韧性剪切带内流体作用及成分变化与体积变化

韧性剪切带中的大量流体活动,影响了变形机制和矿物成分的变化。由于流体的渗透,造成某些元素的迁移,形成剪切带的物质成分变化和体积变化。流体与岩石的相互作用则是剪切带发展过程中的重要作用。应用成分变化计算体积变化已成为研究的热点问题     

永修-南昌剪切带物质成分变异及体积变化研究

永修—南昌剪切带中糜棱岩物质成分变异及体积变化分析结果表明,以Al2O3守恒为限制条件,该剪切带损失了9%的质量和体积,糜棱岩类Fe2O3明显带入,SiO2、K2O、MgO、P2O5、FeO、Na2O等组分明显带出。研究结果显示糜棱岩组分的得失和体积的变化主要发生在初糜棱岩化阶段。     

永修一南昌剪切带物质成分变异及体积变化研究

永修一南昌剪切带中糜棱岩物质成分变异及体积变化分析结果表明,以Ａｌ２Ｏ３守恒为限制条件,该剪切带损失了９％的质量和体积,糜棱岩类Ｆｅ２Ｏ３明显带入了ＳｉＯ２,Ｋ２,ＭｇＯ,Ｐ２Ｏ５,ＦｅＯ,Ｎａ２Ｏ等组分明显带出,研究结果显示糜棱岩组分的得失和体积的变化主要发生在初糜棱岩化阶段。     

剪切带研究的某些进展

简要介绍了一般剪切带的成分变异、体积变化、流体流动的研究进展、着重讨论了榴辉岩相剪切带流体流动与变形变质作用的关系，认为剪切带应变不均匀性、变质作用不均一性和流体存在状态及流体超压是榴辉岩形成和保存的3个主要制约因素。     

剪切带的流体－岩石相互作用

作为大陆岩石圈中的应变局部化带，剪切带中一般都渗透着大量流体。流体的来源与剪切带所处的构造背景、流变域和水文条件有关，而剪切带中流体的流动则受岩石的渗透率、孔隙度、孔隙性质、流体的扩散和渗透能力、环境的温压条件、应力或载荷的梯度等因素所制约。剪切带中流体的成分、通量及赋存状态或流动方式，直接影响着岩石的流变。由应变局部化及力学失稳所引起的化学不平衡和由流体与岩石的相互作用，使剪切带岩石的矿物成分和化学成分发生调整，其变异程度取决于原岩的性质、剪切的温压条件和流体的成分及通量等。由于流体的渗透流动和流体与岩石的相互作用使剪切带的体积有所变化，体积变化过程是一种自组织行为。较大的体积亏损，意味着剪切带中渗透过大量的流体，这对剪切带的流变行为、化学行为和成矿作用都有深刻的影响。     

流体流动在超高压榴辉岩形成和抬升中的作用

现今裸露于地表的以含柯石英榴辉岩和含微粒金刚石榴辉岩质片麻岩为代表的超高压变质岩,是如何从深度大于90km,甚至达140km的岩石圈深处抬升至地表并得以保存的？这一地球动力学问题一直是地质学家和地球物理学家们关注的重大课题之一。然而,现在的一个根本问题是天然柯石英（其稳定的温度条件为800℃,压力大于2．gGPa）和金刚石（其稳定的压力一般为4GPa）的形成深度究竟是多少才更加符合地质实际？也许,对大别含超高压榴辉岩剪切带中岩石的体积变化与流体作用特征的研究能够带来一些启迪。（1）关于岩石的体积变化通过对安徽花凉亭…     

剪切带的流体－岩石相互作用

作为大陆岩石圈中的应变局部化带，剪切带中一般都渗透着大量流体。流体的来源与剪切带所处的构造背景、流变域和水文条件有关，而剪切带中流体的流动则受岩石的渗透率、孔隙度、孔隙性质、流体的扩散和渗透能力、环境的温压条件、应力或载荷的梯度等因素所制约。剪切带中流体的成分、通量及赋存状态或流动方式，直接影响着岩石的流变。由应变局部化及力学失稳所引起的化学不平衡和由流体与岩石的相互作用，使剪切带岩石的矿物成分和化学成分发生调整，其变异程度取决于原岩的性质、剪切的温压条件和流体的成分及通量等。由于流体的渗透流动和流体与岩石的相互作用使剪切带的体积有所变化，体积变化过程是一种自组织行为。较大的体积亏损，意味着剪切带中渗透过大量的流体，这对剪切带的流变行为、化学行为和成矿作用都有深刻的影响。     

