华北克拉通东部地块和大别—苏鲁造山带印支期褶皱-逆冲构造与动力学背景

大别-苏鲁造山带不同岩片(块)经历了不同的褶皱变形.榴辉岩块(或透镜体)和硬玉石英岩片经历了高压-超高压背景下的两幕褶皱变形之后,在区域性第一幕变形期间主要发生透镜化为主,后期与围岩共同经历紧闭同斜第二幕褶皱.而其它岩片主要经历了现今野外可见的区域性三幕褶皱,其中区域性第一幕褶皱为片内残留褶皱,在斜长角闪岩透镜体中多见,宏观规律不明.区域性第二幕褶皱在露头尺度多见,轴面为折劈理,局部强烈置换成片理化带(复合片理或第二期片理),恢复第三幕褶皱改造作用后,揭示出各种岩片中的各级尺度的第二幕褶皱都为轴面北西倾南东倒、轴迹走向为NNE向的紧闭不对称褶皱,不对称性一致反映其指向与各种岩片向南东的逆冲运动有关.第三幕褶皱为以片理或折劈理为变形面的宽缓褶皱,轴迹走向NWW,枢纽向西倾伏.韧性剪切带为非透入性构造,分早晚两期,早期为韧性逆冲,新县穹隆以南,运动学标志指示向北逆冲,错切第二幕褶皱,结合新县穹隆北部向南的逆冲特征,反映这些韧性逆冲断层多数为第二幕大型褶皱翼部的次级逆冲断层;晚期为韧性滑脱带,其发育局限于几个岩性差异较大的接触带,带内伸展型折劈理发育,并对挤压构造样式有重要的改造作用.华北克拉通东部地块是华北克拉通的重要组成,其盖层古生界和三叠系在印支运动期间经历了一幕宽缓褶皱作用,其轴迹方向主体也为NWW向.这一褶皱构造明显在变形时间、变形样式和展布方向上都和大别-苏鲁造山带中的第三幕褶皱非常一致,说明它们具有动力学上的必然联系.同时,研究表明在华北克拉通东部地块中没有经历大别-苏鲁造山带中区域性第一、第二幕褶皱变形的记录,故本文认为印支期这两幕变形主要发生在华北板块东南缘的边界上,并没有波及到板内,而且从东向西高压-超高压岩石剥露具有穿时性.只有当华北板块和华南板块在第二幕变形之后构成了统一块体后,第三幕变形才波及华北板内.     

中国大陆科学钻探(CCSD)主孔岩芯榴辉岩中的重晶石副矿物研究

中国大陆科学钻探主孔岩芯190～320m榴辉岩中的富锶重晶石作为副矿物存在于超高压变质和退变质阶段,其中大部分的重晶石发现于绿辉石的退变质后成合晶中。具有不同Sr含量的重晶石在榴辉岩中至少具有3种产出状态,形成于3个变质阶段:Ⅰ超高压榴辉岩相阶段,存于石榴石包裹体中,SrSO4含量约在45mol%;Ⅱ早期退变质阶段,存于后成合晶(单斜辉石+钠长石)中,SrSO4含量变化范围很大,在0mol%～21mol%之间;Ⅲ晚期角闪岩相阶段,作为黄铁矿的氧化边存在,SrSO4占2mol%～5mol%。重晶石的形成与流体作用相关,富锶重晶石能反映原赋存流体的Sr/Ba值比较高。重晶石与其伴生矿物尤其硫化物的结构关系对岩体的相对氧化还原环境具有重要指示意义。本文通过榴辉岩中重晶石副矿物学研究,确定了榴辉岩曾经历超高压变质阶段的氧化环境、早期退变质阶段的还原环境和角闪岩相阶段的氧化环境。     

