大别造山带超高压变质岩折返隆升的地层学证据—毛坦厂组榴辉岩砾石的启示

大别山北缘地区发育厚达近万米的中新生代碎屑岩，它们记录着大别山造山带和在株罗纪以来的演化历史。在安徽省六安地区毛坦厂组中，发现多块榴辉岩砾石。砾石新鲜，质地坚硬，表明属于第一旋回砾石。榴辉岩由石榴子石、多硅白云母、绿帘石、石英、金红石等组成。具有明显的退变质作用，发育以钠长石和闪石类组成的后合成晶、以及石榴子石周边的次为边。石榴子石以铁铝榴石和钙铝榴石为主，恪地C类榴辉岩。根据其特征应该属于大别山南部和北部超高压榴辉岩。毛坦厂组层位确切，古生物化石和同位素年龄都表明以晚株罗世为主，这一发现表明，在晚株罗世，以榴辉岩为代表的造山带根部物质，即：超高压变质岩已经出露地表，并作为毛坦厂组的物源。因此，大别造山带超高压为质岩折返到地表，最迟在晚株罗世。     

陆—陆点碰撞与超高压变质作用

迄今为止，非撞击型超高压变质作用均发生在陆陆碰－撞造山带，这在东半球许多地点已被证实，超高压变质岩石以含柯石英和金刚石包体的榴辉岩和榴辉岩相变质岩石为代表，形成的温压环境为650－800℃，2.6-3.5GPa，研究证明大多数超高压岩石原是陆壳火山－沉积岩系，因此推断大陆深俯冲作用曾经发生，而超高压岩石现今又出露地表或浅表，意味着它们又从深部折返至地表，陆壳岩石深储冲和折返机制已成为大陆动力学研究的热点，但认识莫衷一是，争论的焦点是陆壳俯冲的深度到底多大可以形成超高压岩石？是什么机制使其发生深俯冲而又折返到浅表？本文通过世界上出露规模最大的超高压变质带－大别山碰撞过程的动力学分析，探讨非规则边界的碰撞引起的构造附加压力对超高压石形成的影响作用。模拟计算表明，大陆板块的早期碰撞，会引起碰撞附近的局部应力集中现象（平均压力较周围增大了5－9倍），构造压力在超高压中所占的比例约为20％－35％，由此推测，大别山高压－超高压岩石形成深度可能为65－80km。为此本文提出超高压岩石新成因模式－大陆点碰撞模式。这种模式符合力学基本原理，也符合地质记录和地质过程，可以解释为什么超高压岩石并非沿碰撞造山带全线存在，而是出现某些特定部位。本文提出喜马拉雅山撞带的东西犄角是典型的点碰撞区域，陆壳岩石的超高压变质作用均发生在这两个特定的部位。     

胶东地区基底长英质片麻岩的地球化学特征及其构造归属

通过对胶东地区基底长英质片麻岩的地球化学研究发现, 莱西－栖霞一带的基底长英质片麻岩具有太古宙长英质片麻岩的典型特征, 微量元素组成与板内花岗岩类相似。该区应该属于华北陆块的一部分。荣成地区是苏鲁超高压变质带的典型地区, 其基底长英质片麻岩与栖霞一带不同, 是过铝型花岗岩类, 具有火山弧花岗岩类的地球化学特征, 结合普遍存在的０．８Ｇａ 的同位素年代资料, 可以确定荣成地区原来是扬子陆块的一部分。文登－威海地区的长英质片麻岩的常量和微量元素组成都与栖霞地区相当, 很可能也是华北陆块的一部分。从长英质片麻岩代表的基底岩石的地球化学差异来看, 超高压变质带与华北板块的界线应该在五莲－青岛－荣成断裂。威海一带含柯石英超高压岩块的出现很可能是因为大陆碰撞过程中复杂的构造原因, 使超高压岩片中的一部分进入了华北基底分布区。     

小断面裸岩隧洞超高压灌浆试验研究

水电工程建筑物超高压灌浆是一个全新的课题。天荒坪第二抽水蓄能电站天然落差约730 m,为研究以及探索水工隧洞高水头作用对隧洞围岩的整体性和抗变形能力的影响,在天荒坪PDX1探洞进行压力高达12 MPa的灌浆试验,由于所采取施工方法和措施均较恰当,促使整个灌浆顺利进行,获得了合理的灌浆程序和参数,为高压水头大型混凝土衬砌水道灌浆提供实践依据。     

大别山碧溪岭未经历超高压变质的片麻状花岗岩

关于大别山超高压变质带中与榴辉岩密切伴生的花岗片麻岩是否也经历了超高压变质作用一直是个争议的问题。笔者最近在碧溪岭片麻状花岗岩中首次发现了可靠的岩相学和矿物学证据 ,证明该岩石只遭受到绿片岩相变质作用的改造 ,而未曾记录超高压变质矿物组合。根据片麻状花岗岩与围岩接触部位强烈糜棱岩化的发育 ,认为超高压岩石在抬升到地壳范围时与以花岗质岩石为主构成的扬子陆壳发生了大规模的构造并置。     

