超高压榴辉岩流变学研究

大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别。因此,现有板块构造不完全适合于大陆构造。大陆地壳和上地幔流变学的综合研究是认识大陆构造最佳途径之一。流变学研究是大陆造山带几何学、运动学和动力学的桥梁。大陆岩石圈对构造作用、重力不稳定性和热结构的响应在很大程度上取决于岩石流变强度。岩石圈流变性质是岩石圈分层、构造复杂性和塑性流动的主导控制因素。超高压榴辉岩在地幔对流、壳-幔物质循环和俯冲带动力学起着重要作用。榴辉岩的流变性质和变形机制对于阐明大陆造山带和大陆深俯冲的动力学过程具有十分重要的意义。本文主要内容包括以下4个方面：（1）岩石流变学研究在地球动力学中地位和重要性;（2）回顾池际尚先生对岩石流变学实验的贡献;（3）近几年来超高压榴辉岩流变学研究成果;（4）国外岩石流变学实验研究发展态势和启示。     

大别山双河超高压硬玉石英岩显微组构特征及其流变学意义

硬玉石英岩是大别—苏鲁超高压(UHP) 变质带内重要超高压岩石类型之一, 其变形机制和动力学背景参数(应变、应力、应变速率) 对于全面了解超高压造山带的形成和演化有非常重要的意义.对大别山双河地区超高压硬玉石英岩3个样品中的主要组成矿物硬玉和石英进行显微组构和透射电镜(TEM) 的初步研究.晶格优选方位(LPO) 测量成果表明: 硬玉组构类型与绿辉石相近, 为L, LS型; 石英组构类型主要为单斜对称.TEM研究表明硬玉滑移系以(100) [001]、(110)[001]及(110)1/2[110]为主.石英中位错发育, 滑移系以(0001)[1120]底面滑移为主, 代表硬玉石英岩折返过程中经历的区域性剪切作用      

Experimental Investigation on Low-Degree Dehydration Partial Melting of Biotite Gneiss and Phengite-Bearing Eclogite at 2 GPa

The ultrahigh-pressure(UHP) eclogite and gneiss from the Dabie(大别)-Sulu(苏鲁) orogen experienced variable degrees of partial melting during exhumation.We report here dehydration partial melting experiments of biotite gneiss and phengite-bearing eclogite at 2 GPa and 800-950 ℃.Our results show that the partial melting of gneiss is associated with the breakdown of biotite into almandine-rich garnet starting at 900 ℃.About 10% granitic melt can be produced at 950 ℃.In contrast,the partial melting of phengite-bea...     

Fabric and Deformation of Omphacite in Dabie Ultra-high-pressure Ecologites

The rheological characters of omphacites in Dabie ultra-high-pressure eclogite have been studied interms of fabric, dislocation and micro-structures. 1. The eclogite has undergone high-temperature deformation, thus forming omphacite lattice preferred orientation. In addition to creep dislocation, the omphacite ductile deformation may have other mechanisms, such as diffusion creep and grain boundary migration. 2. The main-phase deformation of eclogite is coaxial, but asymmetry strain also exists due to strain partitioning in the Dabie erogenic belt. 3.The twin measured by the universal stage is (100), indicating that omphacite high-T deformation was superimposed by low-T deformation. 4. Subgrain structure is common in omphacite, but the deformation features of the omphacites in the Shuanghe area and Bixiling area are different, the latter being dominated by dynamic recrystallization. 5. The Flinn plots show that the strain of omphacite belongs to the constriction ellipsoid and stretching strain, which is     

大别—苏鲁地区榴辉岩的He同位素特征及其地质意义

大别—苏鲁地区榴辉岩的3He/4He比值大部分位于7.85×10-8—9.35×10-7之间，具陆壳岩石的明显特征；碧溪岭榴辉岩的3He/4He比值相对较高，为7.82×10-6，具幔源岩石的特点。本文提出榴辉岩原岩为早期侵入陆壳的基性-超基性岩脉、岩体，在其侵入过程中与陆壳物质和古气降水进行了强烈的交换，在华北板块与扬子板块碰撞俯冲过程中与围岩一起俯冲至地幔遭受提高压变质作用，最后又由地幔返回陆壳。     

豫南中温榴辉岩中角闪石的变质演化

在该区中温榴辉岩的各个演化阶段中，出现了不同成分的角闪石。石榴石环带及其核部的闪石等矿物包囊体记录了前榴辉阶段及其进变质演化的特征。在榴岩阶段晚期，蓝闪石稳定出现，其成分环带反映了压力降低的连续过程；角闪石－斜长石后成合晶为石榴石和绿辉石的退变质产物；退变质后期，钙质闪石大量出现。角闪石的矿物组合及其成分变化，反映了中温榴辉岩的顺时针变质演化过程。     

俯冲带榴辉岩的变形作用及其对俯冲-折返过程的意义

榴辉岩是大洋和大陆俯冲带的重要岩石类型,在研究俯冲带的形成过程、热结构、壳幔相互作用等方面有重要意义。通过对天然和实验样品中石榴子石、绿辉石等矿物的变形特征、变形机制、变形的影响因素等的综合分析,系统总结了高压变质带中榴辉岩矿物显微和超微变形研究的进展,探讨了榴辉岩的变形特征在恢复俯冲与折返过程研究中的意义及一些尚待解决的一些问题。     

