高温高压下斜长角闪岩的Vp:熔体含量和形态的综合影响

在YJ3000t高压装置上,利用超声波脉冲透射-反射法测量恒压0.6GPa,1.0GPa和2.0GPa,室温至1 195℃条件下斜长角闪岩的纵波波速(Vp),统计了实验中间产物中各组分的体积百分含量和熔体形态(二面角),并根据主要矿物含量和弹性参数,利用VRH平均模型计算了高温高压下斜长角闪岩的Vp。结果显示,不同压力下,样品的Vp随温度升高首先缓慢降低,在温度达约850℃～950℃时转而快速下降。实验产物观测显示,随温度升高熔体含量显著增加,二面角不断减小,熔体由封闭囊状演变为连通薄膜,部分熔融是导致岩石Vp快速降低的主要因素。高温高压下Vp计算结果与测量结果有相同的Vp-T变化趋势,其对比研究表明,岩石初始熔融时,熔体尚未连通,此时熔体含量控制着岩石Vp的降低。部分熔融加剧导致熔体逐渐连通,此时不同压力下熔体导致Vp下降有差异,这可能与熔体连通过程中熔体薄膜的形态因子变化有关。     

塔里木西南缘下地壳低速层的成因：斜长角闪岩的纵波速度和衰减的限制

在1．0GPa，室温-1200℃条件下，测量了新疆库地地区斜长角闪岩的纵波速度(Vp)和品质因子(Q值)，得出在1．0GPa恒压下，Vp和Q值随温度和深度的变化关系。结果显示，Vp和Q值随温度的升高而下降，观察实验样品并结合Vp和Q值与熔体含量的关系，发现部分熔融是影响Vp和Q值变化的主要因素。依据实验结果，并结合区域上压力梯度和温度梯度资料计算了Vp和Q值随深度的变化。结果表明Vp和Q值先随深度的增加而缓慢增大，在32km左右开始突然减小，表明开始出现低速层。结合温度和熔体含量的关系得出，低速层的出现可能是部分熔融的结果。塔里木及周边地区的地震测深以及地震反演的结果也显示，在相同的温度和压力条件下，地壳内部32—44km的范围内存在低速层，同时高温高压的实验结果与阿拉木图地区的Vp值相当一致，可以推测塔里木西南缘下地壳的岩石成分中含有斜长角闪岩。     

1.5GPa、950℃下块状斜长角闪岩部分熔融微量元素的分配特征

在1.5GPa,950℃,恒温101h条件下对华北北缘太古宙地体中的斜长角闪岩块状样品进行了脱水部分熔融实验,实验产物组合为Hb+Cpx+Gt+Gl,获得的熔体为花岗闪长质成分。利用LA-ICP-MS测试了矿物和熔体的微量元素,获得该体系内各矿物/熔体的微量元素分配系数。角闪石、单斜辉石和石榴石的分配系数与前人在类似条件下的实验结果基本一致。这说明无论实验的初始物质是粉末状还是块状,对元素的分配没有太大的影响。各矿物的REE分配系数对离子半径的拟合曲线很好地符合晶格应变弹性模型。整体特征上,角闪石、单斜辉石和石榴石的LILE,LREE分配系数较低,而HREE的分配系数较高,石榴石具有强烈富集HREE的特征。由此,造成实验熔体表现出LILE、LREE富集而HREE亏损的特征。残留相中无金红石,使得熔体中没有明显的Nb、Ta负异常。熔体的主-微量元素特征符合华北北缘中生代埃达克质岩石的基本特征,进一步支持了该类岩石"可能起源于古老下地壳的部分熔融"的成因模式。     

