中国大陆科学钻探100-2000m超高压变质岩普通Pb同位素地球化学初步研究——俯冲陆壳内脱耦的证据

本文首次对中国大陆科学钻探工程100～2000m榴辉岩中的绿辉石和片麻岩中的长石进行了普通Pb同位素研究。钻孔上部岩段（0-800m）样品放射成因Pb同位素含量比较高且变化幅度较小（^206Pb／^204Pb=16．81-17．29，^207Pb／^204Pb=15．37-15．45，^208Pb／^204Pb=37．20-37．66），说明其原岩的U／Pb和Th／Pb或者初始Pb同位素比值比较高。钻孔中部岩段（800-1600m）发育有韧性剪切带，相应的Pb同位素比值开始降低且有起伏（^206Pb／^204Pb=16．26-16．72，^207Pb／^204Pb=15．27～15．38，^208Pb／^204Pb=36．73～37．40）、钻孔下部岩段（800～1600m）样品放射成因Ph同位素含量低但变化幅度较小（^206Pb／^204Pb=16.05～16．46，^207Pb／^204Pb：15．22～15.29，^208Pb／^204Pb=36．68～37．48），说明其原岩的U／Pb和Th／Pb或者初始Ph同位素比值比较低。实测数据同模拟数据对比表明，钻孔上、下两岩段样品普通Ph同位素不同一方面是由于继承了原岩初始Pb同位素不同，另一方面是由它们的μ值不同所致。结合氧同位素研究，本文认为800m以上和1600m以下分属上地壳和中地壳．前者是从俯冲大陆岩石圈解耦的上地壳，在大陆岩石圈俯冲过程中，上部岩片同俯冲的大陆岩石圈发生挤离，率先沿着这一个挤离面逆冲折返至浅部。下岩片是随后从俯冲岩石圈解耦的中地壳岩片，并折返至浅部下伏在先期折返的上部岩片之下。考虑到中部岩段（800～1600m）既发育有韧性剪切带又具有异常低^18O峰值（Xiao et al．，2006），挤离面是在地壳内部晚元古代的断裂带及冷水活动通道基础上发育起来的。     

中国大陆科学深钻主孔岩屑中含钠和锌的尖晶石的发现

一种含钠和锌的尖晶石矿物产于中国大陆科学深钻主孔超镁铁岩中，以出溶的方式存在于钛铁矿和磁铁矿中，长5-60μm，宽2-3μm，化学组成（wB％）为MgO17．143％-22．337％，Al2O3 63．646％～66．492％，FeO9．784％～13．924％，ZnO 1．649％-6．386wt％．Na2O 0．029％～0．219wt％。Na2O与ZnO在尖晶石中的含量呈正相关关系。经同步辐射测得其为尖晶石单晶，空间群为Fm3m，晶胞参数为a=0．83781am。根据尖晶石与钛铁矿、石榴石（pyr=56-58mol％）共生和石榴石退变为顽火辉石和镁绿泥石的特点，表明该尖晶石来自超镁铁岩，它们一起经历了至少为角闪岩相的变质作用。广泛的混溶间断现象及其所造成的出溶结构出现在氧化物中，表现为Mt-Usp、Mt-Spl及Mt-Ilm之间的交生。根据前人有关Mt-Usp和Ilm-Gk-Hem固溶体系的实验。表明主孔岩石的氧逸度相对较低，形成温度应在720℃以上。这些早期在岩浆分离结晶过程中形成的铁钛氧化物出溶体，在后来的超高压变质作用下可能发生再次固溶和因降温减压造成的出溶。     

高温高压流体原位直测

水热金刚石压砧(Hydrothermd Dlamond Anvil Cell, HDAC)与显微机连接已用于研究水热系统相关系。作者把HDAC与傅里叶红外显微镜相连,实现高温高压条件下对液固反应,相变等原位波谱研究。已经研究850℃条件下高压(1GPa)NaCl H₂O体系,发现了两相不混溶区的新溶液结构。改进了HDAC窗口能够在红外显微镜上使用,使用高压指示矿物的红外谱特征标定压力。高温高压下直接观察、测定物质状态和同时确定温度压力条件,是超高压研究的新进展。还用同步辐射光源的高能X射线,红外研究超高压(10GPa)下卤水结构,有新发现。     

