陆—陆点碰撞与超高压变质作用

迄今为止,非撞击型超高压变质作用均发生在陆- 陆碰撞造山带,这在东半球许多地点已被证实。超高压变质岩石以含柯石英和金刚石包体的榴辉岩和榴辉岩相变质岩石为代表,形成的温压环境为650～800℃,2.6～3.5Pa。研究证明大多数超高压岩石原岩是陆壳火山——沉积岩系,因此推断大陆深俯冲作用曾经发生。而超高压岩石现今又出露地表或浅表,意味着它们又从深部折返至地表。陆壳岩石深俯冲和折返机制已成为大陆动力学研究的热点,但认识莫衷一是。争论的焦点是陆壳俯冲的深度到底多大可以形成超高压岩石?是什么机制使其发生深俯冲而又折返到浅表?本文通过世界上出露规模最大的超高压变质带——大别山碰撞过程的动力学分析,探讨非规     

喜马拉雅造山带的变质作用与部分熔融

喜马拉雅造山带的核心由高级变质岩系和淡色花岗岩构成,是研究碰撞造山作用和板块构造的天然实验室。本文评述了喜马拉雅造山带变质作用和部分熔融研究取得的新进展和存在的争议,主要内容包括:(1)造山带核部具有"三明治"结构,高级变质和部分熔融的高喜马拉雅系列(GHS)夹持在较低级变质的特提斯喜马拉雅系列(THS)和低喜马拉雅系列(LHS)之中,GHS的变质作用程度具有向上和向下部构造层位降低的特征。高喜马拉雅系列主要由高压麻粒岩相到榴辉岩相的变质岩组成,具有1.2~1.6GPa和700~800℃峰期变质条件,顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质以增温增压为特征,退变质早期为近等温或增温降压过程,晚期为降温降压和近等压降温过程;(2)在造山带西段,紧邻缝合带产出的超高压变质岩具有4.4~4.8GPa和560~760℃的峰期变质条件和顺时针型P-T轨迹,并在退变质中期出现加热过程;(3)尽管造山带的高压和超高压变质岩形成在中、高温条件下,但岩石中的石榴石都保存有明显的主量和微量元素生长成分环带特征;(4)造山带变质核下部发育反转的中、高压型变质序列;(5)在造山带核部,变泥质和长英质麻粒岩的强烈部分熔融主要是增压、增温进变质过程中的白云母和黑云母脱水熔融,和近等温或增温降压过程中的黑云母脱水熔融,可以形成花岗质和英云闪长质熔体。加厚下地壳的高变质温度足以使各种成分岩石(包括基性岩)发生深熔,而不需要外来热源;(6)造山带变质核经历了长期的变质演化过程,其进变质始于~47Ma,峰期变质发生在~25Ma,退变质持续到~15Ma。这些岩石也记录了持续的(超过20Myr)高温变质和部分熔融过程。在造山带西段的超高压变质岩具有~46Ma的峰期变质年龄和~40Ma的退变质年龄,所以经历了一个快速俯冲与折返过程;(7)印度大陆西缘与岛弧的碰撞(造山带西段)和印度大陆东缘与大陆弧的碰撞时间一致,为~50Ma;(8)在造山带西段,印度大陆的深和陡俯冲形成了超高压变质岩;而在造山带中段,印度大陆的平缓俯冲形成了中高压变质岩;(9)构造变质不连续在变质核中广泛存在。多重有序逆冲和无序逆冲导致的岩片叠置控制着造山带的地壳结构;(10)现有的构造模型,包括楔形挤出、隧道流、临界楔和构造楔模型,都不能全面合理地解释造山带变质核部的折返机制。     