950℃、1.0～3.5GPa下斜长角闪岩脱水熔融——压力和时间对结构的影响

利用YJ-3000t和JL-3600t多顶砧压力机,以哀牢山造山带南部红河县大白能—乐育剖面上的天然块状斜长角闪岩为初始样品,在950℃、1.0～3.5GPa、恒温20～300h条件下进行了两个系列的斜长角闪岩块状样品脱水部分熔融实验:(1)保持温度T=950℃,加热时间t=100h不变,改变压力(1.0～3.5GPa)的实验;(2)保持温度T=950℃,压力p=3.0GPa不变,改变加热时间(20～300h)的实验。结果表明,1.0～3.5GPa、950℃、恒温100h的条件下,随压力升高,斜长角闪岩中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(1.0～1.5GPa)和单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石(2.0～3.5GPa)的矿物组合。3.0GPa、950℃条件下,随加热时间增加,实验产物中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石的矿物组合(20～100h)和单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(150～300h)。斜长角闪岩的原岩结构决定了实验产物中新生矿物和熔体的分布。依据实验产物的矿物组合和新生矿物的分布特征,讨论了950℃、1.0～3.5GPa、恒温(20～300h)条件下,斜长角闪岩部分熔融过程的结构变化、变质反应以及石榴石冠状体的成因。     

高温高压下斜长角闪岩弹性、电学性质及其地质意义

在1.0GPa、室温至700℃条件下,分别采用超声波反射-投射法和阻抗谱法,测量了华北克拉通北缘绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度和电导率.在常温、压力＞0.35 GPa的条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与压力呈线性关系,说明此时岩石中的微裂隙已经基本闭合.依据该线性关系,得到常温常压下斜长角闪岩的弹性波纵波速度为6.390 7 km/s,压力系数为0.160 6 km/(s·GPa).在1.0 GPa条件下,斜长角闪岩的弹性波纵波速度与温度呈线性关系,温度系数为-0.000 594 km/(s·℃).在1.0 GPa、200～700℃条件下,斜长角闪岩样品的电导率符合Arrhenius公式,指前因子为25.78～105.32 S/m,活化能为0.57～0.66 eV.利用实验获得的弹性波纵波速度及其温度系数和压力系数以及电导率与温度的关系,结合现今华北克拉通地热学的基本参数,计算得到斜长角闪岩的弹性波纵波速度-深度剖面和电导率-深度剖面,将二者分别与华北克拉通北缘深部地壳的弹性及电性结构进行对比的结果表明:高温高压下绿泥石化斜长角闪岩的弹性波纵波速度与该地区中地壳速度相当,电导率介于中、下地壳范围内.综合来看,实验的绿泥石化斜长角闪岩有可能是组成现今华北克拉通北缘的中地壳岩石之一.     

斜长角闪岩脱水熔融过程中熔体连通性的实验研究

岩石的物理性质(弹性、电性等)明显受熔体连通性的制约.因此,研究熔体分布对理解深部地质作用、理解地球物理资料具有特殊意义.于高温高压条件下(T＝850-1100,p＝2.0-4.0GPa)在YJ3000吨六面顶砧压机上进行了三然块状斜长角闪岩的脱水部分熔融实验,测量了熔体与矿物相接触时所形成的二面角值.结果表明,熔体在低熔体系下(熔体体积百分比为5%),熔体以熔体薄膜形式存在于矿物相边界,二面角值<60℃时,熔体相互连通;不同固相矿物的二面角的颁有两个驱动力.通过测量二面角值可定性确定熔体的连通性及熔体连通的动力学制.     

岩石部分熔融过程中熔体连通性的实验研究——以850～1100 ℃,2.0～4.0 GPa条件下斜长角闪岩部分熔融为例

岩石脱水熔融是地壳深熔的主要机制,部分熔融形成的熔体经过分凝、运移、聚集和侵位等过程最终形成岩浆.熔体的连通是熔体聚集和迁移的必要条件,岩石的物理性质,比如弹性、电性等明显受到熔体连通性的制约.因此,研究熔体分布对于理解深部地质作用,合理解释地球物理资料具有特殊的意义,熔体的连通性研究已经备受地质学家的关注.     

