西南天山东德沟地幔楔环境异剥钙榴岩的形成过程

中国西南天山昭苏县东德沟地幔楔环境的斜长角闪岩与蛇纹岩接触带中发现了异剥钙榴岩.按异剥钙榴岩化程度,可将研究的岩石分为三种类型:斜长角闪岩、异剥钙榴岩化斜长角闪岩和异剥钙榴岩,它们的矿物组合分别为:角闪石+中长石+石英+榍石+磷灰石±次透辉石;角闪石+钙长石+透辉石+斜黝帘石+绿泥石±方解石;斜黝帘石+钙铝榴石+透辉石+绿泥石+方解石.异剥钙榴岩化岩石的矿物化学及主量元素特征反映出交代流体中富Ca、Al.与洋底变质环境和俯冲带中发生的异剥钙榴岩化作用相比,此处的异剥钙榴岩化岩石中的流体有限.质量平衡计算也表明斜长角闪岩在富Ca、Al流体的交代下形成异剥钙榴岩,这一过程中,早期有Mg元素加入,而晚期异剥钙榴岩形成时,Mg又大量流失.     

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。     

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。     

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。     

柴北缘沙柳河地区洋壳超高压变质单元中异剥钙榴岩的发现及其地质意义

在柴北缘超高压变质带东端的沙柳河地区蛇绿岩剖面中,首次发现了与蛇纹石化方辉橄榄岩共生的异剥钙榴岩。该异剥钙榴岩主要由钙铝榴石、透辉石、绿泥石、碳酸盐及少量葡萄石和黝帘石组成。异剥钙榴岩通常被认为是洋底变质作用的标志性产物。因此,此异剥钙榴岩的确定,为柴北缘超高压变质带曾经存在过洋壳俯冲提供了又一证据。     

浙西南松阳地区斜长角闪岩变质作用演化及地质意义

位于浙西南松阳地区八都杂岩的斜长角闪岩是构成前寒武纪基底的主要变质岩之一,但其原岩类型与变质演化特点目前尚不明确.开展了岩相学、矿物微区化学成分及全岩主微量元素研究,发现该斜长角闪岩的原岩类型为高铁拉斑玄武岩,可能形成于岛弧构造环境.石榴石核部保存有进变质信息,峰期变质阶段(M1)矿物组合为石榴石(边部)+浅闪石+斜长...     

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     

西南天山东德沟镁铁-超镁铁岩中尖晶石的矿物学特征及其地质意义

中国西南天山东德沟镁铁-超镁铁岩出露于天山伊犁-中天山板块和塔里木板块之间的碰撞造山带中,岩石类型主要为(方辉)橄榄岩,且普遍经历了含水流体(熔体)的渗透交代作用,含有形态和成分变化复杂的尖晶石,表现为从红褐色到黄褐色、再到深绿色和浅绿色,尖晶石的Cr2O3和FeO的含量依次降低,Al2O3和MgO的含量逐渐增高。研究认为红褐色和黄褐色的铬尖晶是原生矿物,而绿色的镁铝尖晶石为次生矿物。原生铬尖晶石的Cr#为0.41~0.87,Mg#为0.21~0.61,且成分变化大,显示其可能具多期熔融的复杂成因;次生绿色的尖晶石形态不一、成分相对有较大变化,表明其至少形成于两个期次的变质作用或流体交代过程。原生铬尖晶石具有SSZ环境橄榄岩的特征,指示其寄主岩石可能是俯冲上板片地幔楔岛弧环境的橄榄岩残片。     

LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法在异剥钙榴岩和矽卡岩年代学研究中的应用

本文利用Coherent GeoLasHD型193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪, 建立了LA-ICP-MS石榴子石U-Pb定年方法。利用该方法, 对采自冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩和闽西南马坑式铁矿含矿石榴子石矽卡岩这两种岩石中的石榴子石开展U-Pb定年研究。在冀北地区晚古生代镁铁质-超镁铁质混杂岩体中的异剥钙榴岩中, 获得石榴子石下交点年龄为(387.6±5.4) Ma (D496-1, MSWD=1.1, N=30)和(409.3±7.8) Ma (D493-1, MSWD=2.0, N=60), 在马坑铁矿石榴子石矽卡岩中, 获得石榴子石下交点年龄为(128.6±2.1) Ma (ZK7921-b24, MSWD=2.0, N=60)和(128.7±3.2) Ma (ZK7922-b1, 用锆石91500校正, MSWD=1.8, N=42); 在潘田铁矿的石榴子石矽卡岩中, 获得石榴子石的下交点年龄为(128.7±1.7) Ma (PT-b1, MSWD=1.7, N=30)和(132.1±1.3) Ma (PT-b1样品, 用锆石91500校正, MSWD=1.6, N=30)(除了指明使用锆石标样91500校正石榴子石未知样品外, 其他皆用石榴子石标样Willsboro校正石榴子石未知样品的U/Pb分馏)。以上结果与Sm-Nd等时线年龄及前人报道的锆石U-Pb年龄在误差范围内一致。对马坑式铁矿石榴子石矽卡岩U-Pb定年结果表明, 利用石榴子石标样Willsboro和锆石标样91500作为外标样校正同一样品中石榴子石U/Pb同位素分馏, 获得的下交点年龄一致, 206Pb/238U年龄的加权平均值也一致, 说明石榴子石与锆石之间的基体效应较小, 在缺乏石榴子石标样时, 可用锆石标样91500代替。在上述研究基础上分析了石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床成矿时代研究及异剥钙榴岩年代学研究中的应用潜力, 认为石榴子石U-Pb定年方法在矽卡岩型矿床及异剥钙榴岩年代学研究中具有巨大的应用推广前景, 具有重要的理论指导和实际应用意义。     

