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变质岩是组成硅酸盐地球的三大岩石之一,对了解深部地壳的组成和地壳演化、研究地壳热结构历史记录、恢复变质岩原岩建造和指导找矿都具有重要意义.本文综述了近十年来我国变质岩学科在超高压/高温变质作用、相平衡、变质流体以及变质岩地球化学等几方面的研究进展.在已有研究基础上,近十年来我国学者又相继在柴北缘野马滩、南阿尔金、东昆仑、北秦岭及西南天山的不同类型岩石中发现了柯石英、斯石英假象(副象)以及其他一些特征的超高压变质指示矿物和结构,确定了这些超高压变质带的野外分布特征.在超高温变质作用研究方面,识别并确定了华北克拉通孔兹岩带超高温变质岩石的出露规模,准确的变质时代和时间尺度的限定以及P-T-t轨迹的构建,尤其是在进变质阶段的确定方面取得了一系列进展.在变质相平衡研究方面,在热力学数据库和矿物相及熔体活度模型进一步完善的基础上,开发了新的模拟计算软件GeoPS,建立了基于ACF组分分析的变质基性岩完整相平衡关系;同时在深熔作用与花岗质岩石成因的定量模拟方面也有重要进展.在矿物温压计研究方面,首次建立了与斜长石无关的GBAQ压力计、二云母压力计和白云母Ti温度计.在元素地球化学方面,高场强元素(如Ti、Nb、Ta、Zr、Hf等)和卤族元素(如F、Cl、Br和I)在变质脱水过程中的迁移和分异,以及变价元素(如V、Fe、W和Mo等)对指示氧逸度的变化研究方面都取得了一系列进展.在变质流体研究方面,对俯冲带高压-超高压流体活动的证据、流体成分的确定及流体活动时限等方面的研究也取得了明显进展.     

南阿尔金尤努斯萨依花岗质高压麻粒岩的发现及其地质意义

南阿尔金尤努斯萨依地区首次发现一套高压麻粒岩相特征矿物组合的含蓝晶石石榴子石的花岗质片麻岩,其矿物组合为Grt+Ky+Per(+Ksp)+Ru+Q。依据矿物内部一致性热力学数据,基于THERMOCALC 3. 40程序平台,计算出P-T视剖面图,并结合矿物等值线、矿物组合稳定域及三元长石温度计等,确定其早期变质温压条件为T=970～1010℃,P=23. 2～25. 3kbar,达到了榴辉岩相变质条件。同时,根据岩相学观察获得的矿物共生组合与矿物变质显微结构以及P-T视剖面图,可识别出该岩石在早期变质之后还经历了以矿物组合Grt+Ky+Per(+Ksp)+Pl+Ru+Q为代表的麻粒岩相、以及Grt+Ky+Ksp+Pl+Bi+Ru+Ilm+Q为代表的麻粒岩-高角闪岩相和以Ky+Ksp+Pl+Q+Bi+Mu+Ru+Ilm为代表的角闪岩相三期退变质作用,它们共同构成了一个顺时针型降温降压的退变质P-T演化轨迹,指示出与大陆俯冲-深俯冲相关的高压变质事件和俯冲碰撞后的折返事件。利用LA-ICP-MS进行的锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析表明,该高压岩石峰期变质年龄497. 8±2. 7Ma,与南阿尔金地区已发现的高压-超高压岩石的峰期变质时代完全一致,表明它们应属同一变质岩带;其原岩形成时代为900. 2±4. 1Ma,与南阿尔金已报道的正变质的高压-超高压岩石原岩的形成时代基本一致,指示它们可能具有相同的原岩属性。这套花岗质高压麻粒岩的确定为进一步约束南阿尔金早古生代高压-超高压变质岩带的时空分布规律提供了新的限定。     

中天山造山作用的同位素年代分期

我们把近年来所获得的一些年龄数据以及前人已有的年龄数据与区域地层接触关系作了对比,发现二者有意想不到的一致性,据此将中天山造山作用划分为5期,年龄分别大约为452—439Ma,412—402Ma,355—345Ma,334—327Ma和315—289Ma。中生代还可能有3期构造热事件,年龄大约为226—200Ma,165—160Ma和83Ma,代表了中天山的后期演化。上述年龄数据主要是从中天山南缘断裂带构造岩中获得的,它与区域年龄一致,这说明沿中天山两条边界断裂的逆冲推覆可能是导致中天山造山带变形的基本方式和原因。     