1.0 GPa、高温下岩石熔融玻璃的弹性波速测量及其地球物理意义

利用超声波反射法,在1.0GPa、最高温度分别达900℃和730℃条件下,测量了岩石成分从酸性到基性的7种熔融玻璃的纵波波速(vp)和横波波速(vs)随温度的变化。实验过程证明,高压下升温过程中样品被压缩导致了样品中弹性波走时减少,而降温过程中样品长度基本保持不变。结果显示,1.0GPa下,随实验温度升高,不同成分玻璃的vp首先以-0.2×10-3km.s-1.℃-1到-0.7×10-3km.s-1.℃-1不等的速率缓慢降低,而其vs多以-0.1×10-3km.s-1.℃-1速率随温度升高而降低。当温度高于玻璃转变温度(Tg)后,玻璃的vp开始以-0.8×10-3km.s-1.℃-1到-3.6×10-3km.s-1.℃-1不等的速率快速下降。根据玻璃vp随温度变化速率的改变,拟合出这几种玻璃的转变温度从584℃到654℃。由实验获得的玻璃波速,利用Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均计算出下地壳岩石中玻璃的存在将降低岩石的波速,并由此为下地壳低速层提出一种新的解释,即非晶质体的存在可能在下地壳形成地震波低速层。     

高温高压下辉闪岩的部分熔融与弹性波速

在YJ-3000t高压装置上,利用超声波脉冲透射-反射法,测量了压力0.6～2.0GPa、室温至1 091℃条件下辉闪岩的纵波波速(vp),并对实验中间产物进行了取样和详细的显微观测统计。结果显示,0.6GPa压力下,室温至763℃,样品的vp下降了3.7%,vp的温度系数vp/T为-0.3×10-3 km/(s.℃),而763～1 025℃,vp快速下降了36.1%,vp/T达-9.7×10-3 km/(s.℃);1.0GPa压力下,室温至808℃,vp下降了3.2%,vp/T=-0.3×10-3 km/(s.℃),808～1 091℃时vp快速下降了41.5%,vp/T为-9.9×10-3 km/(s.℃);2.0GPa压力下,室温至927℃,vp下降了4.3%,vp/T为-0.2×10-3 km/(s.℃),927～1 087℃时,vp下降了20.9%,vp/T达-9.6×10-3 km/(s.℃)。实验产物观测表明,恒压下辉闪岩的vp首先随温度近线性缓慢降低,后由于岩石的脱水和部分熔融作用,导致vp急剧下降。随温度升高,实验产物中熔体的含量增加;同时形态上从封闭囊状逐渐向连通管状或薄膜状演化,连通程度增加。从角闪石一侧向斜长石一侧,熔体颜色变浅。样品初熔阶段,低黏度的熔体在矿物颗粒边界和裂隙中形成的微细薄膜,导致岩石vp随熔体含量增加急剧下降。研究证实,含水矿物脱水和岩石部分熔融是中、下地壳低速层的重要成因。     

云南高黎贡山典型斜长角闪岩地震波速、各向异性及其晶格优选定向的研究

斜长角闪岩和角闪岩相变质岩石是大陆中—下地、岛弧深部地壳以及俯冲大洋地壳中最重要的组成岩石之一,查明目前地壳中斜长角闪岩的体积含量、空间分布及其应变状态对于深入研究大陆地壳的形成与演化过程极其重要.笔者等实验测量了云南高黎贡韧性剪切带典型变形斜长角闪岩7个关键性方向上的地震(P和S波)波速随静水围压(0～600 MPa)的变化规律,并利用电子背散射衍射(EBSD)技术测定了主要造岩矿物角闪石、斜长石和石英的品格优选方位,查清斜长角闪岩中地震波速各向异性与剪切波分裂的成因,确定斜长角闪岩中有限应变椭球与波速椭球的对应关系,为今后利用原地地震波速的各向异性调查地壳深部区域构造应变场提供必要的实验和理论基础.     

