苏鲁造山带超高压变质岩的差异性折返: 流体包裹体证据

苏鲁超高压变质带的南部和北部经历了具有明显不同的折返过程, 主要表现为在北部榴辉岩中有麻粒岩相叠加变质作用. 流体包裹体研究表明, 苏鲁高压-超高压榴辉岩矿物及脉石英中存在有五种类型包裹体: 在超高压-高压榴辉岩相条件下捕获的A型N2±CO₂包裹体; 在榴辉岩发生麻粒岩相叠加变质作用期间被捕获的B型纯CO₂液相包裹体; 在高压榴辉岩重结晶阶段被捕获的C型CO₂-H₂O包裹体和D型高盐度水溶液包裹体; 超高压岩石折返过程中最晚(角闪岩相退变质甚至更晚)阶段捕获的E型低盐度水溶液包裹体. 石榴石中密集分布的B型高密度CO₂流体的发现为本区榴辉岩相岩石遭受了麻粒岩相叠加提供了又一佐证.     

南苏鲁超高压榴辉岩中罕见的原生高密度盐水溶液包裹体

在南苏鲁超高压变质带发现了原生高密度流体包裹体. 这种包裹体在超高压榴辉岩的石榴石中呈孤立和小群分布, 冷冻法确定包裹体的低共熔温度≤–52℃, 在重复冷冻-升温的特定阶段, 液相包裹体中出现气泡, 测得液-气均一温度≤–12.5℃, 由此得到流体成分属CaCl₂-NaCl-H₂O体系, 流体密度为1.27 g/cm³, 在相当于榴辉岩相峰期温度下的压力约为2.4 GPa, 接近超高压变质条件. 这类包裹体在榴辉岩的折返过程中与寄主矿物发生反应, 形成含水硅酸盐矿物, 并使其密度降低, 转变成气液多相包裹体.     

北秦岭含柯石英斜长角闪岩的发现及其地质意义

详细的激光拉曼光谱分析,在陕西丹凤县城东北部的秦岭岩群斜长角闪岩锆石中发现柯石英、绿辉石、石榴子石和金红石等多种矿物包裹体.柯石英具有典型的524 cm?1主峰以及270和151 cm?1次峰的拉曼光谱组合,绿辉石显示680 cm?1拉曼特征峰.柯石英、石榴子石和绿辉石显微包裹体的发现证明,丹凤斜长角闪岩应该是退变的超高压榴辉岩,变质的峰期压力2.8 GPa.利用LA-ICP-MS锆石原位U-Pb定年方法,结合锆石CL图像特征、显微包裹体分布和微量元素组成,得到丹凤含柯石英斜长角闪岩的峰期变质时代为496.9±2.5 Ma,并同时得到451.7±4和425.8±3.3 Ma两期叠加变质事件年龄.丹凤斜长角闪岩锆石包裹体中柯石英的发现以及年代学研究结果与前人在邻区斜长角闪岩锆石包裹体中微粒金刚石的发现和490.4±5.8 Ma峰期变质年龄的获得,以及秦岭岩群已有榴辉岩和超高压长英质片麻岩普遍获得的~500 Ma的峰期变质以及~450和~420 Ma的后期构造事件叠加完全一致,表明北秦岭构造带的秦岭岩群在~500 Ma的早古生代确实经历过超高压变质作用,存在巨量陆壳物质的深俯冲.     

大陆碰撞过程中地壳深熔的岩石学证据:以苏鲁造山带超高压变质岩为例

岩石学显微结构证据表明,苏鲁造山带西南部超高压变质岩石经历了不同程度的深熔作用.在花岗片麻岩和石英岩中识别出结晶自深熔熔体的锆石,其U-Pb年龄集中在220±2 Ma.少量深熔锆石含有柯石英包裹体,U-Pb年龄主要集中在224±2 Ma,部分与含较低压矿物包裹体的锆石域类似.因此,深熔作用开始于早期折返阶段,部分仍处于超高压变质域.折返过程中多硅白云母脱水熔融是这些岩石发生深熔的主要机制.黝帘石榴辉岩的石榴石和绿辉石中发现了由石英+斜长石±钾长石±重晶石组成的多相固体包裹体.它们具有高钠和变化的钾含量,可能是榴辉岩中黝帘石和多硅白云母脱水分解诱发部分熔融形成,同时深熔过程中有大量绿辉石的参与.超高压变质岩石在地幔深度的部分熔融,可能促进了深俯冲陆壳在俯冲隧道内部的快速折返.     

