北苏鲁超高压变质岩锆石中的矿物包体

北苏鲁莒南—岚山头—日照—桃行—仰口—荣成—威海一带榴辉岩的围岩经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压矿物组合已完全被后期退变矿物组合所取代。锆石微区阴极发光图像和矿物包体激光拉曼测试研究结果表明,132件不同类型岩石(包括榴辉岩、斜长角闪岩、正片麻岩、副片麻岩、大理岩、蓝晶石英岩、云母片岩和钙镁硅酸盐类变质岩等)锆石中,普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体。此外,在南苏鲁东海及其邻区的地表露头和一系列钻孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的超高压矿物包体。该项研究成果表明,在苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的陆壳岩石(约320km×20km×5km)曾发生过巨量物质深俯冲—超高压变质的壮观地质事件。     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔超高压变质岩副矿物锆石中的流体包裹体研究

中国大陆科学钻探工程主孔位于苏鲁超高压变质地体南部,钻孔穿过的超高压岩石主要有榴辉岩、正、副片麻岩、石榴橄榄岩、角闪岩,以及少量片岩和石英岩。锆石是超高压岩石中的常见副矿物,按成因可以分为原岩锆石、变质(增生)锆石和新生锆石。这三类锆石中普遍含有矿物包体和少量流体包裹体,它们记录了超高压岩石经历的进变质、超高压变质和退变质期间流体作用的信息。锆石中的流体包裹体具有以下特征:(1)原岩锆石核部常见原生H2O和H2O-CO2包裹体,H2O包裹体的组成和盐度变化较大;而沿原岩锆石裂隙有时还有次生H2O-CO2和(或)CO2包裹体;(2)在变质锆石或锆石的变质增生带(幔部或边部)仅偶尔发现与超高压矿物包体共生的H2O-CO2包裹体;(3)榴辉岩,特别是片麻岩可以含大量微粒新生锆石,其中偶尔可见低盐度的H2O±CO2包裹体;(4)锆石中流体包裹体的丰度与主岩氧同位素值存在一定相关性:即具有很低δ18O值的岩石所含锆石中流体包裹体特别丰富,而具有正常氧同位素组成的岩石中锆石很少或不合流体包裹体;结合原岩锆石、变质锆石和新生锆石中均有中低盐度的H2O和H2O-CO2包裹体存在,反映了在大陆深俯冲-折返过程中变质流体具有继承性。H2O和H2O-CO2包裹体的等容线全都从根据矿物温压计获得的变质峰期压力-温度区间下部通过,推测在进变质-超高压变质峰期捕获的流体包裹体随后受到了改造。在进变质-超高压变质和退变质期间变质流体的存在促进了原岩锆石不同程度地受到溶蚀、变质增生和变质锆石、新生锆石的形成。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩中的钛矿化

中国大陆科学钻探工程100～2000m的岩心、矿心的观察、编录揭示主要有经济价值的舍钛相是金红石．其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩和石英金红石榴辉岩,其次有多硅白云母金红石榴辉岩,蓝晶石金红石榴辉岩,金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变的石榴辉石岩)和金红石-含钒钛磁铁矿榴辉岩。划分了四个矿化层位。金红石在矿层中的含量一般为2％～5％(体积),多高达8％～10％。金红石的TiO2含量在95％(重量)以上,多产于石英榴辉岩、多硅白云母榴辉岩中。钛磁铁矿的TiO2含量在49％～55％(重量),钛磁铁矿多见于黄铁矿-金红石-钛磁铁矿榴辉岩(546～608m岩性段)中,含钛磁铁矿5％～25％,石榴单辉橄榄岩(608～683m岩性段),含钛磁铁矿达5％～10％和第三含矿层中局部黑云绿帘角闪岩夹层内,舍钛磁铁矿可达6％。30个榴辉岩和超铁镁质岩中8种主要造岩矿物148个点的电子探针分析结果揭示：榴辉岩可分为壳源和幔源两大类,钛磁铁矿富含V、Ni、Cr说明来自幔源,大部分金红石则来自壳源榴辉岩,它们的原岩是曾经居留地表的基性火成岩,在深俯冲的过程中经超高压变质成为含柯石英的榴辉岩。岩石薄片中金红石和柯石英的假像共存于同一石榴石或绿辉石晶粒中,也见金红石粒内有“柯石英”假象,这清楚说明金红石结晶于超高压的峰期变质阶段,在后继的变质地体隆升过程中,钛磁铁矿和金红石都有退变质成为钛铁矿和榍石的种种岩石记录,因此,退变质作用势必导致钛矿品位的降低。     

