关于大别山榴辉岩相变质作用

大别山产出的榴辉岩相岩石榴橄榄、榴辉岩,榴云片岩,榴辉片麻岩,榴玉英岩和榴辉大理岩等不同系列,它们均分布于花岗质片麻岩中。矿物共生序列研究表明,榴辉岩相岩石经历了从绿帘角闪岩相,柯石英榴辉岩相,角闪榴辉岩相,绿帘角闪岩相到绿片岩相的演化过程。     

安徽省大别山东段江岭地区榴辉岩及其围岩的变质作用研究

安徽省大别山东段江岭地区的南大别碰撞杂岩主要由榴辉岩、云母片岩－变粒岩及片麻岩系组成,这三套岩石具有不同的变质演化阶段和Ｐ－Ｔ轨迹：榴辉岩有５个变质阶段,早期出现超高压型、高压型、晚期为中压型;云母片岩－变粒岩有４个变质阶段,早期出现高压型,晚期为中压型;片麻岩系仅有一期中压绿帘角闪岩相变质。三套岩石变质历史的差异,反映其所经历的构造过程不同,三者在构造作用下混杂到一起,构成碰撞混杂岩。     

大别山榴辉岩的退变质过程与流体作用

根据矿物成分及其结构演变,将大别山榴辉岩的退变质过程分为三个阶段:贫流体阶段、弱流体阶段和富流体阶段。贫流体阶段发生于榴辉岩相环境中,其主要作用是柯石英-石英和文石- 方解石等同质多象转变、石榴子石和绿辉石等的重结晶,以及绿辉石中硬玉和钠长石的固溶体出溶等。弱流体阶段发生于榴辉岩相退变质的晚期,含水矿物闪石、绿帘石和云母,以及钠长石等低压矿物大量形成之前,其标志是蓝晶石变斑晶和金红石脉的形成,以及浸染状金红石的富集成矿。富流体阶段始于低级角闪岩相退变质环境,并可能一直持续到近地表处。该阶段以出现大量含水和挥发份的矿物(如闪石、绿帘石、多硅白云母、钠云母、黑云母、磷灰石和碳酸盐等)为特征。围绕石榴子石和绿辉石的闪石次变边、闪     

大别山超高压榴辉岩带榴辉岩的特征和变质作用

大别山超高压柯石英榴辉岩带中多处产出含柯石英榴辉岩,岩石中广泛分布柯石英假象。它们产在片麻岩和大理岩中,并有不同的特征矿物组合。与鄂北等地高压型榴辉岩比较,超高压(柯石英)榴辉岩的绿辉石富硬玉组分,而石榴石为一般的富铁铝榴石贫镁铝榴石的石榴石。钙质角闪石和钠钙质冻蓝闪石是超高压(柯石英)榴辉岩中主要的次生角闪石类型。榴辉岩的原岩是陆内拉张过程中形成的广义拉斑玄武岩,它们在中朝一扬子大陆板块汇聚造山的俯冲大地构造背景中,发生渐进变质。变质时地热增温率极低。造山运动后期,榴辉岩随构造运动抬升又经历两阶段迭加变质。     

大别山超高压变质榴辉岩的氦同位素组成及对其形成环境的制约

大别山地区榴辉岩全岩的3He/4 He值分布在0 .0 13×10 - 6 ～0 .76 0×10 - 6 之间,平均0 .2 0 0×10 - 6 ,榴辉岩中石榴子石单矿物的3He/4 He值与其全岩的3He/4 He值基本一致。在3He—4 He分布图上榴辉岩的氦同位素数据点远离地幔氦的分布范围,而位于大气氦与地壳氦的过渡部位。采用真空压碎方法对榴辉岩中石榴子石和绿辉石的氦同位素组成进行了分析,也未找到地幔氦的明显踪迹。结合大别—苏鲁地区榴辉岩中极低的δ1 8O值、εNd(0 )值等地球化学特征,提出大别—苏鲁地区超高压变质榴辉岩可能是在地壳中形成的,并未曾俯冲至10 0多千米的地幔深度。榴辉岩的3He/4 He值与围岩类型密切相关,榴辉岩的δ1 8O值与围岩的δ1 8O值同步变化,以及含柯石英大理岩、片麻岩和硬玉石英岩等非基性超高压变质岩和脉状榴辉岩的发现,均证明榴辉岩与其围岩一起经历了超高压变质过程,榴辉岩及其围岩在变质过程中未发生明显的位移,即榴辉岩是原地成因的。     