新疆西南天山超高压变质带的空间分布、峰期变质时代和P-T轨迹特征

总结了近年来有关新疆西南天山超高压变质带研究取得的进展.根据新发现的柯石英矿物包体,结合以前报道的一些超高压变质矿物学证据,在西南天山蓝片岩-榴辉岩带中确定了长约80 km,宽10 km以上的超高压变质带,这是目前出露规模最大的洋壳岩石深俯冲超高压变质带,并确定了其由南向北的俯冲带极性.对含有柯石英的石榴石云母片岩中变质生长锆石边的定年,获得超高压变质时代为320±3.7 Ma,结合退变榴辉岩中获得的233-226 Ma变质边锆石的时代,确定了其退变过程经历了漫长的变质演化.根据详细的岩石学相平衡模拟计算,确定了西南天山含柯石英榴辉岩和石榴石多硅白云母片岩的P-T轨迹都具有热弛豫特征,即温度峰值期滞后于压力的峰值期,表明超高压变质岩石在俯冲通道中经历了缓慢的、长时间的升温减压抬升过程.根据少量的榴辉岩透镜体包裹于大面积的云母片岩中的野外产状特征,而且含柯石英榴辉岩和云母片岩都具有相似的P-T轨迹,提出了西南天山超高压变质榴辉岩的抬升可能是由于大面积的低密度的云母片岩抬升折返过程中把密度较大的榴辉岩携带到地表的新认识.     

西大别超高压榴辉岩中石英脉锆石年龄和Hf同位素组成

对西大别红安地区超高压榴辉岩中石英脉的锆石进行了U-Pb年代学和Hf同位素组成的研究. 结果提供了超高压变质岩石折返阶段流体活动的时间、条件和流体来源等方面的信息. 石英脉中的锆石具有非常完好的晶型, 振荡环带或弱分带结构, 表明它们是从石英脉形成过程中的流体中结晶出来的. 它们的206Pb/238U加权平均年龄为(224.7 ± 1.3) Ma, 是石英脉形成时间的最佳估计值, 记录了超高压岩石早期榴辉岩相折返阶段流体的活动. 热液锆石具有非常低的Lu/Hf同位素比值, 与它们形成于榴辉岩相变质作用阶段相一致. 这些锆石的Hf同位素组成与寄主榴辉岩中的锆石一致, 指示石英脉形成过程中只有小规模的流体活动, 流体为内部来源. 因此, 热液锆石的Lu-Hf同位素体系可以为流体的形成条件、性质以及来源提供有效的制约.     

苏鲁地体胡家林石榴橄辉岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

山东省日照市胡家林石榴橄辉岩产于苏鲁超高压变质带中, 其中的锆石主要为柱状和粒状(长/宽 = 1︰1.3~2.5), 晶型较好. 阴极发光(CL)和背散射(BSE)图像显示具岩浆成因的成分环带, Th/U比为0.99~2.81, 为岩浆成因的锆石特征. 14个点的锆石SHRIMP U-Pb年龄分析给出²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为207~223 Ma, 加权平均值为216±3 Ma, 与大别-苏鲁超高压变质岩片折返过程中角闪岩相退变质的时代一致. 石榴橄辉岩在随超高压变质岩片折返过程中被携带到地壳环境, 受到来自超高压岩片内部释放的流体交代, 锆石U-Pb年龄记录了交代所形成的熔体结晶时代. 因此, 深俯冲大陆板块折返过程中的流体释放可能是其中锆石生长的重要流体来源.     

