大别—苏鲁超高压变质带内的块状榴辉岩及其构造意义

大别—苏鲁超高压(> 27× 108Pa) 变质带内的榴辉岩, 在大陆深俯冲、碰撞和折返剥露过程中, 大都遭受了强烈的变形和变质作用的重置与再造.但是, 大型榴辉岩体核部以及包裹于大理岩和石榴橄榄岩体内部的块状榴辉岩, 往往保留其初始简单的矿物组合、中-细粒状变晶结构和块状构造.详细地分析了块状榴辉岩的几何学、岩相学及变质作用特征, 指出它们是超高压榴辉岩递进及多期变质变形分解作用的残留体, 位于尺度不同的弱应变域内, 是大陆深俯冲及碰撞作用的真正记录.      

南阿尔金-柴北缘高压-超高压变质带研究进展、问题及挑战

南阿尔金—柴北缘高压-超高压(HP/UHP)变质带为近10年来所新厘定,它分布在青藏高原北缘,延伸近1000km,被阿尔金断裂分成南阿尔金和柴北缘两部分,以含少量榴辉岩、石榴橄榄岩和含柯石英的片麻岩为特征。根据野外地质观察、岩石组合分析及其岩石学特征,可把南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带划分为6个HP/UHP变质单元,从西向东分别是:江尕勒萨依榴辉岩-片麻岩单元(JSU);巴什瓦克石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(BWU);鱼卡—落凤坡榴辉岩-片麻岩(片岩)单元(YLU);绿粱山石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(LLU);锡铁山榴辉岩-片麻岩单元(XTU);都兰榴辉岩-片麻岩单元(DLU)。研究显示,6个HP/UHP变质单元在岩石组合、形成的温度压力条件及变质演化历史等方面存在明显差异;榴辉岩相变质时代变化在420～500Ma之间,可能反映了早古生代沿南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带的多阶段或穿时性的俯冲作用。     

大别—苏鲁超高压地体中面理化含榴花岗岩的成因研究

大别—苏鲁超高压地体中的面理化花岗岩因为常含石榴石而被简称为含榴花岗岩, 其岩石类型主要为二长花岗岩、花岗岩和微斜长石花岗岩, 岩石具有花岗结构和片麻状构造.详细的野外地质研究表明, 超高压片麻岩作为超高压榴辉岩的围岩与含榴花岗岩呈渐变过渡关系, 或在含榴花岗岩中呈与面理平行的残留条带, 体现超高压片麻岩通过构造置换和部分熔融向含榴花岗岩转化.含榴花岗岩在常量元素的总体组成上, w(SiO₂)为71.73%~79.15%;A/CNK为0.83~1.09, 平均0.98, 为准铝质; w(K₂O+Na₂O)为6.15%~9.00%, w(K₂O)/w(Na₂O)为0.16~1.54(绝大多数集中在0.9~1.1), 具有相对弱富钠-弱富钾特征.从标准矿物组成上看, 大别含榴花岗岩主要相当于奥长花岗岩; 山东含榴花岗岩主要相当于花岗岩; 东海含榴花岗岩主要相当于钾质花岗岩.在微量元素特征上, 含榴花岗岩的∑REE、∑LREE明显富集, δEu具有明显的负异常, 在原始地幔标准化蛛网图上, 相对亏损Nb、Ta、P、Zr、Ti等高场强元素及大离子亲石元素Sr, 富集Ba、La、Nd、Y、K等大离子亲石元素, 结合其贫w(Al)(平均11.6%)富w(Ga)(> 17×10-6)、(Fe/Mg)_M(1.087~20.330)等特征, 表明其地球化学特征相当于非造山的A型花岗岩.结合前人超高压变质作用和构造演化等研究成果, 可以推断含榴花岗岩是超高压地体折返到中下地壳, 在底侵、构造体制转换等因素作用下, 由高压片麻岩的部分熔融形成的.含榴花岗岩在大别—苏鲁不同区域上的规律变化, 表明东海含榴花岗岩的出露相对于大别更低位.      