南苏鲁毛北地区片麻岩锆石中的特殊矿物包体：指示〉120km深俯冲的证据

以钻孔ZK23O4岩心样品为例,采用激光拉曼技术和阴极发光技术,识别毛北地区所有类型片麻岩的锆石中均保存以柯石英为代表的超高压矿物包体,典型的超高压包体矿物组合为：Coe Jd Rt Phe,Coe Grt Jd Rt Ap,Coe Grt Jd Rt,Coe Jd Rt,Coe Grt Ap,Coe Grt Phe Rt Ap等。锆石中的矿物包体分布特征与相应的阴极发光图像存在十分完好的对应关系。在同一锆石样品中,有的锆石具有继承性锆石的核(c)、超高压幔(M)和退变质的边(R);有的锆石则具有超高压的核(C)和幔(M),以及退变质的边(R),标志着同一样品不同锆石晶体具有明显差异的结晶-生长演化历史。电子探针分析结果表明,片麻岩锆石中与柯石英共生的石榴石、单斜辉石和金红石具有十分特殊的化学成分。其中石榴石以富含CaO为特征,CaO=27,84％～28．97％,相应的钙铝榴石端员组分(Grs)高达77．3～80,2之间;单斜辉石则显示极高的Al2O3和Na2O含量,分别为20．55％～21．13％和13．33％～13．48％,之间,相应的硬玉端员组分高达83．9～86．7;而金红石含有较高的FeO,可达3．27％左右。温压估算及相应的热力学分析结果表明,片麻岩锆石微区超高压矿物包体组合所记录的峰期变质阶段的温度条件为750℃～830℃,压力大于3．9～4．0GPa,标志着苏鲁地体片麻岩深俯冲的深度可能已超过120km。该项成果为进一步深入探讨苏鲁-大别超高压变质带超深俯冲-快速抬升的动力学过程具有重要的科学意义。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩岩相学特征与变质变形史

中国大陆科学钻探工程的实施,为超高压变质带的研究打开了新的生面,加深了对苏鲁超高压变质带的认识。从100～2000米获得的岩心的岩石学观察,得知主要岩石类型有：(1)榴辉岩及石榴辉石岩;(2)榴辉岩质片麻岩;(3)石榴橄榄岩;(4)黑云(角闪)二长片麻岩和(5)碎裂岩等。榴辉岩可分幔源和壳源两类,壳源榴辉岩在钻孔中分布较广,上部最为集中;幔源榴辉岩,包括石榴辉石岩,在空间上与超镁铁岩有密切共生关系。榴辉岩质的片麻岩是一种中酸性的超高压岩石,与壳源的榴辉岩共生,显微镜下可以追索出它们之间的结构演化关系。石榴橄榄岩以石榴单辉橄榄岩为主,是俯冲带上部地幔楔加入于俯冲板片变质而成。石榴橄榄岩中的石榴子石富镁,单斜辉石为绿辉石并常含钛斜硅镁石,说明其经过超高压变质的过程。从变质岩石的组合,面理和线理产状的差异,地震反射面和构造角砾岩带的发育,发现以1600米为界,可大致分为2个岩片。上部岩片中多金红石榴辉岩而且出现频率很高,下部岩片中多为多硅白云母榴辉岩出现频率较低。由于隆升进入中下地壳,超高压变质岩普遍发生退变质。榴辉岩的早期退变质成为具后成合晶结构的石榴角闪岩,榴辉岩质片麻岩退变质形成绿帘黑云(角闪)斜长片麻岩,变质条件为角闪岩相,它可以部分熔融或受到钾交代作用而转变为黑云角闪二长片麻岩。后期的伸展造成了局部碎裂和角砾岩带,新生矿物为绿泥石,方解石和赤铁矿、绿帘石等,属绿帘角闪岩相和绿片岩相。主孔100～2000米的超高压变质岩石组合的确定,进一步说明了巨量的地壳物质可以深俯冲进入地幔并迅速折返;超高压变质岩石记录了陆壳俯冲折返和壳幔相互作用的过程,它们是板块下覆构造和地幔动力学的信息载体。     