苏鲁榴辉岩钾长石+石英聚合体中重晶石矿物及其意义

在苏鲁超高压榴辉岩的绿辉石中, 发育具有柯石英(?)假象的自型或半自型钾长石+石英多晶聚合体. 在钾长石和石英中, 发育半自型或浑圆状的重晶石. 重晶石的大小普遍小于1 μm, 个别可达3~5 μm. 利用扫描电镜的能谱分析(EDS)对重晶石进行了矿物化学测试, 结果表明, 这些重晶石的SO₃变化范围较小为33.86%~41.12%, SrO和BaO的变化较大, 分别从0~34.65%和24.12%~63.55%; SrO与BaO呈近乎线性负相关关系, 说明它们是重晶石(BaSO₄)和天青石(SrSO₄)的固溶体; 它们的Sr/Ba摩尔比值高度变化, 从0~2.1. 榴辉岩中以包裹体形式存在的重晶石不仅表明了大陆地壳物质深俯冲作用伴随着明显的氧化作用, 而且表明了有限的流体作用使它们在退变质作用过程中保存下来的主要因素.     

阿尔金超高压花岗质片麻岩中锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

阿尔金英格利萨依超高压花岗质片麻岩中锆石阴极发光图像和包裹体矿物组合特征显示, 其内部结构为由核部岩浆残留部分、幔部变质增生部分和边部后期新生部分组成的核-幔-边三层结构．对其进行的离子探针(SHRIMP)U-Pb年龄测试结果表明, 位于锆石颗粒幔部的5个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值为484±11~491±12 Ma, 对应Th/U为0.01~0.03, 加权平均年龄为487±10 Ma(2σ), 应代表该岩石的变质年龄; 位于锆石颗粒核部具岩浆生长环带部位测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值介于809±19 Ma与885±21 Ma之间, Th/U为0.42~0.83, 对应于岩石的原岩岩浆结晶时代. 该岩石变质年龄(487±10 Ma)与阿尔金西段江格萨依榴辉岩峰期变质年龄(约500 Ma)的一致性, 以及其原岩岩浆结晶年龄介于809±19 Ma与885±21 Ma之间的确定, 不仅证实沿阿尔金南缘断续分布着一条超高压变质岩带, 而且进一步表明阿尔金超高压变质岩石是先存地壳物质在早古生代发生深俯冲作用的产物.     

阿尔泰山南缘萨热阔布金矿床的纯CO2流体

萨热阔布金矿产于新疆阿尔泰山南缘泥盆系康布铁堡组变质酸性火山岩、火山碎屑岩中, 近矿围岩黄铁矿化、网脉状硅化、碳酸盐化发育, 金的主成矿阶段有黄铁矿-石英阶段(Ⅱ)和多金属硫化物阶段(Ⅲ). 主成矿阶段脉石英中流体包裹体很发育, 显微观察和冷冻法研究表明黄铁矿-石英阶段包裹体类型以液态纯CO₂包裹体(L_CO2)为主, 其密度可高达0.85 ~ 1.07 g/cm³, 其次为富CO₂包裹体(L_CO2-L_H2O), 少量富H2O包裹体(L_H2O-L_CO2). 多金属硫化物阶段脉石英的包裹体类型更复杂, 还有CO₂-CH₄体系的流体, 其固相CO₂ T_m低达-78.1 ~ -61.9℃, T_h,CO2 也很低, 为-33.7 ~ -17.7℃. 高密度CO₂流体的捕获压力估算为150~350 MPa. 激光Raman探针分析证实了纯CO₂包裹体的成分特征. CO₂流体的δ¹³C为-10.725‰ ~ -21.151‰, 与地幔矿物中CO₂流体的δ¹³C值相似. 这些特征均与其他石英脉型或蚀变岩型的热液金矿明显不同. 富CO₂流体还具有区域上的特征, 其来源可能与后碰撞造山过程的地幔脱气作用有关.     

北大别片麻岩的多阶段演化: 锆石U-Pb年代学证据

片麻岩是大别-苏鲁造山带中广泛发育的一种岩石类型, 其中部分与榴辉岩共生的片麻岩同样经历了三叠纪超高压变质作用. 尽管部分片麻岩在白垩纪受到大规模岩浆活动的加热再变质, 但是不清楚这部分片麻岩是否同样受到过三叠纪变质作用的影响. 本文报道了北大别超高压榴辉岩围岩片麻岩中锆石SHRIMP法U-Pb定年结果. 数据显示, 该片麻岩原岩形成时代是新元古代(746±31 Ma), 与大别山花岗片麻岩的原岩形成时代一致. U和Th含量不同的增生锆石分别给出三叠纪(212±21 Ma)和白垩纪(120±11 Ma)的谐和年龄. 它们的Th/U比值均<0.1, 因此锆石的两期增生均是流体作用造成的. 本文研究结果表明, 北大别片麻岩既参与了三叠纪的大陆板块俯冲和折返, 也受到白垩纪岩浆事件的改造, 这为理解整个大别造山带中片麻岩的构造演化过程提供了重要的同位素年龄依据.     

