柴北缘超高压变质带沙柳河蛇绿岩型地幔橄榄岩及其意义

本文报道了柴北缘大陆型超高压变质带沙柳河地区发现的蛇绿岩型地幔橄榄岩,其原始矿物组合为橄榄石＋斜方辉石＋铬铁矿。方辉橄榄岩中识别出两个世代的橄榄石,第一世代橄榄石7、（O1^1）残晶发育扭折带,化学成分与现代大洋地幔橄榄岩的橄榄石一致,第二世代橄榄石（O1^2）Fo值高达94～97,其内部含有细小的流体包裹体,是第一世代橄榄石蛇纹石化后再次变质的产物。斜方辉石残晶的成分具有高Al和Ca的特征,与大洋地幔橄榄岩中斜方辉石的成分一致。温压条件的估算反映该橄榄岩体属于典型的尖晶石相方辉橄榄岩。其围岩是由堆晶辉长岩变质的条带状蓝晶石榴辉岩,二者构成了大洋蛇绿岩套的下部层位,并且与区内具有N—MORB和OIB性质的榴辉岩共生。这些特征表明该方辉橄榄岩应代表洋壳下伏地幔橄榄岩,从而揭示大陆造山带从早期的大洋俯冲消亡到大陆俯冲碰撞的完整过程。     

柴北缘超高压变质带：从大洋到大陆的深俯冲过程

    柴北缘超高压变质带同我国大别- 苏鲁造山带类似,同属典型的大陆型俯冲碰撞带。柯石英在榴辉岩和片麻岩中均 有发现,且石榴橄榄岩锆石中含有金刚石。本文从岩石学、温压计算、地球化学和年代学四个方面,对此带中的鱼卡、绿 梁山、锡铁山和都兰4 个榴辉岩和石榴橄榄岩出露地区近些年的研究进展进行了系统详细的综述。与典型的大陆型俯冲碰 撞带不同,柴北缘超高压变质带保存了早期陆壳俯冲前发生的洋壳深俯冲的证据。因此,结合现有数据,本文对柴北缘超 高压变质带从大洋俯冲到大陆俯冲碰撞的构造演化模式进行了探讨。     

异剥钙榴岩及其岩石成因意义

异剥钙榴岩作为一种特殊的交代变质岩,绝大多数与超镁铁岩的蛇纹石化有关,是超镁铁岩蛇纹石化过程中所产生的富钙流体对与其伴生的相关岩石进行钙交代的结果。蛇纹石化的超镁铁岩或为蛇绿岩的端员组分,或为太古代绿岩带、阿拉斯加型和阿尔卑斯型等其它成因类型的超镁铁岩。它们多为纯橄榄岩、方辉橄榄岩和辉石岩等。异剥钙榴岩的形成主要取决于超镁铁岩的蛇纹石化作用和钙交代程度,而与超镁铁岩的成因类型、构造属性和时代归属没有多大的关系。那种将异剥钙榴岩片面地看成蛇绿岩的组成部分或者作为鉴别蛇绿岩辅助标志的观点需要改正。     

洋壳深俯冲超高压变质作用研究及其地质意义

洋壳深俯冲经历超高压变质作用的岩石比较稀少,是目前超高压变质作用研究的重要前沿领域,有关这方面的研究对于建立新的冷俯冲带变质作用类型、探讨地幔水流体的成因、建立更广泛的超高压变质岩石的抬升机制具有重要意义。另外,洋壳深俯冲高压变质带往往与低压高温变质带组成双变质带,对双变质带的深入研究对于完整地重塑俯冲碰撞造山带的形成演化过程具有重要意义。简要地介绍了新疆西天山洋壳深俯冲超高压变质带的研究现状和存在的问题。     

