蛇绿岩套中超基性岩体的岩石组合:蛇纹岩、异剥钙榴岩和蛇绿碳酸岩——以西阿尔卑斯Zermatt-Saas蛇绿岩为例

蛇纹岩、异剥钙榴岩和蛇绿碳酸岩是蛇绿岩套中超基性单元特有的3类岩石组合,该套岩石组合的形成过程复杂,经历了从地幔岩浆结晶分异、洋脊变质作用改造和俯冲-仰冲构造过程,记录了从地幔岩浆侵位到造山带形成、演化的全程信息。蛇纹岩由方辉橄榄岩、二辉橄榄岩和纯橄岩通过水化和氧化过程而形成;异剥钙榴岩由含水石榴石、符山石、绿帘石族矿物、透辉石和绿泥石等含水和含钙的硅酸盐矿物组成,是由基性岩经历钙交代和水化作用而形成;蛇绿碳酸岩则由高度破碎变形的蛇纹岩角砾和碳酸岩基质(方解石、白云石或菱镁矿)共同组成,碳酸钙主要来自海水参与蛇纹岩化过程产生的富钙热液。阿尔卑斯西部的Zermatt-Saas蛇绿岩体中这3种岩石的组合研究表明:蛇纹岩化过程发生在大洋变质时期,超基性岩体在海水的作用下形成蛇纹岩。蛇纹岩化过程中释放出主要来自斜方辉石和单斜辉石的钙,与水共同作用交代超基性岩体中的基性岩脉,从而形成异剥钙榴岩。蛇绿碳酸岩形成于俯冲变质之前或俯冲变质的早期。这3类岩石一经形成,都经历了其后的叠加变质作用,进而表明Zermatt-Saas蛇绿岩经历了大洋变质、与俯冲、折返和抬升有关的高压变质和区域变质、绿片岩相变质和晚期热液变质作用的pT轨迹演化,代表着西阿尔卑斯从洋脊变质作用到俯?     

柴北缘沙柳河地区洋壳超高压变质单元中异剥钙榴岩的发现及其地质意义

在柴北缘超高压变质带东端的沙柳河地区蛇绿岩剖面中,首次发现了与蛇纹石化方辉橄榄岩共生的异剥钙榴岩。该异剥钙榴岩主要由钙铝榴石、透辉石、绿泥石、碳酸盐及少量葡萄石和黝帘石组成。异剥钙榴岩通常被认为是洋底变质作用的标志性产物。因此,此异剥钙榴岩的确定,为柴北缘超高压变质带曾经存在过洋壳俯冲提供了又一证据。     

华北克拉通,扬子克拉通与秦岭造山带古地幔组成…

经研究，华北克拉通古地幔以含石榴石的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩及纯橄榄岩为主，地我代作用强烈，岩石富集不相容元素，明显高于南非及西澳克拉通者，扬子克拉通古地幔主元素亏损程度差，并代作用较弱。岩石为榴石／尖晶石二辉橄榄岩，秦岭造山带壳、幔交界带的岩石类型复杂，包括蛇纹石化尖晶石二辉橄榄石（蛇纹岩）、石榴石辉石岩、榴闪岩、变辉长岩及变玄武岩等，蛇纹岩受强的塑性流变，剪切有结构发育，与克拉通相比，地幔交代作     

苏鲁造山带中胡家林超镁铁质岩岩石地球化学特征

苏鲁造山带中胡家林超镁铁质岩地块主要由两部分组成:南部滑石山以蛇纹岩和蛇纹石化橄榄岩为主,夹薄层状石榴橄辉岩-(石榴)单斜辉石岩;北部胡家林主要由(石榴)单斜辉石岩组成,夹厚层状蛇纹岩。蛇纹岩-蛇纹石化橄榄岩低Al2O3、低Ca O和高Mg O,REE含量低,但LREE稍富集。石榴橄辉岩和(石榴)单斜辉石岩低Mg O和Ca O,高REE含量高,其稀土配分曲线均表现出单斜辉石单矿物的配分特征。这些超镁铁岩块中不同岩石的微量元素均具有Pb的正异常,弱的Nb、Ta的负异常,显示地壳流体交代信息。Nd、Sr、Pb同位素特征显示存在亏损地幔与地壳之间的混合作用。亲石元素含量最低的蛇纹石化石榴橄辉岩的Sr、Nd、Pb同位素组成受交代流体控制明显,而石榴橄辉岩和(石榴)单斜辉石岩不明显。胡家林和滑石山超镁铁岩中所含的交代地壳成分不同,胡家林样品受到含水熔体和富水流体的双重交代,滑石山样品主要受富水流体的交代。     