北秦岭松树沟高压基性麻粒岩锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义

对北秦岭松树沟高压基性麻粒岩中的锆石进行了阴极发光图像、微区原位LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年. 结果表明, 这些锆石具有明显的双层结构, 核部主体由扇形或面形分带区域组成, 局部显弱分带或云雾状结构, 具低的Th, U, REE, HREE含量和低的Th/U与较高的(Nd/Yb)_N比值, 显示了与石榴石平衡生长的锆石的稀土配分型式, 应属变质成因; 核部的外围存在一窄的亮色环边, 与核部界线呈浑圆状或港湾状, 为后期退变质影响的结果. 对11粒锆石核部区域的24次U-Pb同位素分析获得²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值为485±3.3 Ma, 代表松树沟高压基性麻粒岩的峰期变质年龄. 该年龄值与秦岭岩群北侧的超高压榴辉岩及其围岩片麻岩的变质年龄值(507±37 Ma)在误差范围内一致, 表明在北秦岭秦岭岩群南北两侧存在同时代的两条早古生代高压-超高压变质岩带. 初步认为这两条高压-超高压变质岩带的形成, 可能分别对应于早古生代时期秦岭古洋盆和二郎坪洋盆俯冲消减引发的微陆块之间或微陆块与岛弧地体之间陆壳双向深俯冲碰撞作用.     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

荣城榴辉岩的氧同位素组成

荣城3类经历过超高压变质的榴辉岩具有明显不同的氧同位素组成. 产于区域片麻岩和超镁铁岩中的榴辉岩具有通常榴辉岩的氧同位素组成, 而产于大理岩中的榴辉岩特别富集¹⁸O. 各类榴辉岩的石英-石榴石氧同位素温度大体指示榴辉岩的形成温度, 由此估计榴辉岩的峰期变质温度平均略高于800℃, 与其他地质温度计估计的温度基本一致. 荣城杨官屯大理岩中榴辉岩包体的δ¹⁸O值远比大别山和苏鲁地体其他地区的榴辉岩(包括大理岩中的榴辉岩包体)都高. 矿物的氧同位素分析结果表明荣城的榴辉岩形成温度总体上高于大别山和苏鲁西南部地区, 而不同矿物对估计的同位素温度数据分散反映该地区超高压榴辉岩抬升期间普遍遭受过叠加变质作用.     

柴达木北缘榴辉岩中的柯石英及其意义

柯石英是超高压变质作用的直接标志. 柴北缘副片麻岩的锆石中已报道有柯石英包体的存在, 但在榴辉岩中还没有发现柯石英保存. 通过详细的岩相学观察和拉曼光谱的测定, 在柴北缘阿尔茨托山(都兰超高压变质单元南带)的榴辉岩中发现柯石英, 这些柯石英在石榴子石中呈包体分布, 部分被具有栅状结构的石英替代. 这是柴北缘地区首次在榴辉岩中发现柯石英, 也与榴辉岩670 ~ 730℃和2.7~3.25 GPa的温压估算相符合. 除柴北缘都兰超高压单元之外, 柴北缘其他单元的榴辉岩及相关岩石中还没有发现柯石英及其假象, 是否柴北缘普遍经历过超高压变质作用还需进一步研究.     