陆—陆点碰撞与超高压变质作用

迄今为止，非撞击型超高压变质作用均发生在陆陆碰－撞造山带，这在东半球许多地点已被证实，超高压变质岩石以含柯石英和金刚石包体的榴辉岩和榴辉岩相变质岩石为代表，形成的温压环境为650－800℃，2.6-3.5GPa，研究证明大多数超高压岩石原是陆壳火山－沉积岩系，因此推断大陆深俯冲作用曾经发生，而超高压岩石现今又出露地表或浅表，意味着它们又从深部折返至地表，陆壳岩石深储冲和折返机制已成为大陆动力学研究的热点，但认识莫衷一是，争论的焦点是陆壳俯冲的深度到底多大可以形成超高压岩石？是什么机制使其发生深俯冲而又折返到浅表？本文通过世界上出露规模最大的超高压变质带－大别山碰撞过程的动力学分析，探讨非规则边界的碰撞引起的构造附加压力对超高压石形成的影响作用。模拟计算表明，大陆板块的早期碰撞，会引起碰撞附近的局部应力集中现象（平均压力较周围增大了5－9倍），构造压力在超高压中所占的比例约为20％－35％，由此推测，大别山高压－超高压岩石形成深度可能为65－80km。为此本文提出超高压岩石新成因模式－大陆点碰撞模式。这种模式符合力学基本原理，也符合地质记录和地质过程，可以解释为什么超高压岩石并非沿碰撞造山带全线存在，而是出现某些特定部位。本文提出喜马拉雅山撞带的东西犄角是典型的点碰撞区域，陆壳岩石的超高压变质作用均发生在这两个特定的部位。     

秦岭造山带内高压榴辉岩变质带与元古宙碰撞作用

在北秦岭造山带的秦岭群中发现两个高压变质带，分别出露于秦岭群的北部和南部边界线之内侧。其中北带内以榴辉岩为主，并伴生有石榴角闪岩、含石榴斜长角闪岩、含多硅白云母及石榴石的长英质片岩；南带中由石榴单辉岩和石榴角闪岩组成。变质作用可分为三个阶段，依次为榴辉岩或石榴单辉岩阶段、石榴角闪岩阶段，斜长角闪岩阶段，前二者是元古宙时期华北和华南板块碰撞中地壳发生了强烈增厚的作用的产物，后者是晚期抬升作用下再现降     

喜马拉雅超高压变质作用

喜马拉雅超高压变质带主要由表壳岩石组成,其中的长英质变质岩已经全部退变质,只在基性的榴辉岩中保留有某些超高压变质矿物.这些超高压变质矿物在锆石、石榴石及其他一些化学和机械性质稳定的矿物中以微米级的包裹体形式产出.到目前为止,已经在Tso Morari结晶穹隆和上Kaghan谷高喜马拉雅结晶岩中发现了超高压指示矿物柯石英和多晶石英假像.这2个地区同属一个超高压变质带,具有相似的构造背景、岩石组成及变质年龄.Kaghan谷超高压变质岩形成条件为700～770°C和2.7～3.2 GPa,相当于90～110 km 的上地幔深度,形成年龄为(46.2±0.7) Ma.Tso Morari结晶穹隆中超高压变质岩的形成条件约为750°C和3.9 GPa,形成年龄为(48±1) Ma.上述超高压变质带在其折返过程中普遍经历了强烈的水化和角闪岩相退变质作用.研究表明,印度大陆地壳俯冲的垂向速率为1.1～1.4 cm/a,水平速率为4.5 cm/a,俯冲到约100 km深度时的平均俯冲角度为14～19°.     

喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩与印度大陆差异性俯冲

印度与亚洲大陆新生代碰撞-俯冲形成的喜马拉雅造山带核部由高压和超高压变质岩组成.超高压榴辉岩分布在喜马拉雅造山带西段,由石榴石、绿辉石、柯石英、多硅白云母、帘石、蓝晶石和金红石组成.超高压榴辉岩的峰期变质条件为2.6～2.8GPa和600～620℃,其经历了角闪岩相退变质作用和低程度熔融.超高压榴辉岩的进变质、峰期和退变质年龄分别为～50Ma、45～47Ma和35～40Ma,指示一个快速俯冲与快速折返过程.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中-东段,由石榴石、绿辉石、多硅白云母、石英和金红石组成.高压榴辉岩的峰期变质条件为>2.1GPa和>750℃,叠加了高温麻粒岩相退变质作用与强烈部分熔融.高压榴辉岩的峰期和退变质年龄可能分别是～38 Ma和14～17 Ma,很可能经历了一个缓慢俯冲与缓慢折返过程.喜马拉雅造山带两种不同类型榴辉岩的存在表明,印度与亚洲大陆约在51～53Ma碰撞后,印度大陆地壳的西北缘陡俯冲到了地幔深度,导致表壳岩石经历了超高压变质作用,而印度大陆地壳的东北缘平缓俯冲到亚洲大陆之下,导致表壳岩石经历了高压变质作用.     