西南天山东德沟橄榄岩的地球化学特征及其地质意义

东德沟橄榄岩出露于中国新疆伊犁—中天山板块和塔里木板块之间西南天山造山带的北缘,含大量角闪石、金云母等含水矿物,显示全部遭受了不同程度的交代变质作用.岩石主量元素含量变化较大,其后期蚀变基本向富铝和富钙两个方向变化,其Nb/Ta和Zr/Hf值显示难熔地幔残余的特征.该区橄榄岩轻重稀土分馏较明显,稀土元素配分曲线总体为LREE富集的右倾型,且富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr和放射性元素Th,但岩石呈现不一致的解耦现象,即主量元素表现难熔而稀土元素、不相容微量元素体现富集,说明主量元素和微量元素具有各自的演化特点.研究认为东德沟橄榄岩是经历部分熔融的楔形地幔残余,微量元素呈现的特征是俯冲板块析出熔体或流体交代的结果.与其岩石矿物学研究结果一致,对东德沟橄榄岩地球化学特征的深入研究证明,它们来源于SSZ环境俯冲上板片地幔楔橄榄岩残片.     

西南天山砂砾岩容矿矿床类型及找矿方向

西南天山是我国著名的砂砾岩容矿型矿床分布区,近年来,由于相继在乌拉根、萨热克、伽师、滴水矿区取得找矿重大突破而引起世人关注,但对于矿床成因一直存在较大的争论。笔者在详细总结该区矿床地质特征和成矿背景基础上,将西南天山砂砾岩容矿矿床划分为乌拉根式、萨热克式、伽师式3种类型,其成因分别为热卤水溶滤成因、热卤水溶滤-构造叠加成因和同生沉积成因。今后在西南天山找矿的重点应集中于2个方面：一是加强库孜贡苏、托云、托帕、克孜勒陶山间盆地的找矿工作和喀什凹陷、萨热克盆地的边部及深部找矿;二是加强柯坪盆地北翼、库拜盆地西缘的地质找矿与评价。     

西南天山布隆金矿床成矿作用同位素地质年代学

位于新疆西南天山阿合奇县的布隆金矿是一个国内较少见的低温热液石英重晶石脉型金矿床,它赋存于上泥盆统细碎屑岩中,金矿体受层间缓倾斜破碎带控制.根据矿脉矿物组合及相互穿插关系,原生成矿期成矿作用可分为:①黄铁矿-石英阶段;②石英-黄铁矿-菱铁矿-重晶石阶段;③方解石-石英-重晶石阶段和④重晶石阶段.年代学研究表明,主成矿阶段(②阶段)含金石英脉Rb-Sr等时线年龄为258±15 Ma,表明成矿作用发生在晚二叠世末,与中亚南天山大规模的金成矿作用发生时期相一致.     

新疆西南天山石炭纪岩相古地理与铝土矿

笔者通过对研究区地层及含矿性、古地理的演化及古气候等诸方面的特征研究,表明古地理环境对铝土矿的成矿控制作用,西南天山铝土矿产于石炭纪灰岩的古风化壳侵蚀面上,为一被动大陆边缘沉积型铝土矿。     

新疆西南天山高压-超高压变质带中磷灰石的地球化学研究

作为不同地质环境中普遍发育并能稳定存在的副矿物,磷灰石是卤素和REE、Sr、Y等微量元素的重要载体,对研究岩石成因、流体成分及演化等具有重要的指导意义。新疆西南天山高压-超高压变质带的榴辉岩及高压脉体中普遍发育磷灰石。磷灰石主要以矿物包体、粒间颗粒及脉体矿物的形式产出,本文主要以后两种粒径大于0.1mm的磷灰石为研究对象。电子探针分析结果表明,不同类型的磷灰石均为氟磷灰石,F含量变化范围为1.44%~3.56%,Cl含量则在0.09%以内变化,反映了与之平衡的流体盐度较低。LA-ICP-MS微区原位分析结果表明,磷灰石均相对富集Sr、Y和REE,亏损大离子亲石元素和高场强元素,稀土元素总量变化范围为10×10~(-6)~660×10~(-6),变化较大。根据稀土元素总量和分馏情况,可以把样品中的磷灰石分为稀土元素总量较低的轻稀土亏损型、稀土元素总量适中的平坦型和稀土元素总量较高的中稀土富集型3类。自形大颗粒的磷灰石具有从核部到边部稀土元素含量明显降低的成分环带,可能反映了磷灰石的生长过程,并暗示了流体成分的变化。     