大陆俯冲隧道壳幔相互作用:来自苏鲁造山带橄榄岩的锆石学证据

大陆碰撞造山带石榴橄榄岩作为超高压变质地体的重要组成部分之一,记录了大陆俯冲带之上地幔楔的组成和演化、壳-幔相互作用、流体-岩石相互作用及俯冲带化学地球动力学等重要信息。我们在锆石岩相学研究的基础上,对苏鲁造山带腾家橄榄岩及其寄主片麻岩不同锆石区域进行了U-Pb定年、微量元素和Hf-O同位素联合原位分析。滕家橄榄岩呈块状产于超高压花岗质片麻岩中,主要矿物组成为橄榄石+斜方辉石+尖晶石+铬铁矿+角闪石+蛇纹石±绿泥石±白云石±锆石。锆石具有明显的核-(幔)-边结构。残留岩浆锆石具有振荡环带或模糊的振荡环带,主要为新元古代U-Pb年龄,同时含有少量中、古元古代的U-Pb年龄。它们具有高的Th/U比值(0.1)和陡峭的MREE-HREE配分,包含石英、磷灰石和斜长石包裹体。残留岩浆锆石的U-Pb年龄、微量元素和Hf-O同位素组成与大别-苏鲁造山带超高压变质岩的原岩锆石相似。因此,这些残留岩浆锆石可能是被来自深俯冲大陆地壳脱水产生的交代流体物理搬运到橄榄岩之中。相反,交代生长锆石具有弱分带或无分带,U-Pb年龄为(220±2)~(231±4)Ma,略低于大别—苏鲁造山带超高压变质作用时间。它们具有相对低的Th/U比值(0.1)、HREE含量、陡的MREE-HREE配分、负的Eu异常和低的δ18O值(-11.3%~0.9‰),包含石英和磷灰石包裹体。因此,这些锆石在深俯冲大陆地壳折返初期从交代流体中新生长。不论残留岩浆锆石还是交代生长锆石,其微量元素和Hf-O同位素组成都与寄主片麻岩明显不同,可见,交代流体不是直接来自寄主片麻岩,而是深俯冲大陆地壳的脱水流体。交代流体亦造成显性交代,形成角闪石、蛇纹石和绿泥石等交代成因矿物。总之,滕家橄榄岩经历了来自深俯冲大陆地壳在折返初期变质脱水形成的富水流体的交代作用。在大陆俯冲隧道的板块-地幔界面,这些地壳来源的流体不仅携带Zr和Si等化学组分,而且把深俯冲地壳来源的微小锆石颗粒迁移进入橄榄岩。因此,造山带橄榄岩通过化学迁移(溶解元素)和物理迁移(微小矿物颗粒)等机制记录了大陆俯冲带的壳幔相互作用。流体-橄榄岩反应是大陆俯冲带壳幔相互作用的基本机制。     

