碱土金属迁出(淋滤)的过程,与变形相伴的流体活动使得SiO2发生强烈淋滤,残留组分中SiO2活度大为降低,并使长英质组分和镁铁质组分分凝,主要组分大都可以单独富集(集中)、形成复杂的矿物演化和分布.这种演化还可从MgO等碱(土)金属组分的外迁程度差异来理解.随着碱(土)金属丢失程度的减小,依次出现夕线石、石榴子石、斜方辉石和堇青石,或者说,不同的变质或分异阶段形成不同的矿物(组合):变形-变质起始阶段,碱(土)金属组分迁移初期残留形成夕线石,之后为镁(铁)质组分迁移,初期残留不透明钛铁氧化物,晚期残留组分形成堇青石.石榴子石-长英质组合为体系基本封闭情况下的结晶.此外,夕线石的形成往往标志着深熔作用的开始,一旦深熔作用发展完善,夕线石呈准稳定状态或趋于消失.拉斯曼丘陵与夕线石有关的长英质岩石经历了复杂的变形、变质和流体活动变化.     

斜方顽火辉石-正铁辉石固溶体出溶机制的研究

通过组成－自由能关系曲线的分析，提出斜方顽火辉石－正铁辉石（MgSiO3-FeSiO3)固溶体出溶的临界温度约为753K；组成XFe为0.82左右的富铁辉石固溶体处于介稳态，出溶作用有利于系统自由能降低；出溶作用是以Fe^2 、Mg^2 离子逆扩散的方式进行的；出溶作用的推动力是上凸区域介稳相与平衡相之间的化学位差。     

斜方辉石的光性及红外光谱研究

根据51个斜方辉石的化学成分和红外光谱资料,确定吸收带660-700cm~(-1)的波数(γ)与含镁量(X_(Mg))为线性正相关,线性方程为X_(Mg)=-1595.6-2.44γ,γ=0.92。将斜方辉石的γ、2v、红外光谱波数与成分的相关线绘于一个图上,则此图可以快速地鉴定斜方辉石及估测X_(Mg)值。     

南极拉斯曼丘陵高级区假蓝宝石及有关矿物组合的形成过程

通过对南极拉斯曼丘陵含假蓝宝石矿物及有关组合的研究,得知假蓝宝石的成分以富镁、铁、铝但贫硅为特征,其粒间及粒内成分的变化均较为明显,这种变化主要表现为以钙契尔马克代换(Mg, Fe) + Si = 2Al为主的类质同象置换。在形成假蓝宝石的高级变质-深熔作用过程中,岩石矿物组合的变化主要是多阶段变质造成的,如浅-暗色组分发生了分离,其中含镁铁组分多的矿物较早结晶,而镁铁组分的分离使得相对富Fe的矿物较早结晶,即晚期形成的镁铁质矿物更富Mg组分,并形成递进演化的不同阶段的组合。假蓝宝石的出现与组分的活动有关,而不仅仅是由岩石成分决定的。变质矿物组合的多次递进演化,反映了活动组分的不断变化,以及体系组分相当程度的开放性。含假蓝宝石的变质岩石之原岩未必是富镁泥质岩。本区假蓝宝石成分的多变性主要是环境成分而不是pT变化所引起的,假蓝宝石形成于840~880℃,并没有达到超高温（>1 000℃）的条件,其形成与高级变质-深熔作用过程中组分渗透和扩散的共同作用有关。     

从单晶褶皱看斜方辉石流变学的特征

迄今为止,上地幔流变学的研究主要集中于橄榄石单晶与多晶集合体的实验和野外观察,但对辉石的流变学特征知之甚少,虽然辉石亦是上地幔岩石的主要组成矿物.因此,查清斜方辉石的流变学行为、塑性变形机制、重结晶作用以及与其共生的橄榄石之间的流变强度差等,现已成为国际地学界研究的新的热点课题.新疆中天山南缘库米什地区的榆树沟高压变质地体中出现地幔超糜棱岩,其中带状拉伸的斜方辉石(En90)碎斑晶发生了强烈地弯滑褶皱,周围橄榄石(Fo90)重结晶成细粒(～10 μm)多晶基质.显微构造研究表明,单晶斜方辉石的褶皱主要通过单一的(100)[001]滑移进行的,而细粒重结晶橄榄石基质的变形机制则最可能以超塑性(颗粒边界滑移与扩散)为主.单晶斜方辉石发生弯滑褶皱,而不形成常见的膝折(Kinks),说明所处物理化学条件下斜方辉石晶体位错攀移与原子扩散并不足够活跃.此外,即使其晶格发生高达140.的旋转,斜方辉石依然没有发生光学显微镜下足以识别的重结晶结构,说明启动重结晶作用的临界剪切应变应不少于5.5.根据现有的层状材料的褶皱理论,推测榆树沟高压变质地体中地幔岩发生塑性变形时位错蠕变的斜方辉石的流动强度至少比相同条件下超塑性变形的细粒橄榄石多晶基质高近2个数量级.     

