假蓝宝石(Sapphirine)的矿物学特征及其在超高温变质作用研究中的应用

假蓝宝石是Mg-Al质麻粒岩中一种特殊的高温矿物,对超高温变质作用的研究有重要的意义。本文通过对全球66个超高温麻粒岩中47个含假蓝宝石麻粒岩地区的文献调研,总结了几种最常见的含假蓝宝石矿物组合产出的结构位置和变质反应关系,以及假蓝宝石的矿物化学特征。假蓝宝石的化学成分一般位于7∶9∶3端元左右,X_(Mg)大于0. 7,XFe_(3+)变化范围很宽,为0～0. 7。含假蓝宝石矿物组合的形成和演化指示了岩石经历的P-T轨迹。岩石中保留的假蓝宝石取代尖晶石、Grt/Opx+Sil取代Spr+Qz组合,以及随后的Spr+Crd±Opx后成合晶取代Grt/Opx+Sil组合的结构,一般可能指示了逆时针P-T轨迹中冷却和随后减压的部分;岩石中Grt/Opx+Sil/Ky或富Mg十字石反应形成Spr+Qz组合的结构可能指示了顺时针P-T轨迹中减压升温的部分。超高温变质岩不同的P-T轨迹暗示着它们的成因机制并不单一,前者可能是幔源基性岩浆底侵或增生作用的结果,后者可能与长期的热造山作用相关。     

大数据驱动下变质岩岩石学研究展望

变质岩记录了地球特别是大陆形成以来的演化历史。变质作用是地球出现固态岩石后构造演化的物质记录,是地球岩石圈的黑匣子、深部探针和指示剂,是深时地质记录最典型的地质指纹。变质岩及变质作用承载了地球特别是大陆构造演化过程以及构造体制随时代演化的研究重任。随着变质相平衡研究的发展以及相关数据资料的积累,因应大数据时代的到来,如何完善变质岩岩石学知识体系,对分散的数据进行整合,形成新一代数据平台,运用大数据方法解决前沿科学问题,成为变质岩岩石学新的学科生长点。文章总结介绍了国内外与变质岩有关的数据库（如MetPetDB、PetDB等）,并对近年的研究热点做了综述。笔者认为,大数据驱动下,可以针对一些相关科学问题先行开展研究,如：（1）早期大陆的物质、形成机制、生长过程和稳定化; （2）造山带、克拉通结构以及洋陆相互作用的过程;（3）壳-幔相互作用、接触带结构、能量、相转换与物质交换;（4）地球的热体制演化及其与大陆结构与成分演变的时空联系。     

多离子计数器动态多接收方式锆石Pb同位素比值高精度测定方法

采用装配多离子计数器系统的TRITON Plus热电离质谱仪（thermal ionization mass spectrometer,TIMS）,建立了多离子计数器动态多接收锆石Pb同位素（以205Pb为稀释剂）测定方法.相对多离子计数器静态多接收方法,该方法完全消除了不同离子计数器间增益差异对锆石Pb同位素测定的影响.相对传统的单个二次电子倍增器（secondary electron multiplier,SEM）五次跳峰的锆石Pb同位素测定方法,该方法两次跳峰即可测定全部Pb同位素比值,Pb同位素离子流接收效率提高2.5倍,同时,降低了离子流稳定性对Pb同位素分析结果的影响.为验证方法的可靠性,对加入205Pb稀释剂的NIST981 Pb标准和标准锆石清湖（Qinghu）进行了测定.对5×10-11 g 205Pb-NIST981 Pb混标,207Pb/206Pb测定精度达到0.079%（2RSD,n=20）;对清湖标准锆石,获得的年龄结果为159.51±0.11 Ma（2SE,n=7;MSWD=1.1）,与文献报道值在误差范围内一致.      

苏鲁超高压造山带南部海州群锆石年龄及其地质意义

厘定大别-苏鲁超高压造山带南缘变质岩带的形成时代和地球化学特征有助于区域地层对比研究和对这一造山带演化过程的深入理解。采用单颗粒锆石U—Pb同位素稀释法和蒸发法定年,获得来自苏鲁地体南部海州群上部云台组的3个云母石英片岩样品的碎屑锆石年龄,且集中于800～740Ma之间。全岩初始εNd（800Ma）值变化在-12．8～-8．8之间,两阶段亏损地幔Nd模式年龄为2．1～2．4Ga。这些特征类似于大别山南部宿松地区副片麻岩,指示较单一的沉积物源。结合区域地层对比资料,碎屑锆石年龄限定了海州群云台组的沉积时代可能为新元古代,晚于740Ma左右。其主要沉积物质源自新元古代岩浆岩,归属于扬子陆块     

