大别山双河超高压榴辉岩中的水: 微区红外光谱分析

大陆深俯冲板块到一定深度后(约90~110km), 几乎没有含水矿物存在, 超高压岩石中名义上无水矿物(NAMs) 成为俯冲板块中水的主要载体, 是示踪超高压变质流体的重要途径.对大别山双河地区超高压榴辉岩中的石榴石和绿辉石进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(MicroFTIR) 分析.FTIR结果显示所有石榴石和绿辉石颗粒都含有结构水, 以OH的形式存在, 其含量范围分别为(30~1860)×10-6和(360~620)×10-6.榴辉岩全岩水含量为(300~750)×10-6, 表明即使是在超高压变质作用的温压条件下, 榴辉岩也可以至少携带数百10-6的水进入深部地球.对石榴石颗粒内部的多点观察发现, 结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 核部水含量高而边部低.石榴石颗粒边部的低水含量可能是抬升过程中由于压力降低引起的H扩散所致, 扩散出来的H可能构成了早期退变质流体的重要来源.对于同一样品来说, 结构水含量在绿辉石和石榴石之间的比值为0.5~3.5.      

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。     

间接确定磷灰石中碳酸根含量的几种方法对比

采用Ｘ射线衍射峰对法，电子探针－化学式计算法与红外光谱法分别测定了２８个不同产状磷灰石中的结构碳酸根含量；对比评述了实验结果，讨论了三种间接测定方法的的优缺点及及各自的适用范围。     

高压—超高压变质流体的一种重要载体：名义上的无水矿物

本文运用显微傅立叶变换红外光谱技术对３个大别山榴辉岩中的石榴子石和绿辉石进行了观察,发现它们都含有结构水,以ＯＨ＾－的形式赋存。结果表明,这些名义上的无水矿物可能是陆壳俯冲过程中将水携带进地球深部的重要载体;这些矿物中的结构水是孪质流体的组成部分之一;即使在超高压阶段,变质系统也并不是“干”的。     

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。     

大别山榴辉岩中石榴石的结构水:红外光谱分析

对大别山(包括南大别和北大别)几个典型产地榴辉岩中的石榴石进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有石榴石颗粒都含有一定量的结构水,以OH-的形式存在,结构水含量w(H2O)最高可达1859×10-6。水含量在同一榴辉岩样品不同石榴石颗粒间表现出较大的差异,反映了原岩中水含量的不均一分布。与以前报道的南大别碧溪岭榴辉岩中石榴石情况相似,水含量的不均一性表明:①榴辉岩原岩经历的水-岩交换作用的方式是“隧道式”而非“弥散式”;②超高压变质过程中流体的活动性十分有限;③整个超高压板块俯冲-折返的过程十分快速。南大别石榴石水含量总体上高于北大别,这种差异可能与北大别所经历的高温麻粒岩相变质作用有关。     

中国大陆科学钻探工程主孔734～933m岩芯矿物的氧同位素和羟基含量研究

中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县毛北村。本文主要研究深度分别为734.21m～737.16m(Ⅰ)和929.67m～932.86m(Ⅱ)两段榴辉岩与片麻岩互层的主孔岩芯，利用激光氟化法和Fourier变换红外光谱技术分别进行矿物的氧同位素组成和结构羟基含量分析。氧同位素分析表明，两段岩芯的榴辉岩中石榴石的δ^18O分别为 1.0‰～ 3.8‰和-4.1‰～-3、3‰，两段岩芯的片麻岩中石榴石的δ^18O均低达-4‰。表明片麻岩和榴辉岩的原岩均在经历超高压变质作用之前一同遭受过古大气降水的高温热液蚀变作用。在第1段岩芯的榴辉岩和片麻岩接触界线附近发现氧同位素交换前锋，指示板块折返过程中靠近片麻岩的榴辉岩与主要来自片麻岩的退变质流体发生流体-岩石交换，且其退变质程度主要受流体的迁移距离控制。红外光谱分析研究表明，所有石榴石都含有以OH形式存在的结构水，其含量的变化范围很大，为50～776ppm；绿辉石中OH含量范围为321～1636ppm；石英中含有以3596cm^-1为特征峰的结构水，但是含量很少。将剖面氧同位素和结构羟基含量的分析结果相结合，我们发现石榴石和绿辉石等矿物的氧同位素组成随着深度的变化与对应矿物的OH含量具有一定的相关性。这证明板块折返过程中的高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物之间氧同位素不平衡的主要原因，并且氧同位素不平衡的程度主要受退变质作用发生时的局部水/岩比控制。因此，在深俯冲板块折返过程中，名义上无水矿物中结构水的出溶可以是退变质流体的重要来源。     