0.6～2.0GPa压力下部分熔融角闪辉长岩的纵波波速

利用超声波透射-反射法,测量了0.6～2.0 GPa、最高1 085℃条件下角闪辉长岩的纵波波速(vp),详细统计了部分熔融阶段实验产物组分的体积百分含量,利用矿物含量和弹性参数,计算了角闪辉长岩的纵波波速.实验测量和理论计算显示了较一致的vp-t关系,即高压下角闪辉长岩的vp随温度升高先缓慢降低,在温度约800～900℃后转而大幅下降.实验产物显示,样品在温度达812℃(0.6 GPa)、865℃(1.0 GPa)和919℃(2.0 GPa)后发生矿物脱水和部分熔融,熔体含量随温度升高显著增加.熔体是导致高温阶段岩石vp快速降低的主要原因.在初熔阶段vp随熔体增加而降低尤为显著,可能是初熔时矿物脱水生成的自由水及含水量高的熔体,以微细熔体薄膜浸润矿物边界或裂隙所导致.     

四川冕宁尤黑木地区两类前寒武纪斜长角闪岩比较研究

四川冕宁尤黑木地区两类前寒武纪斜长角闪岩,分别归属为康定群和尤黑木群,具有相似的微量元素地球化学特征,大离子亲石元素（ＬＩＬＥ）明显富集,高场强部分相容元素（ＨＦＳＥ）稍有亏损。与尤黑木群斜长角闪岩相比,康定群斜长角闪岩富ＴｉＯ２,〈ＦｅＯ〉和Ｎａ２Ｏ,贫Ａｌ２Ｏ３,ＣａＯ和ＭｇＯ,具较高的ΣＲＥＥ和（Ｌａ／Ｙｂ）Ｎ值,具明显的负铕异常和弱的正铈异常,原岩为大洋岛弧钙碱性玄武质火山岩,与上地幔物质的部分熔融有关。尤黑木群斜长角闪岩具弱的正铕异常和明显的负铈异常,原岩为大陆岛弧钙碱性玄武质浅成侵入岩,原始岩浆起源于俯冲洋壳,与洋壳上部的海相沉积物及大洋拉斑玄武岩的部分熔融有关。     

大别核部杂岩中斜长角闪岩的地球化学特征及其地质意义

大别核部杂岩单元中斜长角闪岩的地球化学特征对于认识大别核部杂岩单元的特征及归属有着十分重要的意义。本文对大别核部杂岩单元中斜长角闪岩的岩石地球化学特征及Sm-Nd 同位素特征进行了较系统研究。斜长角闪岩的 Nd亏损地幔模式年龄(t_(DM))有3个不连续年龄段,它们分别为2.50～2.92Ga(平均2.71Ga);1.79～2.47Ga(平均2.14Ga);1.07～1.57Ga(平均1.38Ga)。模式年龄为中元古代、古元古代的斜长角闪岩的等时线年龄分别为1444±180Ma、2220±210Ma,其模式年龄与等时线年龄在误差范围内一致。表明至少模式年龄为元古宙的斜长角门岩的t_(DM)可代表其原岩的近似形成年龄,从而证明大别核部杂岩单元中存在着古元古代、中元古代两期自亏损地幔分异的基性火山岩变质形成的斜长角闪岩。而模式年龄为新太古代的斜长角闪岩,其模式年龄能否代表其形成年龄还需要进一步研究。各期斜长角闪岩在地球化学特征上的差异表现得不明显。通过对其原岩性质研究表明:原岩主要为拉斑玄武岩,少数为钙碱性玄武岩。大别核部杂岩中斜长角闪岩原岩ε_(Nd)(t)反映出大别核部杂岩地区上地幔自古元古代到中元古代一直沿着亏损地幔 Nd 同位素的演化线演化发展,这种性质及演化趋势与扬子北缘及南秦岭早期上地幔 Nd 同位素性质及演化趋势十分     