俯冲带榴辉岩的变形作用及其对恢复俯冲-折返过程的意义

榴辉岩是大洋和大陆俯冲带的重要岩石类型,在研究俯冲带的形成过程、热结构、壳幔相互作用等方面有重要意义。通过对天然和实验样品中石榴子石、绿辉石等矿物的变形特征、变形机制、变形影响因素等的综合分析,系统总结了高压变质带中榴辉岩矿物显微和超微变形研究的进展,探讨了榴辉岩的变形特征对恢复俯冲与折返过程的意义及一些尚待解决的问题。     

苏北踢球山榴辉岩演化的同位素年代学证据

采用Sm Nd同位素定年方法 ,测得江苏北部新沂地区踢球山三个榴辉岩岩体时代为 :2 2 1.6± 8.4Ma ,2 13.6± 9.2Ma和 2 16 .6± 8.1Ma;εNd(t)分别为 - 2 .9,- 2 .9和 - 3.0。采用Rb Sr定年方法得到其中一个榴辉岩的年龄为 2 0 1± 2 1Ma ;87Sr/ 86Sr =0 .70 5 35± 37。Sm Md年龄被看作为踢球山超高压变质之后板块折返过程中的高压榴辉岩相重结晶阶段年龄。Rb Sr年龄反映了踢球山榴辉岩体的板块折返过程中的角闪岩相退变质阶段开始年龄。为中朝板块与扬子板块碰撞时代主要发生在晚三叠世的观点提供了依据     

角闪石高温高压实验研究进展及其地球物理意义

高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一,通过模拟地球深部的温度和压力条件,了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物,为地幔岩石圈的重要组成,广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物,角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用,同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里,国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征,由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同,包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识,但仍然有许多问题需要进一步研究,如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。     

榴辉岩部分熔融过程中钒分配系数的实验测定

钒(V)是常见的变价元素,其在矿物-熔体间的分配行为主要受氧逸度控制。近年来, V的分配行为与氧逸度之间的关系常被用于揭示地幔的氧化还原状态。板块俯冲过程中, V能否迁移是理解俯冲带V地球化学行为的关键环节,也是探讨俯冲带地幔楔氧逸度的重要前提。本文使用活塞圆筒装置模拟含水榴辉岩部分熔融过程,测定石榴子石、单斜辉石和金红石与熔体之间V的分配系数。实验压力为2.5GPa、温度介于900～1125℃之间,实验产物计算的氧逸度ΔFMQ介于-5.24～+0.74之间,实验结果表明V在石榴子石、单斜辉石和金红石中为相容元素(矿物/熔体分配系数D>1.0),并且DV(金红石)>DV(单斜辉石)>DV(石榴子石); V的分配系数也是氧逸度、温度和熔体聚合度的函数,随氧逸度和温度的增加,石榴子石、单斜辉石和金红石的V分配系数都减小,而随着熔体聚合程度的增加, V分配系数增大。模拟结果表明在榴辉岩部分熔融过程中熔体将显著亏损V,因此, V在榴辉岩(俯冲带洋中脊玄武岩)部分熔融过程中是不运移的;而板块俯冲过程中,榴辉岩部分熔融产生的熔体交代地幔楔不能明显改变地幔的V含量, V在地幔矿物和...     

超高压榴辉岩中绿辉石组构和变形机制研究进展

榴辉岩中绿辉石晶格优选方位(LPO)类型主要有S型(压扁型)组构、L型(收缩型)组构、L-S中间型组构、退火型组构,其中L型和S型组构是绿辉石在超高压岩石中最发育的组构类型.矿物组构的产生与变形机制密切相关,目前还无法解释绿辉石LPO产生和变化的原因.对天然绿辉石变形机制的最新研究进行了评述,包括位错蠕变产生变形绿辉石LPO的传统观点,以及扩散蠕变伴随晶体各向异性生长和空间群转换两种新观点.使用费氏台对大别山双河地区榴辉岩中的绿辉石组构进行了测量,并用电子背散射衍射技术(EBSD)对测量结果进行了验证.结合榴辉岩的显微构造和绿辉石组构特征对大别山双河超高压榴辉岩中绿辉石的变形机制进行了初步探讨,认为其变形机制以位错蠕变为主.     

