超高压变质作用不同阶段的流体变化：碧溪岭榴辉岩的氢、硼同位素分析

大别山碧溪岭榴辉岩中有三种含水矿物:多硅白云母、角闪石和黑云母,它们分别是超高压(UHP)阶段(即柯石英榴辉岩相阶段)或者石英榴辉岩相阶段、退变质后成合晶阶段和角闪岩相退变质阶段的产物,本文利用离子探针技术对它们进行了氢同位素和硼同位素的分析。三种矿物内部的同位素组成都是均一的,多硅白云母的δD为-105‰±9‰,δ~(11)B为-25.9‰±2.0‰;角闪石的δD为-100‰±9‰,δ~(11)B为-24.4‰±0.9‰;黑云母的δD为-65‰±4‰,δ~(11)B为-19.3‰±1.3‰。多硅白云母和角闪石的氢-硼同位素组成在误差范围内是相同的,而和黑云母则有明显的差别,这表明,从UHP阶段或者石英榴辉岩相阶段到随后的后成合晶阶段,变质流体是内部缓冲的,而在角闪岩相变质阶段,则有了外来流体的加入,这个流体是相对富集D和~(11)B的。碧溪岭榴辉岩矿物相对于其地壳原岩表现出低δ~(11)B的特征,说明俯冲过程中板块经历了强烈的脱硼。     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

碧溪岭榴辉岩石至少经历了５个阶段的变质作用，矿物对氧同位素地质测温结果与通过岩石学方法计算的温度吻合得非常好，表明碧溪岭榴辉岩体中大部分同位素体系接近或达到平衡，且退变质作用未明显破坏这种平衡，榴辉岩全岩δ＾１８Ｏ为３‰～５‰指示其母岩玄武岩曾与地表水在变质作用之前发生过一定程度的交换作用。     

南大别山碧溪岭榴辉岩加里东期 Ar-Ar年代学信息

笔者曾尝试把热液矿床流体包裹体 Ar- Ar定年技术应用于碧溪岭超高压变质榴辉岩石榴子石流体包裹体定年研究 , 并获得了石榴子石流体包裹体 Ar- Ar等时线年龄～ 450Ma.为了探索这个年龄信息的地质意义 , 继续开展了更广泛的研究工作 , 结果表明,加里东期年龄信息也记录于碧溪岭其他榴辉岩露头的石榴子石流体包裹体中 , 它们的 Ar- Ar年龄谱和等时线非常相似 ; 而碧溪岭榴辉岩体中的花岗片麻岩之角闪石和黑云母的 Ar- Ar年龄谱平坦 , 其等时线年龄分别为 (275± 18) Ma和 (273± 4) Ma, 明显早于当前主流学术观点的超高压峰期变质年龄 240～ 220 Ma.这些 Ar- Ar年龄将有助于进一步认识大别-苏鲁地区超高压变质作用历史.     

碧溪岭超高压石榴橄榄岩的流变学研究

从组构、位错、滑移系及古应力计算等方面综合研究了大别山超高压石榴榄榄岩的流变学特征（１）对橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石的且构分析表明,碧溪岭地区超基岩经历了塑性变形,形成了ＬＰＯ组构：碧溪岭超基性岩的变形特征既淡类似于蛇绿岩,也不完全等同于幔源包体,它有十分独特遥变形的图象。（２）利用费氏台可观测到的滑移系有如下两种：「００１」（１００）为中高温滑移系,「０１０」（１００）为低温滑移系,低温滑移系和     

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。     

大别造山带碧溪岭橄榄岩中锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究

在详细形态和内部结构研究基础上,对碧溪岭橄榄岩锆石进行了配套的U-Pb年龄和Hf同位素分析.碧溪岭橄榄岩锆石主体是变质成因的,但有少量岩浆锆石残留.这些锆石主体给出了220～210 Ma的变质生长/重结晶作用年龄;一颗具较高Th/U比值的锆石给出646 Ma的近协和年龄,限定了早期岩浆结晶作用的最小年龄.真正的侵位年龄可以由745 Ma的上交点年龄来限定;210～222 Ma则记录着深俯冲陆壳折返过程中的锆石生长.除少数颗粒的εHf为负值外（-2.9）,大部分锆石的εHf是正的（高速＋8.1）并具新元古代的亏损地幔模式年龄（0.6～1.0 Ga,平均0.8 Ga）.这些结果说明碧溪岭橄榄岩的初始物质是扬子大陆岩石圈内新元古代岩浆堆积作用产物.这样的岩浆堆积物来源于亏损的软流圈地幔,侵入于扬子的深部地壳之中（如底侵）并部分混染了古老地壳组分.它们随扬子向华北之下深俯冲碰撞和造山带折返过程中经历着复杂的变质改造作用.     