黑云母—斜方辉石温度计的重新标度及其应用

黑云母 斜方辉石是较为常见的共生矿物对, 它们之间 Ｆｅ Ｍｇ 交换模式反应的标准熵变与标准体积变化量之比很大, 具备了构成温度计的必要条件。根据 Ｆｏｎａｒｅｖ ａｎｄ Ｋｏｎｉｌｏｖ 的平衡实验数据, 考虑了黑云母、斜方辉石中 Ｆｅ Ｍｇ 的非理想混合效应, 得出了合理的黑云母、斜方辉石中 Ｆｅ Ｍｇ 的交换能数据。此外还采纳了 Ｄａｓｇｕｐｔａ 等关于黑云母活度的数据、ｖｏｎ Ｓｅｃｋｅｎｄｏｒｆｆ ａｎｄ Ｏ＇ Ｎｅｉｌｌ关于斜方辉石活度的数据和 Ｐａｔｔｉｎｏ Ｄｏｕｃｅ 等关于黑云母中 ＡｌⅥ、 Ｔｉ对黑云母活度效应的数据, 重新标度了黑云母 斜方辉石温度计。该温度计重现实验温度的误差为±６０℃, 应用于天然岩石的温度计算误差一般小于±７０℃, 适用于绿帘角闪岩相至麻粒岩相的变质岩变质温度的估算。     

合成斜方辉石系列的红外光谱研究

在30kbar和900℃条件下,用等化学计量氧化物混合物合成了11个斜方辉石系列的样品,并对合成的样品进行了X射线粉晶分析和红外光谱分析。分析结果表明,晶胞参数和红外光谱随化学成分的改变而产生复杂的变化。不仅晶胞参数b和M而且频率ν_(670cm)-1和M之间存在很好的线性相关关系,通过用最小二乘法所拟合的相关方程可容易地测定斜方辉石的成分,但是α和c与M之间只有较差的线性关系,而ν_(450cm)-1和M以及ν_(380cm)-1和M之间并无简单的线性相关关系,这可归因于Fe~(2+)在M_1和M_2位置的有序分布。     

Cenozoic Exhumation of Larsemann Hills,East Antarctica: Evidence from Apatite Fission-track Thermochronology

<正>Does Cenozoic exhumation occur in the Larsemann Hills,East Antarctica? In the present paper,we conducted an apatite fission-track thermochronologic study across the Larsemann Hills of East Antarctica.Our work reveals a Cenozoic exhumation event at 49.8±12 Ma,which we interpret to be a result of exhumation caused by crustal extension.Within the uncertainty of our age determination, the timing of extension in East Antarctica determined by our study is coeval with the onset time of rifting in West Antarctica at c.55 Ma.The apatite fission-track cooling ages vary systematically in space, indicating a coherent block rotation of the Larsemann Hills region from c.50 Ma to c.10 Ma.This pattern of block tilting was locally disrupted by normal faulting along the Larsemann Hills detachment fault at c.5.4 Ma.The regional extension in the Larsemann Hills,East Antarctica was the result of tectonic evolution in this area,and may be related to the global extension.Through the discussion of Pan-Gondwanaland movement,and Mesozoic and Cenozoic extensions in West and East Antarctica and adjacent areas,we suggest that the protracted Cenozoic cooling over the Larsemann Hills area was caused by extensional tectonics related to separation and formation of the India Ocean at the time of Gondwanaland breakup.     

东南极拉斯曼丘陵夕线石榴二长片麻岩的格林威尔期变质作用和构造意义

东南极拉斯曼丘陵出露的中-高级变质岩是普里兹湾基底岩系的主要组成部分,是研究普里兹湾高级区组成与演化的理想对象。本文对拉斯曼丘陵米洛半岛地区的夕线石榴二长片麻岩进行了岩石学、相平衡模拟和地质年代学研究。研究结果表明拉斯曼丘陵夕线石榴二长片麻岩矿物组合为石榴子石+堇青石+斜长石+钛铁矿+夕线石+石英±黑云母±钾长石,经历了格林威尔期(~980Ma)高温变质,其峰期阶段(M1)的矿物组合为石榴子石+斜长石+钾长石+钛铁矿+夕线石+石英,变质温压条件为:~820℃、~9.6kbar。夕线石榴二长片麻岩的岩浆锆石比变质锆石具有更低的LREE和更高的HREE含量,其原岩的沉积年龄不早于~1073Ma,物源主要为中元古代岩浆岩(S-型花岗岩)。拉斯曼丘陵在格林威尔期经历了陆-陆碰撞,进而快速折返、剥蚀作用的过程。     

