苏鲁超高压带北段夏河城岩体的形成时代及其意义

位于苏鲁超高压变质带北段的夏河城岩体由角闪辉长岩、闪长岩和石英闪长岩组成,其中的闪长岩锆石U-Pb同位素年龄为195±17Ma。该岩体侵入于超高压变质岩中,其化学成分具I型花岗岩特点(多数样品Na2O>3%;所有样品A/NKC<1.1,均含标准矿物Di,未出现标准矿物C)。苏鲁超高压变质带中,存在3类不同成因的印支期侵入岩,其同位素年龄范围在195~227Ma,与超高压变质岩退变质阶段的年龄(202~229Ma)一致,指示超高压变质作用发生在印支期岩体形成之前。这些印支期侵入岩具有不同的岩石化学特征,指示它们的岩浆成因及来源可能有比较大的差别。在此基础上,对这些侵入岩形成时的构造背景,进行了初步讨论。     

大别—苏鲁超高压变质带内部的浅变质岩

大别苏鲁超高压变质带内部零星出露有若干呈构造残片状产出的浅变质岩,主要以变质碎屑岩－千枚岩－大理岩组合为代表,遭受过低绿片岩相变质和脆－韧性变形作用的改造,与围岩均为构造接触（断层或韧性剪切带）。微古生物化石研究表明,其原岩为震旦纪前后扬子板块北缘的浅海相沉积。同位素年代学研究指示,它们经历过加里东期和印支期构造热事件的影响,与区域超高压岩石经受的构造热事件时间一致;氧同位素研究得到,部分浅变质岩原岩曾遭受过高温大气降水热液蚀变,与区域超高压岩石经受的构造热事件时间一致;氧同位素研究得到,部分浅变质岩原岩曾遭受过高温大气降水热液蚀变,与区域超高压岩石的同位素特征一致。这些浅变质岩的原岩为扬子板块北缘震旦系沉积岩及其中的火山碎屑岩,构造上具有板块俯冲过程中的刮削岩片－构造加积楔的产状和形成机制,因此可以是大陆板块俯冲加积楔的一部分。     

苏鲁高压—超高压变质带南部花岗片麻岩—花岗岩的多时代演化

苏鲁高压－超高压变质带中，广泛分布有花岗片麻岩－花岗岩系列，有关其形成的时代和成因机制长期存在争议。岩石露头表现为强烈的片麻理，并且多数和榴辉岩及榴辉岩相岩石密切伴生。其岩石类型有变化，从斜长片麻岩－花岗闪长质片麻岩－二长花岗片麻岩演化到花岗岩。矿物和地球化学变化也较大。从残留的高压和超高压矿物及其退变质反应等。说明它们中有部分曾经历了高压－超高压变质作用。该变质部连云港地区4个二长花岗片麻岩－花岗岩岩体中精的单颗粒锆石，运用Pb-Pb法（质谱计双带源逐层发－沉积法）和U-Pb法（离子探针SHRIMP分析），获得的年龄值跨度大，从859Ma到150Ma，分别属于4个年龄段（时段），但是主要数据集中在600－859Ma和220－250Ma两个时段，锆石的形貌特征研究显示，这些花岗片麻岩－花岗岩是苏鲁高压变质带中长期演化的产物。其物质来源与古元古代，乃至太古变质表壳岩密切相关。元古代大量岩浆结晶型锆石指示了当时存在强烈的花岗岩浆活动，导致大量花岗岩类岩石的形成。古生代（加里东期）和中生代早期（印支期）分别经历了变质作用，尤其是印支期，至少一部分和榴辉岩源岩一起经历了高压－超高压变质作用，并且伴随有地壳部分熔融，引起又一次花岗岩浆活动，再生花岗岩，该区南部东海地区尤为明显，中生代晚期燕山期的岩浆，热液活动对花岗片麻岩也有影响，其中新元古代和印支期则是花岗片麻岩及至大别造山带中两个重要的地质构造时期。     