西南大别榴辉岩和麻粒岩的氧同位素地球化学

报道了大别造山带西南部湖北红安榴辉岩和罗田麻粒岩的氧同位素组成，并讨论了氧扩散作用对矿物氧同位素平衡的影响，结果得到，红安榴辉岩的全岩δ^18O值为6．4－7．3‰，罗田黄土岭麻粒岩的全岩δ^18O值为6．6－7．8‰，罗田惠兰山麻粒岩的全岩δ^18O值为3．9‰，这些榴辉岩和麻粒岩全岩的氧同位素组成保持了峰期变质条件下的平衡分馏特征，得到的氧同位素温度对于红安榴辉岩425－620度，对于罗田麻粒岩为740－945度。根据快速颗粒边界扩散模型计算的矿物对氧同位素温度不仅与大多数实测氧同位素温度一致，而且与岩石学测温结果相吻合，因此，这些岩石与东大别榴辉岩一样在形成后经历了快速冷却过程，退变质反应过程中没有外来流体加入。     

大别山北部榴辉岩的退变质特征及其地质意义

研究了大别山北部榴辉岩的变质岩岩石学。结果表明，该区榴辉岩相变质作用可分为早期(超高压)和晚期(高压)两个阶段，并在折返过程中形成了一系列特征性的退变质显微构造。其中，退变质结构主要包括：(1)由于压力降低而出溶形成的一些定向针状或叶片状矿物包裹体，如钠质单斜辉石中石英及石榴子石中的金红石、单斜辉石和磷灰石等；(2)冠状体或后成合晶，特别是石榴子石外围发育两期(“双层”)后成合晶；(3)反应边或退变边，如绿辉石的透辉石退变边、透辉石的角闪石退变边和金红石的钛铁矿退变边等。这些退变质结构为本区榴辉岩高级变质岩的快速折返过程和抬升历史提供了强有力的岩石学依据；石榴子石中针状矿物出溶体进一步证明研究区榴辉岩早期经历了超高压变质作用，峰期变质压力应大干4．0GPa，甚至可能达到5～7GPa或更高。     

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。     

大别山榴辉岩富流体退变质阶段的白色云母

大别山榴辉岩的退变质过程可分为贫流体、弱流体和富流体3个阶段。贫流体阶段的主要作用是榴辉岩造岩矿物的重结晶、同质多象转变和固溶体出溶;弱流体阶段有少量流体参与,并且其压力、温度较高,形成的白色云母主要为多硅白云母;富流体阶段在大量流体参与下,形成大量的低压含水矿物,其中包括多种白色云母。富流体阶段早期的白色云母主要为多硅白云母,其Si原子数介于6．5pfu和7．2pfu之间;晚期白色云母成分复杂,包括钠云母、白云母和珍珠云母。黑云母是退变质作用最晚期形成的云母。退变质云母具环带结构,其内带为钠云母,中带为白云母和珍珠云母的交生体,外带为黑云母。     

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。     

大别山苏家河地区榴辉岩和大理岩的地球化学研究

对大别山西段苏家河地区熊店和杨冲低温榴辉岩及胡家湾榴闪岩进行了详细的氢、氧和锶、钕同位素以及稀土元素和矿物化学分析。熊店榴辉岩和胡家湾榴闪岩的全岩δ＾１８Ｏ值较高（８．８‰￣１１．２‰）,而杨冲榴辉岩的全岩δ＾１８Ｏ值较低（４．３‰）,它们的全岩δＤ值为－５５‰￣７５‰。结合锶、钕同位素和稀土元素组成特征,推测苏家河榴辉岩（榴闪岩）的原岩可能为岛弧玄武岩,变质前曾与海水在不同温度下进行过氢、氧同位     

大别山超高压变质带的大地构造框架

依据岩石学、地球化学、同位素年代学的新资料,对大别山造山带研究中诸如蛇绿混杂岩、碰撞时代、超高压变质岩与围岩的关系、俯冲极性等问题进行了论证,指出大别山超高压变质带是中朝陆块与扬子陆块间碰撞造山的产物。在三叠纪发生的陆－陆碰撞中,扬子陆块向北俯冲至华北陆块之下,但至今尚无发现残存的蛇绿混杂岩,碰撞时缝合带的位置被已经折返出露地表的南大别碰撞杂岩带所取代。     

大别山碧溪岭未经历超高压变质的片麻状花岗岩

关于大别山超高压变质带中与榴辉岩密切伴生的花岗片麻岩是否也经历了超高压变质作用一直是个争议的问题。笔者最近在碧溪岭片麻状花岗岩中首次发现了可靠的岩相学和矿物学证据 ,证明该岩石只遭受到绿片岩相变质作用的改造 ,而未曾记录超高压变质矿物组合。根据片麻状花岗岩与围岩接触部位强烈糜棱岩化的发育 ,认为超高压岩石在抬升到地壳范围时与以花岗质岩石为主构成的扬子陆壳发生了大规模的构造并置。     