中国大陆科学钻探工程主孔榴辉岩的岩石学研究

中国大陆科学钻探工程5000m主孔位于苏鲁超高压变质带南部。该钻孔0～2000m主要由榴辉岩、片麻岩、石榴石橄榄岩和少量片岩和石英岩组成。累积厚度达1000多米的榴辉岩具有不同的矿物组成、不同的矿物含量和不同的全岩化学成分,可划分成富Si的石英榴辉岩、富Ti的金红石榴辉岩、富Al的多硅白云母和蓝晶石榴辉岩、富Mg的双矿物榴辉岩和具有正常玄武岩成分的普通榴辉岩。榴辉岩的原岩包括基性层状侵入岩和变质表壳岩。榴辉岩全岩成分对石榴石和绿辉石中某些化学组分的含量有明显控制,而且直接影响到变质条件估算的准确性。扩散成分环带的广泛发育表明超高压矿物在早期退变质过程中发生了成分再平衡。这一事实以及具有成分生长环带石榴石变斑晶的存在,为榴辉岩形成在更高温度(>940℃)和更高压力(>4.5GPa)条件下提供了有力的证据。     

超高压变质作用过程中的流体-岩石相互作用——中国大陆科学钻探工程主孔（0～2050m）岩心的氧同位素证据

中国大陆科学钻探工程主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海地区。该钻孔0～2050m井段钻遇的岩石主要是榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和石榴石橄榄岩。激光原位氧同位素研究表明，变质矿物的δ^18O值具有显著的不均一性，从-6．8‰变化至 7．5‰。空间上看，从近地表至1000m深度δ^18O值逐渐降低，向更深处又逐渐升高。位于钻孔1100～1600m深度之间的正片麻岩是新元古代花岗岩体，该岩体的侵入为表壳岩与低氧同位素大气降水之间的水-岩交换作用提供了热源，并导致岩体附近的围岩发生了最强烈的水-岩蚀变，因此具有极低的氧同位素值。研究还显示，在厘米尺度内，大多数超高压变质矿物之间具有平衡的氧同位素组成，所获得的超高压峰期变质温度为700～882℃，与矿物之间的主元素交换温度计获得的结果基本相同。超高压变形与变质分异、高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物氧同位素不平衡的主要原因。研究进一步证明，超高压变质岩原岩的异常低氧同位素特征在大陆板块的俯冲与折返过程中得以较好保存，在超高压变质前期、同期和后期均没有大规模的透入性流体活动发生。与围岩呈构造接触关系的石榴石橄榄岩具有正常地幔岩的氧同位素成分，它很可能是构造侵位到俯冲带之间的地幔楔状体，并不具有与表壳岩相同的前超高压变质历史。     

苏鲁地体超高压矿物的三维空间分布

采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,确认苏鲁地体大多数花岗质片麻岩,所有类型片麻岩、斜长角闪岩、蓝晶石英岩和大理岩的锆石中均隐藏以柯石英为代表的超高压包体矿物组合。其中花岗质片麻岩典型超高压包体矿物为柯石英±多硅白云母;副片麻岩为柯石英+石榴子石+绿辉石、柯石英±石榴子石+硬玉+多硅白云母+磷灰石、柯石英+多硅白云母±磷灰石;斜长角闪岩为柯石英+石榴子石+绿辉石±金红石;蓝晶石英岩为柯石英+蓝晶石+金红石+磷灰石、柯石英+蓝晶石+多硅白云母+金红石;大理岩为柯石英+透辉石、柯石英+橄榄石。表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩所组成的巨量陆壳物质曾普遍发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。锆石的矿物包体分布特征及相应的阴极发光图像研究表明,在同一样品中,锆石的成因特征存在明显差异。有的锆石显示继承性(碎屑)锆石的核(core)、超高压变质的幔(mantle)和退变质的边(rim);有的锆石则具有超高压的核、幔和退变质的边;而有的锆石却记录了深俯冲的核、超高压的幔和退变质的边。标志着苏鲁超高压变质带各类岩石副矿物锆石均具有十分复杂的结晶生长演化历史。因此,在充分研究锆石中矿物包体性质、分布特征以及相应阴极发光图像的基础上,采用SHRIMP离子探针技术,在锆石晶体的不同     

