新疆西南天山超高压变质带的形成与演化

本文系统地总结了近年来有关新疆西南天山超高压变质带在野外地质产状、岩石学、矿物学、地球化学和年代学等方面研究取得的进展。根据野外地质产状特征,西南天山出露的榴辉岩可以分为三类:即在蓝片岩中呈透镜体的块状榴辉岩、保存有玄武岩岩枕的枕状榴辉岩和夹杂在大理岩中的条带状榴辉岩。详细的岩石学研究表明它们都经历过超高压变质作用,其变质作用演化经历了3个阶段:峰期榴辉岩阶段(560～600℃,4.95～5.07GPa)、主期榴辉岩阶段(598～496℃,25.72～26.66±1kbar)和退变绿帘石蓝片岩相阶段。地球化学研究显示其原岩相当于源于富集地幔的(ε_(Nd)-1.4～-0.4)具有 OIB 特点的变碱性玄武岩、源于亏损地幔的(ε_(Nd)= 6.7～ 7.4)具有 NMORB 特点的洋中脊玄武岩和源于较富集地幔的(ε_(Nd)=-2.5～ 3.2)具有 EMORB 特点的洋中脊玄武岩,它们形成于海山环境下的洋壳。榴辉岩中锆石 SHRIMP定年结果表明榴辉岩的原岩形成于石炭纪(>310Ma)之前,洋壳开始俯冲发生在二叠纪末(280～290Ma),高压一超高压变质发生在三叠纪(220～230Ma)。结合在其北侧低压麻粒岩带的发现,提出了新疆西南天山超高压变质带双变质带构造演化模式。     

西南天山超高压变质带中志留纪岛弧火山岩岩片及其构造意义

西南天山造山带位于伊犁-中天山板块和塔里木板块之间,普遍被认为是古南天山洋闭合,塔里木板块和伊犁-中天山板块碰撞造山的产物.在西南天山含榴辉岩高压-超高压变质带中,我们在哈布腾苏和科普尔特2个地区识别出这一套基性-酸性火山岩.在哈布腾苏剖面,该套火山岩以酸性岩为主,在野外作为构造岩片与高压-超高压榴辉岩与蓝片岩相间产出...     

东昆仑早古生代变质演化:来自浪木日石榴斜长角闪岩的记录SCIEI北大核心CSCD

东昆仑造山带近年来被厘定为早古生代高压-超高压变质带。带内广泛出露早古生代的中-高级变质基性岩,这些岩石记录了不同的变质温压和多期的变质年龄,是反演和制约东昆仑早古生代变质演化的重要样品。本文选取东昆仑浪木日地区的石榴斜长角闪岩为研究对象,开展了变质岩石学及锆石年代学研究。石榴斜长角闪岩呈团块状出露在黑云二长片麻岩中,主要组成矿物为石榴子石、角闪石、斜长石、透辉石和石英,含少量黑云母、绿泥石、金红石、钛铁矿和榍石。石榴子石变斑晶的核部含有绿帘石、角闪石、斜长石、金红石和石英包裹体,其成分从核部到边部,锰铝榴石逐渐降低、钙铝榴石和Mg/(Mg+Fe;)比值逐渐升高,为进变质作用形成的环带。岩石中的矿物结构关系和成分特征显示其经历了进变质、峰期变质和退变质三个阶段的变质演化,变质温压分别为:T≈610℃和P≈6.5kbar、T≈700℃和P≈10.5kbar以及T≈650℃和P≈4.5kbar。这三阶段的变质作用构成顺时针的变质P-T轨迹,指示岩石经历进变质升温升压至峰期阶段,随后经历近等温降压的退变质阶段。同时该P-T轨迹特征表明岩石形成于俯冲-碰撞的构造背景。对石榴斜长角闪岩中的锆石进行SIMS U-Pb定年,得到492.8±5.1Ma的谐和年龄。锆石的形态特征与典型的变质锆石一致,其内包裹的石榴子石、角闪石和斜长石组合与岩石的峰期矿物组合一致。因此,锆石在峰期变质阶段结晶,所测年龄~493Ma为角闪岩相峰期变质年龄。本文研究的石榴斜长角闪岩与该区高压-超高压榴辉岩在野外产状、P-T轨迹和变质年龄等方面密切相关,暗示ca.490Ma是该区高压-超高压变质作用的一个重要时间节点。石榴斜长角闪岩和榴辉岩之间的变质差异,表明东昆仑早古生代经历了多阶段的变质作用,不同岩石记录了原特提斯洋俯冲-碰撞过程的不同阶段。本文获得的变质P-T轨迹和变质年龄可为进一步探究东昆仑早古生代高压-超高压变质作用提供限定。     

