超高压榴辉岩中磷灰石的针状出溶物及其成因

金河桥榴辉岩是一含柯石英的超高压榴辉岩,其中的磷灰石中发现有针状出溶物,这些针状矿物长轴方向平行于磷灰石的c轴。根据电子探针分析结果,出溶物可能是以下三种矿物：独居石、黄铜矿和硅钍石(?)。它们的主要组成元素REE、S和Th等可以呈类质同象形式存在于磷灰石中,在超高压的条件下,由于温度相对较低,趋向于从寄主矿物中分离出来。矿物在高压下的这种“自净”行为可能是固态条件下矿物之间微量元素重新分配的一种方式,这种行为可能对地球不同层圈的化学组成演化有特别意义。     

论超高压变质的矿物学标志

近20多年来,对超高压变质的研究日益深入。超高压变质的矿物学标志,已远远超出柯石英一种,结合实验矿物学的成果,发现许多新的矿物标志。 可以归纳为以下3类：（1）矿物的多形转变, 如柯石英和金刚石;（2）超高压矿物的出溶,如K-单斜辉石、majorite-镁铝榴石和高硅榍石;（3）超高压(高压)变质矿物或矿物组合, 如多硅白云母、文石和菱镁矿等。文中介绍了这些矿物学标志的地质学和矿物学特征及应用前景。     

高压超高压变质作用中的流体

文章强调了高压和超高压变质岩中流体包裹体的研究意义，重点论述了几个问题：（１）高压和超高压变质岩中流体包裹体的成分以含Ｎ２量高为特点，在大别山含柯石英榴辉岩中找到的高压榴辉岩阶段捕获的原生包裹体，其中气相组分含ＣＯ（摩尔分数）为１４％，表明流体来源于深部。原生流体包裹体的保存，要求在ｐ－Ｔ区间内的抬升轨迹与等容线近于平行。（２）在大别山高压和超高压榴辉岩中首次确认熔融包裹体的存在，由硅酸盐玻相和以ＣＯ２为主要成分的气相组成，并发现熔融包裹体中的玻相成分与主矿物相近。（３）高压和超高压变质期间的局部流体迁移可由榴辉岩中流体包裹体和矿物同位素成分（Ｈ－Ｃ－Ｏ）来显示。（４）高压和超高压变质中流体－熔体－岩石（矿物）相互作用是一个非常复杂的过程，并证实在榴辉岩相ｐ－Ｔ条件下岩石的部分熔融。（５）变质流体的成分与变质级之间存在着相关关系。     

大陆板片多重性俯冲与折返的动力学模式——苏鲁高压-超高压变质地体的折返年龄限定

苏鲁高压超高压变质地体自南而北由高压(HP)、很高压(VHP)和超高压(UHP)变质叠覆岩片组成,前者依次叠覆在后者之上,岩片之间的界限为韧性剪切带。根据超高压变质岩片中角闪岩相岩石与高压变质岩片中绿片岩相岩石的黑云母和白云母Ar_Ar和Rb_Sr测年新结果,结合前人在该区所做的锆石SHRI MP U_Pb、全岩Sm_Nd、Rb_Sr等测年数据综合分析表明,超高压变质岩石的峰期变质年龄为240~220Ma,折返年龄为220~200Ma;而高压变质岩石的峰期变质年龄大于258Ma,起始折返年龄为258~240Ma,折返年龄比超高压变质岩石早30~40Ma。这说明扬子板片并不是整体俯冲和折返的。由于具组分和密度差异,俯冲板块的不同部位沿岩性或构造界面先后分片俯冲和折返,在北苏鲁超高压变质板片开始俯冲时,南苏鲁高压变质板片已开始折返。     

超高压变质岩中柯石英-石英相变动力学研究的评述

含柯石英超高压变质岩的发现是陆过 幔深部俯冲的岩石学语气也揭示了深部变质深种物折返地表的可能性。超高压变质岩的开 折返机制是当前地球科学中最有挑战性的前沿课题之一,具有深刻的大陆动力学意义。     