1.0GPa和常温至1100 ℃条件下角闪石斜长片麻岩的V_p变化:实验测量与理论计算

在1．0GPa、常温至1100℃条件下测量了角闪石斜长片麻岩的纵波速度（Vp）,并统计了不同温度实验产物中各种矿物的体积百分含量。结果显示,1．0GPa下,角闪石斜长片麻岩的Vp首先随温度升高（室温至700℃）缓慢降低约6％,然后（700—850℃）快速降低约6％,再（850～950℃）转而急剧升高15％～25％,最后（T〉950℃）又快速下降。实验产物分析表明在高温高压下α-石英-β石英相变和岩石部分熔融是岩石Vp异常变化的主要因素。由取样产物的矿物含量和弹性参数,计算了各温度条件下岩石的Vp得出与实验测量相同的波速-温度变化趋势,即Vp随温度升高先缓慢降低,接着快速降低后又急剧升高,最后又快速减小。实验测量和理论计算对比研究表明,通过高温高压下岩石中的物相变化观测结果进行岩石波速的计算,是检验岩石弹性波速测量结果和研究地球内部地震波结构的一种有效方法。     

1.0GPa和常温至1100℃条件下角闪石斜长片麻岩的Vp变化: 实验测量与理论计算

在1.0GPa、常温至1100℃条件下测量了角闪石斜长片麻岩的纵波速度（V_p）,并统计了不同温度实验产物中各种矿物的体积百分含量。结果显示,1.0GPa下,角闪石斜长片麻岩的V_p首先随温度升高（室温至700℃）缓慢降低约6％,然后（700~850℃）快速降低约6％,再（850~950℃）转而急剧升高15％~25％,最后（T>950℃）又快速下降。实验产物分析表明在高温高压下α石英-β石英相变和岩石部分熔融是岩石V_p异常变化的主要因素。由取样产物的矿物含量和弹性参数,计算了各温度条件下岩石的V_p,得出与实验测量相同的波速-温度变化趋势,即V_p随温度升高先缓慢降低,接着快速降低后又急剧升高,最后又快速减小。实验测量和理论计算对比研究表明,通过高温高压下岩石中的物相变化观测结果进行岩石波速的计算,是检验岩石弹性波速测量结果和研究地球内部地震波结构的一种有效方法。     

秦岭岩群东段早古生代构造演化——来自界牌斜长角闪岩和长英质脉体的制约

北秦岭构造带早古生代构造格局和演化过程受到地质学界的长期关注,秦岭岩群在早古生代期间是否经历整体俯冲-深俯冲是存在较大争议的问题之一。西峡寨根地区界牌村附近寨根岩体围岩长英质片麻岩中出露了斜长角闪岩和长英质脉体,本文对其开展了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、岩石地球化学、矿物化学和锆石包裹体分析,以期为该问题的探讨提供新的限定。锆石U-Pb年代学研究表明,界牌斜长角闪岩原岩年龄为820Ma,变质时代为(422±5) Ma,锆石中出现斜长石和石英包裹体。该岩石具有与区内榴辉岩相似的岩石地球化学特征,岩石中存在2类角闪石,分别形成于角闪岩相变质和之后的退变质阶段,长英质脉体中存在大量继承/捕获锆石。其中,1115～1576 Ma、502～517 Ma锆石来自秦岭岩群高压-超高压长英质片麻岩,908～935 Ma锆石来自寨根岩体,该岩石形成时代为(447±4) Ma,在420 Ma受到变质改造。长英质脉体具有富w(K₂O)、Rb和Ba,低w(CaO)、w(Fe₂O₃^T)、w(MgO)和w(TiO...     