苏鲁超高压变质带南部浅变质朋河石岩组地质特征及研究意义

通过对朋河石岩组分布区的地质填图、地质剖面观察及接触关系研究 ,将朋河石岩组分为二个段 ,并指出该岩组变质程度属低绿片岩相 ,上部变质压力较高 ,达中高压相系 ;该岩组为浊流沉积产物 ,与下伏赋存榴辉岩的花岗质片麻岩呈构造叠覆接触关系。通过分析讨论认为 :朋河石岩组形成的地质背景为晋宁期大陆碰撞之后的上叠盆地 ,在三叠纪前后构造滑覆于已抬升到地表的超高压变质岩之上 ,朋河石岩组底界为超高压变质带边界     

苏鲁超高压带内石桥浅变质岩的地质成因及其研究意义

苏鲁造山带超高压变质带内部出露仅经过绿片岩相变质作用的浅变质岩系,地质调查显示,石桥浅变质岩与周边超高压变质岩呈构造接触(构造片岩);地球化学研究证实,该浅变质岩形成于扬子板块北缘大陆边缘厚地壳上裂陷或沉积盆地的构造背景;单矿物电子探针分析结果显示,其部分浅变质岩发育多硅白云母,形成于中-高压相变质环境,说明这些浅变质岩曾经历大陆板块俯冲的动力变质作用过程。在此基础上,进一步讨论浅变质岩的成因机制及其与超高压变质岩和扬子板块俯冲之间的关系。     

北苏鲁超高压变质带前寒武纪基底研究新进展

北苏鲁超高压变质带位于胶东牟平-即墨断裂以东的地区,其前寒武纪基底以出露新元古代的双峰式火成岩为主要特征,其主要岩石组合包括大量花岗片麻岩以及少量变（超）基性岩（榴辉岩）、变沉积岩。对花岗片麻岩、变质（超）基性岩的岩石组合、地球化学、锆石U-Pb和Lu-Hf同位素的研究表明,北苏鲁存在新太古代-古元古代的残留地壳,经历了1.8~2.2 Ga期间的岩浆-火山-变质事件;新元古代中期（0.72~0.80 Ga）与Rodinia超大陆的裂解相关的岩浆活动促使地壳的生长和再造,形成了北苏鲁的前寒武纪基底的主体;北苏鲁和苏鲁-大别造山带一样,其前寒武纪基底是扬子板块北缘的一部分,苏鲁造山带的西北边界是五莲-烟台断裂带。     

超高压变质岩的塑性流变学

岩石流变作用是大陆造山作用的基本特征,超高压岩石的形成和折返过程也是大陆深俯冲带内物质的复杂流变过程。要深入理解大陆造山带的造山作用和大陆壳岩石的深俯冲和折返动力学过程,必须对大陆地壳及地幔岩石的流变学进行深入研究。岩石圈流变学的主要研究内容主要包括流变学分层性、变形分解和应变局部化及大陆壳岩石部分熔融作用的流变学效应等。应用岩石圈流变学的基本原理和方法,分析了大别-苏鲁超高压变质带中超高压变质岩的塑性流变特点,探讨了超高压变质岩形成和折返过程的塑性流变学。     

大别山石马地区超高压变质岩角闪岩相变形的Rb-Sr同位素年龄及其构造意义

角闪岩相变形是大别山超高压变质岩的主期变形 ,露头和显微尺度的构造要素主要由这期变形产生 ,通过对超高压变质岩带内韧性剪切带中花岗片麻岩的Rb -Sr同位素年龄测定 ,获得一条变形花岗片麻岩的全岩 -白云母内部等时线年龄 ,表明超高压变质岩的角闪岩相变形产生于180Ma左右 ,超高压变质岩的主期变形确实为同角闪岩相变质期变形 ,该年龄与超高压变质岩的第二次快速冷却年龄一致 ,由此证实超高压变质岩在180Ma左右快速从下地壳折返至中地壳     