地质样品中Pb同位素分析的高效酸淋洗流程

针对地质样品的Pb同位素分析提出了一种简化淋洗法, 以去除样品碎样过程引起的污染.相对前人的淋洗法而言, 简化淋洗法不仅能够得到地质样品中准确的Pb同位素组成, 而且降低了全流程本底并提高了样品处理效率.利用多接收等离子体质谱分析了5个美国地质调查局(USGS) 国际标准参考物质(AGV-1、AGV-2、BHVO-2、BCR-2和G-2) 中的Pb同位素组成, 结合前人的研究, 结果表明第一、二代USGS参考物质在制样过程中均受到不同程度的污染.第一代标准在碎样过程受到的污染比碎样环境造成的普通铅污染严重, 而第二代则相反.淋洗后各种参考物质分别具有相近且均一的Pb同位素组成, 表明对岩石粉末样进行溶样前的淋洗有助于获得样品真实的Pb同位素组成.      

大别山碧溪岭地区超高压变质岩构造分析

大比例尺 (1∶10 0 0 0 )构造制图及构造分析表明 ,碧溪岭地区超高压变质岩石含有丰富的构造演化历史记录。同碰撞或挤压组构只保留于榴辉岩及其它超高压变质岩透镜体内部 ,表现为高角度网络状超高压剪切带与弱应变透镜体域规律组合格式。前者由面理或糜棱岩化榴辉岩组成 ,后者由块状榴辉岩及石榴橄榄岩组成。碰撞期后伸展构造表现为区域性的假单斜状 ,内部呈低缓角度的网络状强应变带及所环绕的透镜状弱应变域组合格式 ,强应变带的岩石为由榴辉岩退变成的角闪岩相高压片麻岩及部分熔融形成的含榴花岗岩 ,透镜状弱应变域的岩石为弱角闪相改造的榴辉岩及石榴橄榄岩。不同尺度上同碰撞或挤压组构及碰撞期后伸展组构所显示的这种残斑基质流变学结构样式 ,虽然与先期原岩成分、结构、流变学的不均一性有关 ,但主要是多期递进应变分解作用的结果 ,支持榴辉岩“原地”成因模式。依据构造学证据和可利用的岩石学及同位素年代学资料 ,分析了超高压变质岩石的形成及折返过程 ,指出碧溪岭地区超高压变质岩石是在 2 45～ 2 10Ma形成的 ,碰撞期后伸展作用主要发生在 2 0 0～ 170Ma。在超高压变质岩石向地壳表层折返过程中 ,张扭作用可能有重要功能 ,不支持碧溪岭地区遭受过多期超高压变质作用的推论。     

从Pb同位素组成看东秦岭官坡超高压变质岩片的走势

通过研究表明,东秦岭官坡超高压变质岩片具有较高的放射性成因铅同位素组成：^206Pb／^204Pb=18．089～18．772,^207Pb／^204Pb=15．571～15．631,^208Pb／^204Pb=38．299～38．829。其铅同位素组成与秦岭岩群及二郎岩坪群一致,而与大别超高压变质带有明显的区别。结合构造分析可以判断,东秦岭超高压变质带与大别超高压变质带是两个不同的构造带,中央造山带内可能至少发育有两条超高压变质带。     

大别-苏鲁超高压榴辉岩中Pb同位素分析的实验技术研究

通过对大别-苏鲁超高压榴辉岩样品的分析,详细报道了铅质量分数较低样品的制备、质谱分析以及发射剂的配制等实验技术.标准样NBS981测定的内部精度小于0.25×10-3,外部精度小于0.4×10-3,与证书推荐值的相对误差在0.1×10-3～0.9×10-3之间,榴辉岩样品的分析精度均小于0.25×10-3.文中对发射剂的作用机理、干扰元素的影响进行了探讨.     

榴辉岩中石榴子石退变质环带对高压变质矿物之间Nd,O同位素平衡的影响

一产于大别山北部铙钹寨面理化橄榄岩中的强变形榴辉岩的石榴子石具有退变质环带 ,表现为边部CaO含量下降和MnO含量升高 ,指示Ca和Mn在石榴子石具有较快的扩散速率。该榴辉岩中石榴子石 +绿辉石连线给出的Sm Nd年龄为 187± 5Ma ,显著小于大别山南部超高压榴辉岩及北部榴辉岩的Sm Nd年龄 (分别为 2 2 1± 5～ 2 2 8± 3Ma和 2 10± 6～ 2 14± 6Ma)。这一偏低的Sm Nd年龄可能是由于石榴子石退变质环带引起14 3 Nd/ 14 4 Nd降低所造成的。对该样品石榴子石、绿辉石和石英的δ18O测定表明 ,这些矿物之间的实测分馏值小于它们在 5 0 0～ 90 0℃条件下的平衡分馏值 ,从而证明它们之间存在氧同位素不平衡。榴辉岩中石榴子石的退变质环带也可造成绿辉石与石榴子石之间显著的Nd同位素和氧同位素不平衡现象。     

