榴辉岩中石榴子石—单斜辉石地质温度计

通过对大别山双河榴辉岩的实例研究,对石榴子石-单斜辉石地质温度计的应用性和计算方法进行了讨论。与其他地质温度计（如氧同位素温度计）相比较,结合动力学研究,有助于进一步深入了解石榴子石-单斜辉石温度计的应用。该温度计能够较为准确地反映榴辉岩的顶峰变质温度,并且使恢复岩石体系的冷却历史成为可能。     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

顽火辉石中Li同位素扩散与分馏

顽火辉石作为斜方辉石晶系的重要Mg端元矿物,是地球上地幔主要组成矿物之一。Li同位素作为重要的地幔地球化学示踪剂,在主要地幔矿物中(如橄榄石,辉石等)的扩散分馏相关性质的研究显得尤为重要。我们通过经典力学的方法,计算模拟了原子尺度下Li同位素在顽火辉石晶格以2种不同的迁移机制(填隙机制和取代空位机制)迁移的活化能和其在不同晶格位上不同温度条件下的分馏作用程度。计算结果表明,Li同位素易以填隙位机制在顽火辉石中迁移。重同位素~7Li会更多的进入晶格填隙位中,而6Li相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的1个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

北大别超高压榴辉岩中麻粒岩相变质的多期记录

<正>大别山是三叠纪华南板块向华北板块之下俯冲形成的碰撞型造山带,包含南大别低温榴辉岩带、中大别超高压变质带和北大别杂岩带等3个含榴辉岩的岩石单位,简称南大别、中大别和北大别。北大别超高压榴辉岩普遍经历过多阶段变质演化过程,特别是峰期之后的麻粒岩相变质叠加,表现为早期的绿辉石退变为细粒的单斜辉石+斜长石+斜方辉石后成合晶(Xu S-T et al.,2000;Liu Y-C et al.,2005,2007,2011,     

榴辉岩中石榴子石退变质环带对高压变质矿物之间Nd,O同位素平衡的影响

一产于大别山北部铙钹寨面理化橄榄岩中的强变形榴辉岩的石榴子石具有退变质环带 ,表现为边部CaO含量下降和MnO含量升高 ,指示Ca和Mn在石榴子石具有较快的扩散速率。该榴辉岩中石榴子石 +绿辉石连线给出的Sm Nd年龄为 187± 5Ma ,显著小于大别山南部超高压榴辉岩及北部榴辉岩的Sm Nd年龄 (分别为 2 2 1± 5～ 2 2 8± 3Ma和 2 10± 6～ 2 14± 6Ma)。这一偏低的Sm Nd年龄可能是由于石榴子石退变质环带引起14 3 Nd/ 14 4 Nd降低所造成的。对该样品石榴子石、绿辉石和石英的δ18O测定表明 ,这些矿物之间的实测分馏值小于它们在 5 0 0～ 90 0℃条件下的平衡分馏值 ,从而证明它们之间存在氧同位素不平衡。榴辉岩中石榴子石的退变质环带也可造成绿辉石与石榴子石之间显著的Nd同位素和氧同位素不平衡现象。     

大别造山带黄镇榴辉岩矿物不同类型地质温度计应用和对比

常用于测定榴辉岩形成温度的有石榴石-绿辉石Fe-Mg配分温度计和石英-矿物对氧同位素温度计。最近的自然观察和实验测定发现，金红石中的Zr含量与温度之间存在线性关系，因此能够用于变质岩测温。本文首次将这三种温度计用于同一产地榴辉岩及其中的石英脉。对大别造山带黄镇低温超高压榴辉岩中金红石Zr含量的温度计算得到，产于矿物内部金红石Zr含量温度明显地高于粒间金红石Zr含量温度，产于矿物石榴石、绿辉石和黝帘石内部金红石Zr含量温度主要集中在528～589℃之间，而产于粒间金红石的温度主要集中在465～528℃之间。榴辉岩中金红石Zr含量最高的产于石榴石中，但是所计算的温度503～589℃仍然不同程度地低于榴辉岩形成温度670℃。石英脉中金红石Zr含量温度主要集中在465～528℃之间。石英-耐熔矿物对氧同位素温度主要集中在650～695℃之间，表明耐熔矿物石榴石、锆石和蓝晶石在该区榴辉岩中相对其它矿物来说保存最好，退变质作用最弱，因此其氧同位素温度与峰期超高压榴辉岩相变质奈件基本一致。而石英．易熔矿物对温度主要集中在450～510℃之间，与易熔矿物绿辉石、钠云母、斜黝帘石／黝帘石在榴辉岩中蚀变强烈一致，反映了角闪岩相退变质阶段的流体活动。石榴石-单斜辉石Fe-Mg配分温度结果分为三组：795～863℃、629～679℃和468～572℃，其中后两组与金红石Zr含量和石英-矿物对氧同位素测温结果具有可比较性，指示了榴辉岩相变质和角闪岩相退变质过程中的Fe-Mg交换平衡，而第一组温度明显高于已知的榴辉岩相变质温度，表明绿辉石后成合晶导致了部分石榴石与单斜辉石之间的Fe-Mg不平衡。榴辉岩折返过程中的流体活动可能是导致矿物之间元素和同位素扩散交换再平衡或不平衡的基本原因。粒内金红石Zr含量温度仍然不同程度地低于榴辉岩形成温度，可能说明其在进变质过程中形成后相对“孤立”，即使在峰期榴辉岩相条件下也不能与锆石之间达到Zr配分再平衡。粒间金红石Zr含量降低可能与金红石重结晶有关，结果导致它们与锆石之间的Zr配分平衡遭到破坏。     

