苏北超基性岩某些超高压变质特征

苏北芝麻坊超基性岩体,位于大别—苏鲁超高压变质带东段的核心部位,与基性榴辉岩紧密伴生,是苏北最具代表性的岩体之一。根据多年来的成果资料,研究它的超高压变质特征,对研究整个苏鲁超高压变质带具有重大意义。对岩体的形态特征、岩相学特征、特别是矿物学特征,如镁铝榴石特征的研究,结合金刚石的选出,都有力的证实苏北超基性岩是在超高压变质环境下生成的,同时也反映其是由华北地块与扬子地块俯冲碰撞而从地壳深处挤压上来的幔源物质。     

大陆俯冲化学地球动力学

碰撞造山带陆壳岩石中柯石英和金刚石的发现证明在碰撞造山过程中,一侧陆壳可俯冲到地幔深度。在这一俯冲过程中,随着温度、压力的升高,俯冲陆壳岩石必然会发生一系列地球化学变化,并会与周围的地幔物质发生不同形式和程度的相互作用。认识这些地球化学变化及相互作用,并以此制约大陆壳俯冲的动力学过程是陆壳俯冲化学地球动力学的主要研究内容和目标。文中以大别山陆壳俯冲为例,总结了陆壳俯冲化学地球动力学研究的主要进展。已有的研究表明在大别山造山带,扬子陆块是在二叠纪末—三叠纪初开始向华北陆块下俯冲,并在２３０～２１８Ｍａ达到峰期超高压变质作用。该俯冲板块可能在２００～１９０Ｍａ断离,从而使陆壳俯冲终止。伴有超高压变质作用的陆壳深俯冲作用可能仅在两个较大陆块碰撞时才发生。超高压岩石的折返至少经历了两次快速抬升。最初一次是在陆壳俯冲时期（２２８～２１０Ｍａ）,超高压岩石由逆冲构造推至中地壳并构造就位于角闪岩相围岩中;第二次是在俯冲板块断离之后（２００～１９０Ｍａ）由浮力推动超高压岩石与其围岩一起快速抬升。在俯冲过程中,俯冲陆壳可以析出流体交代改造上覆楔形地幔。该富集地幔在俯冲陆壳断离之后可发生部分熔融,产生具有Ｎｂ,Ｚｒ,Ｔｉ亏损及?     

超高压变质岩——造山带深部过程的见证

超高压变质岩是大陆碰撞过程中俯冲于地幔较深部位的地壳物质（包括早先从地幔就位于地壳的超基性岩）,记录了地球系统内部物质再循环的过程。了解折返至地壳的超高压岩石的峰变质深度,是讨论造山带深部变质作用、岩浆形成和流体活动的关键,也是讨论折返机制的基础。详细的岩相学和变质反应热力学分析通常还不足以对岩石峰变质物理条件作出判断。高压下矿物固溶体的稳定性、相转变及出溶机制是最终解决问题的前提知识。柯石英假象具有特征的结构。并非只有相变才能引起矿物包裹体周围的放射状裂开。柯石英在寄主矿物中的保存情况对岩石的ｐ Ｔ路径有指示意义。以构造过压为主导的超高压变质作用观点与现有地质观察和高压下岩石的力学状态分析不相一致。定量估计构造过压在岩石俯冲过程中的作用尚需更深入的理论分析和观察资料。准确的ｐ Ｔ路径对于理解俯冲、折返机制至关重要。流体和熔体是岩石俯冲至较深部位时与地幔围岩发生物质交换的主要介质。进变质过程中岩石多放出流体,但也有一些发生在超高压下的水化或碳化反应。退变质过程晚期围岩流体渗入折返的超高压变质岩,但在退变质过程早期,由于温度增高,一些超高压含水矿物可能发生脱水。典型的地壳岩石在俯冲带深部很容易发生部分熔融。高?     

