绿辉石Fe2+的调整及对榴辉岩温压计算和分类的影响

榴辉岩中绿辉石的Fe2 校正是一直存在争论的问题,它直接影响到榴辉岩p-t条件的精确评价。本文通过对南大别太湖地区和桐城地区榴辉岩中绿辉石的四种Fe2 的校正比较,依据计算的峰期变质p-t条件和岩相学研究的限定,探讨了绿辉石Fe2 的校正对温度压力计算的影响,认为电价平衡是目前较为理想的校正绿辉石Fe2 的方法,并建议为保证分析的准确性和全面性,配合使用端元组分调Fe2 法和Fe2 /Fe3 =1∶1方法。同时,根据电价平衡方法计算p-t条件,判定桐城地区榴辉岩为低温高压榴辉岩,推测其原岩为洋壳物质。     

江苏东海超高压榴辉岩的热导率及对大陆科学钻探研究的意义

对采自江苏东海毛北地区(中国大陆科学钻探先导孔附近) 的新鲜榴辉岩样品进行了岩石热导率的测定, 初步查明了该区榴辉岩热导率随矿物组成的变化关系, 探讨了岩石结构特征和温度变化对热导率的影响.本次所测东海超高压榴辉岩的热导率介于3.2 2 2~ 3.716Wm-1·K-1之间并随岩石中2种主要矿物的相对含量比而变化, 随着榴辉岩中石榴石对绿辉石体积比(V_Grt/V_Omp) 的增加而降低, 近似的函数关系满足K =3.76 7- 0.18× (V_Grt/V_Omp).岩石中矿物分布的不均匀性和面状构造的发育对榴辉岩热导率的影响较大, 由此产生的热导率各向异性可达近10 %.温度是影响热导率的另外一个重要因素.结合本次的实测资料和相应的热导率-温度关系, 建立了东海地区榴辉岩热导率随温度的变化关系方程K (T) =1/ (7.85×10-2 +6.95×10-4 ×T), 根据这一方程并结合东海地区的地热梯度资料推算了榴辉岩热导率随5 0 0 0m钻孔深度的变化关系, 推测东海地区科学钻探施工至5 0 0 0m深度时, 榴辉岩的热导率将比地表平均降低2 4%.该成果为钻探测井资料的解释以及该区地热结构模型的建立提供了重要依据和约束资料.      

金红石榴辉岩——一个可能的超球粒陨石Nb/Ta储库

Nb,Ta的硅酸盐地球质量不平衡问题争论由来已久,备受关注。近年来研究发现,含金红石的榴辉岩Nb/Ta往往高于球粒陨石值(Nb/Ta=17.5),暗示其可能是平衡地球Nb亏损的独立储库。而洋壳玄武岩部分熔融实验表明Ta比Nb更倾向进入金红石晶格,这意味着作为俯冲洋壳部分熔融残留相的榴辉岩Nb/Ta不可能高于原岩。为了解释地质观察和实验结果之间的矛盾,系统分析了中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔、先导孔及附近地表榴辉岩的矿物微量元素。结果发现:榴辉岩中的Nb,Ta主要存在于金红石之中,其他矿物中含量极少;Nb,Ta之间存在着强烈分异(Nb/Ta=5.3～96.2),并总体上具有超球粒陨石的特征;韭闪石和多硅白云母的Nb/Ta平均分别为48.6,21.8,显示了很强的Nb,Ta分异能力;其他矿物如石榴石、绿辉石、绿帘石、磷灰石等的Nb、Ta含量及Nb/Ta都很低,对Nb-Ta分异不造成影响。认为导致Nb-Ta分异的不是金红石,而应出现在洋壳俯冲过程中金红石相出现之前的脱水和部分熔融阶段。富含Ti的角闪石(韭闪石)和白云母可能对Nb-Ta分异起到了决定性的作用。等金红石相出现之后,由于其对Nb,Ta的绝对控制作用,此前阶段的分异结果便被固定在金红石中而继承下来。因此,含金红石的榴辉岩常常表现出超球粒陨石Nb/Ta的特征,与金红石不能有效地分异Na,Ta的实验结果之间并不矛盾。在不均匀的上地幔中含金红石的榴辉岩是可能的超球粒陨石Nb/Ta储库之一。     