喜马拉雅-青藏高原造山带地质演化——显生宙亚洲大陆生长

喜马拉雅-青藏高原造山带的地质历史显示出,自从约70Ma印度板块-亚洲板块开始碰撞以来,至少有1360km的SN向缩短量被喜马拉雅-青藏高原造山带所吸收.导致新生代青藏高原最终构造格局明显的地壳缩短作用,大约开始在始新世(50~40Ma).几乎同时发生在高原南部的特提斯喜马拉雅和高原北部的昆仑山及祁连山.喜马拉雅-青藏高原造山带的古生代和中生代构造历史强烈地控制着新生代变形历史和应变分布.松潘-甘孜-可可西里地体和羌塘地体三叠系复理石杂岩的广泛出现,在空间上可能和青藏高原中部的新生代逆冲作用和火山作用有关.青藏高原南部和中部的地壳和上地幔之间地震特性的显著差异是中生代和新生代2种构造的表现形式.而前者对第三纪局部缩短的收缩变形起到了决定性的作用,并导致自由水释放进入青藏高原中部的上地幔和下地壳,并引起岩石圈地幔和地壳中物质的部分熔融.     

胶南造山带中高,超高压变质矿

胶南造山带榴辉岩中的高压、超高压变质矿物主要有绿辉石、镁铝榴石、柯石英、金刚石、金红石等。柯石英、金刚石均呈微晶状包裹于石榴子石、绿辉石中。柯石英多已转化为石英聚晶,并使包裹它的矿和拉生放射状胀裂纹;金刚石呈近等轴八面体等,其形成压力达３．５ＧＰａ以上。榴辉岩围岩中的高压、超夺高变质矿物主要有辉石类（透辉石、霓石、暗硬玉）、钠钙质－钠质角闪石（钠闪石、镁钠闪石）、多硅白云母（３Ｔ型）、钠长石、绿帘     

初论陆-陆碰撞与成矿作用——以青藏高原造山带为例

青藏高原碰撞造山带以其成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好诸特征而被誉为研究大陆成矿作用的天然实验室。文章基于青藏高原已有的矿产勘查与研究成果,概述了大陆碰撞过程中的主要成矿作用及其成矿带的时空分布,初步分析了陆一陆碰撞所造就的成矿背景和成矿环境以及控制成矿作用的关键地质过程．并草拟了可供今后研究的工作模型。初步研究认为,始于60Ma的印度大陆与亚洲大陆碰撞至少形成了3个重要的控矿构造单元,即雅鲁藏布江以北的主碰撞变形带,雅鲁藏布江以南的藏南拆离-逆冲带和高原东缘的藏东构造转换带。主碰撞变形带以巨大规模的地壳缩短、双倍地壳加厚、大规模逆冲系和SN向正断层系统发育为特征,控制了冈底斯斑岩铜矿带(含浅成低温热液金矿)、安多锑矿化带和风火山铜矿化带及腾冲锡矿带的形成及分布;藏南拆离一逆冲带由藏南拆离系(STDS6)和一系列北倾的叠瓦状逆冲断裂带构成,控制了藏南变质核杂岩型金矿化、热液脉型金锑矿化和蚀变破碎带型金锑矿化的形成;藏东构造转换带以发育大规模走滑断裂系统、大型剪切带、富碱斑岩带和走滑拉分盆地为特征,控制了玉龙斑岩铜矿带、哀牢山和锦屏山金矿带及兰坪盆地银多金属矿带的分布。按成矿系统的基本思想,初步将青藏高原碰撞造山带的成矿作用划分为3个成矿巨系统：大陆俯冲碰撞成矿巨系统、陆内走滑一剪切成矿巨系统和碰撞后伸展成矿巨系统。在大陆俯冲碰撞阶段,主要发育与流体迁移汇聚和排泄有关的锑金铜热液成矿系统和碰撞期花岗岩岩浆．流体锡稀有金属成矿系统;伴随陆．陆碰撞而发生的陆内走滑．剪切作用,主要导致了走滑拉分盆地银多金属热液成矿系统、斑岩型铜钼金成矿系统和剪切带型金成矿系统的形成;在碰撞后伸展阶段,主要发育受SN向正断层系统控制的斑岩铜矿成矿系统、浅成低温热液金矿成矿系统和热水沉积铯锂硼金属成矿系统。在此基础上,初步提出了碰撞造山带成矿作用的构造控制模型。     