中国大陆科学钻探主孔0-4000m岩心的裂变径迹年龄测定

对中国大陆科学钻探（CCSD）主孔0～4000的岩心样进行了裂变径迹年龄测定。在不同深度共测定了38个样品的磷灰石裂变径迹年龄，磷灰石的裂变径迹年龄数据分布在98．6-3．2Ma之间，年龄值的变化规律总体上是随钻孔深度的增加而逐渐减少，地表样的磷灰石裂变径迹年龄是87．1Ma，至3899m深处则为3．2Ma，基于磷灰石中裂变径迹的退火特征，反映出地壳温度随深度的增加而增加的规律。年龄值随深度的变化，也有若干波动，尤其是1550～2450m之间的这部分岩心，在年龄随深度变化的趋势上是不连续的，这部分岩体可以认为是一个重要的构造作用带。根据年龄一深度关系和约束径迹长度的分布特征，对超高压变质岩体的后期折返机制进行了探讨。     

南苏鲁超高压带和高压带边界的准确限定——来自变质岩锆石中矿物包体的证据

南苏鲁地区由 4个岩片组成 ,自西北至东南依次为正片麻岩岩片 (Ⅰ )、表壳岩岩片 (Ⅱ )、含蓝晶石石英岩大理岩岩片 (Ⅲ )和副片麻岩变火山岩片岩岩片 (Ⅳ )。上述构造岩片均经历了强烈的角闪岩相绿片岩相退变质作用的改造。采用激光拉曼、阴极发光和电子探针分析技术 ,对南苏鲁方圆约 380 0km2 范围内 93件锆石样品中的矿物包体进行了系统鉴定。结果表明 ,在第Ⅰ和Ⅱ岩片样品的锆石中均发现以柯石英为代表的超高压 (UHP)矿物包体 ,而在第Ⅲ和Ⅳ岩片锆石中则保存以文石和多硅白云母为代表的高压 (HP)矿物包体。由此推断 ,第Ⅰ和Ⅱ岩片应归属超高压变质带 ,而第Ⅲ和Ⅳ岩片应归属高压变质带。结合变质作用温压条件的研究结果 ,确定超高压岩石峰期变质温压条件为t=72 3～ 85 2℃ ,p≥ 2 .8× 10 3 MPa ;而高压变质岩石峰期变质温压条件为t =5 0 0～ 6 0 0℃ ,p =1.2× 10 3 ～ 2 .5× 10 3 MPa。最新区域填图结果表明 ,南苏鲁东海地区超高压和高压带之间的接触界线为一典型的韧性剪切带。     

超高压榴辉岩退变质作用对岩石磁化率的影响

系统测量了中国大陆科学钻探(CCSD) 主孔10 0~ 2 0 0 0m超高压榴辉岩的磁化率及其各向异性, 并进行了相应的岩石学和矿物学分析.研究结果表明, 不同退变质程度榴辉岩的磁化率特征具有明显差别: 新鲜-弱退变质榴辉岩对应超高压榴辉岩相, 平均体积磁化率κ=1.4× 10-3SI, 磁化率各向异性度Pj=1.0 9, 磁性载体主要是顺磁性矿物石榴子石和绿辉石; 中等-强退变质榴辉岩对应角闪岩相, κ =5.1× 10-3SI, Pj=1.2 0, 磁性载体主要是退变质所产生的磁铁矿和钛铁矿-钛磁铁矿; 完全退变质榴辉岩对应绿帘角闪岩相-绿片岩相, κ =1.3× 10-3SI, Pj=1.08, 磁性载体主要来自顺磁性矿物角闪石、绿帘石、黑云母等.该研究为超高压变质岩石地区磁异常的解释提供了基础数据和重要的科学约束, 同时也为大陆深俯冲峰期变质岩石和折返阶段岩石退变质程度提供了磁化率鉴别特征.      