根据红外光谱分析和分子轨道计算结构建立的钠长石熔体中水溶解机…

Ｈ２Ｏ－和Ｄ２Ｏ－ＮａＡｌＳｉ３Ｏ２玻璃的红外光谱与无水钠长石玻璃的红外光谱之间有两大差别：一量有许多由数个Ｏ－Ｈ伸缩振动引起的高于３０００ｃｍ＾－１的谱带出现，二是在含水玻璃红外光谱中的９００ｃｍ＾－１附近出现一个谱肩。未发现因Ｄ－Ｈ置换而引起的９００ｃｍ＾－１谱肩的频率偏移。根据我们的红外光谱和分子轨道计算结果，以及以前的ＮＭＲ和喇曼光谱，我们得出结论：Ｈ２Ｏ－钠长石玻璃的振动光谱中９００ｃｍ     

豫南─鄂北大别山北部高压角闪石榴辉岩的研究

一个高压角闪石榴辉岩带出现在豫南─鄂北大别山高压超高压变质单元的最北部。榴辉岩的矿物组合为石榴石＋绿辉石＋角闪石＋绿帘石＋多硅白云母＋石英＋金红石。采用Ｐｏｗｅｌｌ等（１９９４）的Ｔｈｅｒｍｏｃａｌｃ估计的温压条件：压力为１．８－２．４ＧＰａ，温度为４９０－５９２℃。这个带的榴辉岩在矿物组合，矿物成分和温压条件上明显不同于该高压变质单元中其它带的榴辉岩。     

次火山热质炮的物理测试特征

样品采自伊敏褐煤盆地中一个因次火山活动形成的烟煤区，包含了从褐煤到瘦煤的变质系列。红外光谱分析表明，煤的含氧基团在褐煤阶段已开始消失，烷基和芳环同步增加，在Ｒ＾Ｏ＝１．１０％时达最大值。顺磁共振自由其浓度和Ｘ－衍射参数Ｌａ／Ｌｃ介于区域变质和岩浆接触热变质煤之间，芳核外官能团的热演化超前于芳核骨架及Ｒ＾ｏ的演化。     

大别山北部榴辉岩的退变质特征及其地质意义

研究了大别山北部榴辉岩的变质岩岩石学。结果表明，该区榴辉岩相变质作用可分为早期(超高压)和晚期(高压)两个阶段，并在折返过程中形成了一系列特征性的退变质显微构造。其中，退变质结构主要包括：(1)由于压力降低而出溶形成的一些定向针状或叶片状矿物包裹体，如钠质单斜辉石中石英及石榴子石中的金红石、单斜辉石和磷灰石等；(2)冠状体或后成合晶，特别是石榴子石外围发育两期(“双层”)后成合晶；(3)反应边或退变边，如绿辉石的透辉石退变边、透辉石的角闪石退变边和金红石的钛铁矿退变边等。这些退变质结构为本区榴辉岩高级变质岩的快速折返过程和抬升历史提供了强有力的岩石学依据；石榴子石中针状矿物出溶体进一步证明研究区榴辉岩早期经历了超高压变质作用，峰期变质压力应大干4．0GPa，甚至可能达到5～7GPa或更高。     

Two types of gneisses associated with eclogite at Shuanghe in the Dabie terrane: carbon isotope, zircon U–Pb dating and oxygen isotope

There are two types of gneisses, biotite paragneiss and granitic orthogneiss, to be closely associated with UHP eclogite at Shuanghe in the Dabie terrane. Both concentration and isotope composition of bulk carbon in apatite and host gneisses were determined by the EA-MS online technique. Structural carbonate within the apatite was detected by the XRD and FTIR techniques. Significant ¹³C-depletion was observed in the apatite with δ¹³C values of −28.6‰ to −22.3‰ and the carbon concentrations of 0.70–4.98 wt.% CO₂ despite a large variation in δ¹⁸O from −4.3‰ to +10.6‰ for these gneisses. There is significant heterogeneity in both δ¹³C and δ¹⁸O within the gneisses on the scale of several tens meters, pointing to the presence of secondary processes after the UHP metamorphism. Considerable amounts of carbonate carbon occur in some of the gneisses that were also depleted in ¹³C primarily, but subjected to overprint of ¹³C-rich CO₂-bearing fluid after the UHP metamorphism. The ¹³C-depleted carbon in the gneisses is interpreted to be inherited from their precursors that suffered meteoric–hydrothermal alteration before plate subduction. Both low δ¹³C values and structural carbonate in the apatite suggest the presence of ¹³C-poor CO₂ in the UHP metamorphic fluid. The ¹³C-poor CO₂ is undoubtedly derived from oxidation of organic matter in the subsurface fluid during the prograde UHP metamorphism.