东南极拉斯曼丘陵富硼岩系中硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石矿物的硼同位素组成及其意义

东南极拉斯曼丘陵地区麻粒岩相岩石中出露一套罕见的含硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石矿物组合的富硼岩系.由于高级变质作用已使原岩的性质难以确定,变质原岩及其形成环境的恢复变得十分困难,而硼同位素组成则可以作为判定硼来源的有效示踪剂和指相标志.报道了东南极拉斯曼丘陵硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石富硼岩系的硼同位素组成资料,其δ11B值变化范围为-12.0‰～-34.6‰,硼同位素的低比值和其他地质证据表明,其原岩为非海相蒸发硼酸盐岩.     

南极中山站区高级片麻岩中蠕英石的形成

南极中山站区(拉斯曼丘陵)高级片麻岩中多发育蠕英石即斜长石+石英,蠕英石的出现表明岩石中往往同时存在斜长石和钾长石.通常还有一些相关现象与蠕英石相伴,如矿物颗粒周围的斜长石±石英边、钾长石边.蠕英斜长石比主斜长石牌号更高和更低的现象均可发生,而且蠕英斜长石的成分比主斜长石变化范围更大.蠕英石的形成主要涉及长英质矿物的变化,不仅涉及到钾长石的分解,可能还与钾长石的出溶、石英、黑云母的分解,甚至斜长石的出溶和分解有关.析出的组分对先存矿物(主要是钾长石)溶蚀和交代,同时出现蠕英石.变形有利于蠕英石的形成,但不是必要条件,长英质岩石中蠕英石的形成意味着降压过程的发生.形成蠕英石的组分主要源于体系自身,而不是外部环境.结合与相关结构的对比和分析,蠕英石的产生主要是长英质组分晚期分异的结果由于K,Na(Ca)的分异,Na(Ca)(2)+沉淀,K+组分活动,SiO2亦可有一定的迁移;释放、迁移的组分更偏碱性.这种分异是岩石内部的成分和结构调整的产物,但相关组分活动的空间非常有限,一般限于若干个矿物颗粒的尺度.蠕英斜长石的形成可能代表着斜长石-石英之间的一种共结,并对新生斜长石的成分起到一种缓冲作用,其过程更接近溶液而不是岩浆性质,同时表示除H2O外各种组分活动的基本结束.     

拉斯曼丘陵新生代剥露作用的裂变径迹证据

在西南极和横贯南极山脉地区,新生代裂谷和剥露作用非常普遍。但是,文献中很少记录东南极地区的新生代剥露作用。文中根据东南极普里兹湾拉斯曼丘陵地质样品的磷灰石裂变径迹年龄和热历史的模拟,认为在东南极海岸边缘存在新生代的隆升和伸展作用,其年龄为始于(49.8±12)Ma。该年龄略晚于西南极裂谷系的启动年龄(约60~50Ma)。由于差异隆升作用,在拉斯曼丘陵地区发育了更新的正断层作用——拉斯曼丘陵拆离断层的新活动,其年龄为约5.4Ma。东南极周缘新生代裂谷和伸展作用的普遍存在,是冈瓦纳裂解以来大陆分离和印度洋形成的结果。     

拉斯曼丘陵新生代剥露作用的裂变径迹证据

在西南极和横贯南极山脉地区,新生代裂谷和剥露作用非常普遍。但是,文献中很少记录东南极地区的新生代剥露作用。文中根据东南极普里兹湾拉斯曼丘陵地质样品的磷灰石裂变径迹年龄和热历史的模拟,认为在东南极海岸边缘存在新生代的隆升和伸展作用,其年龄为始于(49.8±12)Ma。该年龄略晚于西南极裂谷系的启动年龄(约60~50Ma)。由于差异隆升作用,在拉斯曼丘陵地区发育了更新的正断层作用--拉斯曼丘陵拆离断层的新活动,其年龄为约5.4Ma。东南极周缘新生代裂谷和伸展作用的普遍存在,是冈瓦纳裂解以来大陆分离和印度洋形成的结果。     