胶南榴辉岩矿物氧同位素平衡及其Sm-Nd年代学制约

对苏鲁地体中的胶南榴辉岩进行了矿物氧同位素分析，并与同一手标本矿物的Sm-Nd内部等时线定年和Nd-Sr同位素分布进行了对比。研究表明，石榴子石与绿辉石之间的氧同位素平衡与否能够对矿物Sm-Nd同位素体系的平衡状况和内部等时线定年结果的有效性给予直接制约。合理的石榴子石＋绿辉石Sm-Nd内部等时线年龄产于两矿物之间达到并在峰变质条件下保持氧同位素平衡的样品中，而两矿物之间处于氧同位素不平衡的样品不能给出正确的Sm-Nd内部等时线年龄。同一矿物在手标本尺度出现显著的O-Nd-Sr同位素不均一性，据此对这些元素在石榴子石和绿辉石中的扩散速率顺序进行了估计，不仅得到了与实验扩散系数相吻合的结果，而且由此估计出在峰变质条件下达到矿物内部同位素均一化所需要的时间应大于10Ma。     

加拿大Slave 克拉通橄榄岩的平衡温压计算

加拿大Slave克拉通Jericho金伯利岩筒携带的橄榄岩包体提供了研究大陆岩石圈地幔物质组成和热结构的窗口。文章总结了地幔岩矿物温压计的研究进展,测量了Jericho金伯利岩携带的9个新鲜橄榄岩包体的矿物主量元素和微量元素,并使用不同的矿物温压计估算了平衡温度和压力。结果表明Nickel 和 Green（1985）的石榴子石—斜方辉石压力计可以较好地估算含石榴子石橄榄岩形成时的压力,Taylor（1998）二辉石温度计和Nimis 和 Taylor（2000）单斜辉石温度计的计算结果一致。具有粗粒变晶结构的尖晶石—石榴子石橄榄岩和石榴子石橄榄岩样品的平衡温度为575~843℃,压力为2.4~3.6 GPa,表明Slave克拉通岩石圈地幔温度较低。而残斑结构尖晶石—石榴子石二辉橄榄岩的平衡温度1109℃,压力为5.0 GPa,来源深度为~156 km,可能被早期金伯利岩浆携带到岩石圈地幔中部冷却,然后再被侏罗纪喷发的Jericho金伯利岩筒带到地表。使用石榴子石—单斜辉石稀土元素温压计获得的平衡温度高于主量元素温度计的结果,表明Slave克拉通岩石圈地幔经历了逐渐冷却的过程。此外,Slave克拉通浅部的尖晶石橄榄岩保留了强烈亏损的早期岩石圈地幔特征,而下部的岩石圈地幔经历了金伯利岩熔体和硅酸盐熔体的交代作用。     

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.     

榴辉岩常用温压计在应用中应注意的问题

本文通过再现相平衡实验数据和检查热力学活度模型两种手段,对榴辉岩中几种常用的温压计进行了检验,发现榴辉岩中某些常用温压计存在以下问题:(1)在 Eliis and Green(1979)、Powell(1985)、Krogh(1988)和 Ravna(2000)四种石榴石-单斜辉石温度计中只有 Ravna(2000)的版本能较好的再现相平衡实验数据。(2)将石榴石-单斜辉石温度计应用于含 X_(Jd)>0.55绿辉石的榴辉岩中会出现很大的误差。(3)Green and Hellman(1982)的石榴石-多硅白云母温度计计算的高压含多硅白云母榴辉岩变质温度普遍偏高,但是计算超高压榴辉岩的结果能较好的与 Ravna(2000)的石榴石-单斜辉石温度计计算结果保持一致。(4)Waters and Martin(1993)的石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计、Ravna and Terry(2004)的石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-柯石英/石英温压计的精度都受到了 Holland(1990)的单斜辉石活度模型的限制,它们不能适用于绿辉石 X_(Jd)>0.55的榴辉岩,而 Waters and Manin(1996)对 Waters and Martin(1993)的版本做了一个经验校正,弥补了单斜辉石活度模型的缺陷,因此可以适用于绿辉石 X_(Jd)>0.55的榴辉岩。(5)Nakamura and Banno(1997)的石榴石-绿辉石-蓝晶石-柯石英温压计因运用了不恰当的石榴石和铁钙辉石的活度模型,从而使得计算结果与岩相学观察结果不一致。因此,我们建议:对于绿辉石 X_(Jd)<0.55的多硅白云母榴辉岩,可以运用 Waters and Martin(1993)压力计和 Ravna(2000)的温度计联合求解温压;对于含高硬玉组分(X_(Jd)>0.55)绿辉石的超高压多硅白云母榴辉岩,可选用 Waters and Martin(1996)压力计和 Green andHellman(1982)的温度计联合求解温压;对于含有石榴石 绿辉石 蓝晶石 柯石英矿物组合的榴辉岩,在 X_(Jd)<0.55的情况下。可选用 Ravna and Terry(2004)的温压计求解温压。在应用这些温压计时,应注意各温压计的适用温压范围和成分范围,尤其是石榴石 X_(Jd)、Mg~#和绿辉石 X_(Jd)的范围。另外,由于矿物中 Fe~(3 )的含量对温度计算结果影响很大,所以还必须合理地校正所选矿物的 Fe~(3 )。     