华北克拉通中部带云中山石榴斜长角闪岩变质演化及其构造意义

云中山地体位于华北克拉通中部造山带中部,是衔接吕梁地体和五台-恒山地体的关键位置.确定云中山地体的变质作用演化历史可为深入理解吕梁-云中山-五台-恒山地区的整体地质过程提供重要限定.对云中山石榴斜长角闪岩开展了详细的岩石学、相平衡模拟和锆石年代学研究.两个代表性样品均具有顺时针变质P-T-t轨迹,峰期阶段位于金红石稳定域,温压条件分别为0.96±0.11 GPa/720±8.0℃(L1903)和1.26±0.08 GPa/756±14.0℃(L1906);峰期后发生降压作用,金红石转变成钛铁矿,石榴石边部生长斜长石(+普通角闪石)冠状边,普通角闪石转变成镁铁闪石;晚期阶段以冷却为主,石榴石的边部出现少量绿泥石交代.对两个样品的岩石组构和化学成分对比表明,石榴斜长角闪岩的部分熔融受全岩成分影响,岩石贫硅钠而富铁镁钛时难熔,反之则易熔.样品变质锆石的U-Pb定年结果为1 928～1 806 Ma.这些锆石相对富集重稀土,利用锆石Ti温度计计算的结晶温度为520～680℃,与岩石的冷却温度相近,因此所获年龄应代表退变冷却时代.吕梁-云中山-五台-恒山地区的整体地质特征对比表明,云中山地体的岩...     

西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带与我国新疆西南天山超高压变质带的比较

根据对西阿尔卑斯Zernatt-Saas带的野外地质考察及有关资料的总结,详细地介绍了西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带的地质概括、岩石组成和变质作用演化过程,并着重与我国新疆西南天山洋壳深俯冲超高压变质带进行了比较,探讨了这两个洋壳深俯冲超高压变质带在变质作用和地质演化方面的异同。在此基础上,总结了这两个目前世界上已知最典型的洋壳深俯冲超高压变质带的基本地质特征是都具有保存完好的洋壳岩石组合特征和较低的地热梯度。     

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩,岩石的矿物组合为石榴石、白云母、钠长石、绿泥石、石英及少量金红石、榍石。石榴石具有明显的成分环带,从核部到幔部Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]缓慢升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐渐降低,表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质过程;幔部到边部,Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低,Xgrs=[Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明显升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低,表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造,呈现扩散环带的特征。利用Thermocalc变质相平衡计算软件在Mn NCKFMASHO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的P-T、P-M(H2O)视剖面图,结合石榴石镁铝榴石等值线、钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为约27×105k Pa,523/580℃,对应的峰期矿物组合为(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H2O)。石榴石核部到幔部成分记录了主要的进变质演化,结合饱和水等值线的变化,判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程,岩石经历了蓝片岩相至榴辉岩相的变质演化;P-M(H2O)视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为,通过其变化特征可以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程,晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确定,此过程中,岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质,并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变质过程反映了快速抬升的构造运动过程,早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的P-T轨迹,峰期变质温压及变质演化特征,提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质,结合野外相互伴生的地质关系,认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。     