碧溪岭岩体中石榴橄榄岩的锆石显微结构及离子探针定年

对碧溪岭岩体中石榴橄榄岩的锆石进行了BSE和CL显微结构分析，并在此基础上用离子探针进行了锆石微区U－Pb定年。锆石CL图像显示其有明显的核边结构，核部具岩浆锆石，边部是变质增生锆石的特征。结合锆石的外形特征认为，边部的变质锆石是在超高压变质作用中重结晶形成的。离子探针分析结果在一致曲线图中构成不一致线，得到上下交点 年龄分别为824±39Ma和254±38Ma。结合CL图像认为上交点824±39Ma的年龄代表其原岩形成年龄，下交点254±38Ma为基超高压变质作用的年龄。另有少量较年龄的捕虏晶锆石，可能来自岩浆上升过程中同化混染的围岩。     

中国东部富碱侵入岩铅同位素组成特征模式及其地质意义

对中国东部１１个铅同位素省内４５个中生代富碱侵入岩体测定了６５个长石和全岩的铅同位素组成，并结合前人资料分析认为。各铅同位素省富碱侵入岩铅同位素组成特征模式与所在铅同位素省中生代中酸性花岗岩类岩石的长石铅同位组成特征模式完全相同，呈等值变化，这就充分暗示富碱侵入岩不太可能属于来自地幔岩浆直接分异产物，而与地壳基底岩石分层深熔或部分熔融作用有关。     

黔中白云岩同化剖面的铅同位素组成及物源的指示

碳酸盐岩上覆红土的形成模式是一个争议的问题,尤其是形成该红土的物质来源争议最大.本文对贵州中部平坝剖面进行了铅同位素的综合分析,结果显示全岩样品的Pb同位素组成显示是以长石矿物为主的"普通铅",下伏三叠纪白云岩样品的n(206Pb)/n(204Pb)为19.29,风化剖面全土样品的n(206Pb)/n(204Pb)约为...     

碧溪岭石榴石橄榄岩的橄榄石中针状磁铁矿出溶体成分的不均匀性

运用电子探针Map图分析技术在碧溪岭石榴石橄榄岩的橄榄石中发现了磁铁矿针状出溶体成分不均匀的现象，即同一岩石样品的橄榄石中针状出溶体既有前人发现的含钛一铬磁铁矿，也有本文发现的含铬钛磁铁矿和磁铁矿两种针状出溶体。研究认为，针状出溶体成分出现的差异可能是由于Ti和Cr在原始的β-橄榄石相中分布不均匀所致，这种出溶体的出现暗示这些橄榄石可能是由地幔特有的尖晶石结构相转变而成，为确定这些橄榄岩的来源深度和大陆俯冲过程提供了有意义的信息。     

Two types of gneisses associated with eclogite at Shuanghe in the Dabie terrane: carbon isotope, zircon U–Pb dating and oxygen isotope

There are two types of gneisses, biotite paragneiss and granitic orthogneiss, to be closely associated with UHP eclogite at Shuanghe in the Dabie terrane. Both concentration and isotope composition of bulk carbon in apatite and host gneisses were determined by the EA-MS online technique. Structural carbonate within the apatite was detected by the XRD and FTIR techniques. Significant ¹³C-depletion was observed in the apatite with δ¹³C values of −28.6‰ to −22.3‰ and the carbon concentrations of 0.70–4.98 wt.% CO₂ despite a large variation in δ¹⁸O from −4.3‰ to +10.6‰ for these gneisses. There is significant heterogeneity in both δ¹³C and δ¹⁸O within the gneisses on the scale of several tens meters, pointing to the presence of secondary processes after the UHP metamorphism. Considerable amounts of carbonate carbon occur in some of the gneisses that were also depleted in ¹³C primarily, but subjected to overprint of ¹³C-rich CO₂-bearing fluid after the UHP metamorphism. The ¹³C-depleted carbon in the gneisses is interpreted to be inherited from their precursors that suffered meteoric–hydrothermal alteration before plate subduction. Both low δ¹³C values and structural carbonate in the apatite suggest the presence of ¹³C-poor CO₂ in the UHP metamorphic fluid. The ¹³C-poor CO₂ is undoubtedly derived from oxidation of organic matter in the subsurface fluid during the prograde UHP metamorphism.

Zircons from two samples of the granitic orthogneiss exhibit low δ¹⁸O values of −4.1‰ to −1.1‰, demonstrating that its protolith was significantly depleted in ¹⁸O prior to magma crystallization. U–Pb discordia datings for the ¹⁸O-depleted zircons yield Neoproterozoic ages of 724–768 Ma for the protolith of the granitic orthogneiss, consistent with protolith ages of most eclogites and orthogneisses from the other regions in the Dabie–Sulu orogen. Therefore, the meteoric–hydrothermal alteration is directly dated to occur at mid-Neoproterozoic, and may be correlated with the Rodinia supercontinental breakup and the snowball Earth event. It is thus deduced that the igneous protolith of the granitic orthogneiss and some eclogites would intrude into the older sequences composing the sedimentary protoliths of the biotite paragneiss and some eclogites along the northern margin of the Yangtze plate at mid-Neoproterozoic, and drove local meteoric–hydrothermal circulation systems in which both ¹³C- and ¹⁸O-depleted fluid interacted with the protoliths of these UHP rocks now exposed in the Dabie terrane.