蛇纹岩体中的硬玉岩与异剥钙榴岩

硬玉岩是一种稀少的岩类,常以构造岩包体和脉体的型式产出在蛇纹岩中。本文着重介绍与蛇纹岩化过程密切相关的硬玉岩。这类硬玉岩总是出现在洋壳俯冲碰撞带中,常常与蓝片岩、偶尔也与榴辉岩伴生。通过研究硬玉岩的矿物组合、化学成分和结构构造,综合世界各地硬玉岩产状,可将硬玉岩从广义的变质成因上分为三类,即：在蛇纹岩体中、或其它岩类包体中由交代作用形成的硬玉岩脉体;蛇纹岩中的构造岩成因岩石包体经固相变质作用后形成的块状硬玉岩：以及介于上述两者之间,由变质和交代的共同作用形成的硬玉岩。此外,还对交代成因的硬玉岩在蛇纹岩化过程中与异剥钙榴岩化作用的关系从流体及其化学成分演化的角度进行了分析和研究。提出了在海底和俯冲带上板片的构造背景下硬玉岩形成的模式。     

金沙江蛇绿岩带蛇纹岩中异剥钙榴岩的成因及意义

金沙江蛇绿岩带绒角蛇绿岩由超镁铁岩与异剥辉长岩岩脉组成,在蛇绿岩就位过程中,异剥辉长岩岩脉碎裂为不规则的岩块包裹于超镁铁岩中,形成超镁铁岩中的构造包体。经过交代蚀变作用,超镁铁岩形成蛇纹岩,异剥辉长岩形成异剥钙榴岩。异剥钙榴岩的形成是超镁铁岩蛇纹石化和异剥辉长岩中斜长石钙铝榴石化循环作用的结果,并与对蛇绿岩起过作用的构造运动有关系,是变形作用伴随交代作用的产物。绒角蛇绿岩中的异剥钙榴岩的发现,说明金沙江蛇绿岩带不存在榴辉岩,其变质相属葡萄石一绿泥石低温低压相．也说明金沙江蛇绿岩带是洋壳残片“冷侵入”的产物。     

柴北缘超高压变质带变质泥质岩碎屑锆石年代学研究及其地质意义

柴北缘超高压变质带作为中国西部深俯冲的一个研究热点,对其变质泥质岩的碎屑锆石年龄研究对了解此区内深俯冲大陆的前寒武纪演化历史,及与华北克拉通及华南克拉通的亲缘性讨论具有重要意义。本文选取柴北缘超高压变质带中绿梁山和都兰的变质泥质岩,筛选锆石利用LA-ICP-MS进行定年并讨论其地质意义。实验结果表明碎屑锆石年龄分为三个组别集中,分别是1100Ma、1000~800Ma和800~500Ma,并分别代表了古老的结晶基底、与Rodinia超大陆相关的碰撞和裂解事件以及古祁连洋的演化。板块亲缘性分析表明柴达木-祁连地区可能与扬子克拉通西缘具有亲缘性,可能作为扬子克拉通西缘的延伸而与扬子克拉通相连。通过结合碎屑锆石数据及板块亲缘性分析并对比现今西太平洋边缘的演化模式,本文提出了一个在早古生代北祁连为主动大陆边缘,柴北缘为被动大陆边缘;在祁连地体北侧的古祁连洋闭合后柴北缘转变为主动大陆边缘的构造演化模式。     

新疆西天山异剥钙榴岩地球化学特征及其对俯冲带流体的指示意义

新疆西天山长阿吾子异剥钙榴岩是目前首例发现的在俯冲带形成的原岩为榴辉岩的异剥钙榴岩,与其作用的流体为俯冲带流体。该异剥钙榴岩与大洋底变质作用形成的异剥钙榴岩相比,岩石学特征非常相似,但是元素迁移方面存在一定的差别。为了推断流体成分,我们使用了三种方法。一、测试了异剥钙榴岩化前后主要矿物相石榴石和辉石化学成分。二、在ACF图上,可以看出全岩成分从F端元向C端元演化,代表Fe减少,Ca增加的趋势,而且完全异剥钙榴岩成分落在了前人所做的异剥钙榴岩成分区间内。三、假设Al为不迁移元素,根据Grant的计算方法,做出主量元素、微量元素和REE的等浓度图。综合以上分析结果推断,俯冲带中流体的成分是复杂和变化的:部分异剥钙榴岩化阶段流体富集Ca、Si、Ti、Mn、Nb、Ta、Zr、Hf,贫乏Fe、Mg、Na、K、REE、Tb、Y,氧逸度升高,流体属于不饱和状态,因此导致不平衡结构发育;完全异剥钙榴岩阶段,流体富集Ca、Mg、LREE、Ni、Cr,贫乏Fe、Ti、Rb、Ba、MREE、HREE等元素,此时流体作用强烈,富水流体相的强烈淋滤作用,使得大部分元素发生了迁移。     