地壳俯冲与折返过程的变质作用演化:来自高压-超高压榴辉岩相平衡模拟的证据

本文以大别山双河柯石英榴辉岩为基础,在NCKMnFMASHO体系中计算了P-T、T-M(H₂O)和P-M(H₂O)一系列相图。这些相图表明在地壳冷俯冲(地热梯度约为6℃·km^-1)过程中饱和水的变质基性岩通过脱水反应导致矿物组合演化,随着P-T条件增加,约在2.2GPa(80km)处,绿泥石被滑石取代,在2.4GPa处,蓝闪石消失,在2.5GPa处,滑石消失,在2.9GPa(105km)处,硬柱石消失。相应地可出现硬柱石蓝片岩、蓝闪石-硬柱石榴辉岩、硬柱石榴辉岩和多硅白云母榴辉岩等高压-超高压组合。俯冲基性岩中即使含有很少量的水(如0.3%~0.5%),都会在超高压硬柱石榴辉岩相条件下达到饱和。因此硬柱石会广泛出现于经历冷俯冲地壳的变质基性岩中。高压-超高压榴辉岩的折返过程受折返温度及峰期矿物组合的控制。当峰期矿物组合中含有硬柱石(±蓝闪石±滑石,T=540~600℃)时,其早期折返发生在硬柱石稳定域,受脱水反应控制,难以保存峰期矿物组合;晚期折返发生在绿帘石稳定域,岩石处于流体缺失状态,有利于保存硬柱石消失后的高压矿物组合。当峰期矿物组合中含有绿泥石、硬柱石和蓝闪石时(T<540℃),其折返过程中的脱水作用仅发生在硬柱石与绿帘石共生的狭窄区域,在硬柱石稳定域的早期折返与绿帘石稳定域的晚期折返阶段,都不发生脱水作用,岩石处于流体缺失状态,因此,虽然峰期形成的硬柱石难以保存,但峰期形成的其他矿物可能仅受轻微改造。当硬柱石消失 (T>600℃) 后,多硅白云母高压-超高压榴辉岩中含有很少量水,在早期折返过程中的很大压力范围内,岩石保持水含量不变,更容易保留峰期矿物组合。高压-超高压榴辉岩在减压至1.5GPa以下时,由于外来流体注入,发生部分水化,形成含有钠钙质、钙质角闪石榴辉岩, 它们一般不是平衡矿物组合。榴辉岩中名义上的无水矿物在减压过程中释放的水有助于榴辉岩部分水化,但不足以形成水饱和的斜长角闪岩。     

华中榴辉岩带地球化学和年代学研究

根据地质产状，华中高压超高压变质带中的榴辉岩可划分为与超基性岩伴生的P类和与片麻岩、斜长角闪岩等伴生的G类。它们具有不同的地球化学特征，但均为大洋基性火成岩经复杂成分演化作用的产物。全岩-矿物Sm－Nd和颗粒锆石207Pb-206Pb年代学研究表明，超高压变质作用很可能发生在加里东期（480Ma）；而印支期（265Ma）则可能是超高压变质岩的后期高压退变质改造阶段。     

分步淋洗方法研究碧溪岭榴辉岩Pb同位素组成及其演化

根据大量年代学、地球化学和岩石学等方面的研究,前人对碧溪岭榴辉岩的形成及变质历史有了较明确的认识,但这些研究对超高压变质前后过程中元素和同位素的变化涉及较少。通过分步淋洗方法对碧溪岭榴辉岩中石榴石的Pb同位素研究发现,不同淋洗步骤的Pb同位素组成明显不同,但对不同的石榴石样品以及同一样品用不同的淋洗流程,得到的淋洗规律以及Pb同位素组成变化范围基本一致。不同淋洗步骤的Pb同位素组成构成等时线,给出表面年龄为30亿年左右,与前人报道的碧溪岭地区榴辉岩原岩形成及超高压变质的年龄数据有明显差异。结合前人研究可以判断,这些年龄不具有明确的地质意义,属于假等时线。但分步淋洗结果能反映碧溪岭榴辉岩中Pb同位素的来源可能由地幔组分和上地壳组分混合而成,地幔组分的Pb反映了碧溪岭榴辉岩的原岩是地幔成因的,上地壳组分的Pb表明在榴辉岩快速折返过程中,受到具有上地壳Pb同位素组成的含水流体交代     

