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。     

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。     

南苏鲁毛北地区片麻岩锆石中的特殊矿物包体：指示〉120km深俯冲的证据

以钻孔ZK23O4岩心样品为例，采用激光拉曼技术和阴极发光技术，识别毛北地区所有类型片麻岩的锆石中均保存以柯石英为代表的超高压矿物包体，典型的超高压包体矿物组合为：Coe Jd Rt Phe，Coe Grt Jd Rt Ap，Coe Grt Jd Rt，Coe Jd Rt，Coe Grt Ap，Coe Grt Phe Rt Ap等。锆石中的矿物包体分布特征与相应的阴极发光图像存在十分完好的对应关系。在同一锆石样品中，有的锆石具有继承性锆石的核(c)、超高压幔(M)和退变质的边(R)；有的锆石则具有超高压的核(C)和幔(M)，以及退变质的边(R)，标志着同一样品不同锆石晶体具有明显差异的结晶-生长演化历史。电子探针分析结果表明，片麻岩锆石中与柯石英共生的石榴石、单斜辉石和金红石具有十分特殊的化学成分。其中石榴石以富含CaO为特征，CaO=27，84％～28．97％，相应的钙铝榴石端员组分(Grs)高达77．3～80，2之间；单斜辉石则显示极高的Al2O3和Na2O含量，分别为20．55％～21．13％和13．33％～13．48％，之间，相应的硬玉端员组分高达83．9～86．7；而金红石含有较高的FeO，可达3．27％左右。温压估算及相应的热力学分析结果表明，片麻岩锆石微区超高压矿物包体组合所记录的峰期变质阶段的温度条件为750℃～830℃，压力大于3．9～4．0GPa，标志着苏鲁地体片麻岩深俯冲的深度可能已超过120km。该项成果为进一步深入探讨苏鲁-大别超高压变质带超深俯冲-快速抬升的动力学过程具有重要的科学意义。     

柴达木盆地北缘鱼卡河含柯石英榴辉岩的确定及其意义

在柴达木盆地北缘鱼卡河边达肯大坂杂岩之花岗质片麻岩中发现典型的含柯石英榴辉岩。榴辉岩主要由石榴石、绿辉石和少量（多硅）白云母、柯石英和石英、角闪石、金红石等矿物组成。石榴石中铁铝、镁铝和钙铝榴石分子含量分别为５１％～５９％、２６％～３１％和１３％～１９％;绿辉石中硬玉分子含量为４５％～４８％;岩石中残留有ｂ０值极大的高压矿物多硅白云母（ｂ０＝９０７５×１０－１ｎｍ）;角闪石亦为高压类型的冻蓝闪石;最为重要的是确定了柯石英的存在。榴辉岩原始特征保存完好,仅遭受轻微的退变质作用和叠加变质作用。组成矿物可分为３个世代：（１）峰期矿物组合：石榴石＋绿辉石＋（多硅）白云母＋（柯）石英＋金红石;（２）退变交生组合：冻蓝闪石＋蠕虫状石英;（３）后期叠加变质矿物白云母。榴辉岩相变质作用发生在压力大于２８ＧＰａ的超高压至大约７３０℃、１７０ＧＰａ的高压环境,表明柴达木盆地北缘是一条重要的古板块汇聚边界。     

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。     

西藏松多榴辉岩矿物出溶体研究

西藏松多榴辉岩中的石榴石和单斜辉石中发育有大量的矿物出溶体。电子探针能谱分析结果表明,石榴石中的出溶体为金红石,绿辉石中的出溶体为石英和富钾质矿物(钾长石)。根据石榴石-绿辉石-多硅白云母矿物温压计计算出的松多榴辉岩变质温压范围接近石英-柯石英相转变线,结合这些出溶体的存在,指示了西藏松多榴辉岩曾经历过超高压变质作用,这为松多榴辉岩的形成条件提供了重要证据。     

滇西双江县勐库地区(退变)榴辉岩的岩石学、矿物学特征

滇西双江县勐库镇以北的那卡河、控角等地出露的(退变)榴辉岩以构造岩片的形式产于奥陶纪湾河蛇绿岩混杂岩带中。根据退变质程度差异依次划分为退变榴辉岩、榴闪岩、含石榴斜长角闪岩,主要矿物成分为角闪石、石榴子石、单斜辉石、斜长石,次要矿物成分为金红石、多硅白云母、硬玉、绿帘石、黑云母、磷灰石、石英等,特征的高压-超高压变质矿物绿辉石仅残余在少量的石榴子石、角闪石中,以包裹体形式产出。岩石学和矿物学研究显示,该榴辉岩峰期变质矿物组合为:绿辉石+石榴子石+金红石+石英+多硅白云母。石榴子石中的部分石英包裹体周围发育放射状的胀裂纹,暗示其可能由柯石英转化而成。由此推断,该榴辉岩可能经历了超高压变质作用。     