大别高压和超高压榴辉岩中绿辉石的透射电镜研究

近年来有关大别山超高压变质岩的研究取得了重要进展。但对榴辉岩的显微和超微构造的研究仍然不足。榴辉岩主要由石榴石和绿辉石组成,其中石榴石基本上相当于刚性体,除非在很高温条件下石榴石才发生韧性变形［１～４］。因此,笔者对高压和超高压榴辉岩中的绿辉石进行了...     

桐柏-大别造山带剪切带阵列的构造岩研究

桐柏—大别造山带剪切带阵列经受长期的应变软化、应变局部化和变形分解作用,形成了一系列构造岩,包括糜棱岩、变晶糜棱岩、半塑性糜棱岩和面理化碎裂岩等。糜棱岩普遍具二相糜棱结构或由相连的弱相基质或层分离强相残斑或布丁所形成的IWL(Interconnected weak matrix or layers)结构。构造岩中显微构造各式各样,并具一定的组合形式和演化规律,反映了不同环境下主导变形机制的多样性及变形机制间转换的规律性。代表性剪切带岩石化学成分变异的研究表明,除流体流动外,体积亏损是造成某些组分,尤其是一些不活动组分,如钛、磷、锆、钒、钇等相对富集的主导因素,并由化学成分的变异和质量平衡计算,求出了该剪切带的体积亏损率以及流体/岩石值。较大的体积亏损和大量渗透体的存在,对剪切带的化学行为和流变行为都有着重要的影响作用。     

南大别花凉亭冷榴辉岩退变质作用过程的元素地球化学变异

在南大别花凉亭地区冷榴辉岩退变为斜长角闪岩的过程中，Fe、Mg、Mn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Li、Sc、Cr、Co、Zr、HfNb、Ta逐渐降低，而Si、Ca、Na、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Sr、Sn、Pb、Th、U逐渐升高。这一变异特征受折返减压退变过程中矿物相转变和流体的作用控制。多硅白云母和黑云母是制约退变冷榴辉岩元素Rb、Cs、Ba、Sr、K的主要矿物相．     

大别山榴辉岩中磷灰石的结构碳酸根

在大别山东南部的高压和超高压榴辉岩中发现磷灰石含有结构碳酸根。磷灰石主要以包裹体的形式存在于筛状变晶结构的石榴石中,其形成时间早于石榴石和榴辉岩的矿物组合。Ｘ射线衍射和傅立叶变换红外光谱研究表明,磷灰石中结构碳酸根替代「ＰＯ４」＾３－,表现为在１４５５－１４２２ｃｍ＾－１的吸收带,以及在１５０℃以下温度难以消除的在１６３０ｃｍ＾－１的吸附水,但常规Ｘ射线衍射和傅立叶变换红外光谱难以给出其含量。用EA－MS连线技术测量给出结构碳酸根的含量在0.95-5.24 CO2wt％。榴辉岩磷灰石中结构碳酸根的鉴定和碳含量的定量测定证明,在超高压变质过程中存在含CO2的峰变质流体。     

安徽省大别山东段江岭地区榴辉岩及其围岩的变质作用研究

安徽省大别山东段江岭地区的南大别碰撞杂岩主要由榴辉岩、云母片岩－变粒岩及片麻岩系组成,这三套岩石具有不同的变质演化阶段和Ｐ－Ｔ轨迹：榴辉岩有５个变质阶段,早期出现超高压型、高压型、晚期为中压型;云母片岩－变粒岩有４个变质阶段,早期出现高压型,晚期为中压型;片麻岩系仅有一期中压绿帘角闪岩相变质。三套岩石变质历史的差异,反映其所经历的构造过程不同,三者在构造作用下混杂到一起,构成碰撞混杂岩。     