古生代沉积岩的超高压和退变质时代的确定——以中国大陆科学钻探主孔（CCSD—MH）副片麻岩岩心为例

中国大陆科学钻探工程主孔（CCSD—MH，终孔深度5158．0m）位于南苏鲁东海县的毛北地区。锆石微区矿物包体的激光拉曼测试和阴极发光图象分析结果表明，主孔（CCSD—MH）副片麻岩中的锆石显示明显的光学环带，即具有含低压矿物包体的继承性碎屑锆石的核、含标志性超高压矿物柯石英的变质增生幔以及含石英等（或无任何矿物包体）变质退变边。SHRIMPU—Pb定年结果表明，副片麻岩锆石微区记录了三组具有实际意义的年代学信息。其中锆石核部记录了659～313Ma的继承性碎屑锆石年龄，标志着原岩碎屑锆石来源的复杂性，沉积原岩的形成时代应属于古生代（〈313Ma），     

中国大陆科学钻探主孔0-2000米超高压变质岩中有机质的检出及成因研究

前期研究表明大陆深钻孔区超高压变质岩经历了多期变质作用,岩石的峰期变质温度达680-850℃,压力高达1-3GPa,如此高温、高压,理论上已接近和超过传统意义上的石油死亡线,也就是说大陆深钻孔区超高压变质岩存在有机质的可能性比较小。然而,本课题通过排除大量钻井液、泥浆、添加剂以及样品分析等过程的污染,建立起特殊样品制备和检测方法,从大陆深钻孔区0-2000米超高压变质岩中检测到了微量可溶有机质和不可溶有机质。从而为大陆深钻孔区超高压变质岩中存在有机质提供了有力证据。本文还通过对可溶有机质、不可溶有机质的特征研究如生物标志物姥姣烷、植烷和干酪根、岩心样品的Rock-Eval热解分析和有机碳分析,以及与无机成因假说对比研究认为超高压变质岩中有机质的成因为有机成因。     

中国大陆科学钻主孔超高压变质岩中钛的矿化作用

在对位于苏北榴辉岩分布区的中国大陆科学钻探工程5158m主孔岩芯进行编录、岩矿鉴定及测试的过程中,对主孔岩芯的钛矿化进行了研究。主要有经济价值的含钛相是金红石,其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩,石英金红石榴辉岩,金红石/钛铁矿石榴辉石岩,其次有多硅白云母金红石榴辉岩,蓝晶石金红石榴辉岩,金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变石榴辉石岩)。根据不同的矿化程度和岩性组合,将整个主孔大致分为三大岩性段： ① 0～2038m：为主孔各类榴辉岩主要产出、钛矿化最好、厚度最大的地段; ② 2038～3597m：为主孔钛矿化贫化、分布零散、厚度较薄的岩性段,含13层矿化视厚度4～37m不等的退变～强退变的榴辉岩,主要围岩是榍石钛铁矿钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩以及含白钛矿钛磁铁矿二长片麻岩,构造糜棱岩化或碎裂～角砾岩带发育,其中常见大小不等、晶簇状生长的石英方解石脉体和晶洞; ③ 3597m～终孔：主要为糜棱岩化强弱不同的含钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩和糜棱岩化角闪黑云二长片麻岩夹角闪黑云片岩,无榴辉岩。但在3577～5150m发现了大量富含稀土矿物的脉体。主孔岩石类型主要有6种： 榴辉岩类,榴辉岩质片麻岩,石榴单辉橄榄岩,二长片麻岩和长英质片麻岩,纤闪石化辉石岩,碎裂岩和糜棱岩类。含钛矿物有金红石,钛铁矿,榍石,钛斜硅镁石,白钛矿及少量锐钛矿,板钛矿。矿石类型可分为13类。文章阐述了含钛相矿物学、金红石化学成分及微量元素特征以及金红石的成矿地球化学特征;讨论了超高压变质成矿及钛物质来源于罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代裂解事件中的地幔柱的成矿模式。     