西天山异剥钙榴岩的地球化学研究

西天山长阿吾子的蛇绿混杂岩带的超基性岩及其伴生岩石异剥钙榴岩位于伊犁中天山板块和塔里木板块碰撞造山带.微量元素特征表明退变榴辉岩原岩成因与俯冲带环境有关.异剥钙榴岩中稀土元素和微量元素全面、大幅度降低,反映出来自于蛇纹岩化,作用于异剥钙榴岩化流体的强大的淋滤作用.因而异剥钙榴岩的稀土和微量元素特征都不能反映原始岩浆的特点,无法据此推断原始岩浆产生的大地构造环境.对退变榴辉岩的主元素和微量元素稀土元素的研究表明,长阿吾子异剥钙榴岩的原岩钙碱性玄武岩可能形成于俯冲上板片(SSZ)的岛弧环境.     

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。     

柴北缘超高压变质带的冷却历史：来自副片麻岩中锆石、金红石的U-Pb年代学和温度信息

本文运用LA-ICP-MS和SIMS对柴北缘超高压变质带中东端沙柳河剖面中的副片麻岩进行了锆石和金红石U-Pb年代和微量元素分析。锆石边部的变质时代为425±6Ma,所对应的锆石Ti含量温度计计算出的温度为689±14℃。金红石U-Pb定年给出的年龄为414.0±6.3Ma,代表了副片麻岩在折返过程中冷却到金红石U-Pb封闭温度约570℃的时代。而金红石Zr含量温度计给出同锆石边部较一致的温度685±9℃,代表了峰期变质时代的温度条件。根据锆石的变质时代和变质温度以及金红石的冷却年龄和封闭温度所限定的T-t轨迹,可以得出此副片麻岩在折返过程中的冷却速率约为11℃/Myr。     

柴北缘超高压带中锡铁山榴辉岩的变质时代

锡铁山地体位于柴北缘超高压变质带的中部, 是柴北缘超高压变质带的重要组成部分。该地体由花岗质片麻岩、泥质片麻岩和相对较少的榴辉岩透镜体组成。大部分榴辉岩都经历了不同程度的后生合晶和角闪岩相退化变质改造。虽然近年来进行了大量的锆石U-Pb年代学研究,但榴辉岩相高压-超高压变质的时代一直存在争议,并且以前对锡铁山榴辉岩相变质时代的认识一直与相邻的绿梁山、鱼卡和其东部的都兰等地区的超高压变质年龄有明显的冲突。本文通过锡铁山榴辉岩锆石U-Pb年代学的研究,获得榴辉岩相变质锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为433±3Ma,与鱼卡地区榴辉岩的形成年龄一致,代表大陆俯冲时期的高压-超高压变质年龄。该研究对进一步了解锡铁山榴辉岩地体的变质演化和大陆地壳深俯冲有重要意义。     

The Luliangshan garnet peridotite massif of the North Qaidam UHPM belt, NW China - a review of its origin and metamorphic evolution

The Luliangshan garnet peridotite massif is an ultramafic complex in the North Qaidam UHPM belt, NW China. The strongly layered complex comprising garnet-bearing dunite, garnet-harzburgite, garnet-lherzolite and garnet-pyroxenite and garnet-free dunite, occurs together with eclogite embedded in various continental gneisses. The geological setting, the internal structure, bulk-composition, rare earth elements, isotopic and mineral composition data show that the garnet peridotite derives from a middle Ordovician Alaskan-type layered sub-arc cumulate intrusion of ascending mantle wedge melts. An abyssal peridotite protolith can be excluded. During the Ordovician-Silurian continental collision, thickening and foundering, the Luliangshan peridotite complex was exposed to ultrahigh pressures (UHP) reaching 5.5 GPa possibly >6 GPa at temperatures of 900 °C (perhaps up to 1000 °C) corresponding to a depth of ∼200 km. The extreme pressure conditions have been derived from thermobarometry using mineral compositions of the garnet peridotite assemblages, but they are supported by a wealth of decompression-induced mineral exsolutions in UHP minerals and by diamond inclusion in zircon. The Luliangshan garnet peridotite has experienced four stages of retrograde overprint during exhumation that lasted into the Devonian: (i) decompression-induced unmixing of the UHP minerals; (ii) garnet kelyphitisation; (iii) amphibole overprinting and (iv) serpentinization. Hydrous minerals occurring within peak metamorphic assemblage represent pseudo-inclusions, that is reaction products of reactions related to various stages of decompression and cooling rather than prograde inclusions during porphyroblast growth.     