Petrology of the Non-mafic UHP Metamorphic Rocks from a Drillhole in the Southern Sulu Orogenic Belt, Eastern-Central China

The Drillhole ZK703 with a depth of 558 m is located in the Donghai area of the southern Sulu ultrahigh-pressure (UHP) metamorphic belt, eastern China, and penetrates typical UHP eclogites and various non-mafic rocks, including peridotite, gneiss, schist and quartzite. Their protoliths include ultramafic, mafic, intermediate, intermediate-acidic, acidic igneous rocks and sediments. These rocks are intimately interlayered, which are meters to millimeters thick with sharp and nontectonic contacts, suggesting in-situ metamorphism under UHP eclogite facies conditions. The following petrologic features indicate that the non-mafic rocks have experienced early-stage UHP metamorphism together with the eclogites: (1) phengite relics in gneisses and schists contain a high content of Si, up to 3.52 p.f.u. (per formula unit), while amphibolite-facies phengites have considerably low Si content (<3.26 p.f.u.); (2) jadeite relics are found in quartzite and jadeitite; (3) various types of symplectitic coronas and pseud     

苏鲁造山带浅变质岩的成因及其大地构造意义

苏鲁造山带超高压变质带内部及其北缘,出露仅经过绿片岩相变质作用的浅变质岩系。通过对该浅变质岩的区域分布、地质特征及地球化学的综合研究,表明这些浅变质岩系与大别-苏鲁造山带大陆板块俯冲存在密切的成因关系,为扬子板块俯冲过程中被刮削下来的构造残片,构成大陆板块俯冲过程中形成的构造加积杂岩。在此基础上,厘定了苏鲁造山带的构造成因模型,并对苏鲁造山带的东延问题进行了讨论。     

Pb Isotope Mapping in the Tongbai-Dabie Orogenic Belt, Central China

Tongbai-Dabie orogenic belt in Central China is a part of the collisional belt between the Yangtze and North China cratons. It represents one of the most extensive ultrahigh-pressure （UHP） and high-pressure （HP） metamorphic rocks in the world. The Pb isotope mapping in this area is a significant method to constrain the crustal structure and tectonic evolution and to identify the tectonic boundaries within the vertical tectonic stack. Based on the Pb isotope compositions of the Dabie complex （DBC）, the Tongbai complex （TBC）, UHP and HP metamorphic rocks and associated foliated granites, the lower metamorphosed rocks from North Huaiyang （NHY） tectonic belt, and Cretaceous granites in the Tongbai-Dabie orogenic belt, we determined the Pb isotope geochemical map of the Tongbai-Dabie orogenic belt. The Pb isotope map shows that the Pb isotope compositions are similar within each geological body or lithotectonic unit, but the Pb isotope compositions of different lithotectonic units show systematic variations in the Tongbai-Dabie orogenic belt. The NHY tectonic belt contrasts strongly with the Tongbai-Dabie UHP.HP metamorphic belt in Pb isotope compositions. It is suggested that the line along the Xiaotian-Mozitan fault, the north limit of the Tongbai-Dabie UHP and HP metamorphic rocks, represents an important tectonic boundary. Within the Tongbai-Dabie HP -UHP metamorphic belt, to the south of Xiaotian-Mozitan fault, the vertical variations of Pb isotope compositions in different lithotectonic units and the spatial relationship among different major lithotectonic units have been constrained.     

