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     

苏鲁超高压变质带中非超高压花岗质片麻岩的准确识别:来自锆石微区矿物包体及SHRIMP U-Pb定年的证据

通过隐藏在锆石微区矿物包体激光拉曼的系统鉴定和阴极发光图像特征的详细研究,配合相应的锆石微区SHRIMP U-Pb定年测试,发现苏鲁地体超高压变质带中确实存在非超高压变质的花岗质片麻岩。该类岩石中的锆石晶体自核部到边部所保存的矿物包体以不含超高压矿物为特征,相应的阴极发光图像具有典型岩浆结晶锆石的核部和幔部,以及变质的再生边的特点。其中岩浆结晶锆石微区记录的~(238)U-~(206)Pb年龄为404～748Ma,表明原岩中部分锆石可能经历了Pb丢失,也不排除后期热事件因素的影响,原岩的形成年龄应大于748 Ma;而锆石的再生边所记录的~(238)U-~(206)Pb。年龄为204～214 Ma,与研究区经历超高压变质的副片麻岩和花岗质片麻岩锆石微区所记录的苏鲁地体快速折返过程中角闪岩相退变质年龄(~(238)U-~(206)Pb年龄的平均值为211±4 Ma,刘福来等,2003a)十分相似。上述特征表明,苏鲁地体超高压变质带中的部分花岗质片麻岩在超高压变质事件之前就已经形成,但并未“参与”深俯冲—超高压的变质演化过程,而是在苏鲁地体快速折返的角闪岩相退变质过程中与超高压岩片“拼贴”在一起。该项成果不仅为正确识别非超高压变质岩石提供了一个新的研究方法,而且对进一步深入探讨苏鲁地体超高压和非超高压岩片的“拼贴”机制有着重     

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。     

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。     

苏鲁地体古元古代花岗质片麻岩锆石的U-Pb定年、REE和Lu-Hf同位素特征

苏鲁超高压变质带北部的威海和桃行地区出露大量含黑云母和绿帘石的花岗质片麻岩。激光拉曼测试和阴极发光图像分析结果表明,含黑云母和绿帘石花岗质片麻岩(SLU1和SLU2)的锆石中保存大量矿物包裹体,主要为石英(Qtz)+钾长石(Kfs)+钠长石(Ab)±磷灰石(Ap),与基质中的矿物组合完全一致。阴极发光图像显示典型岩浆结晶环带的特点,稀土元素配分模式显示轻稀土元素明显亏损,而重稀土元素明显富集的特点,具有强烈的负Eu异常(Eu/Eu?鄢=0.03～0.13)。锆石U-Pb SHRIMP和LA-ICP-MS定年结果表明,该类花岗质片麻岩的原岩形成时代为古元古代 (1825±6~1838±3Ma),并经历了三叠纪超高压变质作用(215± 33~227±35Ma) 的改造。Lu-Hf同位素研究结果证明,该类花岗质片麻岩的原岩是中—新太古代古老地壳再活化和部分熔融的产物。上述特征表明,苏鲁超高压变质带中不仅存在与Rodinia超大陆裂解有关的花岗岩,而且也存在古元古代由古老地壳部分熔融而成的花岗岩。     

内蒙古东南部孔兹岩系进变质过程矿物组合演化——来自锆石中矿物包裹体的证据

采用激光拉曼技术,确认内蒙古中南部孔兹岩系锆石中保存进变质阶段矿物组合蓝晶石 钾长石 石英 磷灰石,蓝晶石 石榴石 钾长石 石英;峰期阶段矿物组合夕线石 石榴石 钾长石 石英,夕线石 石榴石 钾长石 石英 磷灰石。表明孔兹岩系在变质过程中矿物组合及相应的PT轨迹经历了自蓝晶石稳定区向夕线石稳定区的转变。     