大别造山带加里东期高压超高压变质作用的确定及其意义

文中综述了对大别造山带高压超高压变质作用形成时代的 3种观点。重点从高压超高压变质作用同位素定年技术、方法的完善与更新和大别造山带早古生代区域地质构造背景两个方面论证了大别造山带加里东期高压超高压变质作用的存在 ,得出了大别造山带高压超高压变质作用主要为加里东期的结论。这一认识对揭示世界一些大型造山带构造演化规律、研究中国加里东期区域构造格局和在大别造山带及邻区寻找金刚石、金红石、各种宝石、金、铜等矿产都有积极的意义。     

Dehydration and anatexis of UHP metagranite during continental collision in the Sulu orogen

Dehydration and anatexis of ultrahigh‐pressure (UHP) metamorphic rocks during continental collision are two key processes that have great bearing on the physicochemical properties of deeply subducted continental crust at mantle depths. Determining the time and P–T conditions at which such events take place is needed to understand subduction‐zone tectonism. A combined petrological and zirconological study of UHP metagranite from the Sulu orogen reveals differential behaviours of dehydration and anatexis between two samples from the same UHP slice. The zircon mantle domains in one sample record eclogite facies dehydration metamorphism at 236 ± 5 Ma during subduction, exhibiting low REE contents, steep MREE–HREE patterns without negative Eu anomalies, low Th, Nb and Ta contents, low temperatures of 651–750 °C and inclusions of quartz, apatite and jadeite. A second mantle domain records high‐T anatexis at 223 ± 3 Ma during exhumation, showing high REE contents, steeper MREE–HREE patterns with marked negative Eu anomalies, high Hf, Nb, Ta, Th and U contents, high temperatures of 698–879 °C and multiphase solid inclusions of albite + muscovite + quartz. In contrast, in a second sample, one zircon mantle domain records limited hydration anatexis at 237 ± 3 Ma during subduction, exhibiting high REE contents, steep MREE–HREE patterns with marked negative Eu anomalies, high Hf, Nb, Ta, Th and U contents, medium temperatures of 601–717 °C and multiphase solid inclusions of albite + muscovite + hydrohalite. A second mantle domain in this sample records a low‐T dehydration metamorphism throughout the whole continental collision in the Triassic, showing low REE contents, steep MREE–HREE patterns with weakly negative Eu anomalies, low Th, Nb and Ta contents, low temperatures of 524–669 °C and anhydrite + gas inclusions. Garnet, phengite and allanite/epidote in these two samples also exhibit different variations in texture and major‐trace element compositions, in accordance with the zircon records. The distinct P–T–t paths for these two samples suggest separate processes of dehydration and anatexis, which are ascribed to the different geothermal gradients at different positions inside the same crustal slice during continental subduction‐zone metamorphism. Therefore, the subducting continental crust underwent variable extents of dehydration and anatexis in response to the change in subduction‐zone P–T conditions.     

Petrological and zircon evidence for anatexis of UHP quartzite during continental collision in the Sulu orogen

Petrological evidence is provided for anatexis of ultrahigh‐pressure (UHP) metamorphic quartzite in the Sulu orogen. Some feldspar grains exhibit elongated, highly cuspate shapes or occur as interstitial, cuspate phases constituting interconnected networks along grain boundaries. Elongated veinlets composed of plagioclase + quartz ± K‐feldspar also occur in grain boundaries. These features provide compelling evidence for anatexis of the UHP quartzite. Zircon grains from impure quartzite are all metamorphic growth with highly irregular shape. They contain inclusions of coesite, jadeite, rutile and lower pressure minerals, including multiphase solid inclusions that are composed of two or more phases of muscovite, quartz, K‐feldspar and plagioclase. All zircon grains exhibit steep REE patterns, similar U–Pb ages and Hf isotope compositions with a weighted mean of 218 ± 2 Ma. Most grains have similar δ¹⁸O values of ?0.6 to 0.1‰, but a few fall in the range ?5.2 to ?4.3‰. Thus, these grains would have grown from anatectic melts at various pressures. Zircon O isotope differences indicate that anatectic melts were derived from different sources with contrasting O isotopes, but similar Hf isotopes, that is, one from the quartzite itself and the other probably from the country‐rock granitic gneiss. Zircon grains from pure quartzite contain relict magmatic cores and significant metamorphic overgrowths. Domains that contain eclogite facies minerals exhibit flat HREE patterns, no Eu anomalies and concordant U–Pb ages of c. 220 Ma. Similar U–Pb ages are also obtained for domains that contain lower pressure minerals and exhibit steep REE patterns and marked negative Eu anomalies. These observations indicate that zircon records subsolidus overgrowth at eclogite facies conditions but suprasolidus growth at lower pressures. Zircon enclosed by garnet gave consistent U–Pb ages of c. 214 Ma. Such garnet is interpreted as a peritectic product of the anatectic reaction that involves felsic minerals and possibly amphibole and titanite. The REE patterns of epidote and titanite also record multistage growth and metasomatism by anatectic melts. Therefore, the anatexis of UHP metamorphic rocks is evident during continental collision in the Triassic.     