俯冲带蛇纹岩的变质过程

俯冲带蛇纹岩是俯冲带流体的重要来源,特别是其深部脱水作用对地幔动力学影响深远,是研究俯冲带约80~200km深度范围的地球动力学的关键,因此研究蛇纹岩的变质作用过程及其相关特征矿物(组合)的温压稳定范围具有重要意义。蛇纹岩具有简单的矿物(组合):蛇纹石类、硅镁石类、磁铁矿、氢氧镁石、绿泥石、橄榄石、透辉石、角闪石、滑石等,并且这些矿物(组合)对温压变化不敏感从而很难用来判定蛇纹岩所经历的变质演化轨迹。近几十年来,研究者通过实验岩石学和野外地质观察,主要研究了蛇纹石类矿物和硅镁石类矿物的温压稳定范围,并且试图使用这些特征矿物(组合)来判定俯冲带蛇纹岩的峰期变质条件。本文总结了蛇纹岩中这些主要矿物的温压稳定范围和相关变质反应,并且以中国西南天山蛇纹岩为例,展示使用特征矿物(组合)和叶蛇纹石Al等值线判定蛇纹岩峰期温压条件在实际岩石中的应用。另外,早期对叶蛇纹石的研究表明:随着温压条件的变化,叶蛇纹石的晶体结构会发生相应的调整。表现为单位晶胞内硅氧四面体的个数(m值)发生变化:温度升高,m值变小;压力升高,m值变大,这个发现在高压实验和天然样品中得到了一定程度的验证。本文利用已知峰期温压范围的叶蛇纹石样品分别采用粉末制样法和离子减薄制样法,进行透射电镜测试(TEM)样品的m值,并通过统计的方法获得叶蛇纹石的m值的峰值。结果显示叶蛇纹石的m值的峰值在一定程度上可以用以指示温压条件。本文提出可以用矿物组合、叶蛇纹石Al等值线和叶蛇纹石m值峰值相结合的方法确定蛇纹岩的变质温压条件和P-T轨迹。     

造山带橄榄岩中锆石的成因及其地质意义

造山带橄榄岩记录了板块俯冲、碰撞、折返等复杂过程信息,可分为壳源和幔源两种类型.造山带橄榄岩（特别是幔源类型）中锆石极为罕见,锆石内部具有橄榄岩的特征矿物或组合包裹体说明这些锆石可以生长于地幔中.造山带橄榄岩在经历板块汇聚（例如超高压变质等）复杂作用过程中,经历了不同时期的熔/流体的交代作用,对橄榄岩的矿物组合和元素组成都能产生重要影响.橄榄岩中锆石作为典型的交代作用产物,它的形成受控于熔/流体的化学组成、来源属性以及形成物理化学环境等.幔源型造山带橄榄岩中锆石的形成过程可能包括:（1）锆石结晶能力强,在地幔环境变化中Zr优先与其他地幔硅酸盐矿物中的Si结合,形成锆石;（2）原始锆石的溶解和含Zr矿物相（如石榴石等）的破坏或晶间熔体析出,在亚固相线条件下形成锆石;（3）再循环地壳物质来源的熔/流体,交代地幔楔并结晶形成锆石.因此利用锆石可以揭示特定岩石圈域的演化历史,有助于深刻理解大陆克拉通及其边缘过程.      

高压-超高压变质岩石中不同成因的石榴石

石榴石是高压-超高压变质岩石中最重要的变质矿物之一,是研究俯冲带深部变质和熔融过程的理想研究对象.通过对俯冲带内不同条件下形成的石榴石进行详细研究,确定了岩浆成因、变质成因和转熔成因石榴石.岩浆石榴石是岩浆熔体在冷却过程中结晶形成,成分主要为锰铝榴石-铁铝榴石,通常含有石英、长石、磷灰石等晶体包裹体.变质石榴石是在亚固相条件下通过变质反应形成,包裹体为参与变质反应的矿物组合;进变质生长的石榴石通常显示核部到边部锰铝榴石降低的特征.转熔石榴石是在超固相条件下通过转熔反应形成,通常含有晶体包裹体,其中既有从转熔熔体结晶的矿物包裹体,也有转熔反应残留的矿物包裹体.对超高压变质岩石中转熔石榴石的识别,可以为深俯冲陆壳岩石的部分熔融提供重要的岩石学证据,是大陆俯冲带部分熔融研究的重要进展之一.      