Zircons from two samples of the granitic orthogneiss exhibit low δ¹⁸O values of −4.1‰ to −1.1‰, demonstrating that its protolith was significantly depleted in ¹⁸O prior to magma crystallization. U–Pb discordia datings for the ¹⁸O-depleted zircons yield Neoproterozoic ages of 724–768 Ma for the protolith of the granitic orthogneiss, consistent with protolith ages of most eclogites and orthogneisses from the other regions in the Dabie–Sulu orogen. Therefore, the meteoric–hydrothermal alteration is directly dated to occur at mid-Neoproterozoic, and may be correlated with the Rodinia supercontinental breakup and the snowball Earth event. It is thus deduced that the igneous protolith of the granitic orthogneiss and some eclogites would intrude into the older sequences composing the sedimentary protoliths of the biotite paragneiss and some eclogites along the northern margin of the Yangtze plate at mid-Neoproterozoic, and drove local meteoric–hydrothermal circulation systems in which both ¹³C- and ¹⁸O-depleted fluid interacted with the protoliths of these UHP rocks now exposed in the Dabie terrane.     

PTtD Path and Fluid Evolution of HighPressure Eclogites from the Dabie Mountains,Central East China

１．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ＴｈｅＱｉｎｌｉｎｇＤａｂｉｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｃｏｌｌｉｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａａｎｄＹａｎｇｔｚｅｂｌｏｃｋｓ．Ｔｈｅｃｏｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｒｏｃｋｇｒｏｕｐｓ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＤａｂｉｅ（Ｔｏｎｇｂａｉ）ｃｏｍｐｌｅｘ,Ｈｏｎｇ’ａｎ（Ｓｕｓｏｎｇ）ｇｒｏｕｐ,ＳｕｊｉａｈｅｇｒｏｕｐａｎｄＳｕｉｘｉａｎ（Ｙａｏ…     

Retrogressive Microstructures of the Eclogites from the Northern Dabie Mountains, Central China： Evidence for Rapid Exhumation

The ultrahigh-pressure eclogites from the northern Dabie Mountains in central China occurred as tectonic lens or blocks within granitic gneisses or meta-peridotites. Petrologic studies suggest that the studied eclogites experienced strongly retrogressive metamorphism and produced a series of characteristic retrogressive microstructures. The retrograde structures mainly include: (1) oriented needle mineral exsolution, e. g. , quartz needles in Na-clinopyroxene and rotile, clinopyroxene and apatite exsolution in garnet formed under decreasing pressure conditions during exhumation; (2) symplectite, especially, two generations of symplectites developed outside the garnet grains, which are called ““double symplectite““ here; (3) compositional zoning of minerals such as garnet and clinopyroxene; (4) minerals with a reaction rim or retrograde rim, e.g. , omphacite with a diopside rim, diopside with an amphibole rim and rutile with a rim of ilmenite. These retrograde textures, especially mineral zoning and symplectite, provide important petrologic evidence for the exhumation process and uplift of high-grade metamorphic rocks such as eclogite in the northern Dabie Mountains, indicating a rapid exhumation process.     

高压超高压变质作用中的流体

文章强调了高压和超高压变质岩中流体包裹体的研究意义，重点论述了几个问题：（１）高压和超高压变质岩中流体包裹体的成分以含Ｎ２量高为特点，在大别山含柯石英榴辉岩中找到的高压榴辉岩阶段捕获的原生包裹体，其中气相组分含ＣＯ（摩尔分数）为１４％，表明流体来源于深部。原生流体包裹体的保存，要求在ｐ－Ｔ区间内的抬升轨迹与等容线近于平行。（２）在大别山高压和超高压榴辉岩中首次确认熔融包裹体的存在，由硅酸盐玻相和以ＣＯ２为主要成分的气相组成，并发现熔融包裹体中的玻相成分与主矿物相近。（３）高压和超高压变质期间的局部流体迁移可由榴辉岩中流体包裹体和矿物同位素成分（Ｈ－Ｃ－Ｏ）来显示。（４）高压和超高压变质中流体－熔体－岩石（矿物）相互作用是一个非常复杂的过程，并证实在榴辉岩相ｐ－Ｔ条件下岩石的部分熔融。（５）变质流体的成分与变质级之间存在着相关关系。     

