鲁东官山榴辉岩与围岩接触关系的新发现及其对年代学的启示

鲁东官山榴辉岩呈透镜状包于变质含霓石碱性花岗岩中,榴辉岩的片麻理与主岩片麻理总体呈交切关系,局部可见变质含霓石碱性花岗岩呈细小岩枝状脉贯入榴辉岩中。变质含霓石碱性花岗岩锆石U-Pb法下交点年龄为231±25 Ma,上交点年龄为818±66 Ma。发现了闪长玢岩脉斜切式侵入榴辉岩及变质含霓石碱性花岗岩的接触关系,且闪长玢岩脉中有榴辉岩捕虏体,这种现象指示:闪长玢岩侵位时榴辉岩已折返至地壳较浅部位。研究表明,榴辉岩与变质含霓石碱性花岗岩共同经历了新元古代的超高压变质作用,但变质作用发生时含霓石碱性花岗岩可能处于熔融状态,榴辉岩是其中的固相包体。     

大别山南山岭石榴橄榄岩成因的岩石学研究

大别山罗田穹隆东南侧的南山岭石榴橄榄岩岩体面积小(173×133m2),由贵橄榄石(75%).透辉石(10%)和镁铝石榴石(15%)组成.本文通过岩石学及地球化学研究,并与大别山的碧溪岭、毛屋、饶拔寨、芝麻坊岩体以及其他地区的基性岩浆杂岩体(如红格岩体、元宝山岩体、柴北缘岩体)、残留地幔块体(五大连池、鹤壁、山旺)等不同成因的超镁铁岩进行对比后认为,该岩体属于火成成因,是镬铁-超锾铁杂岩体的一部分.表现在橄榄岩呈块状构造,矿物分布均匀未见定向排列.镜下呈现典型的火成结构;FeOT.含量高(21.36%),Mg#(0.77)低,Mg Ni/Fe Mn(3.06)＜7,V(175.5×10-6)含量高于地幔块体成因的橄榄岩;REE总量偏低,LREE弱富集,(La/Yb)N=3.1,低于饶拔寨、芝麻坊等残留地幔块体成因的橄榄岩.南山岭橄榄岩在微量元素蛛网图中,具有Ba、U、Pb、Zr、Eu的正异常和Nb的负异常,石榴橄榄岩全岩以及透辉石单矿物都具有高87Sr/86Sr(0.7088,0.7086)和低εNd(t)(-6.55～-6.01)的特征,尽管南山岭与碧溪岭岩体距离很近而且都属于火成成因,但岩石的结构构造、变质变形的印记、REE配分形式和同位素特征都有区别,表明二者的源区及演化经历不同,相比之下.南山岭岩浆源区地壳组分的作用更为明显.在εNd(t)-(87Sr/86Sr),图解中南山岭橄榄岩的投点十分靠近大别山北麓120～130Ma侵位的祝家铺辉石岩-辉长岩岩体群的投点分布范围,暗示可能有与罗田穹窿西北侧祝家铺岩体群的岩浆活动相对应.     

饶拔寨榴辉岩绿辉石中镁铁闪石及单斜钠长石出溶体

近年来,在北大别杂岩带中发现了榴辉岩[1～3]及榴辉岩相岩石[4,5],岩石地球化学及Sm-Nd和U-Pb同位素特征[6,7]证明,北大别杂岩带大多数属印支期扬子俯冲陆壳的一部分,引起了国内外学者的关注.相对于南大别超高压带中榴辉岩来说,北大别榴辉岩经历了麻粒岩相退变质阶段和燕山期热变质事件的影响,形成大面积强烈退变和相应的退变质显微构造.     

大别超高压岩石中石英的组构和变形

通过对大别地区不同超高压岩石和同一超高压岩石中不同变形期次石英的变形特征的研究 ,探讨超高压岩石折返时的流变学特征和状态。运用野外构造解析、组构分析、透射电镜和应变分析发现 ,除榴辉岩中静态重结晶石英外 ,其它超高压岩石中石英均发生了强烈的塑性变形 ,波状消光、变形纹、变形条带等极为常见。石英石榴岩中石英交叉滑移位错的发育 ,说明经历了高温位错蠕变 ,其代表的差异应力为Δσ =78.92MPa。石英脉的变形是超高压岩石折返到中地壳以后的角闪岩相退变峰期产物 ,其差异应力为Δσ =2 5 .2MPa。超高压二云母片岩中石英典型的糜棱结构代表的差异应力为 :Δσ =5 9.6 1MPa。大别超高压岩石可能是在构造应力比较低的情况下区域隆升的结果     

