大别—苏鲁高压变质带中榴辉岩的多样性及其成因

最近的研究表明,大别—苏鲁高压变质带中的榴辉岩是多种多样的。与蓝片岩共生的C类榴辉岩可能由俯冲洋壳经低温高压变质作用(t=523℃,p=1.2—1.5GPa)形成;与片麻岩共生的B类榴辉岩则可能是在陆-陆碰撞过程中由俯冲陆壳中的基性成分岩石经原地高温(超)高压变质作用(t=651—828℃,p=1.2—3.8GPa)形成;侵入于B类柯石英榴辉岩中的脉状榴辉岩(A类)可能是在相对高温高压条件下(t=769℃,p>1.8GPa)由偏超基性岩浆直接结晶出来的。这些不同类型的榴辉岩不是一次简单高压变质事件的产物,表明华北—扬子板块边界经历了漫长而多期次的演化历史。     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的分类及测井识别

榴辉岩是中国大陆科学钻探主孔的主要岩性之一, 分布在3245m之上.根据测井响应特征, 如自然伽玛、密度、中子孔隙度等, 可以很好地区分榴辉岩与主孔的其他岩类.由于主孔榴辉岩具有不同的矿物成分、全岩化学成分和测井响应特征, 这为进一步详细划分榴辉岩亚类奠定了基础.从原岩的起源、氧化物含量、次要矿物等3个角度对主孔榴辉岩进行分类, 研究了基于多元统计学的榴辉岩亚类的测井识别方法; 利用该方法对重构的11种榴辉岩亚类进行测井评价, 将可以利用测井资料识别的榴辉岩亚类归并为6种; 根据对榴辉岩亚类的识别结果, 将主孔中榴辉岩划分为20个层段, 分析了各种榴辉岩亚类在主孔中的深度分布特征, 为地学研究提供了资料.      

苏北,胶南地区榴辉岩的特征及成因探讨

本文着重讨论苏北、胶南地区的榴辉岩的地质、岩石学和矿物学特征及其成因。依据野外地质产状,该区榴辉岩可分三种类型,即产于超基性岩中的Ⅰ类榴辉岩;产于片麻岩、片岩中的Ⅱ类榴辉岩;以及产于大理岩中的Ⅲ类榴辉岩。Ⅰ类榴辉岩可能是超基性岩带上来的幔源榴辉岩团块,其结晶温压为570℃,16×108Pa,后在区域变质作用下再平衡;Ⅱ类和Ⅲ类榴辉岩可能是基性岩经区域高压变质的产物,其形成条件分别为620—640.℃,14—15x10Pa到560℃,13.8×108Pa和670—690℃,14—24×108Pa到745—758℃,15—22×108Pa。不同类型榴辉岩形成温压相近,但其温压的形成机制不同。     

北祁连俯冲-增生杂岩带中低温榴辉岩的地球化学特征

北祁连俯冲-增生杂岩带中的低温榴辉岩以透镜体形式产于蓝片岩和多硅白云母片岩中。根据稀土元素、微量元素及Sr-Nd同位素分析研究,可将本区低温榴辉岩分为两类:Ⅰ类榴辉岩以轻重稀土分异不明显和具有Eu正异常为特征;Ⅱ类榴辉岩的轻稀土富集,有轻微的Eu负异常。Sm-Nd同位素研究显示,I类榴辉岩样品的εNd(t)值为2.5~6.9,平均值为4.5;Ⅱ类榴辉岩εNd(t)=-3.3~1.4。这些研究成果表明,Ⅰ类榴辉岩的原岩来源于长期亏损的地幔源区,可能形成于大洋环境;而Ⅱ类榴辉岩的原岩在形成过程中很明显混入了陆壳物质,据此推断其原岩形成于大陆边缘或洋陆过渡环境。     