苏鲁地体超高压和退变质时代的厘定:来自片麻岩锆石微区SHRIMP U-Pb定年的证据

锆石微区矿物包体的激光拉曼和阴极发光测试以及相应的SHRIMP U-Pb定年结果表明,苏鲁地体片麻岩锆石微区记录了十分复杂的年代学信息。其中副片麻岩锆石核部记录了345～743 Ma的继承性锆石年龄,标志着原岩碎屑锆石来源的复杂性;含柯石英的锆石微区记录了220～234 Ma的超高压变质年龄;而含石英包体的边部则记录了202～219 Ma的退变质年龄。正片麻岩继承性锆石核部所记录的年龄为574～680 Ma,表明原岩锆石曾经历了部分Pb丢失,原岩的形成年龄应大于680 Ma;含柯石英锆石微区所记录的超高压变质年龄为224～242 Ma;而锆石边部所记录的退变质年龄为209～219 Ma。两类片麻岩锆石微区所隐藏的超高压变质和退变质年龄信息十分相近,平均值分别为229±4Ma和211±4Ma,标志着苏鲁地体超高压变质时代应为印支期,相应的构造抬升速率约5.6 km/Ma。该项成果不仅确定了苏鲁地体超高压变质和退变质时代,而且对于深入探讨苏鲁地体快速折返过程中的动力学机制有着重要的科学意义。     

冀西北石榴角闪二辉麻粒岩早期高压变质矿物组合的确定及其形成的温压条件——来自锆石中矿物包裹体的信息

采用激光拉曼、阴极发光和电子探针技术,确认冀西北石榴角闪二辉麻粒岩锆石中保存早期高压变质包体矿物组合:石榴石(Grt)+单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+金红石(Rt)、单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)和石榴石(Grt)+单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)。其中少量锆石具有继承性锆石的核,而多数锆石则形成于高压麻粒岩相变质阶段。利用TWQ方法限定石榴角闪二辉麻粒岩锆石中所保存的高压包体矿物组合的变质温度条件为750～820℃,压力为1.07～1.40 GPa。该项研究成果对于如何识别高压麻粒岩以及深入研究其成因机制均具有重要的科学意义。     

隐藏在苏鲁地体斜长角闪岩锆石中超高压变质作用的信息

运用激光拉曼和阴极发光技术，配备电子探针测试，发现苏鲁地体地表露头和中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD-PP1和CCSD-PP2斜长角闪岩锆石中均保存以柯石英为代表的典型超高压矿物组合：柯石英 石榴石 绿辉石 金红石；柯石英 石榴石 绿辉石；柯石英 石榴石 绿辉石 多硅白云母 金红石 磷灰石；柯石英 绿辉石 金红石；柯石英 菱镁矿。该类矿物包体组合与苏鲁地体超高压榴辉岩的峰期矿物组合十分相似，表明斜长角闪岩可能是由超高压变质的榴辉岩在构造抬升过程中退变质而成。     

南苏鲁超高压带和高压带边界的准确限定——来自变质岩锆石中矿物包体的证据

南苏鲁地区由 4个岩片组成 ,自西北至东南依次为正片麻岩岩片 (Ⅰ )、表壳岩岩片 (Ⅱ )、含蓝晶石石英岩大理岩岩片 (Ⅲ )和副片麻岩变火山岩片岩岩片 (Ⅳ )。上述构造岩片均经历了强烈的角闪岩相绿片岩相退变质作用的改造。采用激光拉曼、阴极发光和电子探针分析技术 ,对南苏鲁方圆约 380 0km2 范围内 93件锆石样品中的矿物包体进行了系统鉴定。结果表明 ,在第Ⅰ和Ⅱ岩片样品的锆石中均发现以柯石英为代表的超高压 (UHP)矿物包体 ,而在第Ⅲ和Ⅳ岩片锆石中则保存以文石和多硅白云母为代表的高压 (HP)矿物包体。由此推断 ,第Ⅰ和Ⅱ岩片应归属超高压变质带 ,而第Ⅲ和Ⅳ岩片应归属高压变质带。结合变质作用温压条件的研究结果 ,确定超高压岩石峰期变质温压条件为t=72 3～ 85 2℃ ,p≥ 2 .8× 10 3 MPa ;而高压变质岩石峰期变质温压条件为t =5 0 0～ 6 0 0℃ ,p =1.2× 10 3 ～ 2 .5× 10 3 MPa。最新区域填图结果表明 ,南苏鲁东海地区超高压和高压带之间的接触界线为一典型的韧性剪切带。     

