青藏高原北缘早古生代板块构造演化和大陆深俯冲

青藏高原北缘北祁连山和柴达木盆地北缘分别发育有2类不同的高压和超高压变质带.北祁连山为典型的环太平洋型俯冲带,榴辉岩锆石的SHRIMP年龄为464 Ma±5 Ma.而柴北缘为典型的大陆俯冲型变质带,片麻岩锆石中的柯石英证明柴北缘是一超高压变质带.石榴橄榄岩中的超硅石榴子石和橄榄石中的钛铁矿等出溶反映其形成深度大于200 km.柴北缘榴辉岩的原岩具有MORB和OIB的特征,并与北祁连山榴辉岩的年龄相同,代表早古生代祁连洋俯冲变质的时代.而含柯石英片麻岩的锆石和石榴橄榄岩超高压变质年龄均为423 Ma,代表大陆地壳深俯冲发生的时间.北祁连山和柴北缘很可能是一个俯冲带从大洋俯冲到大陆碰撞的不同阶段的产物.     

北祁连山清水沟蓝片岩带中含硬柱石蓝片岩和榴辉岩的岩石学﹑40Ar/39Ar年代学及其意义

本文在北祁连造山带清水沟高级蓝片岩中发现了硬柱石,硬柱石作为包体出现在石英颗粒中,颗粒细小(9.5～4μm),无自形晶。在与其伴随的榴辉岩中也发现了硬柱石包体。利用矿物内部一致性热力学数据和Domino/Theriak软件计算了清水沟含硬柱石榴辉岩、百经寺白石崖绿帘石蓝片岩、清水沟绿帘石蓝片岩和阿柔煤矿含硬柱石蓝片岩的温压条件分别是:495～519℃,2.24～2.39GPa;530～600℃,1.35～2.15GPa;520～545℃,2.20～2.35GPa;544～576℃,1.92～2.08GPa。反映清水沟高级蓝片岩带经历了硬柱石蓝片岩相到绿帘石蓝片岩相的变质转化,与含硬柱石榴辉岩的温压条件相似,代表了古祁连山洋向北俯冲发生高压低温变质作用的产物。40Ar/39Ar同位素年代学研究表明,绿帘石蓝片岩的变质年龄分别为447±1.7～447±5Ma和453±2～454±2Ma;低温榴辉岩中蓝闪石得到的蓝片岩相退变年龄为392±12～400±3Ma。综合以上岩石学﹑地球化学和同位素年代分析等资料,进一步探讨了北祁连造山带早古生代大地构造演化过程。     

高压-超高压变质电气石研究的现状和进展

本文总结了近年来有关高压-超高压变质电气石的研究成果,并在此基础上指出未来该领域的重点研究方向.电气石是一种分布广泛的矿物.实验证明其稳定存在的温度大于850℃,压力大于4 GPa.由于较慢的空间扩散作用、复杂的成分替代关系和较高的环境敏感度,电气石可以保存完好的生长环带.这有助于我们分析同位素演化、变质流体成分、岩石变质历史等.高压-超高压电气石结构化学研究表明电气石结构中的某些元素含量(如Al和F含量)和矿物的形成温度具有很好的相关性.根据不同的硼同位素来源,高压-超高压变质电气石的生长模型可以分为A型电气石、B型电气石和C型电气石.通过分析出露在全球各地的代表性高压-超高压变质电气石,其特征总体表现为:①多为镁电气石;②X晶位具有很高的占位率(＞0.8 pfu);③化学结构中硼元素具有过量特征(3.2～3.3 pfu);④Ti、Mn、Li、Cl含量很低;⑤硼同位素成分的变化范围为:-16％ ＜δ11B＜+ 1‰.未来高压-超高压变质电气石的研究重点应该放在电气石晶体化学和变质p-t条件的关系、电气石-流体之间微量元素的分异作用以及含硼矿物组合的相平衡模拟等.     