大别山-苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学研究进展

本文总结了近年来大别山 苏鲁超高压变质带的矿物学和岩石学进展。针对大别山 苏鲁超高压变质带中的区域片麻岩围岩是否经历超高压变质的问题 ,研究者在常规岩石学和矿物学手段不能奏效的情况下 ,引入显微喇曼光谱测试 ,最终在各种类片麻岩的锆石中发现柯石英、硬玉和雯石等高压和超高压矿物包裹体 ,证明大别山 苏鲁超高压变质带中的大多数岩石曾与榴辉岩一起被俯冲到地幔深度 ,后又一起回返到地表。在喇曼光谱的测试过程中 ,发现锆石中的柯石英包裹体有 0～ 2 3 0 0MPa不等的现时晶内超压 ,并证明这种晶内超压是超高压变质岩回返过程中 ,柯石英向石英转化而导致的体积膨胀造成的。研究者在产于青岛仰口榴辉岩的石榴子石中发现大量单斜辉石、金红石和磷灰石出熔 ,精细的晶体化学和岩石学研究证明出熔前的石榴子石形成于大于 70 0 0MPa的压力条件 ,说明苏鲁地区的部分陆壳岩石可能曾被俯冲到大于 2 0 0km深的地幔。岩石学研究发现产于桃行地区的榴辉岩在角闪岩相区域退变质之前 ,在 4 0～ 5 0km的浅部地幔深度发育有一期高压麻粒岩相 过渡榴辉岩相变质。进一步研究发现这期变质是由于峰期的多硅白云母在回返到 4 0～5 0km深的浅部地幔时脱水熔融导致的     

大别-苏鲁超高压变质带榴辉岩部分熔融的证据——微量元素和铅同位素

俯冲玄武质洋壳的部分熔融作用是一种重要的大陆生长作用，但是陆壳物质在俯冲过程中能否发生部分熔融缺少直接的证据。笔者利用已有的微量元素分配系数，讨论了岛弧玄武岩在脱水和部分熔融2种过程中微量元素行为和铅同位素演化的差异。Pb在2种过程中都属于不相容元素，但在脱水过程中其不相容性明显高于Rb、Ba、Th、U，而在熔融过程中则低于上述元素，在ω(Rb)/ω(Pb)-ω(Rb)、ω（Ba)/ω(Pb)-ω(Ba)、ω（Th)/ω(Pb)-ω(Th)、ω（U）／ω(Pb)-ω(U)相关图上2种过程的演化方向差别明显。此外，Pb和Th、U的相容性的差异也使得石榴石和绿辉石的单矿物铅同位素在2种过程中明显不同。在此基础上，结合大别－苏鲁榴辉岩的实测数据，认为大别－苏鲁榴辉岩可能部分是岛弧玄武岩部分熔融后的残余体，部分为单纯脱水的产物。大陆玄武质岩石在俯冲过程中也可能发生部分熔融作用。     

苏鲁超高压变质岩中地震波速随围压的变化规律

我们在10~800MPa的静水压力下测量了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔岩心和采自苏鲁地区地表露头上的共68块典型超高压变质岩试样的地震波速,并建立了波速和围压的定量关系,成功地解释了描述这一定量关系方程中4个参数的物理意义。笔者相信,本文将为超高压变质岩地区以及新老俯冲带地震波资料的解释提供必不可少的理论和实验支撑。     

苏鲁造山带浅变质岩的成因及其大地构造意义

苏鲁造山带超高压变质带内部及其北缘,出露仅经过绿片岩相变质作用的浅变质岩系。通过对该浅变质岩的区域分布、地质特征及地球化学的综合研究,表明这些浅变质岩系与大别-苏鲁造山带大陆板块俯冲存在密切的成因关系,为扬子板块俯冲过程中被刮削下来的构造残片,构成大陆板块俯冲过程中形成的构造加积杂岩。在此基础上,厘定了苏鲁造山带的构造成因模型,并对苏鲁造山带的东延问题进行了讨论。     