大别—苏鲁区UHP变质岩构造学及流变学演化

在大别—苏鲁区的30个关键位置,对UHP/HP变质岩进行详细构造解析、大比例尺(1∶10000)制图并在区域尺度上进行观察和对比,以便揭示它们的构造几何学、变形条件和流变学演化。初步的研究结果指出,广泛出露的UHP/HP榴辉岩相岩石形成一个巨大的UHP/HP变质带,提供了一个观察中朝与扬子克拉通之间三叠纪大陆深俯冲-碰撞带过程的窗口。观察的显微构造及组构指出,UHP/HP变质带内岩石变形机制,无论是在榴辉岩相阶段还是在榴辉岩相后阶段,都是以塑性流变为主,其力学行为和组构特征都受组成矿物的强度、强度差等流变学特征,以及变形物理环境如压力、温度、应变速率、差异应力和流体含量等的制约。在俯冲/碰撞带内的变形分解作用于岩石圈不同层次及不同的构造阶段都曾发生,而且,在不同尺度上,应变局部化形成具高应变的剪切带网络,且一般显示典型的布丁-基质或碎斑-基质构造及流变学型式。根据构造、岩石、变质作用及地质年代学资料,借助于岩石圈流变学基本原理,提出一个大别—苏鲁区UHP/HP变质岩石流变学演化的工作模式,它涉及早期扬子与中朝克拉通间三叠纪(~250~230Ma)大陆深俯冲/碰撞、UHP/HP变质岩形成,相继深埋岩石的多期折返。特别强调UHP/HP岩石向地壳表层的折返,主要是构造过程,地面侵蚀作用是次要的。     

巴基斯坦喜马拉雅以板块运动速度剥露的超高压榴辉岩

超高压榴辉岩产于全球许多造山带。这类岩石在俯冲和/或陆陆碰撞早期随陆壳的迁移形成于大于100km的深处。高压榴辉岩始见于巴基斯坦喜马拉雅和拉达克喜马拉雅,这两处均位于印度缝合带以南的印度板块北缘(即主地幔断层,MMT)。前者的温压条件为650±50℃和13~18kbar。Sm-Nd石榴子石-单斜辉石年龄显示的变质高峰期为49±6Ma,Rb-Sr多硅白云母和U-Pb金红石年龄揭示的冷却时间分别为43±1Ma和39~40Ma。后者温压条件为550±50℃和20±3kbar。变质作用高峰期为55±12Ma(Lu-Hf法;石榴子石-单斜辉石-金红石)、55±17Ma(U-Pb褐帘石)和55±7Ma(…     

大别山超高压变质带中型花A岗岩确定及成因探讨

大别山超高压带中变质花岗岩特征：（１） 岩石组合较单一,以二长花岗岩（ 原岩） 为主,缺乏中基性岩和正长岩类;（２） 具鳞片花岗变晶结构,片麻状构造,保留残存的岩浆岩组构;（３） 与榴辉岩及其它超高压变质岩石有明显侵入接触关系,并可见有其捕虏体;（４） 岩石化学表现为富硅、富碱、贫钙、贫镁等特征,一般地ＳｉＯ２ ＞ ７６ ％ ,（ Ｎａ２ Ｏ＋ Ｋ２ Ｏ） ＞ ８ ％ ,ＣａＯ＜ ０ ．５ ％ ,ＭｇＯ ＜ ０ ．４ ％ ;（５） 痕量元素表现为Ｚｒ 、Ｙ、Ｎｂ 、ＲＥＥ 含量高,Ｓｒ 、Ｓｃ 、Ｖ、Ｎｉ 等低;（６） 变质矿物组合为斜长石＋ 石英＋ 钾长石＋ 白云母＋ 石榴石＋ 绿帘石,属于低角闪岩相。（７） 锆石Ｕ － Ｐｂ 同位素年龄值为６８５ ±４１ Ｍａ 。大别山超高压变质带中变质花岗岩为Ａ 型花岗岩,更接近Ａ２ 亚类。变质Ａ 型花岗岩的确定,对进一步认识大别山的大地构造演化、榴辉岩等超高压变质带的形成、折返机制等提供了重要地质依据。     

苏北东海地区超高压变质带内的斜卧褶皱

详细的野外观察和制图证实，在苏北东海地区的驼峰、房山及虎山等超高压（UHP）变质带岩石出露地段，都有不同尺度的斜卧褶皱发育。在详细地描述了典型的斜卧褶皱组成、几何形态、位态及其形成的物理环境之后，指出斜卧褶皱及分隔它们的韧性剪切带，在构造上，是组成超高压变质带构造柱的两个基本要素，是在超高压变作用期后伸展体制及角闪岩相条件下形成的。同超高压变质作用的残余构造，只保留于大的榴辉岩和超镁铁质结构透镜体核部。无疑，在超高压变质岩石露头区地表构造研究所得的结果，对在东海地区第四纪沉积物所掩盖区实施的大陆科学钻探工程中揭露的地质现象解释，有重要参考意义。强调指出，大陆科学钻探工程所揭示的地壳构造，可能主要代表角闪岩相及伸展体制下的变形特征。     

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。