大洋深俯冲带流变性质及其地球动力学意义

在压力3 GPa, 温度1450～1600 K, 应变速率10-4～10-5 s-1条件下, 对深俯冲带和上地幔中两种重要岩石(榴辉岩和方辉橄榄岩)的流变性质进行了实验研究, 获得了榴辉岩在超高压条件下的流变参数, 应力指数为3.4, 活化能为480 kJ/mol, 活化体积为12 cm3/mol. 实验结果表明具有中等石榴石含量榴辉岩的流变强度与方辉橄榄岩的流变强度在上地幔浅部条件下基本相当, 是多晶绿辉石岩强度的2～3倍和多晶石榴石岩强度的一半. 随榴辉岩中石榴石含量的逐步增加, 岩石的整体流变强度也不断增大. 在实验研究基础上, 计算了不同板块汇聚速率条件下深俯冲大洋岩石圈在不同深度层次上的流变强度, 以及橄榄岩和榴辉岩上地幔流变强度随深度的变化. 研究表明, 俯冲洋壳从下覆的上地幔拆离出来最有可能发生在缓慢俯冲的热俯冲带中; 而快速俯冲的冷俯冲带, 俯冲地壳与上地幔之间在强度上是耦合的, 发生拆离的可能性不大. 过渡带是上地幔中除岩石圈地幔外的高强度和高黏度层.     

造山带麻粒岩和混合岩退变质作用及其显微结构的地质意义

造山带通常记录了一个p-T空间的顺时针演化,但必须区分沿近等温减压作用部分形成的显微结构与近等压冷却作用产生的退变质特征。退变质演化可以是复合和分阶段的由减压作用和冷却作用部分组成,这种分阶段的退变质轨迹可以是横跨近等压冷却部分的流体消耗反应和近等温减压部分的流体产生反应。融熔作用则一般出现在具较大减压作用的顺时针轨迹到近等压顺时针环形或发卡式的不同进变质和退变质历史的p-T-t轨迹中     

层状侵入体的韵律层理成因

层状侵入体的一个典型的特征是具有隐导理和韵律层理，分析比较了前人提出的韵律层理形成的各种机制并结合对攀枝花层状侵入体的研究认为，层状侵入体的韵律层理的形成与成岩的压实作用关系密切，细粒韵律层理是由于颗粒大小的微小差别或矿物成分含量的逐渐增加和重复的再平衡所致，矿物成分含量的逐步增加和重复是通过在类似于奥斯特瓦尔德成熟的条件下循环溶解和晶体生长形成的，在影响层理形成的多种因素中，以对流作用，密度，粘度及岩浆房的几何形状等因素的研究较为详细，各研究者也存在较大分歧。     

变形组构引起的超高压榴辉岩地震波速各向异性

超高压榴辉岩通常显示了强塑性变形和地震各向异性特征. 对实验和天然变形超高压榴辉岩中主要矿物的地震波速性质及其变形晶格优选方位(CPO)与榴辉岩地震波速和各向异性之间的成因关系研究结果表明: (1) 除石榴石表现为近地震波速各向同性外, 榴辉岩中其他矿物都具有强地震各向异性(AV_p = 23.0%~40.9%, Max. AV_s = 18.5%~47.1%), 是造成榴辉岩地震各向异性的主要来源矿物, 石榴石和金红石的平均地震波速相对较高, 绿辉石和柯石英中等, 石英最小; (2) 变形榴辉岩最大纵波波速(8.33~8.75 km/s)方向近平行变形线理或面理, 最小纵波波速(8.25~8.62 km/s)近垂直线理或面理, 纵波波速各向异性1.0%~1.7%, 平均横波波速4.93~4.97 km/s, 其各向异性在同时与线理和面理成近45°方位接近最大(0.73%~1.78%), 在面理面上接近垂直线理方位达到最小, 横波快波极化取向近平行面理. 超高压峰值变质条件(3~5 GPa, 900~1100℃)下榴辉岩地震纵波和横波波速预计比常温常压下分别高出3.4%~7.2%和6.3%~12.1%; (3) 绿辉石矿物组分主导了榴辉岩各向异性基本特征, 而石榴石矿物组分则起到了降低榴辉岩各向异性程度和增加地震波速的作用, 石英矿物组分对榴辉岩地震各向异性影响不大但可以一定程度上降低榴辉岩的地震波速, 金红石矿物组分的作用基本可以忽略; (4) 榴辉岩地震波速在纯石榴石岩中最大但各向异性接近于零, 随绿辉石含量的增加, 地震波速逐步降低, 各向异性逐步升高, 纯绿辉石岩比纯石榴石岩地震波速低6%~8%, 而各向异性则达到3%~4%. 根据榴辉岩组成矿物的单晶弹性性质和变形CPO计算的榴辉岩地震物性与前人实测结果基本相当. 研究成果获得了超高压变形榴辉岩的三维地震物性资料和相关的矿物物理成因解释.     