北苏鲁变辉长岩锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素组成及其对源区的指示

在北苏鲁经历超高压变质的花岗片麻岩中零星分布着一些变质表壳岩包体或者残片,通常称之为荆山群。北苏鲁荆山群的年代学特征以及构造亲缘性仍不清楚。本文报道了威海市郊和海阳所附近的荆山群露头,有脉状变质辉长岩侵入到荆山群岩系中。对上述两处变质辉长岩中锆石的阴极发光照片、稀土元素配分模式和Th/U比值的综合分析表明,它们均为岩浆锆石,部分岩浆锆石具有弱发光效应和岩浆韵律环带的核部、以及被改造的强发光效应的边部,但未见新生的变质锆石。未被改造的岩浆锆石微区的LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,威海市郊变辉长岩(S4-2)的~(207)Pb/~(206)Pb年龄值变化范围是1831~1966 Ma,加权平均年龄为1870±34 Ma(MSWD=0.6);海阳所变辉长岩(H3)中绝大部分锆石的~(207)Pb/~(206)Pb年龄值变化范围是1769~1887 Ma,加权平均年龄为1839±37 Ma(MSWD=0.5),两件样品共同记录了一致的ca.1.85 Ga岩浆事件。另外,海阳所变辉长岩中3颗捕获的岩浆锆石分别测得ca.2.9 Ga、ca.2.3 Ga和ca.2.1 Ga等三组~(207)Pb/~(206)Pb年龄。两件样品ca.1.85 Ga岩浆锆石具有相似的Hf同位素组成,其ε_(Hf)(t)=-6.1~-10.7,t_(DM2)=2.74~2.98 Ga,捕获ca.2.1 Ga和ca.2.9 Ga锆石的ε_(Hf)(t)值和t_(DM2)年龄分别是-1.9和2.7 Ga、-4.8和3.5 Ga。锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素特征表明,北苏鲁两处变辉长岩记录的岩浆事件与胶北前寒武纪陆壳的多期演化历史一致,变辉长岩及其围岩荆山群可能是源自胶北的外来地质体。     

山东荣成高钙石榴辉石岩的地球化学特征及其成因

在苏鲁超高压变质带荣成蓝晶石榴辉岩中, 发现一具有特殊结构和地球化学特征的石榴辉石岩.该石榴辉石岩以包裹体的形式赋存于强烈退变的蓝晶石榴辉岩中.岩相学观测表明该岩石的主要结构为石榴石呈薄带、项链状相互连接的网状结构, 分割由辉石和石榴石、钛铁氧化物等出溶片晶组成的区域.全岩地球化学分析表明, 和邻近的蓝晶石榴辉岩相比, 该岩石具有(1) 相对低的SiO₂ (42.5%~43.1%), 异常高的CaO (21.4%~21.9%)和CaO/Al₂O₃比值(1.46~1.64); (2) 较高的TiO₂ (1.77%~1.89%)、V (359~419μg/g)、Nb (~8μg/g)、Y (17.7~23.1μg/g)和Zr (~150μg/g); (3) LREE富集和微弱的Eu负异常; (4) 较低的Cr、Ni和Co.上述地球化学特征表明荣成辉石岩的原岩形成于经过橄榄石分离结晶作用的超基性岩浆或经历了Na和K亏损过程的高钙基性岩浆.这2种过程都要求较高的温压条件, 压力 > 15×105kPa, 温度 > 1300 ℃, 这和荣成辉石岩的原岩的初始稳定条件的温压估算相一致.该研究结果表明在苏鲁超高压变质带中, 一些超高压变质岩的母岩形成于高温部分熔融或岩浆演化作用, 明显不同于大多数榴辉岩或片麻岩的原岩形成环境.      

南苏鲁造山带的超高压变质岩及岩石化学研究

在南苏鲁造山带核部，古老的表壳岩和花岗质侵人岩经历了三叠纪的超高压变质作用，在超高压变质岩石抬升过程中经历了强烈的角闪岩相退变质作用改造。据岩相学和岩石化学研究，可以区分出六大类典型超高压变质岩：榴辉岩、石榴石橄榄岩、石英硬玉岩、石榴石多硅白云母片岩、硬玉石英岩和石榴石绿辉石文石岩。这些岩石的角闪岩相退变质产物分别是斜长角闪岩、蛇纹岩、长英质片麻岩、长石石英云母片岩、石英岩和大理岩。地球化学研究揭示，榴辉岩的原岩很可能是形成在大陆内部构造环境的拉斑玄武岩，而石榴石橄榄岩可能是起源于亏损的残余地幔。石英硬玉岩原岩包括正变质的花岗岩和奥长花岗岩、副变质的酸性火山碎屑岩和长石石英砂岩。大面积分布的古老花岗岩很可能是形成在大陆或大陆边缘环境。长石石英云母片岩、石英岩和大理岩的原岩为沉积岩，与副变质的长英质片麻岩和基性火山岩—起构成了古老的表壳岩组合。双峰式的酸性和基性火山岩组合的存在也证明部分表壳岩是形成在大陆环境。因此，可以推测南苏鲁造山带核部的超高压变质岩原岩为形成在大陆板内环境的沉积岩—酸性和基性火山岩—花岗岩和奥长花岗岩建造。     