大别山菖蒲硬玉石英岩退变质作用过程中岩石地球化学的变异

在大别山菖蒲地区新鲜硬玉石英岩逐步退变为片麻岩的变质作用过程中,其岩相学以及地球化学元素发生了一系列有规律的变化。ＳｉＯ２,ＦｅＯ,微量元素Ｂａ,Ｚｒ,Ｇａ以及稀土元素Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｓｍ,Ｅｕ逐步升高,而ＴｉＯ２,Ｎａ２Ｏ,Ｆｅ２Ｏ３微量元素Ｒｂ,Ｙ,Ｎｂ以及稀土元素Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ则逐步降低。这反映了矿物晶内的元素的迁移以及外来流体的参与在一定的程度上制约一岩相     

大别山晚中生代剪切带特征及年代学制约

大别山的主要剪切带晚中生代时发生伸展拆离,整个构造体系以北大别变质杂岩为核心分为北部伸展构造体系和南部伸展构造体系。北部伸展体系中的晓天—磨子潭剪切带向北北东拆离;南部伸展体系中,水吼—五河剪切带和太湖—马庙剪切带向南南东拆离,而宿松—清水河剪切带则向南西拆离。系统的岩石有限应变测量分析显示:晓天—磨子潭剪切带的剪切位移量至少为56km,宿松—清水河剪切带的剪切距离至少为12km。在南部伸展体系中,福林参数K值从北到南的变化指示从纯剪切逐渐过渡到简单剪切,显示了北大别的岩浆侵入作用在南部伸展拆离体系中的主动作用。对大别山的4条剪切带中黑云母、白云母和角闪石的40Ar-39Ar同位素年代学分析表明,存在两组变形年龄,较早的一组年龄(约190Ma±)可能代表了造山带形成过程中超高压变质岩冷却和折返的时间;较晚的一组年龄(约125Ma±)则可能代表了碰撞造山带作用之后的伸展拆离作用的时间。应变测量分析、年代学分析和铂族元素的特征均表明北大别杂岩中的岩浆侵入作用是大别山晚中生代伸展拆离作用的主要诱因。     

大别山石马地区榴辉岩P-T-t轨迹及其构造意义

在大别山石马地区榴辉岩石榴石中包裹有与柯石英同期的绿辉石,据此,将这里的榴辉岩相变质作用划分为早期的柯石英榴辉岩阶段和晚期重结晶榴辉岩阶段。它们的P-T-t轨迹表明:产于片麻岩中的榴辉岩至少经历了两阶段的抬升过程:(1)在221Ma(印支期)时,由于陆壳俯冲所产生的大规模逆冲构造使其快速抬升;(2)在134Ma(燕山期)陆壳俯冲后的拉张抬升环境下,榴辉岩随山体一起缓慢上升。     

大别山超高压榴辉岩中结构水的赋存状态及其地质意义

对大别山石马和英山超高压榴辉岩中的“名义上无水矿物”(NAM s)石榴石和绿辉石的Fourier变换红外光谱(FT IR)观察表明,它们都含有以OH-或者H2O形式存在的氢,而且发现NAM s从不同地区到同一样品不同颗粒、再到同一颗粒的不同部位的水含量并不均匀。研究结果表明:石马和英山地区绿辉石中结构水的含量范围分别为90×10-6~1 670×1-0 6,110×10-6~710×10-6;石榴石中结构水的含量分别为510×10-6~830×1-0 6,0~180×1-0 6。同时结合地球物理化学等因素对NAM s中结构水在促进榴辉岩变形方面的效应及其与流体包裹体之间的关系进行了初步探讨。     

大别山双河硬玉石英岩石英中的纳米-亚微米级流体包裹体

用透射电子显微镜(TEM)观察产于大剐山双河地区含柯石英硬玉石英岩矿物石英中纳米级至亚微米级的流体包裹体超微观结构特征发现：大多数包裹体呈圆形或负晶形(粒径大多为10nm～350nm),构成宽的密集的包裹体串。TEM揭示了柯石英和寄主矿物石英之间为共晶格取向连生关系,并寻找到在峰期变质条件下高盐流体存在的有力证据。流体包裹体经常伴随着许多相互连接的位错,并且与位错和位错壁等交生在一起,形成网络分布,这是在光学显微镜尺度下所不能探测到的。非爆裂的流体渗漏可能通过H2O或CO2分子沿位错的管道扩散,从包裹体进入寄主矿物石英,因而导致原来包裹体密度和成分的变化。