东南极拉斯曼丘陵地区变质杂岩的层序与构造变形过程

东南极拉斯曼丘陵地区位于兰伯特裂谷东缘普里兹湾东岸,该地区主要出露一套麻粒岩相变质岩,前期对原岩时代、变质过程等进行了详细研究,但是对于变质杂岩的层序和变形过程研究相对薄弱。文章通过大比例尺地质填图,发现拉斯曼丘陵地区变质杂岩总体成层有序,在此基础上建立拉斯曼岩群,并将其划分成6个岩组,原岩形成时代为中元古代。拉斯曼岩群经历了格林维尔期和泛非期变质作用的叠加,变质程度均达到高角闪岩相-麻粒岩相。拉斯曼丘陵地区主体构造线方向为北东东—南西西方向,总体上构成往北东东方向翘起的复式向斜构造,几个岩组的分布也显示由东向西逐渐变新。东部米洛半岛一带明显叠加了北北西—南南东向的构造变形。研究表明,拉斯曼岩群经历了6次重要的构造变形,包括新元古代格林维尔期(D1)、新元古代—早古生代泛非期变质变形作用(D2,D3,D4,D5)以及中新生代伸展作用(D6)。目前岩石中保存的主变形面理是格林维尔期和泛非期两次构造热事件的复合型面理,主要是泛非事件形成,格林维尔期变形面理呈残留状。综合拉斯曼岩群变质年龄及早古生代进步花岗岩体形成时代,认为D2~D5变形时代为550~500 Ma左右。因此,拉斯曼丘陵地区变质变形特征显示,中元古代拉斯曼岩群经历了格林维尔期和泛非期两次重要的造山作用,以及冈瓦纳大陆的裂解。     

东南极拉斯曼丘陵镁铁质麻粒岩的变质作用演化

拉斯曼丘陵（Larsemann Hills）位于东南极普里兹构造带的中部,研究该区麻粒岩的变质作用演化对于理解普里兹带的构造属性至关重要。通过对该区含石榴石镁铁质麻粒岩转石详细的岩相学观察表明,峰期前进变质阶段矿物组合（M1）由角闪石+斜方辉石+单斜辉石+斜长石+黑云母+钛铁矿±石英±磁铁矿组成,其峰期矿物组合（M2）为石榴石+斜方辉石+单斜辉石+角闪石+钛铁矿±磁铁矿±石英,而代表后期与降压有关的叠加变质组合（M3）为斜方辉石+斜长石+单斜辉石+黑云母+钛铁矿±磁铁矿。矿物化学分析,结果显示其中石榴子石和斜方辉石具有弱的成分环带特征。利用THERMOCALC软件在NCFMASHTO体系下对该麻粒岩进行了详细的热力学模拟,结合传统温压计和平均温压计算结果,得出不同阶段温压条件分别为650~750℃/5.5~6.5kb （M1）,850~950℃/8~8.5kb （M2）,800~900℃/5.5~7.5kb （M3）。其变质作用演化为典型的峰期后近等温减压的（ITD）顺时针P-T轨迹。通过区域上镁铁质麻粒岩的对比分析,我们认为该镁铁质麻粒岩可能来源拉斯曼丘陵基岩露头。结合已有的年代学资料,表明该镁铁质麻粒岩的峰期变质事件可能对应于晚元古代格林威尔期构造事件,而后期退变质作用与早古生代的泛非期构造事件有关,意味着泛非期普里兹带可能是陆内造山带。     

东南极拉斯曼丘陵柱晶紫苏堇青麻粒岩中堇青石的矿物学特征

东南极拉斯曼丘陵晚元古代（１０００Ｍａ）高级变质杂岩中区域性产出一套粗粒柱晶紫苏堇青麻粒岩,其原岩为含硼的富镁铝泥质岩。岩石中结晶粗大的堇青石在矿物化学成分上属于镁堇青石,其成分显示不均匀且具较明显成分环带的特征,从核部到边缘,其ＸＭｇ（Ｍｇ／Ｍｇ＋Ｆｅ２＋）比值由０．８５５变化为０．８１６。温压计算结果表明,所研究堇青石形成的Ｐ－Ｔ条件约为０．７６～０．７２ＧＰａ和８６０℃～８３０℃（核部至边缘）。Ｘ－射线粉晶结构分析证明这种堇青石属于低位结构状态的堇青石,晶体结构扭曲指数Δ＝０．２８～０．３０,在自然界比较少见。实验室合成的低位结构状态的堇青石只在持续较长时间的１３００℃～１４００℃的高温条件下稳定存在。因此,这意味着低位堇青石可能是由很高温变质作用及缓慢冷却的条件下结晶形成,这对于研究该区的地壳演化具有极其重要的意义。