大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水：对原岩性质和动力学过程的制约

运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术,对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水,以OH~-的形式存在,含量可达～2000ppm(H_2O wt.)。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(-150km)上是不均一的,而黄镇绿辉石是均一的(至少在3km的尺度上)。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分布都反映的是原岩特征,碧溪岭榴辉岩原岩经历的水-岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是“弥散式”的碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。碧溪岭绿辉石的水含量(<1400ppm)明显低于黄镇绿辉石(～1850ppm),这是原岩水含量差异的体现,原岩性质的不同和经历的水-岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。     

大别山榴辉岩中石榴石的结构水:红外光谱分析

对大别山(包括南大别和北大别)几个典型产地榴辉岩中的石榴石进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有石榴石颗粒都含有一定量的结构水,以OH-的形式存在,结构水含量w(H2O)最高可达1859×10-6。水含量在同一榴辉岩样品不同石榴石颗粒间表现出较大的差异,反映了原岩中水含量的不均一分布。与以前报道的南大别碧溪岭榴辉岩中石榴石情况相似,水含量的不均一性表明:①榴辉岩原岩经历的水-岩交换作用的方式是“隧道式”而非“弥散式”;②超高压变质过程中流体的活动性十分有限;③整个超高压板块俯冲-折返的过程十分快速。南大别石榴石水含量总体上高于北大别,这种差异可能与北大别所经历的高温麻粒岩相变质作用有关。     

大别山双河超高压榴辉岩中的水: 微区红外光谱分析

大陆深俯冲板块到一定深度后(约90~110km), 几乎没有含水矿物存在, 超高压岩石中名义上无水矿物(NAMs) 成为俯冲板块中水的主要载体, 是示踪超高压变质流体的重要途径.对大别山双河地区超高压榴辉岩中的石榴石和绿辉石进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(MicroFTIR) 分析.FTIR结果显示所有石榴石和绿辉石颗粒都含有结构水, 以OH的形式存在, 其含量范围分别为(30~1860)×10-6和(360~620)×10-6.榴辉岩全岩水含量为(300~750)×10-6, 表明即使是在超高压变质作用的温压条件下, 榴辉岩也可以至少携带数百10-6的水进入深部地球.对石榴石颗粒内部的多点观察发现, 结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 核部水含量高而边部低.石榴石颗粒边部的低水含量可能是抬升过程中由于压力降低引起的H扩散所致, 扩散出来的H可能构成了早期退变质流体的重要来源.对于同一样品来说, 结构水含量在绿辉石和石榴石之间的比值为0.5~3.5.      

CCSD超高压榴辉岩中的水:红外光谱分析

超高压变质岩中名义上无水矿物(NAMs) 在板块俯冲过程中可以携带一部分地表水进入上地幔, 这些水储存于地球深部并对地幔动力学有着重要的影响.对中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中的绿辉石和石榴石进行了详细的显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR) 分析, 结果显示所有绿辉石和石榴石颗粒都含有结构水, 其水含量范围分别在68~29μg/g和20~75μg/g.榴辉岩全岩的水含量为150~300μg/g.绿辉石和石榴石结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 不均匀分布, 表现为水含量从核部到幔部到边部随之增加或水含量核部、边部低而幔部高.电子探针结果表明水含量分布不均与矿物化学成分无直接关系.位错分布不均匀可能导致了颗粒内部结构水分布的不均匀.      

大别山超高压榴辉岩中金红石的微量结构水

对6个大别山超高压榴辉岩中的粒间金红石进行了显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)观察和电子探针(EMP)分析。结果显示所有金红石颗粒都在3280cm-1和3295cm-1出现强的吸收峰,少数颗粒在约3360cm-1出现较弱且宽的峰,这3组峰都是由金红石中的结构OH引起的。与高温高压合成实验结果比较发现,3280cm-1峰主要是由Ti3 H Ti4 取代引起的,3295cm-1峰可能是由Fe3 H Ti4 造成的,而约3360cm-1的峰与Mg2 取代Ti4 的电荷补偿有关。由目前认为较可靠的两个金红石红外吸收系数获得结构水的含量(质量分数)分别为:161×10-6~854×10-6和202×10-6~1075×10-6,不同的IR吸收系数导致计算的水含量相差4~5倍,因此,前人所得到的金红石高水含量可能需要重新评估。与共存的石榴石和绿辉石相似,不同样品间的金红石水含量也表现出不均一分布,指示着超高压过程中有限的流体活动和快速的板块俯冲-折返过程。     

大别山沙村辉长岩中长石的结构水及其对岩浆演化的指示

本文报道了大别山沙村地区碰撞后辉长岩的化学组成和其中斜长石的傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析结果。10个辉长岩从化学组成上分为两组,代表了两个不同的岩浆。斜长石普遍含有结构水,以OH-的形式存在,含量为213×10-6~658×10-6(H2O的质量分数)。结合大别山榴辉岩的数据来看,由长石中结构水含量推测的原始岩浆的富水特征可能与其源区中含有俯冲断离的榴辉岩有关。两组辉长岩中的长石都表现出水含量与全岩Mg#值的负相关关系,即随着结晶分异的进行,岩浆中的水含量在逐渐减少。这可能是由于角闪石的连续结晶和/或岩浆的去气作用造成的。沙村长石水含量与全岩Mg#值之间的相关性说明后期热液蚀变事件没有改变长石中的水,它们依然有效地保存了原始信息。     

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...     