胶南造山带中高,超高压变质矿

胶南造山带榴辉岩中的高压、超高压变质矿物主要有绿辉石、镁铝榴石、柯石英、金刚石、金红石等。柯石英、金刚石均呈微晶状包裹于石榴子石、绿辉石中。柯石英多已转化为石英聚晶,并使包裹它的矿和拉生放射状胀裂纹;金刚石呈近等轴八面体等,其形成压力达３．５ＧＰａ以上。榴辉岩围岩中的高压、超夺高变质矿物主要有辉石类（透辉石、霓石、暗硬玉）、钠钙质－钠质角闪石（钠闪石、镁钠闪石）、多硅白云母（３Ｔ型）、钠长石、绿帘     

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     

高压变质作用压力估算的热力学方法

概述了近来提出的估计变质作用压力的几种方法，即金红石－榍石压力计，单斜辉石，石榴石，斜长石，钛铁矿，金红石（榍石）等矿物组合压力计，多硅白云母压力计，硬玉分子压力计方法。     

河南大别山区榴辉岩及蓝晶石石英岩中柯石英的发现

团麻断裂以西的河南大别山区榴辉岩及其围岩蓝晶石石英岩中首次发现柯石英。含柯石英榴辉岩的矿物共生组合为石榴石+绿辉石+蓝晶石+多硅白云母+石英(柯石英)+金红石,其形成温压条件为T=610～740℃,P≥2.8 GPa。含柯石英榴辉岩及其围岩同时经历了超高压变质作用,可能由扬子板块向华北板块深俯冲作用形成,俯冲深度可迭90km以上。河南大别山区含柯石英榴辉岩的发现扩大了中国中东部含柯石英榴辉岩带的分布区。     

大别山超高压正片麻岩：岩石学及变质演化

大别山超高压片麻岩与正常（中低压）片麻岩呈互层状产生，原岩相当于安山质火山岩。超高压片麻岩的特征矿物组合为石榴子石＋绿辉石＋多硅白云母＋斜黝帘石＋石英／柯石英＋金红石±蓝晶石±纳云母，高压矿物包体、冠状反应结构、假象结构和局部不平衡结构可作为其岩相学鉴别标志。它们经历了与含柯石英榴辉岩可对比的超高压变质（＞2．7GPa、672～725℃）和中低压绿帘角闪岩相退变质（0．3～0．7GPa、450～520℃）两个主要演化阶段，其退变质作用与围岩区域变质作用的一致性有可能说明二者自始至终经历了同一演化过程。     

苏北东海青龙山变斑状榴辉岩的变质演化

青龙山部分榴辉岩以含绿帘石、蓝晶石和滑石变斑晶为特征,但是其峰变质矿物组合由基质中细粒的石榴石+绿辉石+多硅白云母+柯石英+金红石+绿帘石构成,它们定向分布形成片理构造。相图中石榴石组成等值线温压计确定的峰变质组合为:石榴石+绿辉石+多硅白云母+蓝晶石+金红石+柯石英+硬柱石+滑石,与岩相学观察结果不符。这可能是超高压变质流体显著偏离计算相图假设的流体相为纯水所致。无定向的变斑晶切割片理,晚于峰变质组合结晶于弱剪切应力的环境。岩相学观察和相图模拟结果显示,变斑晶的形成顺序为蓝晶石-绿帘石-滑石。绿帘石在<2GPa大量生长形成变斑晶,它包含柯石英并不一定说明二者平衡共生,更可能是温压快速下降后峰变质组合被绿帘石变斑晶包含。由矿物组合限定的青龙山变斑状榴辉岩P-T路径为典型的"发卡式"。含水矿物出现于岩石的各个变质组合,并且沿退变质P-T路径陆续结晶数量增多,表明在退变质过程中不断有流体渗入岩石。     

冀西北石榴角闪二辉麻粒岩早期高压变质矿物组合的确定及其形成的温压条件——来自锆石中矿物包裹体的信息

采用激光拉曼、阴极发光和电子探针技术,确认冀西北石榴角闪二辉麻粒岩锆石中保存早期高压变质包体矿物组合:石榴石(Grt)+单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+金红石(Rt)、单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)和石榴石(Grt)+单斜辉石(Cpx)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)。其中少量锆石具有继承性锆石的核,而多数锆石则形成于高压麻粒岩相变质阶段。利用TWQ方法限定石榴角闪二辉麻粒岩锆石中所保存的高压包体矿物组合的变质温度条件为750～820℃,压力为1.07～1.40 GPa。该项研究成果对于如何识别高压麻粒岩以及深入研究其成因机制均具有重要的科学意义。     