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。     

大别-苏鲁造山带南北两侧晚中生代富钾火山岩的成因：微量元素及Sr-Nd-Pb同位素制约

大别-苏鲁造山带南、北两侧广泛发育晚中生代富钾火山岩，主要岩石组合为粗面玄武岩-玄武粗安岩-粗安岩-安粗岩姐面岩，这套岩石总体具有富碱、富钾、富轻稀土和大离子亲石元素(如Rb、Th等)，贫高场强元素(如Nb、Ti等)，(^87Sr／^86Sr)，值偏高，εNd(t)值偏低等特点，但南、北两侧富钾火山岩的地球化学特征存在较显著的差异，主要表现在造山带北侧富钾火山岩稀土总量更高，轻、重稀土分异更明显，且(^87Sr／^86Sr)，值更高，eNd(t)值和^206Pb/^204Pb值显著偏低。元素-同位素综合示踪显示，区内富钾火山岩均起源于富集地幔的部分熔融，但南、北两侧源区地幔的富集机制存在差异，南侧富集地幔的形成主要与俯冲洋壳析出流体的交代作用有关，而北侧富集地幔的形成除受到俯冲洋壳析出流体的交代作用外，在更大程度上主要起因于俯冲的扬子陆壳析出流体的交代作用，即其源区遭受了多次富集事件的影响，后者是导致南、北两侧富钾火山岩地球化学特征差异的主要原因。     

Post-Collisional Ductile Extensional Tectonic Framework in the UHP and HP Metamorphic Belts in the Dabie-Sulu Region, China

The present-day observable tectonic framework of the ultrahigh-pressure (UHP) and high-pressure (HP) metamorphic belts in the Dabie-Sulu region was dominantly formed by an extensional process, mostly between 200 and 170 Ma, following the Triassic collision between the Sino-Korean and Yangtze cratons. The framework that controls the present spatial distribution of UHP and HP metamorphic rocks in particular displays the typical features of a Cordilleran-type metamorphic core complex, in which at least four regional-scale, shallow-dipping detachment zones are recognized. Each of these detachment zones corresponds to a pressure gap of 0.5 to 2.0 GPa. The detachment zones separate the rocks exposed in the region into several petrotectonic units with different P-T conditions. The geometry and kinematics of both the detachment zones and the petrotectonic units show that the exhumation of UHP and HP metamorphic rocks in the Dabie-Sulu region was achieved, at least in part, by non-coaxial ductile flow in the mul     

两条不同类型的HP/LT和UHP变质带对祁连-阿尔金早古生代造山作用的制约

在祁连-阿尔金造山带的南北两侧,分别出露有北祁连-北阿尔金HP/LT变质带和柴北缘-南阿尔金UHP变质带。北祁连-北阿尔金HP/LT变质带主要由蓝片岩、低温榴辉岩和高压变沉积岩所组成,榴辉岩形成的温压条件为420～570℃和2.0～2.5GPa,形成时代为510～440Ma。含硬柱石榴辉岩和含纤柱石高压变沉积岩的存在显示洋壳俯冲把大量水带到地幔深处。与HP/LT变质带伴生的早古生代蛇绿岩、俯冲增生杂岩、岛弧、弧后盆地等显示北祁连-北阿尔金为典型的早古生代增生造山带。柴北缘-南阿尔金UHP变质带由榴辉岩、石榴橄榄岩、高压麻粒岩及具有陆壳性质的正副片麻岩所组成,它们遭受了超高压变质作用(T700℃,P2.8GPa),UHP变质时代为500～420Ma,榴辉岩的原岩时代为750～850Ma,形成于新元古代的大陆裂谷环境。野外地质关系、岩石学及年代学研究显示柴北缘-南阿尔金HP-UHP变质带为大陆深俯冲作用的产物。在柴北缘-南阿尔金UHP变质带中,超高压榴辉岩和高压麻粒岩同时形成在不同的构造热环境中,构成大陆俯冲及碰撞造山带中的"双变质带",同时也显示柴北缘-南阿尔金造山带具有典型碰撞造山带的特征。祁连-阿尔金造山带南北两侧几乎同时发生增生造山作用和碰撞造山作用,构成由不同造山类型所组成的复合造山带。南北两侧的HP/LT变质带和UHP变质带以及可能存在的不同类型双变质带制约了祁连-阿尔金造山带早古生代的造山性质、造山类型以及造山机制。     