苏北榴辉岩的岩石性质及其金红石的嵌布特征

苏北榴辉岩主要产于由角闪岩相变质的长英质片麻岩，根据其赋存部位划分为3类：Ⅰ类榴辉岩，通常形成独立块体，有时夹薄层片麻岩、片岩，岩石呈块状、条带状、斑杂状、条纹状和片麻状等；Ⅱ类榴辉岩，与超基性岩相伴，矿石主要呈块状和斑杂状；Ⅲ类榴辉岩，与大理岩整合接触，岩石呈块状、片麻状。3类榴辉岩在变晶矿物组合中具有一定的差异。面积测量法统计结果表明：Ⅰ类榴辉岩的晶间金红石占12．49%，间粒金红石占85．69％，包体金红石占1．81％；Ⅱ类榴辉岩的晶间金红石占36．40％，间粒金红石占44．17%，包体金红石占19．43％．Ⅲ类榴辉岩的晶间余红石占27．49％．间粒会红石占53．43%，包体金红石占19．09％。     

荣成地区特别富^18O的榴辉岩的成因

荣成地区的M类榴辉岩特别富集18O,这样富18O的榴辉岩在大别山-苏鲁超高压变质带还尚未见报导。异常高的δ18O值表明M类榴辉岩与围岩-大理岩在变质过程中发生过强烈的氧同位素交换。稳定同位素、流体包裹体等证据揭示氧同位素交换可能发生在超高压岩石的折返过程中,由于叠加的麻粒岩相退变质作用使同俯冲的新元古代海相碳酸盐岩发生了去碳酸盐化作用,产生了富CO2的变质流体。这种退变质流体特别富18O,成为M类榴辉岩与围岩碳酸盐岩交换的媒介。所观测到的M类榴辉岩内矿物之间,以及榴辉岩与围岩大理岩之间都基本达到了高温下的氧同位素平衡。由于荣成地区各类榴辉岩记录的变质温度普遍高于大别山和苏鲁南段的榴辉岩,因此这一地区的榴辉岩在折返过程中一般都叠加有麻粒岩相和／或角闪岩相的退变质作用。退变质流体,特别是麻粒岩相退变质期间产生的富CO2流体,是造成这一地区M类榴辉岩有别于其它地区M类榴辉岩-特别富18O的根源。     

青藏高原拉萨地块松多榴辉岩的岩相学特征和变质演化过程

松多榴辉岩出露于拉萨地块的石英片岩中,主要由较为基性的金红石榴辉岩和较为酸性的石英榴辉岩组成。榴辉岩相矿物组合为石榴子石 绿辉石 绿帘石±多硅白云母±石英±金红石。岩石发生了较强烈的退变质作用,退变质矿物有角闪石、绿帘石、石英、钠长石及绿泥石。石榴子石变斑晶具有生长环带结构,变斑晶和基质石榴子石主要落入C类榴辉岩区,少数石榴子石变斑晶边部和基质石榴子石落入B类榴辉岩区;单斜辉石主要为绿辉石,少数Ⅰ世代和Ⅲ世代为普通辉石;角闪石均为钙质角闪石。根据石榴子石-绿辉石-多硅白云母矿物温压计计算,获得的温压范围为630～777℃和2.58～2.70GPa,峰期变质条件接近于石英-柯石英转变线。榴辉岩的原岩经历了从高绿片岩相、角闪岩相、榴辉岩相、角闪岩相到高绿片岩相的变质过程,这反映了与古特提斯洋闭合有关的俯冲进变质作用和随后的折返退变质作用。     

华中榴辉岩及其成因的若干问题

榴辉岩是华中高压变质带的特征岩类之一。根据其共生的矿物组合可划分出四类榴辉岩:角闪(蓝闪)榴辉岩,蓝晶石榴辉岩、柯石英榴辉岩和石英榴辉岩。其中蓝闪榴辉岩主要分布于团麻断裂以西地区;柯石英榴辉岩均出露于团麻断裂以东地区。根据矿物对地质温压计和变质矿物组合估测,西部地段榴辉岩的形成条件为p=1.1～1.5GPa,t=540～600℃,中东部地段榴辉岩为p≥2.5GPa,t=700～800℃。 根据岩石组合、矿物组合和构造环境分析,绝大多数(如果不是全部的话)榴辉岩与围岩经历了相同的高压—超高压变质作用,是同一构造运动旋回中不同构造部位的变质产物。蓝闪榴辉岩和柯石英榴辉岩的地质环境和退变质作用特征具有重要的大地构造意义。     