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。     

Element mobility during continental collision: insights from polymineralic metamorphic vein within UHP eclogite in the Dabie orogen

Metamorphic dehydration and partial melting are two important processes during continental collision. They have significant bearing on element transport at the slab interface under subduction‐zone P–T conditions. Petrological and geochemical insights into the two processes are provided by a comprehensive study of leucocratic veins in ultrahigh‐pressure (UHP) metamorphic rocks. This is exemplified by this study of a polymineralic vein within phengite‐bearing UHP eclogite in the Dabie orogen. The vein is primarily composed of quartz, kyanite, epidote and phengite, with minor accessory minerals such as garnet, rutile and zircon. Primary multiphase solid inclusions occur in garnet and epidote from the both vein and host eclogite. They are composed of quartz ± K‐feldspar ± plagioclase ± K‐bearing glass and exhibit irregular to negative crystal shapes that are surrounded by weak radial cracks. This suggests their precipitation from solute‐rich metamorphic fluid/melt that involved the reaction of phengite breakdown. Zircon U–Pb dating for the vein gave two groups of concordant ages at 217 ± 2 and 210 ± 2 Ma, indicating two episodes of zircon growth in the Late Triassic. The same minerals from the two rocks give consistent δ¹⁸O and δD values, suggesting that the vein‐forming fluid was directly derived from the host UHP eclogite. The vein is much richer in phengite and epidote than the host eclogite, suggesting that the fluid is associated with remarkable concentration of such water‐soluble elements as LILE and LREE migration. Garnet and rutile in the vein exhibit much higher contents of HREE (2.2–5.7 times) and Nb–Ta (1.8–2.0 times) than those in the eclogite, indicating that these normally water‐insoluble elements became mobile and then were sunken in the vein minerals. Thus, the vein‐forming agent would be primarily composed of the UHP aqueous fluid with minor amounts of the hydrous melt, which may even become a supercritical fluid to have a capacity to transport not only LILE and LREE but also HREE and HFSE at subduction‐zone metamorphic conditions. Taken together, significant amounts of trace elements were transported by the vein‐forming fluid due to the phengite breakdown inside the UHP eclogite during exhumation of the deeply subducted continental crust.     

桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530~610℃、1.7~2.0GPa和460~560℃、1.3~1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660~700℃、0.80~1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232~220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。     

大陆碰撞和超高压变质的化学地球动力学:来自中国大陆科学钻探的结果

利用中国大陆科学钻探工程连续取样的优势,对主孔200～4000m超高压变质岩进行了系统的地球化学研究.结果对大陆俯冲带变质的化学地球动力学提供了新的制约.目前取得的主要成果如下(1)建立了200～4000m深度的超高压矿物氧同位素变化剖面,发现18O亏损深度达3300m.结合大别-苏鲁造山带地表露头岩石达30000km2的18O亏损,表明扬子陆块北缘曾发生三维空间巨量物质(～100000km3)的18O亏损;(2)钻孔超高压变质岩的原岩形成于新元古代中期(～780Ma),属于双重双峰式岩浆活动的产物;原岩既有中元古代晚期新生地壳,也有古元古代中期古老地壳.这种双重双峰式岩浆活动出现在弧-陆碰撞带基础上发育的裂谷构造带,是对Rodinia超大陆开始裂解的响应;(3)高压榴辉岩相重结晶作用发生在216±3Ma,高压榴辉岩相重结晶作用持续的时间为1.9～9.3Myr或更短;(4)不同岩性接触带的矿物O同位素、H同位素、全水含量以及羟基含量的研究表明,退变质流体在同位素组成上是内部缓冲的,且退变质流体主要来自于名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶.定量计算表明,这些出溶的结构羟基和分子水能为角闪岩相退变质作用提供足够的流体来源;(5)在不同岩性接触带,稳定同住素、水含量及岩相学上出现同步变化,表明不同岩性接触带可能是流体活动最剧烈的地方.对于远离榴辉岩-片麻岩接触带的榴辉岩,退变质流体主要来自榴辉岩内部名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶.对于靠近接触带的榴辉岩,则可能主要受来自比榴辉岩更富水的片麻岩中矿物的脱水作用.根据相邻样品之间的距离、岩相学和δ18O值,可以确定出不同岩性和相同岩性之间氧同位素不均一性的尺度为20到50cm,对应于大陆碰撞过程中流体活动的最大尺度;(6)对两个连续岩芯段的主量和微量元素剖面研究表明,在大陆俯冲带变质过程中,大离子亲石元素(LILE)和轻稀土(LREE)具有较高的活动性,而高场强元素(HFSE)和重稀土(HREE)是不活动的.这些元素的活动可能是由折返过程中大陆地壳的部分熔融导致的,因此指示了超临界流体的出现.折返过程中大陆地壳的这种部分熔融作用导致了不同板片组分之间的质量迁移,但是这种有效的迁移只发生在很小的尺度范围内,在岩相学接触带和裂隙带的局部开放系统中.     