西南天山造山带超高压变质作用研究新进展

低温超高压变质岩具有极低的地热梯度,其变质演化对于认识板块间相互作用的动力学过程以及弧地壳的生长机制具有重要意义。西南天山造山带发育了世界上少有的经历过深俯冲作用且具有洋壳属性的典型低温超高压变质地质体。近几年来对该造山带中的超高压变质岩开展了大量深入细致的岩石学研究工作,取得了一系列新进展。变基性岩和变沉积岩系岩石中柯石英的普遍发现,直接证明西南天山变质蛇绿混杂岩曾经俯冲到上地幔深度,且具有极低的地热梯度,与热力学模拟结果一致。柯石英的稀少以及大量不同类型柯石英假像的存在,说明在折返过程中发生了强烈的退变质叠加,只有刚性较大且没有经历碎裂-愈合作用的矿物(如石榴石)才有可能保存柯石英。综合岩相学证据和相平衡计算结果,确定西南天山造山带北部的高压地质体(即哈布腾苏-科布尔特单元)整体经历过超高压变质作用,南部的高压地质体峰期压力未达到柯石英稳定域。超高压和高压变质地体的空间分布特点指示了古天山洋由南向北的俯冲极性。这些基础岩石学研究工作的开展对于揭示冷俯冲带的深部物理化学过程以及建立中亚南天山造山带演化的精细模型具有重要意义。     

浙西南松阳地区石榴辉石岩变质作用演化与地质意义

浙西南松阳地区的八都群中分布有一套基性变质岩:石榴辉石岩与石榴角闪岩,其变质作用演化特点目前尚不明确。根据岩相学和矿物微区化学系统研究,发现石榴角闪岩是由石榴辉石岩退变而来,而非由榴辉岩退变而来,并经历了三个变质演化阶段,分别为峰期高压麻粒岩相阶段(M1),其矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英;峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2),以出现典型的减压反应结构和斜方辉石+斜长石(An_(90-92))为标志;角闪岩相退变质阶段(M3),以角闪石+斜长石(An_(33-53))+钛铁矿±次透辉石±石英等退变矿物组合为特征。相平衡模拟与传统地质温压计结合限定M1期温压条件为P=11. 6～12. 5kbar,T=780～840℃,M2期温压条件为P=7. 4～8. 2kbar,T=800～880℃,M3期温压条件为P=6. 6～7. 5kbar,T=500～560℃,三个变质阶段的温压条件具有典型的顺时针近等温减压型ITD型特征,这种演化轨迹通常代表加厚下地壳快速折返地表的动力学过程,因此,该项研究对华夏地块构造作用演化的动力学过程具有重要意义。     

从西南天山超高压变质带多期构造变形看天山古生代构造演化

通过对西南天山阿克雅孜和木扎尔特地区高压-超高压变质带构造几何学和岩石变形相关运动学的详细剖析,厘定出高压-超高压变质岩石及其相关围岩的构造单元。详细研究表明,研究区可划分为三个构造单元:北部单元、中部单元和南部单元。确定了每个构造单元的构造几何学特征及各个构造单元之间的相互关系。通过分析岩石变形特征和叠加关系,确定了岩石所记录多期变形的运动学特征。根据研究区的多期构造变形特点,建立了阿克雅孜和木扎尔特河地区构造演化序列。共划分出四期构造可识别的事件(E1-E4),分别代表了E1:高压-超高压岩石折返过程;E2:高压-超高压岩石造山带的早期改造过程;E3:北部构造事件对高压-超高压造山带影响;E4:走滑构造对高压-超高压造山带的叠加。沿造山带系列构造分析表明,西南天山高压-超高压带中发育的四期构造事件沿中天山北缘具有很好的一致性,各期构造事件也有一定的横向可对比性。在此基础上通过对多期变形事件的构造背景的探讨,建立了整个天山在古生代的构造拼合过程,揭示我国西部洋壳相关的深俯冲造山带形成过程和参与深俯冲作用(超)高压变质岩的变形变质历史。     