大别-苏鲁造山带榴辉岩的碳同位素地球化学研究

应用EA-MS连线技术，对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到，榴辉岩全岩的81^13C值变化较大(-30．7‰至 2．5‰)。而所含磷灰石中结构碳酸根的8^13C值变化较小并显著亏损”C(-28．1‰至-20．8700)。部分榴辉岩具有高的全岩8^13C值，指示其形成后受到过含CO2，流体的退化蚀变。低的磷灰石8^13C值指示，榴辉岩中含有地表有机碳，因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表，在超高压变质阶段存在以亏损”13C为特征的含C02。流体。     

大别-苏鲁造山带榴辉岩及其中磷灰石的碳同位素地球化学

应用EA MS连线技术 ,对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到 ,榴辉岩全岩的δ1 3 C值变化较大 (- 30 .7‰～ +2 .5‰ ) ,而所含磷灰石中结构碳酸根的δ1 3 C值变化较小并显著亏损1 3 C(- 2 8.1‰～ - 2 0 .8‰ )。部分榴辉岩具有高的全岩δ1 3 C值 ,指示其形成后受到过含CO2 流体的退化蚀变。低的磷灰石δ1 3 C值指示 ,榴辉岩中含有地表有机碳 ,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表 ,在超高压变质阶段存在以亏损1 3 C为特征的含CO2 流体。     

鄂北—豫南地区榴辉岩相岩石变质作用演化特征

鄂北－豫南地区榴辉岩相变质岩石类型多样，其野外产状和岩石化学特征反映了原地变质成因。根据区域地质及榴辉岩相变质岩石的野外产状，结合榴辉岩中石榴石绿辉石的Ｆｅ２＋－Ｍｇ互换温度计所计算出的峰期变质温度，将本区榴辉岩分为两类，一类为中温榴辉岩，产于晚太古界—早元古界大别群，为Ｂ类榴辉岩，由绿帘角闪岩相岩石进变质形成。榴辉岩相变质作用分为两阶段，首先为柯石英榴辉岩相阶段，其峰期变质条件为Ｔ＝６００℃～７００℃，Ｐ＝２．７～３．０ＧＰａ，然后近等温降压，出现蓝闪石等含水矿物，为蓝闪石榴辉岩相阶段，此时水活度在榴辉岩相变质过程中起着重要作用；另一类为低温榴辉岩，产于中元古界七角山组，为Ｃ类榴辉岩，由蓝片岩相岩石进变质形成，其峰期变质条件为Ｔ＝４９０℃～５６０℃，Ｐ＜１．５ＧＰａ。中温榴辉岩与低温榴辉岩具有不同的变质作用特征。最后讨论了本区高压变质带的成因演化。     

鲁东造山带榴辉岩变质作用特征及其动力学机制

岩相学研究表明,广泛发育鲁东造山逞中的榴辉岩可以划分为四种类型：第一类为含柯石英及其假象榴辉岩;么二类为含蓝晶石 、黝帘石及多硅白云母等榴辉岩;第三类为石榴石－绿辉石－石英组合榴辉岩;第四类为（角闪石）石榴石－辉及有关岩石（非典型“榴辉岩”）。这四类榴辉岩峰期前进变质矿物共生组合及Ｐ－Ｔ条件估算结果均显示它们应属于高温与超高压变质作用产物,其变质作用ＰＴｔ轨迹表现为顺时针演化趋势,反映出板块俯冲碰     

苏北超高压变质带榴辉岩的对比性研究及成矿作用

苏北超高压变质带是秦岭—大别造山带的东延部分,所产出的榴辉岩有三种类型,分别为产于片麻岩中的G类榴辉岩、产于大理岩中的M类榴辉岩和产于蛇纹岩中P类榴辉岩。地球化学研究表明,三类榴辉岩的原岩复杂多样,源岩为下地壳或上地幔的基性-超基性岩,兼具大陆和大洋玄武岩的特征,富含TiO2等有用组分,是金红石矿床的成矿母岩。金红石矿床的形成是华北、扬子两大板块俯冲碰撞的结果,金红石成矿作用的强弱与岩性、构造、变质变形作用等密切相关。榴辉岩中含有金红石、钛铁矿、磷灰石、石榴子石、绿辉石等多种有用矿物,具有较高的综合利用价值。     