P-Wave Velocity in Rocks of Dabieshan, China at High Pressure and High Temperature: Constraints for Composition of Lower Crust and Crust-Mantle Recycling

1NTRoDUCTIONSincecoesiteandmicro-diamondinclusionswerefoundinDabieshaninl98Os,someimportantresultsofgeology,geo-chemistryandgeophysicsoftheDabieultrahighpressuremetamorphicbelthavebeenachieved(seethereviewofCongandWang,l994;Wangetal.,l997).Butthereisverylittleexperimentalstudyofphysicalpropertiesofthemetamorphicrockstillnow(HarleyandCarswell,l995).Elasticwaveve-locityisoneofthemostimportantparametersofrocks,whichisabridgeconnectinggeochemistryandgeophysics.Itwillbehelpfulindiscussingthe…     

Primary Deformation Analyses of High Pressure Metamorphic Rock in Western Dabie Mountain Area

In the western Dabie Mountain area, the eclogites have similar compositions and tectonic environment, which could be contrastively researched. Except for the reservation of the early structural deformation inside and outside of the eclogite lens, there is no obvious difference between the characteristics of the foliation and lineation in the eclogite lens from the one in surroumding region. So this paper concludes that the eclogites or blueschists (high pressure metamorphic rocks, i. e. HPM) are basically situated in the original position. The eclogites are mostly superposed by the ductile shear zone and show the feature of structural displacement, but so far we have not discovered any large-scale structural zone to uplift eclogite return. Based on the analyses of finite strain measure, petrofabric analysis and TEM image for some minerals such as quartz and garnet, we could efficiently know the deforming characteristics of the eclogite in the prophase and anaphase of the main deforming epoch, and finally determine the forming condition of eclogite according to the strain and the differential stress. This paper puts forward preliminary conclusion that some HPM rocks could be formed by the deep-layer embedding and local stress concentration in the process of regional metamorphism.     

线性石蜡基钻井液高温高压性能的研究

为了评价近期研制出的新型线性石蜡基钻井液的高温高压性能,对优选出的线性石蜡基钻井液开展了一系列的实验研究。评价试验包括：高温老化试验、高温流变性试验以及温度压力共同作用下钻井液的流变参数的测定。在试验研究的基础上,建立了预测高温高压条件流变参数的回归模型。该回归模型可用来预测限定条件下某一井深处的流变参数。研究结果表明,优选出的线性石蜡基钻井液可用作深井钻井的钻井液。     

煌斑岩—硫化物熔体液态不混溶作用的高温高压实验研究

本文以云南老王寨金矿区煌斑岩和黄铁矿为初始物,在1.5～3.0GPa、1162～1560℃条件下进行了煌斑岩—硫化物熔体液态不混溶作用实验。结果表明,煌斑岩硫化物熔体的液态不混溶作用可能发生于岩浆演化的早期（高压条件）,但如有硫存在,在岩浆演化的各个阶段（高压条件→低压条件）均可能出现煌斑岩硫化物熔体的液态不混溶作用;与煌斑岩熔体分离的硫化物熔体在温度场、压力场中作定向运移,逐渐聚集于相对低温、低压区;由于硫化物熔体的密度相对较大,因而与煌斑岩熔体之间出现明显的分层现象。     

Raman Spectrum Study on Quartz Exsolution in Omphacite of Eclogite and Its Tectonic Significances

The studies on ultra-microstructue characteristics of quartz exsolution in eclogite and coesite in UHP eclogite of several localities are done with the appliance of laser Raman spectroscopy and Ustage. Research results show that the phase transformation of coesite-quartz in garnet and/or omphacite is a continuous process. Topological relationship is present between quartz exsolution in omphacite and its host mineral which shows orientations of two long axes of quartz exsolution parallel to (100) and (-101) of omphacite. At present, some scholars suggest that thequartz exsolution in omphacite of eclogite is the evidence of UHP metamorphism. However, temperature and pressure condition and the exsolution mechanism of oriented needlelike quartz in omphacite still remain undear. Tnerefore, further study should be enhanced on experimental research on exsolution mechanism of super-silicate clinopyroxene, which could provide experimental quantitative constraint on quartz exsolution as UHP indicator.     

东海榴辉岩的早期退变质—后成合晶的形成、特点及地质意义

在苏北东海地区出露一种由富石榴子石基质与绿辉石脉组成的榴辉岩。这种榴辉岩有些经历过很强的后榴辉岩阶段变形作用，有些则没有。不论变形与否，其早期退变质均表现为绿辉石脉中沿绿辉石边界发育的细脉状透辉石＋钠长石后成合晶。后成合晶的形态及成分变化特点显示：弱变形榴辉岩的退变质作用是在榴辉岩折返到一定深度后，绿辉石颗粒间产生微裂隙，富SiO2流体进入并与绿辉石反应，形成后成合晶；而在强变形榴辉岩中，伸展性构造变形使绿辉石颗粒间形成微裂隙，富SiO2流体沿此进入，与绿辉石反应形成后成合晶。不同原因引起的变形为流体进入榴辉岩内部提供通道。榴辉岩的早期退变质发生在绿辉石脆－塑性变形发生转换的温压条件下，反映了榴辉岩折返过程中榴辉岩体与花岗质围岩间的物质交换。     

榴辉岩中石英出溶体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究.研究结果表明, 石榴石(或绿辉石) 中柯石英向石英相变是一个连续变化过程.绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系, 即石英出溶体长轴有两个展布方向: 平行于绿辉石(10 0) 裂理面和平行于绿辉石(- 10 1) 面.目前, 部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志.笔者认为, 棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明.因此, 需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究, 从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束.