造山带橄榄岩岩石学与构造过程:以松树沟橄榄岩为例

造山带橄榄岩不仅是地幔地球化学,而且是造山带形成与演化过程研究的主要对象.造山带橄榄岩主要有3种类型:（1）阿尔卑斯型橄榄岩,即岩石圈地幔构造-热侵位就位于造山带浅部地壳的橄榄岩;（2）前期层状基性-超基性堆晶岩经俯冲变质形成的橄榄岩;（3）蛇绿岩型橄榄岩.松树沟糜棱岩化橄榄岩及其相关高级变质岩详细的岩石学和地球化学研究发现这些橄榄岩记录了洋岩石圈形成到角闪岩相变质的全过程.即1 000~800 Ma洋岩石圈形成阶段,主要形成纯橄岩; < 800~500 Ma洋-陆转换即陆岩石圈演化阶段,岩石圈被交代形成大量方辉橄榄岩;500~480 Ma快速深俯冲和榴辉岩相变质阶段;460~335 Ma角闪岩相退变质阶段,此阶段在松树沟橄榄岩中形成大量富镁的直闪石类矿物,包括透闪石、阳起石和镁闪石.由此可见,蛇绿岩型造山带橄榄岩能够记录造山带形成与演化的全过程,通常会经历4个形成和演化阶段:（1）洋岩石圈（蛇绿岩）形成阶段,形成纯榄岩;（2）洋-陆转换阶段,陆岩石圈演化阶段,岩石圈受交代形成方辉橄榄岩;（3）岩石圈深俯冲,榴辉岩相变质;（4）俯冲板片抬升至角闪岩相时退变质,此时在橄榄岩中形成富镁的直闪石类矿物.不同造山带中蛇绿岩型橄榄岩的区别可能只是俯冲深度和退变质程度不同而已.最后,蛇绿岩一定要强调是什么时代的蛇绿岩.同时,造山带进变质作用产物经常会被后期抬升过程中退变质作用彻底改造,这应该引起重视.      

蛇纹石化和俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为

蛇纹石是大洋岩石圈和俯冲带内水和流体活动性元素最重要的载体之一。研究蛇纹石化和蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为是认识俯冲带元素地球化学循环的关键。蛇纹岩是指主要由蛇纹石类矿物构成的岩石,包括利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。蛇纹石化过程中会造成流体活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr和Ba等)的显著富集,并且由于原岩性质、流体成分和氧逸度等条件的不同,大洋岩石圈蛇纹岩和弧前蛇纹岩的特征也略有不同。例如,弧前蛇纹岩具有相对高的As、Sb、B和相对低的U,这反映了俯冲沉积物来源流体的贡献。在俯冲带蛇纹岩的变质脱水过程中,利蛇纹石向叶蛇纹石的转变伴随着矿物内超过50%F和Cl的释放,以及一些流体活动性元素(如B和Li)的迁出;此外,蛇纹石分解形成的变质橄榄石中的流体包裹体指示,蛇纹石脱水分解所产生的流体具有高于原始地幔几个数量级的Cl、Cs、Pb、As、Sb、Ba、Rb、B、Sr、Li和U含量。由于利蛇纹石中的Fe~(3+)含量较叶蛇纹石高,这种矿物相转变过程中也伴随着俯冲通道内的一系列氧化还原过程,从而影响流体性质和新形成的叶蛇纹石的成分。蛇纹岩与岛弧岩浆在流体活动性元素富集规律上的相似性说明蛇纹岩在俯冲带元素循环中扮演着重要的角色。此外,蛇纹石矿物相转变过程中F、Cl、B等元素的释放,可能对于斑岩型金矿、蛇绿岩中的金矿和某些蛇纹岩作为赋矿围岩的硼矿的形成起到重要的作用。     

The terrestrial fauna of the Late Triassic Pant-y-ffynnon Quarry fissures,South Wales,UK and a new species of Clevosaurus (Lepidosauria: Rhynchocephalia)

Pant-y-ffynnon Quarry in South Wales yielded a rich cache of fossils in the early 1950s, including articulated specimens of new species (the small sauropodomorph dinosaur Pantydraco caducus and the crocodylomorph Terrestrisuchus gracilis), but no substantial study of the wider fauna of the Pant-y-ffynnon fissure systems has been published. Here, our overview of existing specimens, a few described but mostly undescribed, as well as freshly processed material, provides a comprehensive picture of the Pant-y-ffynnon palaeo-island of the Late Triassic. This was an island with a relatively impoverished fauna dominated by small clevosaurs (rhynchocephalians), including a new species, Clevosaurus cambrica, described here from a partially articulated specimen and isolated bones. The new species has a dental morphology that is intermediate between the Late Triassic Clevosaurus hudsoni, from Cromhall Quarry to the east, and the younger C. convallis from Pant Quarry to the west, suggesting adaptive radiation of clevosaurs in the palaeo-archipelago. The larger reptiles on the palaeo-island do not exceed 1.5?m in length, including a small carnivorous crocodylomorph, Terrestrisuchus, and a possible example of insular dwarfism in the basal dinosaur Pantydraco.     