"罗田穹隆"中的下地壳俯冲成因榴辉岩及其地质意义

在“罗田穹隆”中发现了下地壳俯冲成因榴辉岩．榴辉岩呈透镜状或板状产于含石榴子石条带状片麻岩中．新鲜的榴辉岩主要由石榴子石、绿辉石、金红石等组成．含少量退变质的角闪石、斜长石、紫苏辉石、透辉石、(钛)磁铁矿和石英等．研究区榴辉岩以保留早期麻粒岩相变质矿物残留体以及经受晚期麻粒岩相和角闪岩相退变为特征．指示它们由扬子镁铁质下地壳麻粒岩相岩石俯冲到深部发生变质并形成榴辉岩．然后折返至下地壳发生麻粒岩相退变，由于麻粒岩相退变质阶段仅以后成合晶形式出现．因而它们可能在下地壳停留时间不长．就又进一步被构造抬升至中上地壳而发生角闪岩相退变．大别山造山带乃至扬子板块北缘现今缺乏厚层镁铁质下地壳．它们也很少出露地表．推测这些俯冲的镁铁质下地壳可能已拆离再循环进人地幔．从而为“罗田穹隆”的形成和演化以及大别山高压-超高压岩石的形成与折返机制等研究提供了关键性的岩石学证据。     

大别山北部榴辉岩的Sm-Nd年龄测定及其对麻粒相退变质时间的制约

报道了大别山北部三个榴辉岩样品的矿物 Sm- Nd等时线年龄，它们分别为 (210± 6) Ma或 (214± 6) Ma、 (208± 38) Ma和 (208± 4) Ma。氧同位素研究表明，这些样品中的石榴子石与绿辉石之间处于氧同位素平衡状态，因此，该 Sm- Nd等时线定年结果可靠。本区榴辉岩的高压麻粒岩相退变质阶段的冷却年龄为 210 Ma左右；榴辉岩的钕同位素初始比ε Nd(t)(两个样品一个为－ 10左右，另一个为－ 2)基本上表现为陆壳岩石特征，可能类似于南部超高压带中的榴辉岩，为印支期扬子陆壳俯冲变质成因。它们的全岩δ 18O值较低，为＋ 2.4‰～＋ 3.6‰，可能指示其原岩同大别山南部超高压带中榴辉岩一样，在板块俯冲之前，经受过高温地表水热液蚀变。年代学结果表明，大别山北部榴辉岩在 230～ 210 Ma期间经历的是一等温或升温过程，这与大别山南部含柯石英榴辉岩在这一时期的快速冷却过程形成强烈对比，这对理解俯冲陆壳中不同构造岩片折返过程的差异有重要意义。     

Hydrogen and oxygen isotope evidence for fluid–rock interactions in the stages of pre- and post-UHP metamorphism in the Dabie Mountains

Hydrogen and oxygen isotope studies were carried out on high and ultrahigh pressure metamorphic rocks in the eastern Dabie Mountains, China. The δ¹⁸O values of eclogites cover a wide range of −4.2 to +8.8‰, but the δD values of micas from the eclogites fall within a narrow range of −87 to −71‰. Both equilibrium and disequilibrium oxygen isotope fractionations were observed between quartz and the other minerals, with reversed fractionations between omphacite and garnet in some eclogite samples. The δ¹⁸O values of −4 to −1‰ for some of the eclogites represent the oxygen isotope compositions of their protoliths which underwent meteoric water–rock interaction before the high to ultrahigh pressure metamorphism. Heterogeneous δ¹⁸O values for the eclogite protoliths implies not only the varying degrees of the water–rock interaction before the metamorphism at different localities, but also the channelized flow of fluids during progressive metamorphism due to rapid plate subduction. Retrograde metamorphism caused oxygen and hydrogen isotope disequilibria between some of the minerals, but the fluid for retrograde reactions was internally buffered in the stable isotope compositions and could be derived from structural hydroxyls dissolved in nominally anhydrous minerals.     

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。     

北大别罗田榴辉岩的减压出溶结构与超高压变质作用

岩石学研究表明北大别罗田榴辉岩经过了榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相变质作用,表现出多种减压出溶结构.特征性的减压出溶结构有单斜辉石和石榴石中分别发育石英+角闪石+斜长石等与金红石+单斜辉石+角闪石等针状矿物出溶体,以及锆石中含有柯石英残晶.这些进一步证明北大别南部（罗田一带）同北部（如黄尾河、百丈岩等地）榴辉岩一样经过了>5～7CPa的超高压变质作用.