华中高压变质柯石英的拉曼谱学研究

采用光学显微镜、X衍射仪和拉曼分子探针对华中皖西南榴辉岩中的柯石英的晶体结构和分子配位体结构进行了研究,在中国自己的实验室中首次测定了自然柯石英的拉曼散射谱并获得下列结论:①通常高压变质柯石英是不可能结晶成大的颗粒,其大小为几个微米至几十微米。②根据因子群分析理论确定石英的465cm~(-1)峰为对称伸缩振动A_1,柯石英的521cm~(-1)峰为反对称伸缩振动Bg。③利用拉曼分子微探针鉴定SiO_2多形具有独特的效果,研究表明在α-方石英(CR)石英(QZ)和柯石英(CS)中Si-O键长基本不变,但是[SiO_4]配位体密度从CR、QZ至CS是递增的,并导致矿物密度及[SiO_4]架状结构振动频率的增加,这为研究分子结构与地质体温度、压力之关系提供了新的依据。     

隐藏在苏鲁地体斜长角闪岩锆石中超高压变质作用的信息

运用激光拉曼和阴极发光技术，配备电子探针测试，发现苏鲁地体地表露头和中国大陆科学钻探工程预先导孔CCSD-PP1和CCSD-PP2斜长角闪岩锆石中均保存以柯石英为代表的典型超高压矿物组合：柯石英 石榴石 绿辉石 金红石；柯石英 石榴石 绿辉石；柯石英 石榴石 绿辉石 多硅白云母 金红石 磷灰石；柯石英 绿辉石 金红石；柯石英 菱镁矿。该类矿物包体组合与苏鲁地体超高压榴辉岩的峰期矿物组合十分相似，表明斜长角闪岩可能是由超高压变质的榴辉岩在构造抬升过程中退变质而成。     

大别山超高压变质带片麻岩锆石中重晶石和硬石膏包裹体及其意义

通过拉曼光谱,识别出大别山超高压变质带片麻岩的锆石中有重晶石和硬石膏包裹体,它们与柯石英共生,由此表明超高压变质过程中存在变质流体。     

苏鲁地体超高压矿物的三维空间分布

采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,确认苏鲁地体大多数花岗质片麻岩,所有类型片麻岩、斜长角闪岩、蓝晶石英岩和大理岩的锆石中均隐藏以柯石英为代表的超高压包体矿物组合。其中花岗质片麻岩典型超高压包体矿物为柯石英±多硅白云母;副片麻岩为柯石英+石榴子石+绿辉石、柯石英±石榴子石+硬玉+多硅白云母+磷灰石、柯石英+多硅白云母±磷灰石;斜长角闪岩为柯石英+石榴子石+绿辉石±金红石;蓝晶石英岩为柯石英+蓝晶石+金红石+磷灰石、柯石英+蓝晶石+多硅白云母+金红石;大理岩为柯石英+透辉石、柯石英+橄榄石。表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩所组成的巨量陆壳物质曾普遍发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。锆石的矿物包体分布特征及相应的阴极发光图像研究表明,在同一样品中,锆石的成因特征存在明显差异。有的锆石显示继承性(碎屑)锆石的核(core)、超高压变质的幔(mantle)和退变质的边(rim);有的锆石则具有超高压的核、幔和退变质的边;而有的锆石却记录了深俯冲的核、超高压的幔和退变质的边。标志着苏鲁超高压变质带各类岩石副矿物锆石均具有十分复杂的结晶生长演化历史。因此,在充分研究锆石中矿物包体性质、分布特征以及相应阴极发光图像的基础上,采用SHRIMP离子探针技术,在锆石晶体的不同     

超高压变质岩中柯石英→石英相变研究的进展

柯石英是石英的高压同质多相变体，是超高压变质作用的产物，它是识别超高压变质作用的重要标志矿物。柯石英的发现表明了近地表的岩石随板块运动曾被俯冲至地下大于90km的深度并经受了超高压变质作用。研究柯石英→石英相变过程中的微结构变化，对进一步研究超高压变质作用的机理及超高压变质岩折返过程的动力学机制具有重要意义。本文简述了近年来有关超高压变质岩中柯石英→石英相变研究的一些进展。     