大别超高压变质地体四道河地区岩石学研究

对四道河地区超高压变质岩剖面的研究分析显示,该剖面有3种岩石类型:榴辉岩类、片麻岩和面理化含榴花岗岩。榴辉岩具不同程度的退变质现象,呈透镜体状产出于斜长角闪岩、片麻岩和面理化含榴花岗岩中,原生矿物组合为石榴石、绿辉石、柯石英和金红石。榴辉岩退变为斜长角闪岩近于等化学系列;片麻岩在主量成分上与榴辉岩及其退变产物(斜长角闪岩)存在突变关系,但微量元素与榴辉岩有一定的相似性;面理化含榴花岗岩主量元素和微量元素地球化学特点为:富SiO2 、K2 O Na2 O和高价阳离子Ga、Y以及REE ,K2 O/Na2 O值低,贫Al、Ca、Mg、Ti、P ,结合构造环境、同位素及年代学资料分析,其应属于后碰撞造山A型花岗岩。基于以上认识推断:大陆板片俯冲至上地幔经历了超高压变质作用,表壳岩变质形成榴辉岩;当超高压变质岩石折返至中下地壳时发生了强烈的减压退变质作用形成斜长角闪岩,随后,与片麻岩及面理化含榴花岗岩一道从中下地壳向地表进一步折返,并一同经历了后期的变质变形作用。     

苏鲁超高压榴辉岩中钾长石的超高压相

在苏鲁超高压榴辉岩中,石榴石和绿辉石包含多种含钾长石的显微多晶包襄体.确定其中的钾长石是否经历过超高压变质不仅有助于限定这些长英质包裹体的成因机制,而且有助于深化理解在超高压变质过程中陆壳岩石的物理和化学行为.榴辉岩B174样品采自于中国大陆科学钻探主孔岩心.该样品的石榴石含多种单相和多相多晶包裹体,其中包括钾长石和方解石单相包裹体、钾长石+石英和钾长石+方解石多晶包裹体.激光拉曼光谱分析揭示了部分钾长石残留有超高压钾长石相--钾质钡铝沸石,表明(1)钾长石至少经历了从钾质钡铝沸石向钾长石的退变质相变;和(2)榴辉岩中含钾长石多晶包裹体形成于超高压变质条件下.     

元古宙蛇绿岩研究中有关问题的讨论

经过20余年的不懈努力,元古宙蛇绿岩研究已取得了巨大进展。元古宙蛇绿岩的保存特点、多样性、高压超高压变质作用、地质年代学及研究方法(方法论)等几个关键问题尚需进一步探索。我国元古宙蛇绿岩研究应加强构造—岩性的综合研究,并通过同位素测年和地球化学示踪,获取可信的成因信息;同时,还需考虑元古宙洋壳的地球化学特殊性及后期变形变质作用的影响,不能简单套用显生宙蛇绿岩的判别图解和研究方法。     

再论“大陆深俯冲和折返动力学”: 来自中国大陆科学群钻及苏鲁超高压变质带的制约

通过CCSD-MH、卫星孔的岩性-构造剖面和苏鲁造山带中榴辉岩-超镁铁质岩的产出、深俯冲/折返过程的岩石的塑性流变特征和变形序次的分析、俯冲-折返过程中流体作用及变质化学地球动力学对流变学行为的制约,以及韧性剪切作用形成的折返年代学时限,提出苏鲁超高压变质地体为面型深俯冲/折返杂岩带组成的穹形挤出推覆岩片、叠置在扬子陆块之上; 根据岩石变形微构造及组构的分析,重塑超高压变质岩石深俯冲阶段、折返早期、折返主期和折返后期的塑性流变;提出深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式,并认为在折返初期开始（230~220Ma）和折返主期（220~200Ma）形成的透入性韧性剪切是俯冲岩片挤出的重要机制;提出郯庐走滑断裂的形成对苏鲁高压/超高压变质地体演化的影响。     

苏鲁超高压变质带北缘古-新元古代浅变质基性岩的构造属性及其意义

苏鲁超高压变质带北缘发育的少量以浅变质基性杂岩为代表的非超高压变质岩片,为深入探讨造山带的大陆深俯冲作用及板块缝合线位置提供了重要的制约。1∶5万区域填图表明,浅变质基性杂岩分布于从家屯、胡家和海眼口等地,它们以石门-薛家庄韧性剪切带与超高压变质带分界。同位素测年结果指示,胡家斜长角闪岩时代为古元古代末(1790±27Ma、1853±15Ma),而从家屯斜长角闪岩时代为新元古代(797±11Ma、782±16Ma)。地球化学分析表明,从家屯和胡家斜长角闪岩的SiO_2、TiO_2、Fe_2OT_3和MgO含量分别为47. 20%～52. 60%、0. 98%～3. 30%、9. 31%～16. 78%和3. 76%～7. 13%,为拉斑玄武岩成分。岩石的稀土总量介于45. 8×10~(-6)～289. 0×10~(-6)之间,LREE/HREE=1. 29～11. 6,(La/Yb)_N=0. 45～17. 3,稀土配分曲线较平坦,无铕异常(δEu=0. 75～1. 37)。微量元素相对富集Ba、Rb和Sr,亏损Zr、Hf、Th和Nb。从家屯斜长角闪岩的地球化学特征与E型洋中脊玄武岩相似,而胡家斜长角闪岩则具有洋岛玄武岩特点。综合分析认为,从家屯和胡家斜长角闪岩分别与扬子板块和华北板块具有构造亲缘性,在三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞过程中,这些不同大地构造位置和性质的基性岩被刮削叠置于板块缝合线附近,构成了大陆板块俯冲的加积杂岩。同时认为,分布在超高压变质带与非超高压变质岩片之间的石门-薛家庄韧性剪切带为一条重要的板块缝合线。