南苏鲁造山带的超高压变质岩及岩石化学研究

在南苏鲁造山带核部，古老的表壳岩和花岗质侵人岩经历了三叠纪的超高压变质作用，在超高压变质岩石抬升过程中经历了强烈的角闪岩相退变质作用改造。据岩相学和岩石化学研究，可以区分出六大类典型超高压变质岩：榴辉岩、石榴石橄榄岩、石英硬玉岩、石榴石多硅白云母片岩、硬玉石英岩和石榴石绿辉石文石岩。这些岩石的角闪岩相退变质产物分别是斜长角闪岩、蛇纹岩、长英质片麻岩、长石石英云母片岩、石英岩和大理岩。地球化学研究揭示，榴辉岩的原岩很可能是形成在大陆内部构造环境的拉斑玄武岩，而石榴石橄榄岩可能是起源于亏损的残余地幔。石英硬玉岩原岩包括正变质的花岗岩和奥长花岗岩、副变质的酸性火山碎屑岩和长石石英砂岩。大面积分布的古老花岗岩很可能是形成在大陆或大陆边缘环境。长石石英云母片岩、石英岩和大理岩的原岩为沉积岩，与副变质的长英质片麻岩和基性火山岩—起构成了古老的表壳岩组合。双峰式的酸性和基性火山岩组合的存在也证明部分表壳岩是形成在大陆环境。因此，可以推测南苏鲁造山带核部的超高压变质岩原岩为形成在大陆板内环境的沉积岩—酸性和基性火山岩—花岗岩和奥长花岗岩建造。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩岩相学特征与变质变形史

中国大陆科学钻探工程的实施，为超高压变质带的研究打开了新的生面，加深了对苏鲁超高压变质带的认识。从100～2000米获得的岩心的岩石学观察，得知主要岩石类型有：(1)榴辉岩及石榴辉石岩；(2)榴辉岩质片麻岩；(3)石榴橄榄岩；(4)黑云(角闪)二长片麻岩和(5)碎裂岩等。榴辉岩可分幔源和壳源两类，壳源榴辉岩在钻孔中分布较广，上部最为集中；幔源榴辉岩，包括石榴辉石岩，在空间上与超镁铁岩有密切共生关系。榴辉岩质的片麻岩是一种中酸性的超高压岩石，与壳源的榴辉岩共生，显微镜下可以追索出它们之间的结构演化关系。石榴橄榄岩以石榴单辉橄榄岩为主，是俯冲带上部地幔楔加入于俯冲板片变质而成。石榴橄榄岩中的石榴子石富镁，单斜辉石为绿辉石并常含钛斜硅镁石，说明其经过超高压变质的过程。从变质岩石的组合，面理和线理产状的差异，地震反射面和构造角砾岩带的发育，发现以1600米为界，可大致分为2个岩片。上部岩片中多金红石榴辉岩而且出现频率很高，下部岩片中多为多硅白云母榴辉岩出现频率较低。由于隆升进入中下地壳，超高压变质岩普遍发生退变质。榴辉岩的早期退变质成为具后成合晶结构的石榴角闪岩，榴辉岩质片麻岩退变质形成绿帘黑云(角闪)斜长片麻岩，变质条件为角闪岩相，它可以部分熔融或受到钾交代作用而转变为黑云角闪二长片麻岩。后期的伸展造成了局部碎裂和角砾岩带，新生矿物为绿泥石，方解石和赤铁矿、绿帘石等，属绿帘角闪岩相和绿片岩相。主孔100～2000米的超高压变质岩石组合的确定，进一步说明了巨量的地壳物质可以深俯冲进入地幔并迅速折返；超高压变质岩石记录了陆壳俯冲折返和壳幔相互作用的过程，它们是板块下覆构造和地幔动力学的信息载体。