恒山西段石榴石角闪岩和麻粒岩的变质作用,PT轨迹及构造意义

恒山西段广泛发育石榴石角闪岩和麻粒岩包体,石榴石斑晶的生长环带都完好地保留,甚至晚期的麻粒岩相变质条件也未使其破坏,显示了快速的构造过程和有限的热松弛。石榴石核心保存了早期高压角闪岩相的矿物组合和矿物化学特征,变质作用条件为６００－６５０℃和大约１．１ＧＰａ。随后,石榴石麻粒岩的变质温度和压力继续上升,达到高林粒岩相,大约为８１０℃和１．２５ＧＰａ。两类岩石变质作用的晚期都经历了特殊的减压升温过程     

第四纪洞穴次生碳酸盐激光及同位素稀释剂法U-Pb定年

碳酸盐U-Pb年代学具有广阔的应用价值与潜力。近些年同位素稀释剂法和激光原位法碳酸盐U-Pb定年迅速发展,但国内尚未报道利用激光原位法测试的第四纪以来碳酸盐U-Pb年代,碳酸盐U-Pb定年的同位素稀释剂法也亟待开发,在此背景下西安交通大学同位素实验室针对第四纪洞穴次生碳酸盐开展了激光和稀释剂法(LA&ID MC-ICPMS)U-Pb定年方法研究。本研究利用激光法对不同碳酸盐标样进行了测试,获得的U-Pb年代结果与标准值在误差范围内一致;首次报道了三宝洞第四纪洞穴次生碳酸盐的高精度激光U-Pb定年结果,与国外实验室稀释法所得年代可相互印证;讨论了第四纪碳酸盐U-Pb定年初始U系非平衡分馏校正的有关问题,强调了稀释剂法对于δ²³⁴U和Pb同位素高精度测试的重要价值;稀释剂法方面,本实验室全流程Pb本底目前能够达到世界一流水平(约10 pg);对于第四纪洞穴次生碳酸盐的初步测试结果(1.14±0.04 Ma, 2σ, n=5, MSWD=1)与国外稀释剂法及本实验室激光法在误差范围内一致,更进一步完善有望提高年代精度。本实验室建立了可靠的较高精度激光法和初步的稀...     

苏鲁造山带威海地区石榴角闪岩中“环状”石榴子石的成因

发育特征结构的石榴子石是研究俯冲带矿物演化和元素迁移的理想对象.本文首次报道苏鲁造山带东北端威海地区出露的含“环状”石榴子石的石榴角闪岩,并对其开展了详细的岩相学、矿物化学、锆石SHRIMP U-Pb年代学和变质作用研究.X射线主元素扫面显示,“环状”石榴子石经历了3个阶段生长:最高Ca部分的成核阶段、相对低Ca部分的...     

Geochronology of anorthite-garnetite in Caozhuang Group of eastern Hebei and its geological significanceSCIEI北大核心CSCD

位于华北克拉通的冀东曹庄群是中国最古老的变质火山-沉积岩系,由于后期多次强烈的岩浆-构造事件影响,使得曹庄群的原始产状和原岩特征被强烈改造,导致对曹庄群的认识不清。精细刻画后期地质事件、评估其对原岩改造程度,是解决争议的基础。前人报导曹庄群发育有钙长石-钙榴石岩。本工作继续对该岩性开展地质学、岩相学、地球化学和U-Pb年代学研究,查明斜长石中的钙长石端元比例≥90%、石榴子石属铁铝榴石(14~31)-钙铝榴石(23~47)-钙铁榴石(23~61)固溶体、绿帘石将石榴子石和斜长石两种矿物分隔而开。钙铝-钙铁榴石为均质、全消光、无成分环带、无异常光性特征,亏损轻稀土(LREEs)、富集中稀土(MREEs)、略亏损重稀土(HREEs)、具Eu的负异常,地球化学特征显示钙铝-钙铁榴石是在稳定、封闭,由一期/阶段热液流体,在W/R(水/岩)比值较低的情况下,通过扩散交代作用缓慢结晶而成,并非前人所认为的区域变质作用成因。利用钙质榴石的地球化学特征,进一步反演交代流体的物化性质为弱氧化、中性-弱碱性、富Ca^(2+)、富Cl^(-)、温度在250~500℃。通过钙铝-钙铁榴石原位LA-ICP-MS U-Pb年代学工作,得到不一致曲线的上交点年龄为2529±35Ma(MSWD=1.4,n=35),作为其形成年龄,并与共生热液锆石的SIMS U-Pb年龄在误差范围内一致,推测该期流体交代作用发生于~2530Ma,与研究区内新太古代末(~2.5Ga)经历的区域性麻粒岩相-角闪岩相变质作用时代相近。综合前人工作,初步推断此次交代作用对曹庄群部分岩石Sm-Nd体系的改造程度大于近同时发生的区域变质作用。     