中国大陆科学钻探主孔0～2000米流体剖面及流体地球化学研究

地下深部流体的来源与演化的研究已成为国际地球化学领域的探索前沿和研究热点之一,中国大陆科学钻探(CCSD)为开展深部流体地球化学研究提供了珍贵的样品,构建了探索地下流体的研究平台。中给出了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔He、Ar、N2、O2、H2、CH4、CO2流体地球化学剖面。CCSD主孔CH4浓度的变化与H2浓度的升降没有显相关性;CO2浓度的变化与钻井条件下的氧含量无显相关性;CO2浓度与CH4浓度的关系有三种情况：CO2浓度与CH4浓度不相关、CO2浓度与CH4浓度负相关、或CO2浓度与CH4浓度正相关;氦浓度的增加与CO2和CH4浓度的上升呈现一定的正相关。大气中N2、O2、Ar浓度太高,掩盖了井中N2、O2、Ar气体组分浓度变化,通常情况下N2、O2、Ar浓度变化难以作为深源气体的判据。CCSD流体与KTB流体中氧．氮关系基本一致,氧、氮线性相关(r=0.97),表明这两种气体主要来源于大气。KTB中的CH4与乙烷、N2表现出非常强的线性关系,而在CCSD流体中CH4与乙烷、N2之间不存在线性相关性。两个地区间的流体成因、围岩相互作用机理等方面可能有所不同。在CCSD主孔中,目前已发现存在大量的CO2,及少量CO、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和He、N2等气体。已确定300～2000米主孔出现多处来自于地下的气体异常,包括甲烷和C2～C4等烃类气体,一氧化碳与二氧化碳,稀有气体氦。根据流体各组分间相关性研究,可以判定异常中氧主要来源于大气,N2、Ar和CO2有一部分源于大气,一部分来源于地下。在流体显异常时,甲烷等烃类气体、氦、一氧化碳和绝大部分CO2来源于地下。出现显地下流体异常处,在岩石中存在裂隙、晶洞、破裂面、断层;它们作为流体迁移通道或存储空间,可能是流体存在的必要条件。某些CO2和He气异常与碳酸盐和铀矿石等围岩密切相关。     

中国大陆科学钻5 158 m主孔超高压变质岩中的钛矿化

在对位于苏北榴辉岩分布区的中国大陆科学钻探工程（CCSD）5 158 m主孔岩心进行编录、岩矿鉴定及测试的过程可揭示主要有经济价值的含钛相是金红石，其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是：普遍金红石化榴辉岩、石英金红石榴辉岩、金红石含钒钛磁铁矿榴辉岩，其次有多硅白云母金红石榴辉岩、篮晶石金红石榴辉岩、金红石黑云绿帘纤闪石岩（退变榴辉岩）。根据不同的矿化程度和岩性组合，大致分为3大岩性段：（1）0~2 038 m为主孔各类榴辉岩主要产出深度，钛矿化最好、厚度也最大；（2）2 038~3 597 m为主孔弱钛矿化，分布零散，厚度较薄，含10层矿化（视厚度5~24 m不等）的退变-强退变的榴辉岩，主要围岩是榍石-钛铁矿-钛磁铁矿-黑云角闪长英质片麻岩，含白钛矿钛磁铁矿二长片麻岩，构造糜棱岩化或碎裂-角砾岩带发育，其中常见大小不等、晶簇状生长的石英方解石脉体和晶洞； （3）3 597 m~终孔主要为糜棱岩化强弱不同的含钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩和糜棱岩化角闪黑云二长片麻岩夹角闪-黑云片岩，无榴辉岩，也无钛矿化。但在3 577~4 012 m发现了大量富含稀土矿物的脉体。主孔岩石类型主要有6种： 榴辉岩类，榴辉岩质片麻岩，石榴单辉橄榄岩，二长片麻岩和长英质片麻岩，纤闪石化辉石岩，碎裂岩和糜棱岩类。含钛相矿物有金红石，钛铁矿，榍石，钛斜硅镁石，白钛矿及少量锐钛矿，板钛矿。     