中国西北地区早古生代柴达木北缘超高压变质带的大陆俯冲：证据来自此带中发现柯石英

作者使用激光拉曼微光谱在柴达木北缘超高压变质带与一大型榴辉岩体有关的泥质片麻岩的锆石单矿物中发现柯石英。柯石英呈包体产出。此外,还发现一些石墨包体。这发现表明曾发生原地超高压变质作用。地体很可能是在低于金刚石稳定区压力条件下结晶的。     

中国大陆科学钻探主孔0～4500米变质岩石锆石中保存的超高压矿物包体

中国大陆科学钻探主孔0-4500米的岩心主要由榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩、正片麻岩以及少量的超基性岩所组成。岩相学研究结果表明,榴辉岩的围岩普遍经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压变质的矿物组合已完全被后期退变质过程中角闪岩相矿物组合所替代。采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,发现主孔224件岩心中有121件(包括榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩和正片麻岩)样品的锆石中普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体,且不同岩石类型锆石中所保存的超高压矿物包体组合存在明显差异。(含多硅白云母)金红石石英榴辉岩锆石中保存的典型超高压包体矿物组合为柯石英 石榴石、柯石英 石榴石 绿辉石 金红石和柯石英 多硅白云母 磷灰石。黑云绿帘斜长角闪岩锆石中保存的超高压矿物组合为柯石英 石榴石 绿辉石、柯石英 石榴石 多硅白云母和柯石英 绿辉石 金红石,与榴辉岩所保存的超高压矿物组合十分相似,表明该类斜长角闪岩是由超高压榴辉岩在构造折返过程中退变质而成。在副片麻岩类岩石,如石榴绿帘黑云二长片麻岩锆石中,代表性的超高压包体矿物组合为柯石英 多硅白云母和柯石英 石榴石等;而在石榴黑云角闪钠长片麻岩锆石中,则保存柯石英 硬玉 石榴石 磷灰石、柯石英 硬玉 多硅白云母 磷灰石和柯石英 石榴石 磷灰石等超高压矿物包体。在正片麻岩锆石中,标志性的超高压矿物包体为柯石英、柯石英 多硅白云母、柯石英 蓝晶石 磷灰石和柯石英 蓝晶石 榍石等。此外,在南苏鲁东海至临沭一带的地表露头以及一系列卫星孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的标志性超高压矿物包体,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质(方圆>5000km2,厚度超过4.5km)曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。该项研究对于重塑苏鲁-大别超高压变质带俯冲-折返的动力学模式有着重要的科学意义。     

豫南地区含柯石英榴辉岩的发现

近年来,在大别以东超高压变质带榴辉岩中相继发现了柯石英及其假象和金刚石,而商麻断裂以西未发现超高压证据,故有人认为该断裂是超高压变质带的西界。近两年来经我们详细的室内外研究,继1992年8月在中美高压变质作用讨论会上报导了在豫南地区榴辉岩中发现柯石英假象后,又在新县田铺、郭家河及箭河等地的榴辉岩中多处发现了柯石英。柯石英呈包     

大别山区含柯石英榴辉岩的发现

大别山区的榴辉岩可划分为四种类型,目前已在第Ⅲ类和第Ⅰ类中分别发现了柯石英及其假像。柯石英除鉴定其光学特征外,还经显微拉曼光谱证实。含柯石英榴辉岩的形成条件为T600°—710℃,P>2.8GPa,表明其形成于上地幔。大别山区含柯石英榴辉岩是目前世界上发现的少数几处非金伯利岩型高压变质岩之一。它的形成可能与三叠纪中朝板块与扬子板块间发生的陆内俯冲作用有关。     