中国大陆科学钻探主孔超高压榴辉岩中绿辉石结构水研究

本文利用傅立叶（Fourier）变换红外光谱技术对CCSD主孔100～3100米深度范围榴辉岩中的绿辉石结构水含量进行了原位分析。结果表明,所有绿辉石都舍有一定的以OH形式存在的结构水,其含量范围为45～784ppm,平均为235ppm。不同榴辉岩绿辉石之间的结构水含量差别较大,而且呈现出明显的空间分布不均一性。相关性分析显示,绿辉石的结构水含量与全岩的Mgo、TFeO、Al2O3,含量成正相关,与NaO成反相关,与绿辉石的NaO、TFeO含量成负相关,与榴辉岩的峰期变质条件无关;与其它类型榴辉岩相比,多硅白云母榴辉岩中绿辉石的结构水含量较高,平均为339ppm。由此推测,超高压榴辉岩绿辉石中所残留的结构水含量很可能与其峰期结构水含量、矿物化学成分和岩石矿物组成有关。     

超高压榴辉岩中绿辉石组构测定及其流变学意义

绿辉石高温变形特征在很大决定了榴辉岩流变学表象,绿辉石变形显微构造和晶格优选方位（ＬＰＯ）的研究是认识榴辉岩变形机制和动力学背景参数（应变,应力,应变速率）的重要途径之一,详细介绍了绿辉石ＬＰＯ测定方法和步骤,报道了潜山县双河地区超高压榴辉岩中绿辉石组构初步研究成果及流变学意义,ＬＰＯ测量成果表明：双河榴辉岩绿辉石组构（００１）极密位于页理面附近,并于近平行线理Ｌ（０１０）环带垂直直于Ｌ（００１）     

红外光谱测定绿辉石结构水含量的两种吸收系数之比较

使用目前常用的两种红外吸收系数,对超高压榴辉岩中绿辉石的结构水含量分别进行了计算;结合最近的一些文献数据,对两种计算结果进行了对比分析;定量比较了两种方法的优劣,表明使用Bell等(AM,1995,80:465-474)的吸收系数会使得计算结果明显偏高(一倍左右),这会对理解水对地球内部物性和动力学的影响带来较大的不确定性。本文计算表明,使用Libowitzky和Rossman(AM,1997,82:1111-1115)的方法计算绿辉石中的水可能更加准确,相应的红外摩尔吸收系数应该为(13.43±0.12)ppm-1.cm-2,即(7.47±0.0647)×104L/molH2O.cm-2。     

大别山榴辉岩中磷灰石的结构碳酸根

在大别山东南部的高压和超高压榴辉岩中发现磷灰石含有结构碳酸根。磷灰石主要以包裹体的形式存在于筛状变晶结构的石榴石中,其形成时间早于石榴石和榴辉岩的矿物组合。Ｘ射线衍射和傅立叶变换红外光谱研究表明,磷灰石中结构碳酸根替代「ＰＯ４」＾３－,表现为在１４５５－１４２２ｃｍ＾－１的吸收带,以及在１５０℃以下温度难以消除的在１６３０ｃｍ＾－１的吸附水,但常规Ｘ射线衍射和傅立叶变换红外光谱难以给出其含量。用EA－MS连线技术测量给出结构碳酸根的含量在0.95-5.24 CO2wt％。榴辉岩磷灰石中结构碳酸根的鉴定和碳含量的定量测定证明,在超高压变质过程中存在含CO2的峰变质流体。     

大别山石马地区榴辉岩P-T-t轨迹及其构造意义

在大别山石马地区榴辉岩石榴石中包裹有与柯石英同期的绿辉石,据此,将这里的榴辉岩相变质作用划分为早期的柯石英榴辉岩阶段和晚期重结晶榴辉岩阶段。它们的P-T-t轨迹表明:产于片麻岩中的榴辉岩至少经历了两阶段的抬升过程:(1)在221Ma(印支期)时,由于陆壳俯冲所产生的大规模逆冲构造使其快速抬升;(2)在134Ma(燕山期)陆壳俯冲后的拉张抬升环境下,榴辉岩随山体一起缓慢上升。     

大别山超高压变质带的构造背景

大别山南部的超高压变质带具有特征的榴辉岩相矿物组合，榴辉岩的岩石化学及稀土元素特征及其伴生的岩石组合，表明这个带是以陆壳成分为主混有少量上地幔及洋壳成分的混杂岩，榴辉岩相围岩和大别群具有不同的变质和变形特征。超高压变质带形成于扬子和中朝板块大陆碰撞的构造环境，是扬子板块陆壳向北俯冲到一定深度的变质产物。     