中国大陆科学钻探工程主孔斜长角闪岩中锆石的SHRIMPU-Pb定年及其地质意义

矿物包裹体激光拉曼测试、阴极发光图像分析和SHILIMPU—Pb定年综合研究结果表明,中国大陆科学钻探主孔斜长角闪岩（样品G12）中的锆石可划分为2种类型：第一类颗粒粗大,舍有大量矿物包裹体和杂质;第二类颗粒细小,舍有少量矿物包裹体且十分干净。第一类锆石具有明显的双层结构。核部阴极发光图像显示典型的岩浆结晶环带,相应的矿物包裹体为单斜辉石（Cpx）＋斜长石（P1）＋磷灰石（Ap）±石英（Qtz）,表明其寄主岩石的原岩为基性岩浆岩;边部阴极发光图像十分均匀,保存柯石英（Coe）＋石榴子石（Grt）＋绿辉石（Omp）＋多硅白云母（Phe）＋磷灰石（Ap）等标志性超高压包裹体矿物组合,记录的变质温压条件为T=732-839℃、p=3．0-4．0GPa,表明该类变质增生锆石微区形成于超高压变质阶段。第二类锆石阴极发光图像十分均匀,发光性明显增强,保存角闪石（Amp）＋斜长石（P1）等标志性角闪岩相包裹体矿物组合,记录的变质温压条件为T=612-698℃、p=0．76-1．05GPa,表明该类锆石形成于后期角闪岩相退变质阶段。SHRIMPU-Pb定年结果显示,继承性岩浆结晶锆石核部记录的^206Pb／灿的年龄为685-650Ma．表明其原岩形成于新元古代;舍柯石英等超高压矿物包裹体的边部记录的^206Pb／^238U年龄为243-225Ma,表明超高压变质时代应归属于晚三叠世。第二类舍低压包裹体矿物的锆石微区记录的^206Pb／^238U年龄为219-210Ma．应代表后期角闪岩相退变质作用的时代。上述研究结果表明,苏鲁地体斜长角闪岩的原岩在晚三叠世深俯冲至上地幔100-120km的地幔深处并经历了超高压变质作用。约15Ma之后,这些超高压岩石抬升到约25km的中部地壳,并经历了后期角闪岩相退变质作用的改造。相应的折返速率为0．57cm／y。     

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。     

中国大陆科学钻探主孔0~2000 m榴辉岩的退变质过程

中国大陆科学钻探主孔位于大别-苏鲁这条典型的超高压变质带上，孔内0-2000m的岩心中，各种榴辉岩占到50％以上。榴辉岩大多经历了不同程度的退变质。依据榴辉岩中主要矿物绿辉石和石榴石的退变质程度，0-2000m榴辉岩的退变质过程可分为2个大阶段，4个亚阶段：第一大阶段(又分为轻微退变质、部分退变质)、第二大阶段(又分为退变质和强退变质)。总的退变质趋势是：石榴石逐渐被韭角闪石或黑云母 绿帘石替代；绿辉石逐渐被角闪石 钠长石后成合晶替代，硬玉(1d)含量逐渐减少，并部分转化为霓辉石。榴辉岩在退变质过程中所经历的温压条件为：峰期变质温度为697-831℃，压力3．0Gpa左右；部分退变质阶段温度为629-776℃，压力1．2-1．6Gpa；退变质阶段温度为550-650℃，压力O．5-0．7Gpa；强退变质阶段温度为300-400℃，压力0．30-0．35Gpa。综合岩石、矿物及形成温压条件等特征，推断榴辉岩的折返过程经历了两个大阶段：第一大阶段是近等温降压的快速折返(榴辉岩在此期间经历了第一大阶段的退变质)，第二大阶段是降温降压的缓慢抬升(榴辉岩继而经历了第二大阶段的退变质)。绿辉石的完全退变质，既是划分榴辉岩两大退变质阶段的标志，同时也是区分两大折返阶段的标志。     

苏鲁超高压变质岩区深部流体He-Ar的系统关系：中国大陆科学钻探工程在线流体监测的解析

中国大陆科学钻探工程在线监测从泥浆中分离出的气体地球化学组成揭示了一段重要的气体异常,从2004年12月24日夜里开始到12月29日晚上结束。从12月10日到24日晚上11点30分的气体的Ar、He和N2基本上沿着趋势A分布,而12月26日早上7点半到29日晚上7点半的数据沿趋势C分布。相对于趋势A,趋势C中的气体含有相对升高的Ar,Ar/He和Ar/N2的平均值分别为3653和0.0142,明显高于空气的比值1800和0.0119。趋势A中的气体的Ar/He和Ar/N2比值分别围绕1851和0.0118变化,其中的Ar/He比值稍微高于空气的比值,但Ar/N2比值近似于空气比值,表明背景地下流体含非常低的Ar,而He和N2主要是大气组分。在趋势A和趋势C之间的数据(时间段B)具有和空气接近的Ar/N2比值,但平均Ar/He比值为3265,明显高于空气比值,反映了该段气体具有相对亏损的He。苏鲁-大别山地区的热年代学研究已经表明云母和角闪石的Ar/Ar的冷却年龄大大地高于磷灰石或锆石的He的冷却年龄,说明Ar在超高压变质地体折返早期就已封闭,而He一直保持开放状态,直到超高压变质岩接近地表。这种Ar和He对温度变化的不同反应,导致大部分的He在超高压岩石折返过程中脱气并释放到空气中,Ar则相对圈闭在固体岩石或封闭的断裂带中。在He-Ar的系统关系上,表现为来自于超高压岩石或断裂带中的流体具有富集Ar、亏损He及升高的Ar/He比值。气体组分从趋势A向趋势C的骤然跳跃,反映了地下流体组分的强烈变化,即具有相对富集Ar的深部流体的贡献大大增强。     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中重晶石的发现及其意义