青藏高原北部异常SKS分裂成因的初步探讨--被熔体强化的岩石圈各向异性

当人们试图解释青藏高原异常的剪切波分裂成因时,以下的问题让人们感到困惑:(1)为什么异常大的SKS分裂延时(1.91-2.4s)出现在青藏高原北部Sn波缺失区;(2)为什么分裂延时突变(1.47s和1.09s)出现在Sn波缺失区的边缘;(3)为什么快波极化方向(FPD)与地表大规模的构造走向之间存在约20°-30°的偏差. 本文在综合分析流变学实验和岩石物理学实验研究成果、青藏高原地质和地球物理资料的基础上,提出青藏高原北部地震波各向异性受岩石圈地幔主要矿物的晶格优选方位(LPO)和熔体的定向分布(MPO)的双重控制,并模拟计算了MPO对青藏高原北部岩石圈地幔各向异性强度的贡献. 研究结果表明,由MPO强化的青藏高原北部岩石圈地幔各向异性强度可达10髎,相应的各向异性层厚度平均为94km. 该结果为研究区SKS分裂的成因解释以及造山带深部地质过程的研究提供了新的约束条件.     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔地区岩石圈热结构

岩石圈热结构是指地球内部热量在壳幔的配分比例、温度以及热导率和生热率等热学参数在岩石圈中的分布特征。岩石圈的热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,同时还控制了化学反应的类型和速度,从而制约着岩石圈的发展和演化。本文在前人CCSD主孔岩石主、微量元素研究基础上,利用Rybach生热率公式计算了钻孔岩石的放射性生热率,并结合岩石热导率的测定研究了CCSD主孔100-2000m岩石的热结构和主孔榴辉岩在不同退变质程度下生热率、热导率的变化:钻孔中岩石的平均生热率为0.95μWm-3,平均热导率为2.96mWm-1K-1。,其中片麻岩生热率高迭1.01-1.7μWm-3,热导率为2.76-2.96mWm-1K-1;基性超基性岩石生热率最低(<0.21μWm-3),热导率则高达3.20mWm-1K-1以上;新鲜榴辉岩生热率、热导率居中,分剐为0.16-0.44μWm-3和3.31-3.85mWm-1K-1。钻孔中榴辉岩生热率、热导率变化主要受岩性控制:从新鲜榴辉岩到完全退变榴辉岩,热导率总体上降低,但从强退变榴辉岩到完全退变榴辉岩,岩石热导率升高;而在此过程中岩石生热率总体上升高,仅当从中等退变质榴辉岩退变为强退变质榴辉岩时,岩石生热率出现降低趋势。在综合研究的基础上预测CCSD主孔5000m深度处温度为139℃,温度范围为131-151℃。根据区域深部地球物理探测成果对CCSD主孔地区岩石圈热结构进行了研究:上地壳底部温度为256℃,中地壳底部温度为492℃,Moho面温度为683℃,岩石圈底部温度为1185℃,来自地幔的热流为44.1mWm-2,对地表热流的贡献率为58%。研究结果表明,由岩石物理方法获得的CCSD主孔地区岩石圈地温曲线与石榴石-二辉橄榄岩包体推断的中国东部地温曲线十分吻合,本文从实验岩石物理学角度为CCSD主孔地区岩石圈热结构研究提供了重要约束