含柯石英锆石的SHRIMP U-Pb定年:胶东印支期超高压变质作用的证据

苏鲁超高压变质带的形成时代究竟是印支期还是新元古代争议始终很大。对山东胶南地区超高压变质带中超镁铁岩和榴辉岩的锆石激光拉曼、阴极发光和离子探针原位定年的研究获得超高压变质作用发生的时代为印支期。其中超镁铁岩含柯石英锆石的年龄为221±12Ma,该深成岩侵位时代为新元古代(581±44Ma)。此外,锆石中另有约400Ma年龄记录,可能代表岩石形成后另有一期热事件。榴辉岩的下交点年龄为228±29 Ma,与超镁铁岩含柯石英锆石年龄一致,代表超高压变质时代;上交点为中元古代(1821±19Ma),代表原岩年龄,后者与其片麻岩围岩时代相一致,说明榴辉岩是原位俯冲。     

火星陨石NWA11288岩石矿物学和冲击变质特征

NWA 11288 是一块2015 年发现的玄武岩质辉玻无球粒陨石,具有典型的次辉绿结构,主要由辉石(面积比68. 6%)和熔长石(面积比28. 1%)组成,含少量磷酸盐(面积比 1. 35%)、不透明矿物(面积比 1. 45%)和二氧化硅等副矿物.通过扫描电子显微镜、电子探针和拉曼光谱等实验分析方法,对NWA 11288 进行了岩相学、矿物学及冲击变质作用研究.基于辉石核部的Ti/Al 比值,推测其结晶压力为 930 MPa,结晶深度约为50 km,接近火星壳幔边界.NWA 11288 经历过强烈的冲击变质作用,其中长石全部熔长石化,发育冲击熔脉及熔融囊并出现重结晶的辉石和柯石英.柯石英具有一种前人未报道的新产状:以柯石英-石英-二氧化硅玻璃三相集合体共生,柯石英和石英主要分布在集合体的边部,包裹着核部的二氧化硅玻璃,指示柯石英是在卸压阶段从熔体中结晶形成,且在后续的卸压阶段部分柯石英转变为石英.此外,熔融囊中可见自形的斯石英形态的二氧化硅玻璃;粒间区域可见具有斯石英/赛石英典型特征的二氧化硅颗粒.这些冲击变质特征说明NWA 11288 经历的峰值温度至少为1600℃,峰值压力或可高达15～20 GPa.通过对比NWA 11288 和NWA 8657/8656 的岩石结构、矿物化学成分以及冲击变质特征,本文认为NWA 11288 很可能是NWA 8657/8656 的成对陨石.     

大别地区榴辉岩中几种超高压变质矿物研究

根据镜下观察,在大别地区东南部榴辉岩中陆续发现柯石英、金刚石和文石等三种超高压变质矿物,拉曼分子探针检测进一步证实了这些发现。柯石英和文石均被包裹于石榴石或绿辉石晶体之内,而基质中则分别以低压多型变体石英和方解石的形式存在,说明其保存除快速构造抬升的外部条件外,还与寄主矿物机械阻力及晶内低压缩性有关。作为榴辉岩相的早期共生矿物,它们的出现证明该区榴辉岩经历了超高压变质作用。     

超高压变质岩中柯石英的产出和保存机制

了解柯石英的产出并制约其保存机制对于深入认识超高压变质岩的形成和演化具有重要的启示意义.早期的研究发现超高压变质岩中的柯石英主要以包裹体的形式产在刚性寄主矿物中,而粒间柯石英之前仅在苏鲁仰口的超高压双矿物榴辉岩中有过发现.目前提出的柯石英保存机制主要包括以下两种:涉及"构造超压"的"高压釜"模型和较干的变质演化环境.新近报道的大别山甘家岭超高压变沉积岩中的粒间柯石英和白云石中的大量柯石英包裹体肯定了较干的变质演化环境而削弱了传统的"高压釜"模型在保存柯石英方面所起的作用.      