喜马拉雅造山带核部的变质作用与部分熔融:亚东地区高压泥质麻粒岩的岩石学与年代学研究

喜马拉雅造山带核部的高喜马拉雅结晶岩系是印度大陆深俯冲到欧亚板块之下经历了高压变质作用的产物,记录了喜马拉雅造山带的形成与演化历史。本文对喜马拉雅造山带中段亚东地区高喜马拉雅结晶岩系中的泥质麻粒岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究,结果表明泥质麻粒岩经历了复杂的变质演化和部分熔融,可识别出三期变质矿物组合。早期进变质矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+黑云母+白云母+石英,峰期变质矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+黑云母+蓝晶石+石英,晚期退变质矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+夕线石+黑云母+白云母+石英。相平衡模拟表明,该泥质麻粒岩经历了高温、高压的峰期变质条件为800~835℃和12.8~14kbar,在进变质和峰期变质过程中经历了白云母和黑云母脱水熔融,所形成的熔体量至少为5%~8%。麻粒岩的晚期退变质条件为720~740℃和7.6~8.3kbar。这表明泥质麻粒岩经历了一条以高压麻粒岩相峰期变质和降温、降压退变质为特征的顺时针P-T轨迹。锆石U-Pb定年结果表明,麻粒岩相变质和深熔作用发生在28.5~17.0Ma。本研究表明高喜马拉雅结晶岩系的上部构造层位经历了高压麻粒岩相变质作用,而不是以前认为的以高温、低压变质作用为特征,并为喜马拉雅造山带构造演化的研究提供了新的见解。     

超高压变质作用过程中的流体——来自苏鲁超高压变质岩岩石学、氧同位素和流体包裹体研究的限定

苏鲁造山带超高压变质岩岩石学、氧同位素、流体包裹体和名义上无水矿物的研究表明,流体-岩石相互作用在大陆地壳的俯冲与折返过程中起到多重的重要作用,并形成了复杂的流体演化过程：（1）大陆表壳岩通过与高纬度大气降水的交换作用被广泛水化,并获得了异常低的氧同位素成分;（2）在水化陆壳物质的俯冲过程中发生了一系列的进变质脱水反应,所释放的流体主要结合进了高压、超高压含水矿物和名义上无水超高压矿物;（3）在超高压变质过程中,以水为主的变质流体通过选择性的吸收使其盐度逐渐升高,并在峰期出现高密度、高盐度的H2O或CO2-H2O流体。有机质的分解反应在局部形成了以CO2、N2、CH4或它们的混合物为主要成分的变质流体;（4）名义上无水超高压矿物的结构水出溶是早期退变质流体的主要来源,并在局部富集形成了高压变质脉体;（5）透入性的中、低盐度水流体活动使超高压变质岩通过一系列的水化反应转变成角闪岩相变质岩;（6）沿韧性剪切带和脆性破碎带的强烈水流体活动为绿片岩相退变质作用和低压石英脉的形成提供了变质流体;（7）可变盐度的H2O或CO2-H2O流体是整个超高压变质岩形成与折返过程中的主要流体,但局部的流体．岩石相互作用形成了非极性的变质流体。