洋壳深俯冲超高压变质作用研究及其地质意义

洋壳深俯冲经历超高压变质作用的岩石比较稀少,是目前超高压变质作用研究的重要前沿领域,有关这方面的研究对于建立新的冷俯冲带变质作用类型、探讨地幔水流体的成因、建立更广泛的超高压变质岩石的抬升机制具有重要意义。另外,洋壳深俯冲高压变质带往往与低压高温变质带组成双变质带,对双变质带的深入研究对于完整地重塑俯冲碰撞造山带的形成演化过程具有重要意义。简要地介绍了新疆西天山洋壳深俯冲超高压变质带的研究现状和存在的问题。     

新疆西天山高压变质带研究进展

沿中天山南缘缝合带东西向延伸约200km的西天山高压变质带是塔里木板块和伊犁中天山板块古生代碰撞造山作用的产物,多年来为许多学者所关注。笔者在执行国家自然科学基金(49632240)和国家“九五”重点科技攻关(969150301)联合资助的“西天山高压一超高压变质带变质作用与构造演化关系”项目过程中,取得如下初步进展。     

俯冲板片的脱碳机制及通量估算:问题与进展SCIEI北大核心CSCD

地球98%以上的碳赋存在地球深部地幔和地核中。地球深部储库(地幔和地核)中的碳以各类岩浆作用释放到地表,而地球表层系统(大气圈、水圈、生物圈)中的碳又可以伴随板块俯冲作用进入地球深部地幔。然而俯冲过程中不同的脱碳机制会将俯冲板片中部分乃至全部碳带出板片,而后经由岛弧岩浆作用、流体扩散作用等途径返回地表。因此,板片俯冲过程中的脱碳机制及其通量深刻地影响了地质时间尺度中地表系统的二氧化碳浓度,进而改变地球的宜居性。本文总结了目前主流观点认可的五种俯冲板片脱碳机制:变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳、底辟脱碳和氧化还原脱碳。另一方面,目前对于俯冲板片各种脱碳机制对应的脱碳效率还有很大的争议,因此本文进一步梳理了板片俯冲过程中不同脱碳机制相关的通量估算的研究进展与存在的问题,建议将来综合多种方法对比研究俯冲带碳循环问题,以期在俯冲带深部碳循环过程和通量方面取得突破性进展。     

北祁连造山带低温榴辉岩的变质作用演化

北祁连造山带是在早古生代时期由洋壳俯冲形成的俯冲-碰撞造山带,主要岩石单元包括蛇绿岩、低温高压变质岩、岛弧火山岩、花岗岩体、志留纪复理石和泥盆纪磨拉石组合等.     

地球早期碳循环与大氧化事件

碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响.现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异.本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题.地球是从太...     

新疆西天山超高压变质榴辉岩

在新疆西天山3类榴辉岩中均发现了超高压变质矿物：在第Ⅰ类与蓝片岩互层的榴辉岩中发现了柯石英假像；在第Ⅱ类枕状榴辉岩的绿辉石中发现了石英出溶叶片；在第Ⅲ类产于大理岩中呈透镜状的方解石/白云石榴辉岩中发现了变质成因的菱镁矿。详细的岩石矿物学研究表明，第Ⅰ类榴辉岩3个阶段的变质演化温压条件为：UHP前变质阶段（356-433℃，0.8-1.0GPa）、峰期UHP榴辉岩相阶段（496-598℃,2.572-2.666GPa)和退变绿帘蓝片岩相阶段（500-530℃，1.0-1.2GPa），并建立了在NCMASCH（Na2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CO2-H2O）体系中出现蓝闪石、石榴石、绿辉石、菱镁矿、白云石、黝帘石、柯石英、CO2和H2O的相平衡关系。经变质反应分析和相平衡理论计算西天山含菱镁矿的蓝闪石榴辉岩的变质峰期温压条件为：2.7-2.8GPa和525-607℃，XCO2低于0.006。超高压变质矿物的发展表明西天山榴辉岩经历了超高压变质作用，所谓的南天山造山带可能是世界上规模最大的由洋壳俯冲形成的超高压变质带。     

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745～790℃,大于2．8～3．0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670～770℃,1．6～2．2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明．锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。