西南天山构造地层学初步研究

西南天山造山带可划分为伊犁中天山、中天山南缘、南天山和塔里木４个构造地层区。伊犁中天山区出露早元古代变质结晶基底及晚期地台型稳定盖层。中天山南缘区产出一套早古生代变质俯冲杂岩。南天山区早古生代为陆坡、陆棚相被动陆缘沉积，晚古生代发育洋壳建造。塔里木区北部出露中晚元古代“优地槽建造”的变质结晶基底和早震旦世后稳定盖层。     

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。     

西南天山阔克萨彦岭巴雷公镁铁质岩石的地球化学特征、LA-ICP-MS U-Pb年龄及其大地构造意义

巴雷公镁铁—超镁铁质岩套出露于南天山阔克萨彦岭地区,本文对其中的镁铁质岩石进行了详细的地球化学和锆石U-Pb年代学研究。岩石学和地球化学特征表明：巴雷公镁铁质岩石主要为洋岛拉斑岩石系列,P2O5 (0.33%~0.75%)、TiO2 (2.49%~370%)、TFe2O3 (12.69%~15.63%)含量高,富集轻稀土,LREE/HREE分异明显,(La /Yb)N介于3.66~6.54之间。 Cr (28.93×10-6~123.99×10-6)、Co (44.04×10-6~52.40×10-6)和Ni (25.61×10-6~63.04×10-6)含量低,且Ni、Cr与MgO呈正相关关系指示其母岩浆在岩浆房中或上升途中经受了橄榄石和尖晶石分离结晶作用。Zr/Nb(7.06~7.99) 和Zr/Hf (35.98~37.53) 比值低,推测其可能来自于含石榴子石的富集地幔的深部熔融。Zr/Y—Nb/Y和Nb/Th—Zr/Nb图解显示,其源区具有EM1—EM2型地幔端元组分混入,可能主要有再循环的发生了交代熔融作用的深部大洋岩石圈的参与。锆石LA-ICPMS U-Pb定年结果表明,巴雷公洋岛火山岩的结晶年龄为450±2Ma。结合新获得的该岩套夹层灰岩中的牙行刺化石资料,指示该岩体在早石炭世以后成为蛇绿混杂岩的一部分。综合区域年代学和地球化学研究资料,推测南天山古洋盆在晚奥陶世—早志留世期间已演化成为成熟的多岛洋盆。     

新疆西南天山含柯石英泥质片岩的岩石学特征及变质作用p-T轨迹

新疆西南天山高压-超高压变质带主要由泥质-长英质片岩组成,其中包裹榴辉岩、蓝片岩和超基性岩等透镜体。含柯石英泥质片岩具斑状/筛状变晶结构,片状构造,矿物组合为石榴石、多硅白云母、钠长石、钠云母、蓝闪石、冻蓝闪石、石英以及少量褐帘石、金红石和榍石,柯石英包裹在石榴石变斑晶内。根据岩石学特征和相平衡模拟的结果,识别出含柯石英泥质片岩经历了3期变质演化阶段:压力峰期之前的进变质阶段(Ⅰ),由石榴石核部到含柯石英区域的环带确定,特征为温度和压力同时升高,所限定的压力峰期条件为500℃、2.9 GPa,模拟的矿物组合为石榴石+蓝闪石+硬玉+纤柱石+硬柱石+金红石+多硅白云母+柯石英,与含柯石英的事实相符;压力峰期之后的升温降压至温度峰期阶段(Ⅱ),由石榴石含柯石英区域到边部的环带确定,特征为温度升高压力降低,所限定的温度峰期条件为560℃、2.35 GPa,模拟的矿物组合为石榴石+蓝闪石+硬玉+硬柱石+金红石+多硅白云母+石英,发生连续脱水反应蓝闪石+纤柱石+硬柱石=石榴石+硬玉+水,释放出岩石中约45%的水,导致柯石英转变为石英,纤柱石消失;温度峰期之后的近等温降压阶段(Ⅲ),由晚期矿物组合钠云母+钠长石+冻蓝闪石+榍石+石英的稳定温压条件确定(495~550℃、1.0~1.15 GPa),减压抬升过程中,在约2.1 GPa处,发生脱水反应硬玉+硬柱石=蓝闪石+钠云母+水,导致硬柱石消失,钠云母出现,在约1.1~1.25 GPa处,榍石取代金红石,绿辉石消失,钠长石和冻蓝闪石出现。阶段Ⅱ强烈的连续脱水过程十分利于矿物组合的再平衡,导致绝大多数压力峰期的柯石英转变为石英,仅有极少数因包裹在刚性石榴石中而得以保存。含柯石英泥质片岩及其榴辉岩透镜体经历了完全相同的俯冲折返过程。