大别造山带中镁铁质——超镁铁质岩石和榴辉岩有关问题的讨论

根据近年来积累的文献资料及研究讨论指出：（１）大别山造带镁铁质－－超镁铁质岩石可分成两大类;一类以任家湾、童家冲、祝家铺道士冲、青山、沙河等辉石辉长岩类为代表,它们具有相同的牲和成岩年龄,可能与华北、华南地块聚敛碰产生的岛弧或大陆岩浆岩有关;另一类以铙拔寨,大化坪、碧溪岭和毛屋岩体为代表,虽然它们的成岩年龄均在前寒武纪,但却有着不同的成岩时代和成岩环境。（２）大别造山带榴辉岩等多属异地来源,具有不     

大别山北部镁铁-超镁铁质岩带中榴辉岩的分布与变质温压条件

大别山北部镁铁-超镁铁质岩带中的榴辉岩主要有两种产状,一是产于变形较强(面理化)的橄榄岩中,另一种是产于片麻岩中。其中,绿辉石中硬玉端元组分大多为Jd=20mol％～52mol％。产于橄榄岩和片麻岩中榴辉岩的石榴子石成分分别相当于Coleman的B型和C型榴辉岩。石榴子石成分特征及钠质单斜辉石中石英针状出溶体的出现表明,本区榴辉岩早期可能经历过超高压变质作用,且至少经历了3个变质阶段,即:①榴辉岩相峰期变质阶段,主要矿物共生组合为石榴子石+绿辉石+金红石±蓝晶石+石英(或柯石英假象?),p≥2.5GPa、t=595～874℃;②高压麻粒岩相变质阶段,主要矿物共生组合为石榴子石+透辉石+紫苏辉石+钛铁矿+尖晶石+斜长石等,p=1.1～1.37GPa、t=817～909℃;③角闪岩相变质阶段,主要矿物共生组合为角闪石+斜长石+磁铁矿等,p=0.5～0.6GPa、t=500～600℃。该区榴辉岩独特的麻粒岩相退变质阶段,表明榴辉岩在折返初期并未能上升到中上地壳,而处于下地壳,它与南部超高压变质岩有不同的p-t演化史,即在榴辉岩相峰期变质之后经历了近等温减压(或稍升温减压)和降温减压变质过程。     

Isotopic Geochronological Evidence for the Caledonian Xiongdian Eclogite in the Northwestern Dabie Mountains,China

A typical HP/MT (high pressure/medium temperature) eclogite from Xiongdian, northwestern Dabie Mountains, has been geochronologically studied using the single-zircon U-Pb, 40Ar-39Ar and Sm-Nd methods. Prismatic zircons occurring as inclusions within garnets define a minimum crystallization age of 399.5±1.6 Ma. 40Ar-39Ar dating on amphibole gives a plateau age.of 399.2 ± 4 Ma, which is interpreted as a retrogression age of amphibolite facies. This integrated study enables us to conclude that the age of high-pressure metamorphism is older than 399.5 ± 1.6 Ma, suggesting Caledonian collision between the North China and Yangtze plates. Round zircon within the aggregate of quartz and muscovite gives a concordant age of 301± 2 Ma, reflecting a later retrogression event. An age profile of post-eclogite metamorphism is documented, including amphibolite facies metamorphism at 399.2 Ma shortly after eclogitization and later retrogressive metamorphism at 301 Ma. Sm-Nd mineral isochron of garnet+omphacite gives     

大别山北部榴辉岩的大地构造属性及冷却史

岩石地球化学及同位素年代学研究表明，大别山北部榴辉岩的大部分属印支期扬子俯冲陆壳（下地壳）的一部分；大致沿磨子潭－晓天断裂附近分布的含榴辉岩、大理岩和变质橄榄岩的镁铁－超镁失质岩带可能代表扬子与华北2个大陆板块之间的变质构造混杂岩带，它应接近于扬子与华北2个大陆板块之间的缝合线（镁铁－超镁铁质岩带以北），而五河－水吼剪切带则可能代表扬子腐冲陆壳内部的1条拆离带或滑脱带。冷却史研究表明，大别山北部榴辉岩峰期变质后初期（230－210Ma)仅抬升到下地壳水平，因而未经历降温过程并具有比大别山南部榴辉岩较低的抬升速率，峰期变质后较慢的抬升速率及相应的近于等温或局部升温阶段也许是造成大别山北部榴辉岩与南部超高压带中榴辉岩差异的重要原因之一；同时，也许是研究区榴辉岩很少见有保留早期超高压变质证据的重要原因。