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。     

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。     

浙西南遂昌-大柘地区石榴角闪二长片麻岩成因及变质演化

浙西南遂昌-大柘地区八都群中分布一套含石榴石、角闪石的二长片麻岩,发育典型石榴石"白眼圈"反应结构,但其成因及变质演化目前尚不明确.运用矿物X射线电子探针微区分析、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年并结合全岩主微量元素进行了研究.识别出3个阶段的变质矿物共生组合:进变质阶段（M₁）矿物组合为石榴石变斑晶内部的包裹体矿物石榴石+角闪石+斜长石+石英（Grt₁+Amp₁+Pl₁+Q）,变质峰期矿物组合（M₂）为石榴子石变斑晶幔部和基质矿物钾长石+斜长石+黑云母+石英（Grt₂+Kf₂+Pl₂+Bt₂+Q）,退变质阶段矿物组合（M₃）为"白眼圈"后成合晶角闪石+斜长石+黑云母+钛铁矿（Amp₃+Pl₃+Bt₃+Ilm）.矿物地质温压计和相平衡模拟估算的3阶段P-T条件分别为:进变质阶段为600~700 ℃/0.60~0.65 GPa,变质峰期为800~820 ℃/0.94~0.96 GPa,退变质阶段为550~700 ℃/0.56~0.71 GPa,变质程度达到麻粒岩相,变质作用PTt轨迹显示顺时针型式,具有近等温降压（ITD）特征,暗示其经历了地壳加厚和快速折返过程.岩石地球化学特征显示其原岩为准铝质A型花岗岩,含有少量幔源组分,形成于造山后的陆壳拉张环境;锆石U-Pb定年呈现二阶段年龄特征,成岩年龄为1.83~1.85 Ga,表明石榴角闪二长片麻岩的原岩形成于古元古代,变质年龄为220~230 Ma,显示了印支期变质作用对古元古代花岗岩的改造,是浙西南地区对印支期古太平洋板块向华南板块俯冲过程的响应,也为浙西南地区印支期造山作用提供了新的证据.      

南天山区域大地构造与演化

塔里木和中天山之间的南天山造山带,经历了复杂的构造演化与地壳增生过程。综合分析南天山造山带的构造、地层、古生物、岩石、地球化学和同位素年代学等方面的资料,特别是放射虫、蛇绿岩、蓝片岩等方面的最新研究成果,讨论了南天山的区域构造格局和演化过程。南天山主体为一上百公里宽的增生-碰撞混杂带-南天山(蛇绿)混杂带;其北侧为中天山岛弧,是仰冲壳楔;南侧为塔里木陆块,是俯冲壳楔。古南天山洋为一广阔的大洋,南天山碰撞造山作用起始于二叠纪末-三叠纪初,新近纪-第四纪进入陆内造山作用阶段。     

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。     

Metamorphic Evolution of the Seward Peninsula Blueschist Terrane

Blucschists and greenschists of the central Seward Peninsula(the Nome Group) crop out over an 8000 km² area. The protolithpackage for the mid-Jurassic high P/T metamorphism consistedlargely of Cambrian, possibly also Precambrian, to Devoniansedimentary rocks (limestones, marls, pelites, carbonaceoussiltites, quartzites) of shallow water miogeoclinal origin,which maintained a coherent lithostratigraphy during metamorphismand concurrent high-strain, noncoaxial deformation. Several experimentally and empirically calibrated geothermobarometershave been integrated with textural and microstructural observationsin order to derive a pressure-temperature (P-T) path for themetamorphism of the Nome Group. These data, coupled with previouslyobtained Rb-Sr phengite-whole-rock isochron ages, yield a P-T-tpath showing a steep burial segment followed by a prolongedperiod ({small tilde}55 Ma) of isothermal decompression. Peakpressures, obtained from the jadeite content of clinopyroxenein rare, isofacial eclogites, and from the celadonite contentin phengite yield {small tilde}12 kb. Temperatures at this pressure,gained from garnet-clinopyroxene and microcline-plagioclasepairs, were 460?30?C. Decompression temperatures were essentiallythe same, as evidenced by calcite-dolomite and garnet-biotitethermometry. Uniformity of metamorphic conditions throughoutthe Seward Peninsula blueschist terrane coupled with the miogeoclinalnature of the protolith package indicate burial beneath a flat-lying(A-type) subduction zone. The derived P-T-t path is difficultto reconcile with one-dimensional thermal models of collisionalblueschists, where peak P and T are not generally coincident.     