苏鲁超高压变质岩中地震波速随围压的变化规律

我们在10~800MPa的静水压力下测量了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔岩心和采自苏鲁地区地表露头上的共68块典型超高压变质岩试样的地震波速,并建立了波速和围压的定量关系,成功地解释了描述这一定量关系方程中4个参数的物理意义。笔者相信,本文将为超高压变质岩地区以及新老俯冲带地震波资料的解释提供必不可少的理论和实验支撑。     

Two Discrete UHP and HP Metamorphic Belts in the Central Orogenic Belt, China

INTRODUCTION Anew ultrahigh pressure ( UHP) metamorphicbelt ,the South Altun-North Qaidam-North QinlingUHP metamorphic belt ,has been recently discoveredand widely discussed by different workers (Yang J Set al .,2003 ,2002 ,2001 ,2000 ,1998 ;Zhang J Xetal .,2002 ,1999 ; Zhang G et al .,2001 ; Hu et al .,1996 ,1995 ,1994) . Detailed studies have also beencarried out onthe Dabie-Sulu UHP/ HP metamorphicbelt inthe central orogenic belt (COB) of China (Gaoet al .,2002 ;Sun et al …     

大别-苏鲁高压、超高压变质带榴辉岩和脉体中磷灰石氯含量和流体盐度关系的研究

流体的盐度对含羟基变质矿物组合的稳定温压条件和岩石-流体的相互作用有重要影响.流体的盐度可从矿物中氯含量的角度加以研究.磷灰石是一个含氯矿物,作为副矿物广泛分布在各种岩石中,且能在较宽的温压范围内稳定存在.本文选择大别-苏鲁造山带中典型的高压、超高压岩石开展了磷灰石成分的研究,结合前人流体包裹体的研究结果,探讨了榴辉岩相条件下流体盐度和磷灰石中的氯含量之间的关系.榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XOHAp比值与已有的流体包裹体盐度呈很好的线性正相关.榴辉岩和脉体中磷灰石的XClAp/XoHAp比值范围为0.00～0.35时,对应的流体包裹体盐度约为0～40％ NaCleqv.     

苏北榴辉岩中水晶的形成时代及其对超高压变质岩折返的示踪意义

江苏东海水晶以其晶体粒大和产量巨大而闻名，在地质上也因其产于高压超高压变质带而独具特色。在对大别—苏鲁超高压变质带的区域成矿作用进行研究和对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔岩心进行编录的过程中，认识到超高压带存在着超低压成矿现象，包括中国最主要的水晶矿床成矿带在内的许多矿床都可能是在超高压变质之后退变质结束阶段的超低压环境中形成的，对水晶进行流体包裹体的Rb-Sr等时线年代学研究，获得208Ma的等时线年龄，表明成矿时代为印支期。该年代可视为超高压变质带折返并经历了退变质之后而“稳定”下来的时间。     

Geochemical Characteristics of Pb Isotope of High-Pressure Metamorphic Rocks and Foliated Granites from HP Unit of Tongbai-Dabie Orogenic Belt

