喜马拉雅造山带地壳深熔作用: 来自聂拉木群混合岩的地球化学和年代学证据

高喜马拉雅结晶岩系中存在的混合岩化现象是地壳深熔作用的结果. 广泛发育于高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩(称为高喜马拉雅混合岩)为研究地壳深熔过程及其与喜马拉雅淡色花岗岩(简称为淡色花岗岩)的成因联系, 为探讨地壳深熔在碰撞造山后地壳演化中的作用提供了重要的线索. 目前对于混合岩与淡色花岗岩的形成是否存在成因关联, 混合岩与深部断裂构造的形成和发展之间的关系问题, 在认识上存在分歧. 缺乏该混合岩形成的直接年代学资料是产生分歧的重要原因之一. 对高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩的3个基本组成单元——中色体、浅色体和暗色体进行了详细的地球化学研究; 对其中的浅色体进行了K-Ar年代学研究. 结果表明Ⅰ-类浅色体的形成年龄约为23 Ma. 该年龄与喜马拉雅主中央断层开始活动的时代一致或略早于其形成时代, 显示地壳深熔在主中央断层的形成中可能起着关键的作用. Ⅱ-类浅色体的形成年龄与淡色花岗岩的形成时代一致, 从年代学上为淡色花岗岩与混合岩中浅色体的成因联系提供了新的约束. 本次研究在聂拉木地区获得了6.23 Ma浅色体形成年龄, 这是目前在高喜马拉雅中段获得的最年轻的淡色花岗岩岩浆活动的证据.     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔地区岩石圈热结构

岩石圈热结构是指地球内部热量在壳幔的配分比例、温度以及热导率和生热率等热学参数在岩石圈中的分布特征。岩石圈的热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,同时还控制了化学反应的类型和速度,从而制约着岩石圈的发展和演化。本文在前人CCSD主孔岩石主、微量元素研究基础上,利用Rybach生热率公式计算了钻孔岩石的放射性生热率,并结合岩石热导率的测定研究了CCSD主孔100-2000m岩石的热结构和主孔榴辉岩在不同退变质程度下生热率、热导率的变化:钻孔中岩石的平均生热率为0.95μWm-3,平均热导率为2.96mWm-1K-1。,其中片麻岩生热率高迭1.01-1.7μWm-3,热导率为2.76-2.96mWm-1K-1;基性超基性岩石生热率最低(<0.21μWm-3),热导率则高达3.20mWm-1K-1以上;新鲜榴辉岩生热率、热导率居中,分剐为0.16-0.44μWm-3和3.31-3.85mWm-1K-1。钻孔中榴辉岩生热率、热导率变化主要受岩性控制:从新鲜榴辉岩到完全退变榴辉岩,热导率总体上降低,但从强退变榴辉岩到完全退变榴辉岩,岩石热导率升高;而在此过程中岩石生热率总体上升高,仅当从中等退变质榴辉岩退变为强退变质榴辉岩时,岩石生热率出现降低趋势。在综合研究的基础上预测CCSD主孔5000m深度处温度为139℃,温度范围为131-151℃。根据区域深部地球物理探测成果对CCSD主孔地区岩石圈热结构进行了研究:上地壳底部温度为256℃,中地壳底部温度为492℃,Moho面温度为683℃,岩石圈底部温度为1185℃,来自地幔的热流为44.1mWm-2,对地表热流的贡献率为58%。研究结果表明,由岩石物理方法获得的CCSD主孔地区岩石圈地温曲线与石榴石-二辉橄榄岩包体推断的中国东部地温曲线十分吻合,本文从实验岩石物理学角度为CCSD主孔地区岩石圈热结构研究提供了重要约束     

西藏东巧方辉橄榄岩的显微构造特征及其流变学意义

西藏东巧地区蛇绿岩套中橄榄岩是青藏高原出露的为数不多的地幔岩体之一, 对于揭示该地区的上地幔流变学特征具有重要意义.报道了该地区方辉橄榄岩中橄榄石的位错显微构造特征, 估算了上地幔流变学参数.显微构造研究表明, 东巧方辉橄榄岩发育残斑结构, 橄榄石中位错组态类型比较丰富, 包括自由位错、位错壁(包括宽阔型和紧密型)、位错弓弯和位错网, 表明橄榄石的主导变形机制可能为位错蠕变.该区地幔岩变形大致分为2个阶段: (1) 地幔缓慢塑性流动变形, 形成宽阔型位错壁; (2) 蛇绿岩侵位过程中的变形, 产生紧密型位错壁.根据2种位错壁估算的流动应力平均值分别为3 9.3MPa (宽阔型)和113.9MPa (紧密型), 计算结果获得东巧地区上地幔流动速率为1.13× 10-12 ~ 2.95× 10-11s-1, 有效粘度为4.44×1017~ 1.16×1019Pa°s, 这些参数为东巧地区上地幔物理特征提供了流变学的约束条件      

榴辉岩中石英出溶体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究.研究结果表明, 石榴石(或绿辉石) 中柯石英向石英相变是一个连续变化过程.绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系, 即石英出溶体长轴有两个展布方向: 平行于绿辉石(10 0) 裂理面和平行于绿辉石(- 10 1) 面.目前, 部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志.笔者认为, 棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明.因此, 需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究, 从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束.      