Quaternary stresses revealed by calcite twinning inversion: insights from observations in the Savonnières underground quarry (eastern France)

Calcite samples were extracted both from the rock matrix and the superficial coating of a karstified fault plane of an underground quarry, located in the eastern border of the Paris basin. The karstification is dated as Quaternary. Analysis of mechanical calcite twinning reveals that only the calcite matrix has also undergone a compression trending WNW that can be attributed to the Mio-Pliocene alpine collision. Both coating and matrix have undergone a strike-slip regime with σ₁ roughly trending north–south, that could correspond to the regional present-day state of stress, a strike-slip compression rather trending NNW, modified by local phenomena. To cite this article: M. Rocher et al., C. R. Geoscience 335 (2003).     

HYDROGEOLOGY

正20141756 Chen Ruige(Mathematical College,China University of Geosciences,Beijing100083,China);Zhou Xun Numerical Simulation of Groundwater Level Fluctuation in a Coastal Confined Aquifer with Sloping Initial Groundwater Level Induced by the Tide(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(7),2013,p.1099-1104,6 illus.,16 refs.) Key words:confined water,groundwater level     

METAMORPHIC PETROLOGY

正20141408 Cai Jia(Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China);Liu Fulai Petrogenesis and Metamorphic P-T Conditions of Garnet-Spinel-Biotitebearing Paragneiss in Danangou Area,Daqingshan-Wulashan Metamorphic Complex Belt(Acta Petrologica Sinica,ISSN1000-0569,CN11-1922/P,29(7),     

SERIALS

正~~     

GEOPHYSICAL EXPLORATION

正20142386An Guoying(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources,Beijing 100083,China)Application of Satellite Remote Sensing in Regional Hydrogeological Investigation:Taking Cenozoic Strata in Wenquan Sheet(1∶250 000)of Karakoram Range as an Example(Geosci-     

QUATERNARY GEOLOGY & GEOMORPHOLOGY

正20141016An Chengbang(Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems,Ministry of Education,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China);Zhao Yongtao Lake Records during the Last Glacial Maximum from Xinjiang,NW China and Their Climatic Impli-     

PETROLEUM GEOLOGY

正20141538 Cao Qing(School of Earth Sciences and Engineering,Xi’an Petroleum University,Xi’an 710065,China);Zhao Jingzhou Characteristics and Significance of Fluid Inclusions from Majiagou Formation,Yichuan Huangling Area,Ordos Basin(Advances in Earth Science,ISSN1001-8166,CN62-1091/P,28(7),2013,p.819-828,7 illus.,3 tables,43 refs.)     

GEOCHEMISTRY

正20142002 Wei Hualing(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang065000,China);Zhou Guohua Element Content and Mineral Compositions in Different Sizes of Soil in Tongling Area,Anhui Province(Geological Bulletin of China,ISSN1671-2552,CN11-4648/P,32(11),2013,p.1861     

ENGINEERING GEOLOGY

正20141768 An Shaopeng(Institute of Rock and Soil Mechannics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China);Wei Lide Experimental Study on Mechanical Behavior of Xigeda Formation Siltstone and Structure Interface(Journal of Engineering Geology,ISSN1004-9665,CN11-3249/P,21(5),2013,p.702-708,9illus.,1 table,16 refs.)     

HISTORICAL GEOLOGY & STRATIGRAPHY

正20140985Chen Liang(Post-Doctoral Research Station of Mining Engineering,School of Nuclear Resources and Nuclear Fuel Engineering,University of South China,Heng-yang 421001,China);Huang Wei Composition of Major and Correlated Elements with Organic Matters and Paleoclimatic Implication for Lower Paleogene Sediments in Sanshui Basin