中国大陆科学钻探工程预先导孔中片麻岩-花岗质片麻岩的岩石学和地球化学研究

中国大陆科学钻探工程预先导孔(CCSD-PP1)中岩心的岩性十分复杂,主要由片麻岩-花岗质片麻岩、超基性岩、榴辉岩及少量多硅白云母石英片岩、斜长角闪岩及角闪云母片岩组成。其中片麻岩-花岗质片麻岩是最重要的岩石类型。根据片麻岩的岩相学及其地球化学特征,确定片麻岩类岩石的原岩为一套具有较高成熟度的碎屑沉积岩-低成熟度的酸性火山岩、碎屑沉积岩建造,并与在其内部里夹层形式存在的榴辉岩一起经历了超高压变质作用。花岗质片麻岩可分为三种类型:绿帘黄铁二长花岗质片麻岩、绿带黑云二长花岗质片麻岩和绿帘二云二长混合片麻岩。绿帘黄铁二长花岗质片麻岩SiO_2含量最高,为76.72％～78.86％,具有强烈的负Eu、Ba异常,Eu/Eu~*=0.125,Ba/Ba~*=0.095～0.396,其稀土和微量元素的配分模式与具有极高成熟度碎屑沉积岩部分熔融而成的花岗岩性质十分相似。该类花岗质片麻岩可能在苏鲁超高压变质带形成之前,由具有极高成熟度的碎屑沉积岩部分熔融而成的岩浆,侵入到片麻岩类的表壳岩中,并经历了超高压变质作用。绿帘黑云二长花岗质片麻岩、混合片麻岩的SiO_2含量明显偏低,且稀土、微量元素配分模式明显不同于绿帘黄铁二长花岗质片麻岩,该类岩石可能由片麻岩类岩石在超高压变质作用峰期阶段和近等温减压第一阶段深     

SHRIMP Dating and Recrystallization of Metamorphic Zircons from a Granitic Gneiss in the Sulu UHP Terrane

An unusual zircon SHRIMP dating result of a granitic gneiss from the Qinglongshan eclogite-gneiss roadcut section is presented in this paper. The very peculiar and complicated internal structures, as well as the very low Th/U ratios (0.01-0.08) of the zircons indicate that they were formed by metamorphic recrystallization. Strongly in contrast with previously published zircon U-Pb ages of the Dabie-Sulu UHP metamorphic rocks where protolith ages of 600-800 Ma are commonly recorded, only metamorphic age of 218±5 Ma, defined by 18 analytical spots either in rim or in core of zircons, are recorded in this granitic gneiss. This age represents the time of the complete metamorphic recrystallization overprint on primary magmatic zircons. The recrystallization was derived by the UHP metamorphism, and was strengthened by the early stage of retrograde metamorphic fluid activity.     

苏鲁地体南缘超高压变质带朐山二云花岗片麻岩的地球化学特征及其构造意义

二云花岗片麻岩是组成苏鲁地体南缘超高压变质带朐山杂岩体的重要岩石类型,虽然经历了超高压变质作用,但仍保留了花岗岩的岩石学特征。常量元素和微量元素分析结果表明该片麻岩具有高w(K₂O)、低w(CaO)、高w(TFeO)/w(MgO)比值、铝饱和指数偏高的A型花岗岩的特征,岩石类型为高钾碱性过铝质A型花岗岩。稀土元素中轻稀土富集、分馏程度高、Eu强烈亏损,微量元素中Ba、P、Ti、Sc具有明显的负异常,w(Sr)/ w(Y)、w(La)/ w(Yb)和w(Rb)/ w(Sr)、w(Rb)/ w(Ba)较高,尤其是w(TiO₂)＜0.2％和w(Y)/ w(Nb)＞1.2的特征,以及在w(Rb)-w(Yb+Ta）和w(Rb)-w(Y+Nb）判别图解上样品投点位于板内环境区等,表明该片麻岩的原岩形成于板内与裂谷有关的非造山环境。锆石SHRIMP U-Pb测年结果揭示其侵位时代为新元古代中晚期((722±32）Ma）,与杂岩体中早期侵位的二长花岗片麻岩及杂岩体上覆地层中的变质火山岩同为Rodinia大陆裂解、扬子地块陆内裂谷形成过程中伴随的岩浆活动的产物。