柴北缘超高压变质带的新元古代变质作用——来自锡铁山副片麻岩的岩石学及独居石年代学证据

同一造山带中所包含的多期造山作用信息是研究不同时代区域构造演化的重要依据,对理解不同时期造山过程中岩石组合及其地球化学演化有重要的指示意义。但由于晚期造山作用往往会部分或者完全抹除岩石中保存的早期造山作用信息,使得对记录多期造山作用的岩石中早期造山带变质作用及年代学信息的研究变得十分困难。独居石为一种副变质岩中的常见副矿物,由于其具有很高的U-Th-Pb体系封闭温度和对流体及变质温压条件的敏感性,使其可以记录多期造山过程中丰富的年代学信息。电子探针独居石原位化学定年方法使得年代学信息与岩石中矿物学信息及变质反应相联系,从而得到不同时期岩石记录的P-T-t轨迹。我们利用独居石电子探针原位U-Th-Pb定年手段与岩石学研究相结合的方法,在柴北缘早古生代加里东期超高压变质带锡铁山地区的含石榴石蓝晶石/夕线石黑云斜长片麻岩基质矿物及石榴石变斑晶的独居石中获得886±18Ma格林威尔期的年龄等时线。独居石稀土元素配分特征与新元古代变质独居石相吻合。通过传统矿物对温压计计算得到格林威尔期现存矿物组合记录了高角闪岩相变质温压条件607~727℃,6.5~10.0kbar,略高于区内记录古生代变质作用的副片麻岩。与记录古生代加里东期变质年龄的副片麻岩相比,格林威尔期副片麻岩在微量元素地球化学上具有高的稀土总量和明显的Eu的负异常特点(Eu/Eu*=0.50),并相应的亏损Ba、Sr元素,表现出活动大陆边缘沉积岩的地球化学特征。结合全球格林威尔期造山事件及罗迪尼亚超大陆的形成及裂解过程,我们认为柴北缘地区在新元古代时期应为与罗迪尼亚超大陆形成有关的活动大陆边缘地区。     

Tracing the 850-Ma continental flood basalts from a piece of subducted continental crust in the North Qaidam UHPM belt,NW China

A Paleozoic ultrahigh-pressure metamorphic (UHPM) belt extends along the northern margin of the Qaidam Basin, North Tibetan Plateau. Eclogites in the Yuka eclogite terrane, northwest part of this UHPM belt, occur as blocks or layers of varying size intercalated with granitic and pelitic gneisses. These eclogites have protoliths geochemically similar to enriched-type mid-ocean ridge basalts (E-MORB) and oceanic island basalts (OIB). On the basis of Ti/Y ratios, they can be divided into low-Ti and high-Ti groups. The low-Ti group (LTG) eclogites exhibit relatively low TiO₂ (most <2.5 wt%) and Ti/Y (<500) but comparatively high Mg# (48–55), whereas the high-Ti group (HTG) eclogites have high TiO₂ (most >2.5 wt%) and Ti/Y (>500) but lower Mg# (46–52). Zircons from two eclogite samples gave a magmatic crystallization (protolith) age of ∼850 Ma and a UHPM age of ∼433 Ma. The occurrence, geochemical features and age data of the Yuka eclogites suggest that their protoliths are segments of continental flood basalts (CFBs) with a mantle plume origin, similar to most typical CFBs. Our observation, together with the tectonic history and regional geologic context, lend support for the large scale onset of mantle plume within the Rodinia supercontinent at ∼850 Ma. The Qaidam block is probably one of the fragments of the Rodinia supercontinent with a volcanic-rifted passive margin. The latter may have been dragged to mantle depths by its subducting leading edge of the oceanic lithosphere in the Early Paleozoic.