大别山岳西县石关混合岩锆石SHRIMP定年及其地质意义

安徽岳西县石关混合岩属于原北大别变质杂岩的一部分。锆石SHRIMPU-Pb定年结果:第一次变质时间为232Ma,相当于晚三叠世早期,第二次变质时间为207Ma,相当于晚三叠世晚期。复合锆石的核部(继承锆石)为发育韵律环带的岩浆碎屑锆石,其年龄值分别为560Ma、444Ma、394Ma、378Ma和331Ma,暗示其原岩非岩浆岩,而应为沉积岩;研究结果还表明,北大别石关混合岩经历了两次变质作用:①超高压变质作用,变质时间为232Ma(n=5加权平均年龄);②退变质作用,时间为207Ma。与苏鲁地区超高压变质和退变质时间一致。     

江苏东海地区石英脉地质特征及找矿方向

区域变质作用、韧性剪切作用和超高压变质作用为SiO2富集创造条件,印支期-燕山期的构造活动为石英脉富集定位创造构造环境。东海群地层、韧性剪切带、超高压变质带为石英脉的形成提供了SiO2物质来源。     

大别山高压-超高压岩石折返与扬子北缘构造变形的关系

大别山造山带及其"前陆"形成于三叠纪,是华北陆块与扬子地块经长期构造演化、最终碰撞的产物。研究表明,该"前陆"实际是扬子地块中部的九岭基底隆升带演化相关的褶皱-逆冲推覆构造带。综合横贯大别山造山带的大地电磁探测、宽角反射与折射地震探测、天然地震波(P波)层析成像研究、莫霍面地震反射图像,揭示大别山造山带及扬子地块北缘的地壳物性、速度结构、莫霍面错断、变形特征等,发现该区上、下地壳结构具有不一致性,总体表现为鱼骨刺状;并结合地表地质调查,推断扬子地块北缘深层向南逆冲的构造与大别山超高压变质岩的形成及折返过程密切相关,而浅部构造向北的逆冲推覆构造与大别山造山带向南的逆冲推覆构成对冲构造样式。最后,本文讨论了该区大地构造演化和背景,分析了其动力学机制。     

苏北超高压变质带榴辉岩的对比性研究及成矿作用

苏北超高压变质带是秦岭—大别造山带的东延部分,所产出的榴辉岩有三种类型,分别为产于片麻岩中的G类榴辉岩、产于大理岩中的M类榴辉岩和产于蛇纹岩中P类榴辉岩。地球化学研究表明,三类榴辉岩的原岩复杂多样,源岩为下地壳或上地幔的基性-超基性岩,兼具大陆和大洋玄武岩的特征,富含TiO2等有用组分,是金红石矿床的成矿母岩。金红石矿床的形成是华北、扬子两大板块俯冲碰撞的结果,金红石成矿作用的强弱与岩性、构造、变质变形作用等密切相关。榴辉岩中含有金红石、钛铁矿、磷灰石、石榴子石、绿辉石等多种有用矿物,具有较高的综合利用价值。     

苏鲁造山带池庄超高压榴辉岩中变质脉:大陆俯冲带超临界流体活动的证据

高压-超高压变质岩中的变质脉能够反映俯冲带变质流体的组成和演化。为了探究大陆俯冲带超临界流体活动及伴随的元素迁移,本文系统地研究了苏鲁造山带南部江苏东海池庄地区的超高压榴辉岩及变质脉。变质脉主要是由石英、石榴石、绿辉石、多硅白云母、蓝晶石、黝帘石、金红石和锆石等矿物组成,与寄主榴辉岩的矿物组成类似。相比于榴辉岩,脉体中的石榴石更加富集重稀土元素(HREE);黝帘石强烈富集轻稀土元素(LREE)。变质脉和榴辉岩中各主要矿物的氧同位素组成在误差范围内一致(石英的δ18O分别为2.42‰和2.79‰;石榴石为-0.30‰和0.010‰;绿辉石为0.25‰和0.071‰),说明变质脉的形成与榴辉岩释放的内部流体有关。综合已有的研究,发现大别-苏鲁造山带不同地区的变质脉和榴辉岩具有极不均一的氧同位素组成,说明在陆壳深俯冲和折返过程中,流体活动有限。利用矿物温压计得到变质脉的峰期变质温压条件为692±65℃和3.6±0.3GPa,脉体中锆石U-Pb定年结果表明锆石的形成时代为218±2.4Ma,指示变质脉形成于深俯冲陆壳折返初期的超高压变质阶段。变质脉中矿物组合和矿物的主微量元素特征说明成脉流体富集Si、Al、Ca、K、LILE、REE和HFSE等元素,表明成脉流体可能是溶解能力极强的超临界流体。     