大别造山带超高压变质岩折返隆升的地层学证据—毛坦厂组榴辉岩砾石的启示

大别山北缘地区发育厚达近万米的中新生代碎屑岩，它们记录着大别山造山带和在株罗纪以来的演化历史。在安徽省六安地区毛坦厂组中，发现多块榴辉岩砾石。砾石新鲜，质地坚硬，表明属于第一旋回砾石。榴辉岩由石榴子石、多硅白云母、绿帘石、石英、金红石等组成。具有明显的退变质作用，发育以钠长石和闪石类组成的后合成晶、以及石榴子石周边的次为边。石榴子石以铁铝榴石和钙铝榴石为主，恪地C类榴辉岩。根据其特征应该属于大别山南部和北部超高压榴辉岩。毛坦厂组层位确切，古生物化石和同位素年龄都表明以晚株罗世为主，这一发现表明，在晚株罗世，以榴辉岩为代表的造山带根部物质，即：超高压变质岩已经出露地表，并作为毛坦厂组的物源。因此，大别造山带超高压为质岩折返到地表，最迟在晚株罗世。     

东昆仑东段浪木日上游早古生代榴辉岩的发现及其意义

在东昆仑东段郎木日上游最新识别出榴辉岩,其野外产状为透镜状、块状,与围岩呈断层接触。含榴辉岩的变质带宽1~3km,榴辉岩呈透镜体状分布于古元古界白沙河岩组变质岩及新元古代花岗片麻岩中,榴辉岩相岩石组合为榴辉岩和榴闪岩。榴辉岩相矿物组合为石榴子石+绿辉石+金红石+石英。石榴子石-单斜辉石矿物温压计估算出榴辉岩形成的温压条件为T=650~750℃,p=1.8~2.0GPa,在石榴子石Alm+Spess-Pyr-Gross三角图解中落入C型榴辉岩区。榴辉岩中锆石阴极发光图像显示,大部分具有扇形分带或杉树叶结构,少数具有弱环带结构,31颗锆石Th/U值较低(0.06~0.135),其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄明显分为2类,一类谐和年龄值为431.9±2.3Ma,代表了榴辉岩相峰期变质年龄;另一类谐和年龄值为487±5.9Ma,可能为原岩在俯冲过程中受构造热事件影响发生变质的结果。参考区域蛇绿岩及构造岩浆事件,确定研究区本次高压变质的峰期时代为早志留世晚期,可能发生于东昆仑俯冲消减-碰撞环境,结合邻区发现的同类型榴辉岩,恢复了一条东昆仑地区早古生代的高压变质带。     

苏北榴辉岩中金红石的微量元素地球化学特征

本文利用电子探针分析了苏北地区三类榴辉岩中金红石的Nb、Cr和Zr含量，在Zaek et al．（2002）的金红石Nb-Cr图解中，三类榴辉岩的原岩均为镁铁质岩，但它们具有不同的地球化学特征，即（1）小焦G类金红石榴辉岩中金红石的Nb含量最低，平均值为68ppm，而其它两类榴辉岩中金红石的Nb含量较高，平均值介于192～255ppm；（2）蓝晶石榴辉岩具有极高Cr含量，均值6106ppm，而许沟P类榴辉岩中金红石的Cr含量也较高，均值1233ppm，金红石榴辉岩中金红石Cr含量最低，均值为183ppm。利用Zaek et al．（2004）提出的金红石地质温度计，计算得出许沟P类榴辉岩的金红石形成温度介于600～751℃，平均温度689℃；演马厂M类榴辉岩的金红石温度介于507～641℃，平均温度557℃；小焦G类金红石榴辉岩金红石的形成温度介于541～673℃，平均温度613℃；新扬昌G类蓝晶石榴辉岩的金红石形成温度介于541～655℃，平均温度603℃。一种可能的解释是，榴辉岩在拆返过程中退变质作用明显，流体活动强烈，导致金红石中Zr扩散丢失，金红石中Zr含量不同程度地受到角闪岩相退变质过程中再平衡作用的影响，致使计算的温度偏低。     