硬柱石榴辉岩岩石学研究进展

硬柱石榴辉岩是洋壳经历冷俯冲形成的典型低温高压变质岩,硬柱石是俯冲带将水带入地幔深处的重要载体,其具有指示俯冲带深部流体作用的重要科学意义。文中总结了近20年来硬柱石及硬柱石榴辉岩岩石学的主要研究进展及问题：①硬柱石榴辉岩的全球分布;②硬柱石榴辉岩的分类及硬柱石的产状;③硬柱石榴辉岩稳定性的实验及相平衡模拟研究;④硬柱石榴辉岩的形成与保存;⑤硬柱石榴辉岩相关的流体行为。以上几点,特别是硬柱石相关的流体行为,一直是俯冲带研究中的热点领域。西南天山榴辉岩和蓝片岩中广泛发育进变质和退变质脉体,对其进行深入研究,将会对洋壳深俯冲过程中的流体行为进行更好的约束。     

柴达木盆地北缘鱼卡—铁石观一带金红石矿床的发现及其地质意义

通过野外地质调查、岩石学、矿相学等研究手段,在柴达木盆地北缘鱼卡及铁石观一带均发现榴辉岩型金红石矿床,其单个矿体长可达千米以上,宽均达几米至几十米不等,金红石物相Ti平均品位可达2.58%,属于高钛榴辉岩的范畴,且其矿床地质特征与大别—苏鲁地区的金红石矿床特征极为相似。鱼卡和铁石观金红石矿床的发现,填补了柴北缘榴辉岩变质带没有金红石矿床的空缺,并暗示柴北缘地区有发现大型榴辉岩矿床的找矿远景。     

榴辉岩组构运动学与大陆深俯冲——中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的EBSD研究

中国大陆科学钻探主孔位于苏鲁超高压带南部的东海县毛北榴辉岩体之上。主孔0-600米深度的榴辉岩的塑性变形以具中等倾角的东倾面理,近南北向的水平拉伸线理、“A”型剪切褶皱和一系列平行面理的微型韧性剪切带为特征。使用电子背散射（EBSD）技术测量的主孔7个榴辉岩样品的石榴石和绿辉石的晶格优选定向（LPO）表明：石榴石基本上无序排列,而绿辉石表现出强烈的LPO。绿辉石的[001]轴近平行于拉伸线理方向,（010）面的法线和[100]轴垂直面理分布,{110}的法线形成垂直面理的环带,反映绿辉石的位错蠕变由[001]（100）和1／2〈^-110〉滑移系控制,其不对称的LPO指示了由北向南的剪切指向。根据单斜辉石的高温实验结果,毛北榴辉岩经历了800-900℃的超高压变质作用。通过构造重塑,揭示毛北榴辉岩体为剪切流变褶皱,形成于扬子板块深俯冲时的超高压变质过程。因此榴辉岩中保留的早期岩石组构特征可以为板块的深俯冲运动学和俯冲极性提供重要信息。     

金红石Zr和锆石Ti含量地质温度计

作为近年来新提出的两种单矿物微量元素温度计(金红石Zr含量温度计和锆石Ti含量温度计),由于其简单实用,一经提出便引起了广泛注意,许多研究者尝试将温度计应用于各种不同类型的岩石中。到目前为止每种温度计都存在几个不同的计算公式、这些公式的适用范围和适用的地质情况目前已有统一认识,但是对于所测定温度的地质意义还存在争议。在对变质岩中金红石Zr含量温度计的应用研究中,一部分研究者发现这个温度计所得到的温度与造岩矿物阳离子配分温度计相吻合,因此可以指示峰期变质温度。然而,在对大别-苏鲁造山带超高压变质岩的研究中发现,金红石Zr含量温度计得到的温度比峰期变质温度明显偏低。通过对比国内外的研究分析,认识到不仅压力、活度、元素扩散、流体作用的参与导致的退变反应可能致使微量元素温度计所记录的温度偏低,而且矿物的不同生长世代或生长介质的不同都可能致使微量元素温度偏低。因此,在应用地质温度计时,要结合样品的岩相学、矿物包裹体和微量元素、U-Pb体系定年等方面予以综合考虑,并对矿物的形成环境和形成世代加以限定,从而为合理解释矿物中微量元素的分配及其记录的温度信息提供有效制约。     

《地学前缘》2011年第18卷总目次

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共生于同一金刚石中的超镁铁岩与榴辉岩矿物包裹体

辽南５０号金伯利岩管金刚石的包裹体类型一直被认为是以超镁铁岩组合为主。最近，在同一岩管中发现一颗金刚石中有两种组合类型矿物共生：橄榄石，为超镁铁岩型；石榴石，绿辉石，为榴辉岩型组合。化学成分分析还表明，同一矿物的不同颗粒化学成分没有明显变化。根据石榴石与绿辉石的共生组合关系，钙、镁和铁之间的交换，计算其平衡温度为１２０３℃，压力为５×１０￣９Ｐａ。超镁铁岩与榴辉岩包裹体共生，表明该金刚石成生环境的复杂性。很可能是地幔动力学过程或者是幔源岩浆多期多相导致金刚石成生环境的迅速变化。