显微拉曼光谱仪在分析和鉴定薄片矿物中的应用

显微拉曼光谱仪是研究薄片中矿物的有用工具。这种技术作为分析微粒矿物的姑构探针的优点已为研究SiO_2和MgSiO_3的同质多象所证实。用拉曼显微探针在原位鉴定了Coconino砂岩薄片中氧化硅的三种同质多象——石英、柯石英和玻璃,还获得了采自同一岩石的斯石英的拉曼光谱。结果表明:冲击作用形成的斯石英是具有金红石结构的高压氧化硅相。MgSiO_3的三种同质多象原顽火辉石、顽火辉石和斜顽辉石的拉曼谱揭示出其结构相似于辉石类链状结构,但空间群不同。每一实例的特征拉曼光谱能用作物相及其定向的“指纹”鉴定。     

柯石英包裹体形成的模型计算及其退变质路径

天然柯石英的退变质过程和路径对于描绘超高压变质岩折返的 p T t轨迹具有重要意义。样品采自安徽石马地区的含柯石英榴辉岩 ,显微镜观察 ,柯石英包裹体分为柯石英层、退变质石英层和石榴石基质层 ,退变石英聚集在柯石英周围呈均匀的成核结晶状 ,石榴石的径向断裂也沿四周均匀分布 ,由此可推测柯石英晶粒外缘的石英结晶生长条件是基本相同的 ,故取退变前的柯石英模型为一均匀球体 ,石榴石为一个包裹柯石英球的球壳 (Nishiyama ,1998) ,以此建立一个 3层复合球模型。根据显微镜观察的统计结果 ,模型中分别将柯石英球、石英球、石榴石球的初…     

华东地区发现变质柯石英

西安地矿所徐培苍副研究员与长春地质学院张树业教授经深入研究,发现华东地区古老变质岩系中存在有高压变质矿物——柯石英,填补了我国在高压变质矿物——柯石英研究领域的一项空白。超高压的标志矿物——柯石英,1960年首次发现于美国亚利桑那陨石坑。随后,法、日等国在金伯利岩和区域变质岩中相继发现。1988年以来,长春地质学院张树业教授和一些中外专家学者在研究安徽、江苏、山东地区的高压     

含柯石英榴辉岩形成深度的构造校正测算

应用透射电子显微镜(TEM)对大别地区英山县含柯石英榴辉岩、石英榴辉岩及石榴角闪岩中石榴子石进行研究,结果表明在强塑性变形的三类岩石中,石榴子石的超微构造特征存在明显差异。在含柯石英榴辉岩中的石榴子石位错密度比角闪岩中的低。修正石榴子石材料系数α为0.25,用石榴子石位错密度估算了相对差异应力值,并讨论了在超高压榴辉岩形成和退变质过程中各阶段的变质条件。根据石榴子石位错密度测定的差异应力,结合石榴子石的变形测量,恢复构造三维主应力及构造附加静水压力值P_S,从柯石英相的转变压力P中减去构造附加静水压力值P_S后,利用单纯由重力引起的静水压力值P_G换算上覆岩石的重力和厚度,获得大别超高压变质带含柯石英榴辉岩形成深度仅为 ≥ 32.09~32.11km.因此提出,该含柯石英榴辉岩是在这一地壳深处(或稍深一些)受强烈构造作用形成的新认识。同位素资料分析表明,大别地区榴辉岩系地壳成因,这对于榴辉岩是壳内产物的认识提供了进一步证据。      

榴辉岩中石英出熔体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究。研究结果表明，石榴石（或绿辉石）中柯石英向石英相变是一个连续变化过程。绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系，即石英出溶体长轴有两个展布方向：平行于绿辉石（100）裂理面和平行于绿辉石（－101）面。目前，部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志。笔者认为，棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明。因此，需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究，从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束。     

榴辉岩中石英出溶体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究.研究结果表明, 石榴石(或绿辉石) 中柯石英向石英相变是一个连续变化过程.绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系, 即石英出溶体长轴有两个展布方向: 平行于绿辉石(10 0) 裂理面和平行于绿辉石(- 10 1) 面.目前, 部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志.笔者认为, 棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明.因此, 需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究, 从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束.      

大别山地区柯石英榴辉岩变质作用的P-T-t轨迹及其地球动力学意义

本文对大别山地区的柯石英榴辉岩进行了详细全面的岩相学和矿物化学研究,确定了柯石英榴辉岩的变质条件,识别出了榴辉岩化前的矿物包体及其角闪岩化、绿帘角闪岩化和绿片岩化3期退变质作用,进而再塑了一个呈顺时针方向旋转的复杂P-T-t轨迹。由此讨论了柯石英榴辉岩的形成机制和地球动力学意义。