柴达木盆地北缘早古生代高压——超高压变质带中发现典型超高压矿物——柯石英

从都兰北带榴辉岩的片麻岩围岩的锆石中发现了柯石英包裹体和石墨包裹体，说明该超高压带的峰期变质作用已达柯石英稳定区间（＞2.8GPa）但小于金刚石的稳定区间（＜3.5GPa），从而确定柴达木盆地北缘存在早古生代超高压变质作用和陆－陆碰撞作用，为中国中部存在一条横贯东西的早古生代（大致500－400Ma）高压超高压变质带的推断提供了新的关键性证据。     

利用超高压变质岩的P波速度估算地下岩石的热导率

岩石热导率是了解地球内部热传导过程的重要参数之一, 但热导率的测量在室内和野外都比较复杂.如何利用容易获得的岩石物理参数(如超声波速度) 来估算岩石的热导率就显得非常重要.通过对中国大陆科学钻探(CCSD) 主孔655件样品热导率和超声波速度的相关分析, 把样品分为新鲜榴辉岩、退变质榴辉岩、副片麻岩和正片麻岩4类, 并分别建立了利用岩石P波速度估算热导率的计算方程.回归计算表明, 榴辉岩热导率和P波速度之间的相关性较大, 相关系数在0.7左右, 片麻岩显示的相关系数比较小, 在0.4~0.5之间.鉴于样本数量较大, 这种结果足以表明热导率和P波速度之间可以用给定的线性关系来表达.为了检验获得的方程, 在CCSD主孔中选取典型的岩性单元, 利用测得的P波速度估算相应的热导率, 结果显示估算值和实测热导率平均值非常接近, 表明利用P波估算岩石热导率的方程是可行和实用的, 为本区和相似地区大地热流和热结构计算提供了热导率的计算方法和依据, 因而具有重要的岩石物理学和地球物理意义.      

影响超高压变质岩P-T-t轨迹特征的主要因素

P-T-t轨迹是研究超高压变质岩形成演化过程主要的方法之一,是提出合理地球动力学模型的主要依据.准确理解影响P-T-t轨迹的因素对于理解超高压变质岩的俯冲-折返至关重要.运用增生楔、角落流、浮力抬升模型解释超高压变质岩形成演化的基础上,定量的探讨了不同俯冲速度、不同俯冲角度、不同俯冲阶段、剪切应变生热等因素对P-T-t轨迹的影响.板块持续的高速俯冲,不仅可以使得俯冲带形成低温环境,而且在陆壳岩石俯冲到地幔经受超高压变质作用后返回地表浅部的过程中,超高压变质岩在地幔滞留的时间短,为超高压变质岩的形成提供了必要条件.较低的俯冲速度不利于超高压变质岩的形成演化.     

扬子北缘还是华北东南缘：胶东新元古代花岗片麻岩构造归属新议

苏鲁超高压变质带广泛发育新元古代花岗片麻岩,这些新元古代花岗片麻岩通常被认为与扬子克拉通具有亲缘性。本文基于新的调查资料,综合前人研究成果,提出新元古代花岗岩是华北克拉通新元古代时期大陆裂解产物、并在三叠纪华南与华北碰撞造山期间作为华北板块大陆边缘南向深俯冲的新认识。主要依据如下：(1)新元古代花岗岩与华北克拉通胶北地块为侵入接触关系,五莲-即墨-牟平断裂带并非北苏鲁超高压变质带与胶北地块的初始接触界线;(2)新元古代花岗片麻岩中有大量胶北地块的古老地壳物质,记录了～1.85 Ga的华北克拉通化变质事件;(3)胶北地块上晚侏罗世花岗岩中存在大量新元古代继承锆石,但缺少三叠纪的弧岩浆记录;(4)胶北地块东南缘存在三叠纪角闪岩相变质作用证据,指示胶北地块三叠纪的俯冲作用;(5)区域地球物理信息指示北苏鲁超高压变质带深部地壳属于华北克拉通和北东东向构造线方向。新的认识将有助于对华北克拉通新元古代构造演化和大别-苏鲁造山带形成过程的重新认识,为胶东中生代金成矿作用提供新视野。     