北秦岭官坡地区高压—超高压榴辉岩岩相学及变质作用研究

北秦岭官坡地区的榴辉岩及含柯石英榴辉岩产在帮岭岩群的北侧，主要由绿辉石和石榴石组成，部分石榴石和绿辉石中含柯石英包体。此外还含有退变质的多硅白云母、角闪石、黝帘石和纳长石等矿物，根据变质矿物之间的替代关系及共生组合规律，榴辉岩退变质作用可划分为四个阶段，各阶段代表性矿物组合依次为：柯石英＋绿辉石＋石榴石；石英＋绿辉石＋石榴石；多硅白云母＋绿辉石＋石榴石＋石英；角闪石＋斜长石＋白云母＋黑云母。这四个     

超高压变质矿物学的研究成果综述

超高压变质矿物,已远远超出柯石英一种,实验的研究已发现了许多新的超高压矿物。可以归纳为以下3类:(1)矿物的多形转变,如柯石英和金刚石;(2)超高压矿物的出溶,如K-单斜辉石、majorite-镁铝榴石和高硅榍石;(3)超高压(高压)变质矿物或矿物组合,如多硅白云母、文石和菱镁矿等。文中介绍了这些矿物学标志的地质学和矿物学特征及应用前景。     

拉萨地块松多榴辉岩的变质演化过程:NCKMnFMASHTO体系中的相平衡关系

拉萨地块松多榴辉岩主要矿物组合为石榴子石、绿辉石、角闪石、多硅白云母、绿帘石、金红石。石榴子石环带不明显,核部成分均一,从核部到边部,镁铝榴石和钙铝榴石含量降低,可能分别记录了榴辉岩峰期及退变质过程信息。绿辉石显示微弱的成分环带,硬玉含量从核部到边部略有升高,部分绿辉石边部发育韭闪石退变质边,反映了在减压过程中外来流体进入体系的过程。多硅白云母具有高的Si含量(3.5~3.6),其中石榴石包体中的多硅白云母相对基质中的白云母有更高的Si值。本文利用Thermocalc变质相平衡模拟软件,结合详细岩相学观察,在NCKMn FMASHTO体系下,模拟松多含多硅白云母榴辉岩的变质演化过程。其中,榴辉岩峰期矿物组合为g+o+law+phn+ru,石榴石核部最大镁铝榴石值和石榴子石包体中多硅白云母最大Si值确定的榴辉岩峰期温压条件约为620℃,32×105Pa,榴辉岩经历了近等温降压的退变质过程。相平衡模拟结果表明拉萨地块松多榴辉岩经历了超高压变质作用过程,并经历了相对快速的折返过程到中部地壳层次。     

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。     

安徽岳西地区的含白云石柯石英榴辉岩

安徽岳西地区与超基性岩伴生的柯石英榴辉岩的共生矿物组合是石榴石+绿辉石+白云石+柯石英+金红石或石榴石+绿辉石+柯石英+斜黝帘石+白色云母+金红石。前一个含白云石组合是本文作者首次发现的。石榴石中铁铝、镁铝和钙铝榴石分子分别为25～63(％)、10～32％和23～44％。绿辉石中硬玉、普通辉石、霓石和钙契尔马克分子分别为35～51％、45～58％、0.2～13％和0～3％。变质作用的温度为600～840℃,压力大于2.7～2.9GPa,形成深度在80km以上。     

苏北高压变质带及其与北侧超高压变质带的关系

在苏北超高压变质带以南存在一条与之平行的高压变质带。带内由东南向西北可进一步划分出蓝闪石-黑硬绿泥石带,石榴石-绿帘石带和蓝晶石-黄玉带三个变质亚带。从蓝门石-黑硬绿泥石带到蓝晶石-黄玉带变质温压逐渐升高,其峰期地热梯度为15±3℃/km,属于高压变质相系。北侧超高压变质带的典型矿物组合是石榴石+绿辉石+柯石英+金红石,地热梯度为9±2℃/km。高压变质带峰期变质与北侧超高压带峰期变质的地热梯度明显不同,而与超高压变质体的退变质地热梯度相吻合。结合同位素年代学资料,本文指出本区的高压变质作用与北侧的超高压变质作用不是同时发生,而是与超高压变质体的退变质作用同时发生于中生代的印支期。含柯石英榴辉岩的超高压峰期变质早于印支期,并经两次抬升出露于地表。