胶东海阳所斜长角闪岩的锆石 U-Pb 年龄——多期变质作用对锆石不一致线年龄影响的实例

胶东海阳所胶南群斜长角闪岩中的锆石有2类：（1）捕掳晶锆石，它给出2149Ma 的207Pb/206Pb 年龄，证明该区存在有早元古基底；（2）岩浆结晶锆石，它的不一致线上下交点年龄分别为1784±11Ma和448±13Ma。然而该锆石在晋宁期和印支期曾发生2次铅丢失事件，从而使其下交点年龄（448±13Ma）无地质意义。其上交点年龄指示了该锆石的最小结晶时代，它表明在18亿年时该地区曾有一次玄武质火山岩事件。     

压力对辉长岩矿物反应和部分熔融影响的实验研究

本文在高温高压条件下,开展了辉长岩矿物反应与部分熔融实验,利用偏光显微镜与扫描电镜对实验样品微观结构观察,研究实验中的新生矿物与熔体的分布;通过电子探针分析熔体成分特征。实验结果表明,在低压(300MPa)条件下,静压和塑性变形实验样品中,单斜辉石以固体反应方式生成橄榄石,在高压(1300MPa)塑性实验中所有实验样品都没有发现新生矿物颗粒,这与相图中低压条件下斜长石与橄榄石稳定共存,而高压下斜长石-辉石稳定共存相吻合。高压塑性变形条件下,单斜辉石和黑云母首先发生部分熔融,随着温度增高,斜长石逐渐参与熔融,熔体呈薄膜状分布在矿物颗粒边界,熔体成分依赖于参与熔融的矿物成分,表明出现的熔体为非平衡熔融结果。     

赣中地区周潭群斜长角闪岩年龄、成因及对华南新元古代构造演化的地质意义

赣中周潭地区发育的周潭群为一套高角闪岩相变质且强烈变形的火山-沉积岩组合,其形成年龄一直存在争议。本次研究对周潭群中斜长角闪岩和黑云母片岩开展了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究。斜长角闪岩有两种类型的锆石,第一种变质锆石的定年结果为(417±47) Ma,第二种捕获锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U表观年龄在873～716 Ma之间。黑云母片岩中全部为碎屑锆石,锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U表观年龄在861～658 Ma之间。斜长角闪岩具有平坦型的稀土分布模式和正的ε_Nd(t)值(1.72～2.69),其Nb/La(0.73～0.94)、Nb/Y(0.10～0.12)以及Zr/Y(1.61～2.54)比值类似于洋中脊玄武岩(N-MORB);在Nb/Yb与TiO₂/Yb、La与La/Nb构造判别图解中,斜长角闪岩全部落在N-MORB区域,表明斜长角闪岩来自亏损地幔。对比扬子东南缘850～760 Ma的N-MORB型基性岩的ε_Nd(t)值、Zr/Y和...     

西秦岭商丹缝合带寒武纪斜长花岗岩的成因机制——对原特提斯洋俯冲起始的启示

大洋斜长花岗岩是指分布在蛇绿岩或现今洋壳中的少量长英质侵入体,可形成在洋中脊及俯冲带等多种构造环境,虽然其在洋壳和蛇绿岩中所在体积很小,但对探究大洋岩石圈演化、俯冲起始及洋-陆转化机制具有重要意义。本文对北秦岭造山带西段商丹缝合带内新识别出的斜长花岗岩开展了岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的综合研究。全岩地球化学结果指示花岗闪长岩具有高的SiO₂、Al₂O₃含量以及较低的K₂O、TiO₂含量,属于低钾亚碱性、准铝质到弱过铝质的岩石。微量元素相对富Sr、贫Nb、Ta和Ti,具有平坦的稀土元素配分模式,是弧前环境中由俯冲板片在浅部层次部分熔融成因的大洋斜长花岗岩。3个斜长花岗岩样品分别记录了526±4 Ma、515±4 Ma和517±6 Ma的锆石U-Pb年龄,结合前人同时代的玻安岩、高镁安山岩的报道,西秦岭商丹缝合带保留有与伊豆-小笠原-马里亚纳(IBM)俯冲带相似的弧前岩石组合,这些弧前的玻安岩、高镁安山岩和斜长花岗岩表明商丹洋在早寒武世发生了洋壳的初始俯冲。结合区域地质资...