金红石中锆含量温度计及其微量元素地球化学特征

Zack et al.(2004a)、Watson et al.(2006)以及Tomkins et al.(2007)(在2GPa条件下)的金红石中锆含量温度计计算结果显示,徐淮地区中生代侵入杂岩所含榴辉岩类包体所经历的榴辉岩相变质的温度范围分别为776～1099℃(平均898℃)、663～923℃(平均750℃)和714～981℃(平均804℃),这些温度结果可能并非榴辉岩相峰期变质温度;其角闪岩相退变质作用过程中保存的温度范围分别为555～777℃(平均697℃)、541～663℃(平均6170C)和588～714℃(平均667℃),这些结果不能代表角闪岩相退变质再平衡后的温度,而只能代表角闪岩相退变质作用过程中某-阶段的温度.微量元素地球化学特征研究表明,榴辉岩类包体所含金红石中的某些微量元素(如Nb、Ta、Cr、Fe、V等)含量与其原岩有继承和对应关系,其原岩主要为镁铁质岩石;榴辉岩类包体与其寄主岩石中部分高价态/高场强元素(HFSE)呈相互消长的关系.榴辉岩的形成与扬子地块和华北地块之间的俯冲,碰撞作用有关.     

CCSD主孔100-2950m榴辉岩类和片麻岩类叶理及微断层产状特征

CCSD主孔100~2950m榴辉岩、退变榴辉岩类岩石叶理倾角明显较片麻岩类岩石叶理倾角陡,前者总体倾角55°左右,后者28°左右,局部可见片麻岩类叶理切割榴辉岩类叶理,因此两者叶理可能形成于不同时期;两类岩石之间现部分为韧性剪切带接触关系,韧性剪切带形成于苏鲁地体折返主期自SEE向NWW的韧性剪切作用。榴辉岩、退变榴辉岩类岩石叶理产状对发育于该类岩石内的微断层产状有一定控制作用,而片麻岩类岩石叶理产状对发育于该类岩石内的微断层产状控制作用相对较弱。孔区脆性变形主要反映白垩纪以来SEE-NWW向伸展构造应力场的变形特征,主孔100~1620m倾伏向以SEE向占绝对优势的微正滑断层擦痕即为该期变形的产物。     

新疆西天山超高压变质榴辉岩

在新疆西天山3类榴辉岩中均发现了超高压变质矿物：在第Ⅰ类与蓝片岩互层的榴辉岩中发现了柯石英假像；在第Ⅱ类枕状榴辉岩的绿辉石中发现了石英出溶叶片；在第Ⅲ类产于大理岩中呈透镜状的方解石/白云石榴辉岩中发现了变质成因的菱镁矿。详细的岩石矿物学研究表明，第Ⅰ类榴辉岩3个阶段的变质演化温压条件为：UHP前变质阶段（356-433℃，0.8-1.0GPa）、峰期UHP榴辉岩相阶段（496-598℃,2.572-2.666GPa)和退变绿帘蓝片岩相阶段（500-530℃，1.0-1.2GPa），并建立了在NCMASCH（Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CO2-H2O）体系中出现蓝闪石、石榴石、绿辉石、菱镁矿、白云石、黝帘石、柯石英、CO2和H2O的相平衡关系。经变质反应分析和相平衡理论计算西天山含菱镁矿的蓝闪石榴辉岩的变质峰期温压条件为：2.7-2.8GPa和525-607℃，XCO2低于0.006。超高压变质矿物的发展表明西天山榴辉岩经历了超高压变质作用，所谓的南天山造山带可能是世界上规模最大的由洋壳俯冲形成的超高压变质带。     

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程 及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745~790℃,大于2.8~3.0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670~770℃,1.6~2.2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明,锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。