在中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中发现了重晶石。重晶石以包裹体形式保存在石榴子石中,多为浑圆状,表面积平均约250μm2。通过电子探针测试,重晶石中SrO含量大多超过20%,为锶重晶石,其化学分子式为(Ba0.4836~0.6180Sr0.3787~0.4722Ca0.0064~0.0889)S0.9688~0.9963O4。同时还发现榴辉岩中的石榴子石有柯石英假象,温压条件计算表明该榴辉岩的峰期温压条件为696~730℃,2.9~3.2GPa。电子探针成分测定包裹这些重晶石的石榴子石为峰期变质矿物,这进一步说明重晶石也经历过超高压变质。重晶石通常形成于强氧化和高盐度流体作用的条件下,本文的研究表明超高压变质过程中至少出现了一定范围内的强氧化环境和高盐度流体作用,但其地球动力学意义有待进一步研究。     

中国大陆科学钻探主孔（0～2000m）地球物理测井

中国大陆科学钻探测井使用了先进的ECLIPS5700成象测井设备,20多种测井方法,原位获取了钻孔剖面岩石的各种物理化学参数、钻孔几何形态、钻孔几何形态参数和井壁图像。建立了结晶变质岩各种测井物性参数剖面。主要有：三种探测深度不同的电阻率[双侧向(RD、RS)、微球聚焦(RMSF)]、自然电位(SP)、自然伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、超声成象(CBIL)、微电阻扫描成象(MFI伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、声成象和微电阻扫描成象(STAR-Ⅱ)、井温(T)、磁化率(MS)、井液电阻率(Rm)、井径(CAL)和井斜(DAz、DEV)等。测井响应特征分析研究表明,测井响应变化明显,丰富多彩。可根据测井响应分析发现、识别超基性岩、榴辉岩、角闪岩和正、副片麻岩等主要岩性、分层和恢复岩心缺失井段岩性,研究变质岩源岩和变质环境。包括自然伽马、自然伽马能谱、岩性密度和中子孔隙度(含氢指数)测井的核测井系列在识别和重构变质岩剖面中扮演着举足轻重的角色。科学准确地解决了利用成象测井资料恢复岩心空间位置的难题,国内首次完成了长井段(CCSD-MH孔100～2000米)岩心深度和方位测井归位。给出了钻孔剖面岩层的面理、裂隙、断层和脉体的大小、深度和方向各种构造参数。成果为研究超高压变质带的折返等地下构造问题提供重要的基础资料。还利用测井资料探讨了地震反射体的性质、地应力的大小和方向,及地温梯度、热产率和热流值的分布等。     

中国大陆科学钻探主孔揭示的大陆地壳生热模型

本文对大陆科学钻探主孔149块岩心样品进行了系统的岩石放射性生热元素U、Th和K的含量测试,同时结合该井浅部井段前人的实测数据,揭示了上地壳5km生热率的垂向分布。结果显示,以1650m为界,上下两段生热率均随深度呈增加趋势,与正常地壳生热率特征不同,显示出超高压变质带独特的生热率垂向变化特征。结合地壳的岩性分布,建立了苏鲁超高压变质带地壳的生热模型。该模型中,地壳厚32km,其中上地壳0-10km,由超高压变质岩片组成,按岩性又详细分为8层,生热率变化在0．49～1．73μWm^-3。中地壳10～20km,由片麻岩组成,生热率为生热率1．51μWm^-3。下地壳20～32km为麻粒岩,生热率0．31μWm^-3。整个地壳热流约31mW／m^2,其中上地壳12mW／m^2。上地壳厚度和热流分别占整个地壳的31％和39％。与华北和下扬子地壳生热模型相比,上地壳热流整个地壳热流的比例最低。这表明,苏鲁超高压变质带,作为中朝与扬子板块俯冲-碰撞的产物,其地壳生率垂向分布与正常大陆地壳（华北、下扬子）相比,具有显著的不同。