Petrogenesis of Eclogites in the Light of Punctuated Metamorphic Evolution in Dabie Terrane，China

Ｐｅｔｒｏｇｅｎｅｓｉｓ　ｏｆ　Ｅｃｌｏｇｉｔｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ＰｕｎｃｔｕａｔｅｄＭｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄａｂｉｅ　Ｔｅｒｒａｎｅ，Ｃｈｉｎａ￥ＹｏｕＺｈｅｎｄｏｎｇ；ＨａｎＹｕｊｉｎｇ；ＺｈｏｎｇＺ...     

Relic Oceanic Crust at Sub-Arc Depth: An Example from UHP Eclogites Enclosed in Serpentinites from the Southwestern Tianshan, China

Ultra-high pressure(UHP)eclogites that derive from subducted oceanic crust are rarely found at the Earth’s surface because they need to be enclosed in a buoyant host rock such as serpentinites that facilitate exhumation(Hermann et al.,2000;Guillot et al.,2001).Under normal subduction geotherms,serpentinites break down just before UHP conditions are reached and therefore most of the exhumed eclogites representing subducted oceanic crust formed under fore-arc conditions.We investigated eclogite blocks enclosed into serpentinites that occur in the southwestern Tianshan oceanic subduction,China.A previous study proved that the serpentinites derive from altered oceanic crust and experienced UHP metamorphism at low temperatures of 510-530°C(Shen et al.,2015).Three relatively fresh eclogite samples were studied in detail.Sample 129-7 shows the retrograde mineral assemblage of amphibole+biotite+albite+chlorite+minor titanite and peak metamorphic relics of omphacite+garnet±chlorite.Sample C107-23 is mainly composed of amphibole+albite+chlorite+zoisite+muscovite+minor titanite as a retrograde assemblage and garnet+phengite as the peak metamorphic relics with omphacite only found as inclusions in garnet.Similar to sample C107-23,sample C11066 preserves large-grained euhedral to subhedral garnet relics with omphacite inclusions,and epidote,diopside,amphibole,muscovite,chlorite,albite and biotite are in the matrix belong to the retrograde assemblage.These three retrograde eclogite samples were modelled using thermodynamic calculations in the Mn NCKFMSHO(Mn O-Na_2O-Ca O-K_2O-FeO-Mg O-Al_2O_3-SiO_2-H_2O-Fe_2O_3)system.Based on the peak assemblage of omphacite+garnet and the crossing of the grossular and pyrope isopleths in garnet,peak P-T conditions of~460-470oC,28-29 kbar(129-7),450-500oC,28-35 kbar(C107-23),~475-505oC,26-29 kbar(C11066)were calculated.The retrograde assemblages indicate near isothermal decompression resulting in a clockwise P-T evolution of these eclogites.The peak metamorphic pressures at 500°C are well within UHP conditions(coesite stability field)and are within error the same as peak conditions of the host serpentinites(Shen et al.,2015).This provides evidence that eclogites and serpentinites shared the same evolution.We infer that the subducted low-density serpentinites were assembled with the high-density eclogites during subdution and helped the latter to exhume back to the surface.The studied eclogites thus represent rare examples of relics of oceanic crust that was subducted to sub-arc depth.