大别山绿辉石晶体结构的再研究—兼与谢窦克等同志商榷

谢窦克等曾测定了大别山一个绿辉石的晶体结构，认为它具Ｐ２／ｃ空间群；四面体链分别呈ＳＡ和ＯＢ扭转；Ｍ阳离子日位全部为６次配位的八面体：Ａｌ在所有这四种晶位另均有相当多的占有率，为绿辉石的新型结构。本文对该资料再研究后确认其真实空间群为Ｐ２／ｎ；结构中仅有一种Ｏ旋转的四面体链；Ｍ２和Ｍ２晶位为８次配位；Ａｌ全部进入Ｍ１（１）晶位，Ａｌ－Ｍｇ呈完全有序分布，属典型的Ｐ２／ｎ有序绿辉石。本文给出了重新计     

大别山北部榴辉岩的Pb同位素特征

大别山北部榴辉岩的全岩 Pb同位素研究结果表明 ,Pb同位素比值 N(2 0 6 Pb) /N (2 0 4 Pb) =16 .773～ 18.339,N (2 0 7Pb) /N (2 0 4 Pb) =15 .346～ 15 .5 16 ,N (2 0 8Pb) /N (2 0 4 Pb) =37.133～ 38.346 ,平均值分别为 17.6 5 ,15 .4 5和 37.81)明显接近于下地壳成分 N(2 0 6 Pb) /N(2 0 4 Pb) ,N(2 0 7Pb) /N(2 0 4 Pb) ,N(2 0 8Pb) /N(2 0 4 Pb)值分别为 17.6 2 ,15 .35和 38.75 ) ,同时 ,北部榴辉岩的 U /Pb比 (0 .0 0 2～ 0 .0 0 9)及 U质量分数 (0 .0 4× 10 - 6 ～ 0 .2 3× 10 - 6 )稍低于下地壳平均值 ,而 Pb质量分数 (6 .72× 10 - 6～ 2 6 .6 4× 10 - 6 )则接近于或略高于地壳平均值 ,但是 ,U/Pb比则明显偏离上地壳平均值、也不同于大别山南部榴辉岩及有关岩石 (较低的 Pb质量分数和较高的 U/Pb比 )。此外 ,考虑到研究区榴辉岩的岩石地球化学及 Sr,Nd同位素年代学方面研究已证明它们大多数为印支期扬子陆壳俯冲变质成因。由此进一步表明 ,大别山北部榴辉岩的原岩大多数应来自于扬子大陆下地壳。这对正确认识大别山碰撞造山带的构造格局和演化具有重要意义。     

南大别花凉亭冷榴辉岩退变质作用过程的元素地球化学变异

在南大别花凉亭地区冷榴辉岩退变为斜长角闪岩的过程中，Fe、Mg、Mn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Li、Sc、Cr、Co、Zr、HfNb、Ta逐渐降低，而Si、Ca、Na、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Sr、Sn、Pb、Th、U逐渐升高。这一变异特征受折返减压退变过程中矿物相转变和流体的作用控制。多硅白云母和黑云母是制约退变冷榴辉岩元素Rb、Cs、Ba、Sr、K的主要矿物相．     

大别山杂岩中两类斜长角闪岩的矿物学鉴别标志及对榴辉岩成因的意义

鉴别造山带斜长角闪岩由含柯石英榴辉岩退变而成，还是未经过超高压变质作用的普通斜长角闪岩，对研究榴辉岩成因有重要意义，本文提出用斜长角闪岩中两个最常见矿物，石榴长石和角闪石的ＭｎＯ和ＭｇＯ含量以及四次配位Ａ１和六次配位Ａ１数可有效地区分这两种不同成因的斜长角闪岩，本文提供的数据表明：大别群变质杂岩中有一部分斜长闪岩并未经历过超高压变质作用，因此，大别群中的超高压变质岩是构造侵入到角闪岩相岩石中的产物     

安徽省大别山东段江岭地区榴辉岩及其围岩的变质作用研究

安徽省大别山东段江岭地区的南大别碰撞杂岩主要由榴辉岩、云母片岩－变粒岩及片麻岩系组成,这三套岩石具有不同的变质演化阶段和Ｐ－Ｔ轨迹：榴辉岩有５个变质阶段,早期出现超高压型、高压型、晚期为中压型;云母片岩－变粒岩有４个变质阶段,早期出现高压型,晚期为中压型;片麻岩系仅有一期中压绿帘角闪岩相变质。三套岩石变质历史的差异,反映其所经历的构造过程不同,三者在构造作用下混杂到一起,构成碰撞混杂岩。     

大别山超高压变质岩的变形特征及其地质意义

大别山超高压变质岩至少经过５期变形。第１期产生于榴辉岩相变质前；第２期大致与榴辉岩相变质作用同步．岩石产生紧密同斜褶皱及榴辉岩相糜棱岩；第３期产生于超高压变质岩向中地壳折返的过程中，以榴辉岩的布丁化及基质的透入性剪切为特征；第４期主要形成剪切条带及伸展沿劈理．是大别山碰撞后差异隆升，岩层向南滑脱的结果；最后一期为脆性变形，岩层沿北东向断层产生左行平移。通过超高压变质岩的变形分析，可以了解超高压变质岩形成和折返的构造运动过程。