大陆深俯冲对邻区陆壳结构的影响与调整方式

华北克拉通东南缘胶北地体和蚌埠地区的中生代花岗岩具有相似的岩浆锆石和继承锆石U-Pb年龄分布.继承锆石主要为三叠纪和新元古代U-Pb年龄,它们不仅在U-Pb年龄上而且在Hf-O同位素组成上与苏鲁造山带变质岩的锆石相同,说明它们来源于俯冲的扬子陆块陆壳.一些花岗岩的岩浆锆石具有低的δ18O和相对较高且变化大的εHf(t)值,落在三叠纪和新元古代继承锆石的δ18O和εHf(t)组成范围内,说明它们主要来源于俯冲扬子陆块陆壳的部分熔融.由此可以判定,在华北克拉通东南缘深部陆壳中存在俯冲的扬子陆块陆壳,这些俯冲的扬子陆块陆壳参与到了中生代花岗岩的形成作用中.徐淮地区早白垩世高Mg#埃达克质岩石中发现的榴辉岩包体的形成条件为760-1060℃和1.50 GPa,指示了加厚陆壳的存在.这些榴辉岩捕虏体中变质锆石的U-Pb年龄介于219-227 Ma,表明榴辉岩相变质作用(即陆壳加厚的时间)发生在中晚三叠世,这与苏鲁-大别超高压变质的时代相吻合,暗示华北克拉通东南缘陆壳加厚过程应是扬子陆块俯冲于华北克拉通之下的结果.早白垩世高Mg#埃达克质岩石本身则是来源于拆沉陆壳物质的部分熔融随后与岩石圈地幔相互作用的产物.     

西南天山阿坦塔义一带片岩和榴辉岩中的柯石英

柯石英是超高压变质作用发生的标志矿物.西南天山造山带阿坦塔义地区的高压变质岩中迄今未发现柯石英,其变质峰期条件颇具争议.对这一地区的主体岩石类型——片岩和榴辉岩开展了详细的岩相学和显微拉曼光谱分析,识别出阿坦塔义河沿岸3处露头的岩石含有柯石英.含柯石英的片岩主要由钠长石、石榴石、钠钙质角闪石、石英和白云母构成;含柯石英的榴辉岩主要由绿辉石和石榴石构成.柯石英的发现表明这一地区的榴辉岩及其围岩整体经历了超高压变质作用,西南天山超高压地质体的南北宽可达10km,其东西长可达60～80km.     

大别-苏鲁变质岩锆石微区氧同位素特征初探:离子探针原位分析

对大别-苏鲁高压-超高压变质岩地区包括榴辉岩等8个不同岩性的变质岩石中锆石进行了151次微区原位氧同位素分析, 结果表明存在明显的氧同位素不均一性, 不同岩石中锆石的δ ¹⁸O值变化范围从 -8.5‰到+ 9.7‰, 同一岩石不同锆石颗粒间δ ¹⁸O值差异达2‰~12‰, 在离子探针测定精度范围内, 没有观察到原岩岩浆(残留)锆石和变质增生(重结晶)锆石之间明显的氧同位素组成差异, 表明在高压-超高压变质作用中变质锆石基本上继承了原岩锆石的氧同位素组成. 研究发现, 根据变质岩的原岩时代, 可以把锆石氧同位素分成2组, 一组原岩年龄在19~27亿年, δ ¹⁸O值约为6‰~7‰, 另一组原岩年龄为7~8亿年, δ ¹⁸O值在0~2‰. 后者明显偏低的氧同位素组成表明, 在形成高级变质岩的原岩岩浆中有明显的大气降水氧同位素组成的卷入, 它可能和晚前寒武纪我国华南和全球范围雪球事件有关.     

大别山超高压带片麻岩锆石中柯石英包裹体

利用显微Raman光谱，辨认了大别山超高压带片麻岩锆石中的矿物包裹体。作为锆石中包裹体，柯石英出现在所有类型的片麻岩中，其他重要的包裹体矿物还有硬玉、绿辉石、文石、重晶石和硬石膏等。这些发现表明：（1）榴辉岩与围岩片麻岩有同变质历史；（2）与柯石英共生的重晶石和硬石膏指示出高压过程中有含SO4^2-流体参与。     

大别山超高压变质带白片岩中的流体包裹体

大别山花凉亭白片岩是一种特殊类型的富镁铝超高压变质岩，其原岩为长英质岩脉，后又在榴辉岩相变质过程中被高压流体交代。根据白片岩中赋存的流体包裹体研究结果，初始高压流体为含CO2的水溶液，证明超高压变质阶段存在CO2－H2O流体；假次生H2O溶液包裹体是在超高压折返阶级被捕获的，而次生H2O包裹体应与超高压折返最晚演化阶段有关。