Investigation of Curie Point Depth in Sulu Ultrahigh-Pressure Metamorphic Belt,Eastern China

The Curie point depth of continental crust can reflect the regional tectonic pattern and geothermal structures. Analysis of magnetism is an efficient way to obtain the Curie point depth on a regional scale. This study systematically investigated the Curie point depth of Sulu (苏鲁) ultrahigh pressure (UHP) metamorphic belt (33°40'N to 36°20'N and 118°E to 120°E, ca. 60 000 km2), eastern China using aeromagnetic data. The results show that the Curie point depth of the Sniu region varies from 18.5 to 27 kin. The shallowest Curie point depth (ca. 18.5 km) is located in Subei (苏北) subsidence, where the estimated temperature gradient value is about 31.35℃/kin, which is comparable with the measured value of 30℃/krn. In addition, a two-dimensional numerical solution of the heat conduction was used to calculate the temperature field to a depth of 30 km along the profile from Tancheng (郯城) to Lianshui (涟水) with a length of 139 km. The steady state model solved using the finite element method shows that the temperature around the Curie point depth is about 585.36℃, which is close to the Curie temperature (580 ℃) of magnetite at atmospheric pressure. These results provide new insights into the tectonic and continuous thermal structures of the Sulu UHP metamorphic belt.     

华夏地块基底变质岩同位素年龄数据评述

根据基底正变质岩原岩的同位素年龄、地壳岩石中继承锆石U-Pb年龄和变质沉积岩的Nd模式年龄数据, 华夏地块存在一个主要由古元古代和中元古代地壳组成的变质基底. 我们在使用文献中报道的Sm-Nd等时线年龄数据时要慎重, 必须根据同源、同时、封闭和具有合适母子体比值的等时线判别原则对其合理性进行鉴别的基础上才能确定取舍. 继承锆石U-Pb年龄和Nd模式年龄都大于基底变质岩的原岩形成年龄, 因而它们不能代表基底的地层年龄. 对于继承锆石U-Pb年龄和Nd模式年龄反映的华夏地块广大区域内存在太古代地壳再循环组分, 不能笼统认为来自遥远的华北地块而排除华夏地块本身存在太古代地壳的可能性. 华夏地块是否存在太古代地质体, 应引起我们高度重视, 值得进行进一步研究和确定     

柴达木北缘超高压变质带中的岛弧火山岩

青藏高原北部柴北缘发育一套与超高压变质带并行的早古生代岛弧火山岩带,岛弧火山岩以玄武岩类为主,包括一些中酸性岩类,岩石以普遍遭受绿片岩相蚀变为特征,区别于该地区普遍遭受角闪岩相区域变质的元古代的基性火山岩。该早古生代的岛孤火山岩显示三组地球化学特征:①VTG-Ⅰ,岛弧拉斑玄武岩(IAT);②VTG-Ⅱ,高Al次钙碱性-碱性过渡型玄武岩;③VTG-Ⅲ,较N-MORB更亏损的拉斑玄武岩(异常MORB)。研究认为前两组火山岩是成熟岛弧两个发育阶段的特征性产物:洋壳俯冲到陆壳的初用,由俯冲洋壳和地幔楔的部分熔融形成岛弧拉斑玄武岩(IAT),随着俯冲板块的速度加快和岛弧周围地壳的加厚,则形成钙碱性玄武岩(CA)、高Al玄武岩。第三组火山岩形成于弧间盆地,由亏损的地幔楔高度部分熔融形成比N-MORB亏损的的火山岩(异常MORB)。岛弧火山岩的锆石LA-ICP-MS法U-Pb年龄为514.2±8.5 Ma,说明柴北缘在早古生代发生过洋壳向陆壳的俯冲作用。鉴于该地区代表陆-陆俯冲作用的柴北缘超高压变质岩石也是形成于早古生代(494Ma),认为陆-陆俯冲作用发生在洋-陆俯冲作用之后,二者时间和空间相伴随。     

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。