西昆仑塔什库尔干苦子干碱性杂岩体的成因及其构造意义

苦子干碱性杂岩体是塔什库尔干新生代碱性岩带的主要组成之一,主要由霓辉正长岩、石英霓辉正长岩和碱性花岗岩组成。霓辉正长岩、石英霓辉正长岩和碱性花岗岩的SiO2含量差别较大,分别为50．26％～54．11％、59．74％～60．43oA、69．59％～72．13％;霓辉正长岩与石英霓辉正长岩的里特曼指数相近,分别为7．83～10．97、8．51～9．05,明显不同于碱性花岗岩（2．49～3．71）。这3种碱性岩石都表现出富集轻稀土,以及K、Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素（LILE）,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素（HFSE）的特征。其中异常高的Sr、Ba和∑REE含量暗示可能还有富集地幔物质的加入。利用原位锆石LA—ICP—MS同位素测试方法,获得石英霓辉正长岩和碱性花岗岩的锆石U—Pb年龄分别为10．9±0．1Ma和11．9土0．4Ma,代表了岩石的结晶年龄;石英霓辉正长岩锆石εHf（t）值为-9．78～3．24,碱性花岗岩中锆石εHf（t）值为-13．54～5．78,均显示岩浆源区具有壳幔混合的特点。依据这些资料,并结合区域地质研究的综合分析,笔者初步提出西昆仑塔什库尔干苦子干碱性杂岩体的形成是由于青藏高原在～25Ma期间主体拆沉作用发生后,造成软流圈物质向北逃逸,并受到北面塔里木克拉通岩石圈山根阻挡而上涌,进而发生壳幔混合作用的产物。因此,该杂岩体是青藏高原大规模拆沉后浆活动的远程效应,且标志着研究区在～11Ma期间已处于伸展构造背景。     

南阿尔金木纳布拉克地区高压泥质麻粒岩的确定及其地质意义

南阿尔金木纳布拉克地区出露一套典型的高压泥质麻粒岩,其峰期特征矿物组合为Grt+ Ky+ Kfs+Qz+Ilm.根据矿物内部一致性热力学数据和Thermocalc3.33程序计算,确定其峰期变质温压条件为T＞850℃和P＞11kbar.结合岩相学研究和P-T视剖面图计算,可识别出该岩石经历了3个阶段的变质演化,构成了一个早期降温降压,后期近等压降温的顺时针型的退变质P-T演化轨迹.该岩石锆石阴极发光图像显示其内部具有明显的核-边结构,核部为残留的原岩碎屑锆石,边部则表现为面状生长的变质锆石的特征.微区原位LA-ICP-MS微量元素分析和锆石U-Pb定年表明,该岩石原岩的形成时代上限值约为579Ma,变质年龄为486±5Ma.该麻粒岩与南阿尔金淡水泉地区的高压麻粒岩具有相似变质演化轨迹和一致的峰期变质年龄,亦与南阿尔金其它超高压岩石的峰期变质年龄一致,表明它们都是南阿尔金陆壳深俯冲作用引发的高压-超高压变质事件的产物,它们共同构成南阿尔金高压-超高压变质带.同时代的UHP榴辉岩和高压麻粒岩共存的现象,可以很好地利用“俯冲隧道模型”来解释,即可能是由于陆壳在深俯冲过程中不同深度不同热状态下发生拆离作用后折返引起的.另外,该麻粒岩的原岩形成时代(约为579Ma),可能为新元古代晚期,与南阿尔金高压-超高压岩石的原岩形成时代基本一致或稍晚,因此不应再作为岩石地层单元划归为“长城系”,而应归属为南阿尔金高压-超高压变质岩带的一部分.     

南秦岭勉略构造带高压基性麻粒岩变质作用及其锆石U-Pb年龄

勉县-略阳地区是勉略蛇绿构造混杂岩带的代表区段,本文在勉县北部徐家坪地区确定了主要矿物为Grt+Cpx+Pl和具有典型"白眼圈"反应结构的两类高压基性麻粒岩,分别对其进行细致的岩相学研究,并利用THERMOCALC3.33程序进行P-T视剖面图计算。一类高压基性麻粒岩的峰期矿物组合为Grt1+Cpx+Pl1+Qz,对应温压条件为T=800～860℃,P=12.4～14.6kbar,晚期退变质矿物组合为Grt2+Hbl+Pl2+Qz。另一类是具有典型"白眼圈"反应结构的高压基性麻粒岩,"白眼圈"结构中斜长石为富Na的钠-更长石,以此推断该高压基性麻粒岩早期矿物组合中含绿辉石,因此其变质峰期矿物组合可能为Grt1+Omp(?)+Qz或Grt1+Cpx(?)+Pl+Qz,对应温压条件分别为T=775～900℃,P>19.2kbar和T=750～850℃,P=16.5～19.8kbar;该岩石后期经历了以矿物组合Grt2+Opx+Hbl1+Pl1+Qz为代表的麻粒岩相及以Grt3+Hbl2+Pl2+Qz为代表的角闪岩相两期退变质作用。造成这两种高压基性麻粒岩峰期变质矿物组合及其温压条件存在差异的原因可能是岩石原始成分的不同。对高压基性麻粒岩及其中的浅色脉体分别进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析,得到高压基性麻粒岩214±11Ma的变质年龄及脉体215±5Ma的结晶时代,并结合锆石微量元素特征分析,认为214±11Ma的年龄值代表该高压基性麻粒岩角闪岩相的退变质时代,同时获得该高压基性麻粒岩原岩形成时代可能为477Ma。综合两件高压基性麻粒岩的P-T演化轨迹及变质时代,建立高压基性麻粒岩的P-T-t演化轨迹,据此反映秦岭造山带在印支期沿勉略构造带发生俯冲-碰撞造山过程。     

阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征、锆石U-Pb定年及其地质意义

出露于阿尔金构造带南缘北部塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段的片麻状花岗岩, SiO₂为71.88%~73.92%, Al₂O₃为13.39%~14.14%, K₂O+Na₂O为8.18%~8.85%, K₂O/Na₂O=1.54~2.33, A/CNK介于1.02~1.09之间, 属高钾钙碱性系列的弱过铝质岩石。该岩石富集大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE); ∑REE较高且变化范围大(∑REE=98.57×10^-6~579.1×10^-6, 平均338.8×10^-6), 具有明显的负Eu异常(δEu=0.22~0.71, 平均0.34), LREE相对富集, 轻重稀土分馏明显。Nb/Ta=11.78~15.83、Zr/Hf=34.94~36.82及Th/U=8.4~12.7, 结合源岩判别图解, 推断其源区物质主要来源于上地壳的变泥砂质沉积岩类。微量元素及稀土元素特征暗示原岩部分熔融残留相的矿物组合可能为石榴石+斜长石+金红石, 全岩Zr饱和温度计计算结果显示部分熔融温度>800℃, 推断该岩石形成于麻粒岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融。该岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年结果为: 761±54Ma(上交点年龄), 451±1.7Ma(核部)和411.3±1.8Ma(边部), 锆石核部Th/U平均为0.64, 边部Th/U平均为0.05。结合区内超高压榴辉岩的原岩形成时代、峰期变质与退变质时代分别为约750Ma、500Ma与450Ma的研究资料(Liu et al., 2012)综合分析, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的原岩时代为782.3±6.9Ma, 可能与罗迪尼亚超大陆裂解事件有关; 花岗岩结晶年龄为451±1.7Ma, 形成于俯冲碰撞造山后抬升阶段, 对应于区内深俯冲陆壳的折返时代, 此时超高压变质岩石发生了麻粒岩相的退变质作用, 随后411.3±1.8Ma又受到另一期地质事件的改造。     

陕西秦岭驾鹿金矿区发现的含氧金矿物

在陕西秦岭驾鹿金矿区发现了16个类型40种含氧金矿物.电子探针分析结果显示其主要成分为Au、Pb、Fe、Te和O.虽与前苏联发现的别斯麦特矿、毕利宾矿、博格丹诺夫矿以及我国东坪金矿床发现的金的碲酸盐矿物有类似之处,但因其普遍含不等的Mn,Ca或Al,As,Co,Ni等而又有所不同,因此很可能存在新的矿物种或新(亚)种金矿物.X射线衍射分析表明,大部分的晶体结构可能是由Au,Ag,Cu,Fe或Pb等金属互化物组成的假立方晶格与一个由β-TeO2(可能包括PbO或CaO)组成的斜方晶格的混晶,但不排除它们是含金氧化物的可能性;还有些可能是玻璃质或纳米级矿物,少部分则呈现准晶态物质的特征.这40种含氧金矿物主体与黄铁矿,碲金矿和石英共生,显然属于内生热液成因.依据金的地球化学行为,以及区内含氧金矿物富含Te(10%～20%)和含不等量Mn的成分特征,分析认为该矿床成矿元素(Au)主要是在碲酸及硫酸溶液中并有氧化剂MnO2存在的条件下迁移,富集成矿的.     

柴北缘野马滩超高压地体的成因:来自超高压榴辉岩中副片麻岩夹层年代学研究的启示

高压-超高压变质岩带是古板块汇聚边界的重要标志,若优俯冲环境和形成机制而言,可划分为大洋俯冲型和大陆俯冲型,前者与大洋岩石圈的消减和俯冲有关,常表现为高压-超高压榴辉岩和蓝片岩与具有洋壳性质的蛇绿岩和岛弧火山岩伴生,榴辉岩原岩为大洋火山岩;后者与陆壳的俯冲及陆-陆碰撞有关,常见高压-超高压榴辉岩呈透镜体状分布于长英质片麻岩、泥质片岩及大理岩等陆壳性质的变质岩石中,榴辉岩的原岩多为陆相火山岩.     

超高压岩石中矿物显微出溶结构研究进展、面临问题与挑战

造山带岩石中一些特殊矿物出溶结构或显微结构的认定与研究,不仅成为识别该岩石是否经历超高压变质的可靠标志之一,而且在限定陆壳俯冲深度及其动力学演化过程等研究方面发挥着重要作用,因而长期受到地球科学家的高度关注.