超高压变质大理岩中的白云石分解结构：大陆地壳物质深循环的新证据

苏鲁超高压变质地体中产出的与柯石英榴辉岩共生的大理岩发生了不同程度的退变,根据退变程度差异识别出三类大理岩菱镁矿大理岩(弱退变)、滑石大理岩(中等退变)和透闪石大理岩(强烈退变).菱镁矿大理岩的稳定矿物组合是单斜辉石+白云石+方解石,菱镁矿仅仅在方解石中与方解石集合体镶嵌共存.单斜辉石发育出溶结构且局部形成由角闪石和钠长石组成的后成合晶.另外两类大理岩不含菱镁矿,但含滑石和/或透闪石.在菱镁矿大理岩中观察到白云石的分解反应(Mg,Ca)(CO3)2=MgCO3+CaCO3,说明这些大理岩是大陆地壳物质俯冲到地幔＞180 km(甚至超过210 km)后返回到地表的产物.所观察到的白云石分解反应表明,苏鲁地区大陆地壳物质在所谓的"地幔禁区"俯冲,俯冲的温度增加梯度可能为～4.2℃/km.大陆地壳物质以如此低的温度梯度俯冲意味着非常高的俯冲速度.如此深循环的大陆地壳物质同时也经历了非常快的折返过程.这是白云石分解结构这种标志超高压条件下进变质反应阶段的证据得到保存的重要原因.     

东海地区高压-超高压变质带中变质橄榄岩及其原岩和成因类型的判别——以PP1孔和PP3孔为例

本文在总结全球地幔橄榄岩岩石学和地球化学特征的基础上,首次提出了一个用于判别HPUHP变质带中变质橄榄岩原岩及其成因类型的判别图解。该图主要由镁铁总量MgO+（%）和一个参数m+f/si比值构成。另用Al2O3和CaO分别与MgO+（%）制成两个辅助图解,以示方辉橄榄岩和二辉橄榄岩之间在Al2O3和CaO含量上的分界。通过原岩判别结果和研究表明,PP3孔和PP1孔两者在变质组合、原岩成因类型、地球化学和变质条件方面存在一系列的重大差异。分别代表来自两种极端的地球化学类型和两种不同大地构造环境的UHP变质体。PP3钻孔以Ol+Gt+Cpx+Opx+Sp为变质矿物共生组合的含石榴石纯橄岩,其原岩系来自地幔残余成因的方辉橄榄岩遭受UHP变质作用的产物,它以成分高度均一,富Mg（Mg’=92）,极端亏损不相容元素REE（∑REE<1×10-6可称为超亏损型）为特征。在变质相中仍保留原岩的残余矿物铬尖晶石（Sp）,其成分显示蛇绿岩地幔橄榄岩的成分趋势。并出现以Gt和Sp共存相为特征的变质相。据实验结果（klemme,2004）表明该共存相的稳定域的PT条件CrSp可达7Gpa,T1400℃,即形成于200km的地幔深度。综合研究显示该孔变质橄榄岩原岩（方辉橄榄岩）具有大洋岩石圈地幔残余成因的某些印记,而不是同深度原生地幔岩相转变的产物。PP1孔变质橄榄岩是由无水矿物相（Ol+Opx+Cpx+Gt）+含水矿物相（Phl±Chu）组成的石榴石橄榄岩杂岩,其原岩来自两种不同成因的超镁铁岩系列：一为具地幔成因的方辉橄榄岩二辉橄榄岩系列（可能相当于地幔楔中的Al型橄榄岩）,另一部分（少数）来自具岩浆成因的超镁铁岩系列（纯橄岩—异剥橄榄岩—辉石岩组合,可能相当于A2型橄榄岩）。该套变质橄榄岩,以成分高度不均一,极端富集REE（∑REE平均>20×10-6可称为超富集型）和大离子亲石元素（K、Ba、Rb）为特征。这种异常现象并不反映其原岩原有的地球化学特征,它可能是由于在俯冲过程中受到陆壳物质的污染,或壳幔相互作用所致。据该孔变质相中缺乏Sp相,而以Gt为标志的变质相的事实,推断其形成的压力条件应>7Gpa, 即形成的深度应大于200km。上述研究表明在苏鲁UHP变质带中,不仅有来自大陆地幔楔中的地幔残余的UHP变质体,而且首次提出有可能来自大陆俯冲前锋具大洋岩石圈地幔性质的（蛇绿岩型地幔残片）变质体存在,这对揭示该区UHP变质带的形成和演化过程提供了新的信息。