华北克拉通孔兹岩带东端孤山剖面石榴石基性麻粒岩的变质作用及年代学研究

大同孤山石榴石基性麻粒岩出露在华北克拉通孔兹岩带与中部带的构造接触部位,以大小不等的透镜体形式产于孔兹岩带内的夕线石榴片麻岩和紫苏二长片麻岩中.根据岩相学观察、矿物化学研究、P-T视剖面图和传统温压计计算结果,揭示孤山石榴石基性麻粒岩经历了4个阶段的变质演化:早期进变质阶段(M1)的主要矿物组合为石榴石核心及其内部包体矿物单斜辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿±金红石.反环带斜长石富钠核部记录了早期压力可达11k bar;峰期变质阶段(M2)的矿物组合是石榴石斑晶和基质中的单斜辉石+斜方辉石+斜长石+钛铁矿+石英,记录的温压条件为850～900℃、9～10kbar;峰期后降压阶段(M3)的标志是石榴石外围发育的后成合晶和冠状环,主要有单斜辉石+斜长石、斜方辉石+斜长石和角闪石+斜长石组合,其形成温压条件为760 ～820℃、5～8kbar;晚期低角闪岩相角闪石的生长表明岩石又经历了降温冷却的过程(M4),温度降至690℃以下.石榴石基性麻粒岩记录了含有近等温降压(ITD)阶段的顺时针变质作用P-T轨迹,揭示了阴山地块与鄂尔多斯地块之间俯冲碰撞加厚下地壳的折返过程.石榴石基性麻粒岩的变质锆石LA-ICP-MS U-Pb定年得到了两组变质年龄数据,分别为1945±25Ma和1828±36Ma,它们与阴山地块、鄂尔多斯地块碰撞形成孔兹岩带的时代及华北克拉通东、西陆块碰撞形成中部带的时代一致.结合该地区其他研究结果推断,石榴石基性麻粒岩在～ 1.95Ga鄂尔多斯地块与阴山地块碰撞过程中俯冲进入下地壳底部,经历早期的高压麻粒岩阶段,随后缓慢地抬升到下地壳上部;之后在～1.85Ga东、西部陆块碰撞过程中,石榴石基性麻粒岩折返到中上地壳.     

华南大容山-十万大山花岗岩体中石榴石成因以及麻粒岩包体变质作用研究

根据石榴石不同的结构和化学特征,在大容山-十万大山岩套旧州岩体中共识别出四种不同成因类型的石榴石:岩浆型、转熔型、变质型和由于上升岩浆中溶解-再沉淀机制导致的从转熔型向岩浆型转变的过渡型石榴石.由于含不同的微域矿物组合,麻粒岩包体被分为两类.根据微区矿物组合识别,变质期次确定和变质反应分析,结合矿物化学和相平衡模拟计算,得到了两类麻粒岩包体内不同矿物组合的温压条件.麻粒岩包体源区的温压条件为800 ～ 830℃和7.2～8.0kbar,以含石榴石的矿物组合为代表,反映了源区部分熔融作用的晚期阶段.岩浆上升过程中石榴石或黑云母首先反应形成了Opx+ Crd反应边组合,温压条件为810～860℃和4.6～5.2kbar.花岗岩中岩浆型堇青石的形成也可能基本与此同期.进一步减压在850℃和3.1～3.8kbar时形成了Spl+ Crd组合.综合这些数据可以确定一条顺时针的P-T轨迹以减压为主但伴随轻微的升温,随后为一个近等压冷却过程.这是由寄主花岗质岩浆上升和侵位造成的.本研究与有效的年代学资料相结合,暗示了花岗质岩浆和麻粒岩包体是下地壳源区部分熔融的结果,形成时代为250～ 260Ma,可能受到了同期峨眉山地幔柱的热影响.