中国大陆科学钻探工程卫星孔 CCSDPP6 钻孔橄榄岩岩石学研究

中国大陆科学钻探工程卫星孔PP6钻孔位于苏鲁超高压变质带的山东荣成滕家集马草夼橄榄岩体中。该橄榄岩出露于元古代花岗闪长片麻岩中,面积为300m×130m。地表岩石风化强烈,钻孔内岩石新鲜,劈理发育。孔深196m,橄榄岩厚度约110m,下部为花岗闪长片麻岩。橄榄岩主体呈块状构造,边缘呈条带状构造,靠近片麻岩的橄榄岩蛇纹石化强烈。除了10cm厚的岩脉原岩为岩浆分异的产物外,岩石主元素、微量和稀土元素地球化学显示,原岩为极亏损的地幔方辉橄榄岩。岩石主要矿物组成为橄榄石(85%~95%) 斜方辉石(3%~5%) 角闪石(3%~5%) 尖晶石(约0.5%) 镍硫化物(<0.1%),个别部位含有石榴石、单斜辉石和白云石。根据矿物的结构和成分,大体分为三个期次的组合。早期残余地幔矿物组合,由镁橄榄石、富铝顽火辉石、铬尖晶石和透辉石组成,具残余斑状结构,常含有包体,为高温低压组合;超高压变质期矿物组合,由镁橄榄石、镁铝榴石(Pyr=62~66)、低铝顽火辉石、铬尖晶石组成,具细粒变晶结构,无包体,变质温压为840~940°C、3.0~4.1GPa;麻粒岩相─角闪岩相变质期矿物组合,包括韭闪石、镁铝尖晶石、铬尖晶石、白云石、透闪石、蛇纹石,变质温度和压力为650~780℃、<1.8GPa。马草夼橄榄岩作为地幔楔,在印支期发生了超高压变质作用,并在折返过程中叠加了麻粒岩相-角闪岩相的变质作用。     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的分类及测井识别

榴辉岩是中国大陆科学钻探主孔的主要岩性之一, 分布在3245m之上.根据测井响应特征, 如自然伽玛、密度、中子孔隙度等, 可以很好地区分榴辉岩与主孔的其他岩类.由于主孔榴辉岩具有不同的矿物成分、全岩化学成分和测井响应特征, 这为进一步详细划分榴辉岩亚类奠定了基础.从原岩的起源、氧化物含量、次要矿物等3个角度对主孔榴辉岩进行分类, 研究了基于多元统计学的榴辉岩亚类的测井识别方法; 利用该方法对重构的11种榴辉岩亚类进行测井评价, 将可以利用测井资料识别的榴辉岩亚类归并为6种; 根据对榴辉岩亚类的识别结果, 将主孔中榴辉岩划分为20个层段, 分析了各种榴辉岩亚类在主孔中的深度分布特征, 为地学研究提供了资料.      

底辟热流体上涌的数值模拟及其对早古生代青藏高原柴北缘祁连弧形成的启示

底辟流是研究地球内部物质循环与迁移的重要窗口,其动力学演化过程对于我们认识区域地质构造与演化具有重要意义.本文从热-结构力学的角度,建立三组不同的数值模型,研究底辟流上涌的动力学过程,分析底辟流半径、热-结构耦合、岩浆上涌通道对底辟流上涌过程的影响.该研究对认识早古生代祁连弧的形成过程具有重要启示.数值实验结果表明,底辟流半径越大底辟上涌速度越快;单个底辟很难直接上涌至上地壳底部,柴达木北缘超高压变质带和岩浆弧可能是由于多个底辟流持续上涌,最终发育稳定岩浆通道形成的,并且岩浆通道的形成对于超高压变质岩石的减压时间以及岩浆弧的形成时间均具有重要影响;具有稳定岩浆通道的单个底辟流从地幔深处90 km上涌至壳幔边界的过程中,在水平方向的侵蚀范围要比垂向侵蚀范围大一倍左右,研究结果表明安第斯型底辟流模型可以很好地描述早古生代柴达木北缘祁连弧的形成过程.     

大别造山带地壳速度结构与动力学

1994年完成的大别造山带深地震测深剖面（全长420km）穿越了华北地块,大别造山带和扬子地块三个构造单元．获得了垂向成层、横向分块的地壳纵、横波速度结构．结合地质、地球化学研究成果,大别山地壳可分为三层：上地壳是多重叠覆的构造岩石层,中地壳为韧性变形层,下地壳整体成分偏酸性．大别山地表及浅部的超高压变质岩石具有典型的薄皮构造特征．本文提出大别山不同期双向俯冲造山模式和超高压变质岩石的反向加楔退拔折返机制;大别山腹地至今仍保留6-8km厚的山根．     

高压-超高压变质岩外来40Ar成因探讨

高压—超高压变质带是地球上重要的地质单元,特殊的形成环境使该类变质岩的矿物中常因含有外来⁴⁰Ar而⁴⁰Ar／³⁹Ar年龄偏老,制约了⁴⁰Ar／³⁹Ar年代学在此类岩石中的应用。本文探讨了氩在不同相中的溶解度与分配系数的差异,并着重论述了扩散参数与压力的关系及压力对岩体封闭性的影响,系统总结了高压-超高压变质矿物中外来⁴⁰Ar的形成机制。此外,随Fe/Mg、Si/Al、K等组分不同,氩在矿物中保存能力的某种规律性变化、离子孔隙度研究等也从理论上为研究氩的扩散和封闭行为提供了新的视角。在高压—超高压变质过程中多种因素共同作用,氩在这类矿物中的扩散更为复杂。对外来⁴⁰Ar形成机制的探讨对揭示高压—超高压变质结晶环境、岩体开放与否、不同矿物对氩保存能力等有重要的指示意义。