Whole-rock Pb isotopic compositions of the high-pressure (HP) metamorphic rocks, consisting of two-mica albite gneisses and eclogites, and foliated granites from the HP metamorphic unit of the Tongbai-Dabie orogenic belt are firstly reported in this paper. The results show that the tip metamorphic rocks in different parts of this orogenic belt have similar Pb isotopic compositions. The twomica albite gneisses have ^206 pb/^204 Pb=17. 657 -18. 168, ^207pb/^204 Pb=15. 318-15. 573,^ 208Pb/^204ob=38.315-38. 990, and the eclogites have ^206Pb/^204 Pb=17. 599 -18. 310, ^207Pb/^204 Pb=15. 465 -15. 615,^208Pb/^204Pb=37. 968-39. 143. The HP metamorphic rocks are characterized by upper crustal Pb isotopic composition. Although the Pb isotopic composition of the HP metamorphic rocks partly overlaps that of the ultrahigh-pressure (UHP) metamorphic rocks, as a whole, the former is higher than the latter. The high radiogenic Pb isotopic composition for the HP metamorphic rocks confirms that the subducted Yangtze continental crust in the Tongbai-Dabie orogenic belt has the chemical structure of increasing radiogenic Pb isotopic composition from lower crust to upper crust. The foliated granites, intruded in the HP metamorphic rocks post the HP/UHP metamorphism, have ^206Pb/^204 Pb=17. 128- 17. 434,^207Pb/^204pb=15. 313-15. 422 and ^208Pb/^204Pb=37. 631-38. 122, which are obviously different from the Pb isotopic compositions of the HP metamorphic rocks but similar to those of the UHP metamorphic rocks and the foliated garnet-bearing granites in the UHP unit. This shows that the foliated granites from the HP and UHP units have common magma source. Combined with the foliated granites having the geochemical characteristics of A-type granites, it is suggested that the magma for the foliated granites in the UHP and HP unit would be derived from the partial melting of the retrometamorphosed UHP metamorphic rocks exhumed into middle to lower crust, and partial magmas were intruded into the HP unit.     

大别-苏鲁超高压和高压变质带构造演化

大别—苏鲁是世界上超高压 (UHP) ( >2 .7GPa)和高压 (HP)变质岩石出露最为广泛的地区。通过区域研究 ,尤其是在选择的 30多个关键位置上不同尺度构造记录的深入观察 ,结合已有的可利用的变质、热事件及同位素年代学资料分析 ,揭示出它们曾遭受过一个复杂的从深俯冲到折返构造演化历程 ,识别出 5个主要的构造变质事件 :( 1)由块状榴辉岩中发育的微弱面理和线理所代表的第 1期变形变质事件 (D1) ;( 2 )面状榴辉岩中发育的含拉伸线理的透入性主面理、中小型鞘状褶皱及网络状韧性剪切带 ,代表第 2期构造变质事件 (D2 ) ;( 3)第 3期变形事件主体发生于麻粒岩 /角闪岩相后成合晶形成之后 ,主要构造记录是区域性陡倾斜面理及不均一置换的成分层、榴辉岩透镜体及布丁群、面理内褶皱、网状韧性剪切带系统以及减压部分熔融作用形成的混合岩和含榴花岗质岩石组构 ;( 4)区域性的碰撞期后地壳韧性薄化及剪张作用 (D4)形成缓倾斜角闪岩相主面理及线理、穹状及弧形构造和多层韧性拆离带 ,它们主导了现今观察到的大别—苏鲁超高压和高压变质带的区域构造几何图像 ;( 5 )第 5期构造热事件 (D5)表现为不均一断块抬升、红色沉积盆地发育及大规模的岩体和岩脉就位 ,代表造山晚期的构造揭顶及坍陷作用 ,该期构造控制着造山带     

山东荣成高钙石榴辉石岩的地球化学特征及其成因

在苏鲁超高压变质带荣成蓝晶石榴辉岩中, 发现一具有特殊结构和地球化学特征的石榴辉石岩.该石榴辉石岩以包裹体的形式赋存于强烈退变的蓝晶石榴辉岩中.岩相学观测表明该岩石的主要结构为石榴石呈薄带、项链状相互连接的网状结构, 分割由辉石和石榴石、钛铁氧化物等出溶片晶组成的区域.全岩地球化学分析表明, 和邻近的蓝晶石榴辉岩相比, 该岩石具有(1) 相对低的SiO₂ (42.5%~43.1%), 异常高的CaO (21.4%~21.9%)和CaO/Al₂O₃比值(1.46~1.64); (2) 较高的TiO₂ (1.77%~1.89%)、V (359~419μg/g)、Nb (~8μg/g)、Y (17.7~23.1μg/g)和Zr (~150μg/g); (3) LREE富集和微弱的Eu负异常; (4) 较低的Cr、Ni和Co.上述地球化学特征表明荣成辉石岩的原岩形成于经过橄榄石分离结晶作用的超基性岩浆或经历了Na和K亏损过程的高钙基性岩浆.这2种过程都要求较高的温压条件, 压力 > 15×105kPa, 温度 > 1300 ℃, 这和荣成辉石岩的原岩的初始稳定条件的温压估算相一致.该研究结果表明在苏鲁超高压变质带中, 一些超高压变质岩的母岩形成于高温部分熔融或岩浆演化作用, 明显不同于大多数榴辉岩或片麻岩的原岩形成环境.      