层状侵入体的韵律层理成因

层状侵入体的一个典型的特征是具有隐导理和韵律层理，分析比较了前人提出的韵律层理形成的各种机制并结合对攀枝花层状侵入体的研究认为，层状侵入体的韵律层理的形成与成岩的压实作用关系密切，细粒韵律层理是由于颗粒大小的微小差别或矿物成分含量的逐渐增加和重复的再平衡所致，矿物成分含量的逐步增加和重复是通过在类似于奥斯特瓦尔德成熟的条件下循环溶解和晶体生长形成的，在影响层理形成的多种因素中，以对流作用，密度，粘度及岩浆房的几何形状等因素的研究较为详细，各研究者也存在较大分歧。     

辉长岩脆-塑性转化及其影响因素的高温高压实验研究

本文利用高温高压多功能三轴实验装置,以NaCl为固体围压传压介质,在围压为450MPa~800MPa,温度区间为600℃~1150℃和应变速率为1×10-4~3.125×10-6/s条件下,对攀枝花辉长岩进行了流变学实验研究。实验结果表明,辉长岩围压在450MPa~800MPa条件下,温度在600℃时为脆性变形,700℃~850℃时为半塑性流动,含微破裂,大于900℃时为塑性流动。辉长岩的脆-塑性转化温度为700℃~900℃,主要影响因素为温度、围压和应变速率,同时存在双相流变学问题。      

大别超高压岩石中石英的组构和变形

通过对大别地区不同超高压岩石和同一超高压岩石中不同变形期次石英的变形特征的研究 ,探讨超高压岩石折返时的流变学特征和状态。运用野外构造解析、组构分析、透射电镜和应变分析发现 ,除榴辉岩中静态重结晶石英外 ,其它超高压岩石中石英均发生了强烈的塑性变形 ,波状消光、变形纹、变形条带等极为常见。石英石榴岩中石英交叉滑移位错的发育 ,说明经历了高温位错蠕变 ,其代表的差异应力为Δσ =78.92MPa。石英脉的变形是超高压岩石折返到中地壳以后的角闪岩相退变峰期产物 ,其差异应力为Δσ =2 5 .2MPa。超高压二云母片岩中石英典型的糜棱结构代表的差异应力为 :Δσ =5 9.6 1MPa。大别超高压岩石可能是在构造应力比较低的情况下区域隆升的结果     

平南幔源包体中橄榄石的显微构造研究及其意义

平南玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体的平衡温度为930~980℃, 平衡深度为59~74km, 包体中橄榄石的扭折带滑移系多为(010) [100], 但也有(001) [100]的滑移系类型; 斜方辉石的滑移系为(100) [001], 它们均为高温低应变速率下的滑移系, 说明该区的上地幔主要是在高温低应变速率条件下经历了塑性变形作用.橄榄石位错组态多样, 有自由位错、位错壁、位错弓弯、缠结、{110}滑移带, 反映了上地幔的塑性变形特征.根据位错壁的大小估算, 上地幔差异流动应力为24.5~42.1MPa, 流动速率为2.93×10-17~8.36×10-16s-1, 有效粘度为1.72×1023~2.80×1024 Pa·s, 特征与中国东部新生代上地幔较为一致, 反映同处于拉张环境.      

不同大地构造背景橄榄岩结构水特征

名义无水矿物(NAMs)中的结构水在地球内部演化中扮演了重要角色.应用红外光谱对产自5个构造背景下的13个二辉橄榄岩进行了详细的结构水测定,探讨不同构造背景下橄榄岩结构水的含量和赋存机制.研究显示,全岩和橄榄石结构水含量按构造背景从高到低排序,依次为超高压地体、地幔柱、稳定克拉通、俯冲带和活化克拉通,反映了橄榄岩的水含量与构造环境具有显著相关性.在相同构造背景下,石榴石二辉橄榄岩比尖晶石二辉橄榄岩含更多结构水,表明上地幔水分布可能具有分层性.超高压地体和稳定克拉通样品中橄榄石具有[Si]空位导致的吸收峰3 611~3 613 cm-1,而缺乏由[Fe3+]引起的吸收峰3 325 cm-1和3 355 cm-1,表明地幔的还原性随深度增强.      

榴辉岩中石英出熔体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究。研究结果表明，石榴石（或绿辉石）中柯石英向石英相变是一个连续变化过程。绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系，即石英出溶体长轴有两个展布方向：平行于绿辉石（100）裂理面和平行于绿辉石（－101）面。目前，部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志。笔者认为，棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明。因此，需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究，从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束。