The effect of water on accessory phase solubility in subaluminous and peralkaline granitic melts

The solubilities of columbite, tantalite, wolframite, rutile, zircon and hafnon were determined as a function of the water contents in peralkaline and subaluminous granite melts. All experiments were conducted at 1035 °C and 2 kbar and the water contents of the melts ranged from nominally dry to approximately 6 wt.% H₂O. Accessory phase solubilities are not affected by the water content of the peralkaline melt. By contrast, solubilities are affected by the water content of the subaluminous melt, where the solubilities of all the accessory phases examined increase with the water content of the melt, up to 2 wt.% H₂O. At higher water contents, solubilities are nearly constant. It can be concluded that water is not an important control of accessory phase solubility, although the water content will affect diffusivities of components in the melt, thus whether or not accessory phases will be present as restite material. The solubility behaviour in the subaluminous and peralkaline melts supports previous spectroscopic studies, which have observed differences in the coordination of high field strength elements in dry vs. wet subaluminous granitic glasses, but not for peralkaline granitic glasses. Lastly, the fact that wolframite solubility increases with increasing water content in the subaluminous melt suggests that tungsten dissolved as a hexavalent species.     

Quaternary stresses revealed by calcite twinning inversion: insights from observations in the Savonnières underground quarry (eastern France)

Calcite samples were extracted both from the rock matrix and the superficial coating of a karstified fault plane of an underground quarry, located in the eastern border of the Paris basin. The karstification is dated as Quaternary. Analysis of mechanical calcite twinning reveals that only the calcite matrix has also undergone a compression trending WNW that can be attributed to the Mio-Pliocene alpine collision. Both coating and matrix have undergone a strike-slip regime with σ₁ roughly trending north–south, that could correspond to the regional present-day state of stress, a strike-slip compression rather trending NNW, modified by local phenomena. To cite this article: M. Rocher et al., C. R. Geoscience 335 (2003).     

HYDROGEOLOGY

正20141756 Chen Ruige(Mathematical College,China University of Geosciences,Beijing100083,China);Zhou Xun Numerical Simulation of Groundwater Level Fluctuation in a Coastal Confined Aquifer with Sloping Initial Groundwater Level Induced by the Tide(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(7),2013,p.1099-1104,6 illus.,16 refs.) Key words:confined water,groundwater level     

METAMORPHIC PETROLOGY

正20141408 Cai Jia(Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China);Liu Fulai Petrogenesis and Metamorphic P-T Conditions of Garnet-Spinel-Biotitebearing Paragneiss in Danangou Area,Daqingshan-Wulashan Metamorphic Complex Belt(Acta Petrologica Sinica,ISSN1000-0569,CN11-1922/P,29(7),     

SERIALS

正~~     

GEOPHYSICAL EXPLORATION

正20142386An Guoying(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources,Beijing 100083,China)Application of Satellite Remote Sensing in Regional Hydrogeological Investigation:Taking Cenozoic Strata in Wenquan Sheet(1∶250 000)of Karakoram Range as an Example(Geosci-     

QUATERNARY GEOLOGY & GEOMORPHOLOGY

正20141016An Chengbang(Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems,Ministry of Education,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China);Zhao Yongtao Lake Records during the Last Glacial Maximum from Xinjiang,NW China and Their Climatic Impli-     

PETROLEUM GEOLOGY

正20141538 Cao Qing(School of Earth Sciences and Engineering,Xi’an Petroleum University,Xi’an 710065,China);Zhao Jingzhou Characteristics and Significance of Fluid Inclusions from Majiagou Formation,Yichuan Huangling Area,Ordos Basin(Advances in Earth Science,ISSN1001-8166,CN62-1091/P,28(7),2013,p.819-828,7 illus.,3 tables,43 refs.)     

GEOCHEMISTRY

正20142002 Wei Hualing(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang065000,China);Zhou Guohua Element Content and Mineral Compositions in Different Sizes of Soil in Tongling Area,Anhui Province(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(11),2013,p.1861