桐柏-大别-苏鲁UHP和HP变质带的结构及流变学演化

在岩石圈流变学基本原理指导下，运用现代构造解析学方法，在不同尺度上差别和分析了桐柏－大别－苏鲁UHP和HP变质带内深俯冲，同碰撞构造及UHP和HP岩石折返过程中的变形特征，重点讨论同碰撞形成的高角度网结状榴辉岩切带阵列，高角闪岩相剪切及有关变形组合以及碰撞期后伸展韧性薄化变形样式，强调指出不同地壳层次和物理条件下变形分解作用的重要性，而且，在UHP和HP变质带内最有效的应变体制是剪切作用，并在三维空间上形成不同格式的剪切带网状系统，以构造学记录为主线，结合已有可利用的岩石学，变质作用pT轨迹和同位素年代学资料，提出一个UHP和HP变质带尺度上的流变学演化模式，其中，UHP和HP变质岩石由地幔深度折返到地壳表层，经历了楔状挤出，碰撞期后地壳韧性薄化及晚造山伸展塌陷，揭顶作用等多个阶段的动力学过程。     

南苏鲁造山带的超高压变质岩及岩石化学研究

在南苏鲁造山带核部，古老的表壳岩和花岗质侵人岩经历了三叠纪的超高压变质作用，在超高压变质岩石抬升过程中经历了强烈的角闪岩相退变质作用改造。据岩相学和岩石化学研究，可以区分出六大类典型超高压变质岩：榴辉岩、石榴石橄榄岩、石英硬玉岩、石榴石多硅白云母片岩、硬玉石英岩和石榴石绿辉石文石岩。这些岩石的角闪岩相退变质产物分别是斜长角闪岩、蛇纹岩、长英质片麻岩、长石石英云母片岩、石英岩和大理岩。地球化学研究揭示，榴辉岩的原岩很可能是形成在大陆内部构造环境的拉斑玄武岩，而石榴石橄榄岩可能是起源于亏损的残余地幔。石英硬玉岩原岩包括正变质的花岗岩和奥长花岗岩、副变质的酸性火山碎屑岩和长石石英砂岩。大面积分布的古老花岗岩很可能是形成在大陆或大陆边缘环境。长石石英云母片岩、石英岩和大理岩的原岩为沉积岩，与副变质的长英质片麻岩和基性火山岩—起构成了古老的表壳岩组合。双峰式的酸性和基性火山岩组合的存在也证明部分表壳岩是形成在大陆环境。因此，可以推测南苏鲁造山带核部的超高压变质岩原岩为形成在大陆板内环境的沉积岩—酸性和基性火山岩—花岗岩和奥长花岗岩建造。     

阿尔泰海西造山带区域变质作用类型与地壳演化

新疆阿尔泰海西造山带主要发育两期区域变质作用.第一期变质作用属于区域低温动力变质作用类型,以形成低绿片岩相矿物组合为特征,变质温度较低,而应力作用较强,是造山作用初期热流活动较弱,构造变形强烈环境下的产物.第二期变质作用属于区域动力热流变质作用类型,以形成典型的递增变质带为特征.这一期代表造山作用主期热流活动强烈,伴随有构造变形和岩浆活动.不同的变质作用类型代表了不同的大地构造环境,记录了造山带的演化历史和动力学过程.