大别山超高压变质带的大地构造框架

依据岩石学、地球化学、同位素年代学的新资料,对大别山造山带研究中诸如蛇绿混杂岩、碰撞时代、超高压变质岩与围岩的关系、俯冲极性等问题进行了论证,指出大别山超高压变质带是中朝陆块与扬子陆块间碰撞造山的产物。在三叠纪发生的陆－陆碰撞中,扬子陆块向北俯冲至华北陆块之下,但至今尚无发现残存的蛇绿混杂岩,碰撞时缝合带的位置被已经折返出露地表的南大别碰撞杂岩带所取代。     

大别山东部超高太变质带北侧的花岗片麻岩及其构造背景

大别山东部超高压变质带北侧的花岗片麻岩有下列特征。（１）化学成分富硅、富碱,一般ＳｉＯ２＜７５％,Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＞８％,且Ｋ２Ｏ＞Ｎａ２Ｏ。（２）与变质表壳岩有侵入接触关系,有异源、深源包体。（３）主要为鳞片花岗变晶结构,有残留的岩浆结构,普遍具片麻状构造,钾长石常以眼球状巨晶出现,剪切带中发育Ｌ＞Ｓ型变形组构。（４）变质作用为角闪岩相,变质矿物为黑云母、角闪石以及少量石榴石、白云母、绿帘石等。。（５）锆石的乙—Ｐ６同位素年龄值为６２９Ｍａ。上述特征与超高压变质带中的含霓石变质花岗岩有明显的区别,因此,它可能是杨子大陆板块的俯冲基底。     

超高压变质岩的全球分布与地球演化节律

高压、超高压变质作用不是一个局部的孤立的地质现象，而是一个时空跨度大、范围广、影响构造观的重要科学问题。文中讨论了世界上三类（１３个）典型超高压变质地区的地质学岩石学特点，从全球构造的角度研讨了超高压变质的时空分布，从而得到下列认识：（１）所有高压、超高压变质岩均分布于全球活动带及其次级褶皱带内，超高压变质岩常常保存于多期变质和变形的基底片麻岩块体中，与深位壳型剪切带关系密切。（２）现有的年代学资料说明大部分超高压变质带出现于显生宙不同时代的褶皱带（造山带）内。（３）超高压变质演化的多阶段性，说明了地球从收缩到膨胀的节律现象。（４）从欧亚大陆范围看来，从北而南，从陆到洋超高压变质有逐渐变新的趋势，可能说明欧亚大陆从中生代以来，有从大陆向大洋方向增生的总趋势。     

豫南鄂北大别山中部和北部的榴辉岩类

一个高压超高压地体出现在豫南鄂北大别山中.高压超高压地体包括6个亚单元,其中的4个发育有榴辉岩.4个亚单元的榴辉岩在变质条件和变质历史上是不同的.     

高压、超高压变质岩形成深度讨论

根据硅酸盐矿物压缩系数的实测值与一些地质现象结合，提出岩石圈中壳幔边界处可能存在负荷压力与来自地幔的压力结合而形成一种复合的压力状态，可以在莫霍面附近造成形成含柯石英和金刚石的超高压变质岩的地质环境，其前是造成来自地幔向上压力过程的速率要大于地壳释放压力的地质过程的速率，并同时提出地深增压率的概念和在地质上的一些表征．最后结合桐柏—大别高压、超高压变质岩的地质事实提出一个高压、超高压变质成因的模型     

高压,超高压变质岩形成深度讨论

根据硅酸盐矿物缩系数的实测值与一些地质现象结合，提出岩石圈中壳幔边界处可能存在负压力与来自地幔的压力结合而形成一种复合的压力状态，可以在莫霍面附近造成形成含柯石英和金刚石的超高压变质岩的地质环境，其前提是造成来自地幔向上压力的过程的速率要大于地壳释放地压的地质过程中的速率，并同时提出了地深增压率的概念和在地质上的一些表征，最后结合桐柏－大别高压、超高压变质岩的地质事实提出了一高压，超高压变质成因的     

金刚石砧式超高压装置测温系统的标定和压力测量中的杂光干扰问题

在金刚石砧式超高压装置中,测温用的光学高温计的使用和一般使用情况不同。它要通过显微镜的光学系统去进行测量。因此,必须经过标定。在用红宝石荧光法测量压力时,存在着杂光干扰的问题。本文介绍一种标定光学高温计的方法和讨论在杂光干扰区如何估计压力