大洋型超高压变质带的地质特征及其研究意义: 以西南天山、柴北缘超高压变质带为例

在总结洋壳深俯冲超高压变质带的基本地质特征的基础上, 较深入地论述了洋壳深俯冲超高压变质作用研究意义和存在的问题. 大洋型超高压变质带的基本特征是以典型的洋壳组合的原岩建造为特征, 其变质作用峰期温度较低属于低温榴辉岩相范围, 在递进和退变过程中出现蓝片岩相变质过程, 具有低的、冷俯冲带的地热梯度, 并且在岩石组合方面常常与蛇绿岩带伴生. 大洋型超高压变质带的深入研究对于建立冷俯冲带变质反应系列, 探讨俯冲带的水流体是如何被带到地幔深处以及建立冷俯冲带超高压变质作用类型都具有重要意义. 深俯冲超高压变质洋壳岩石抬升、折返机制的研究是目前超高压变质作用研究最具挑战性的问题之一, 其深入研究对于探讨超高压变质作用发生机理、建立更加广泛的超高压变质岩石抬升、折返机制具有重要意义; 洋壳深俯冲超高压变质岩作为俯冲到地幔深度又折返到地表的岩石, 见证了俯冲与折返的全过程, 是研究俯冲变质带中元素地球化学行为及其物质循环的最理想场所之一; 洋壳俯冲到陆壳俯冲-碰撞是俯冲碰撞造山带形成演化的基本方式, 也是目前板块构造理论研究的前沿领域. 同时, 对中国西部西南天山和柴北缘2个具有洋壳深俯冲特征的超高压变质带研究现状和存在的问题也展开了讨论.     

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.     

大别山与榴辉岩共生大理岩的碳同位素异常

大量的构造地质和岩石学研究揭示,大别山存在超高压变质岩石单元,主要由长英质片麻岩以及少量榴辉岩和大理岩透镜体或条带组成,伴生有极少量的超镁铁岩和石英片岩。大别山变质杂岩已经成为扬子板块与中朝板块之间陆-陆碰撞缝合带的标志。榴辉岩中柯石英和金刚石的发现大大促进了对超高压变质作用及板块俯冲至地幔深度的地球动力学意义的研究。     

超高压岩石中矿物显微出溶结构研究进展、面临问题与挑战

造山带岩石中一些矿物显微出溶结构的深入研究, 不仅成为识别其赋存岩石是否经历超高压变质的标志之一, 而且在了解超高压岩石俯冲深度及其动力学演化过程等研究方面发挥着重要作用. 然而, 如何区分认定某些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”, 并准确解析这些显微结构的地质内涵是目前超高压研究亟待解决的科学难题之一. 从矿物出溶作用的基本概念出发, 依据前人关于超高压与超深地幔岩石中一些矿物出溶结构的研究成果, 本文强调应从出溶矿物精细的几何学特征以及出溶前后矿物之间化学成分是否一致两个方面的研究, 综合分析判别一些矿物的显微结构是“出溶结构”还是“非出溶结构”; 进一步强调提出解析矿物出溶结构能否作为超高压变质的标志及其指示的温压环境等地质内涵的关键, 是要加强对出溶母体矿物在高温高压条件下的晶体化学行为及其分解与变化规律的全面深入的了解; 同时提出: 把高温高压实验与天然岩石样品中的显微结构观察以及多种矿物微区分析测试手段有机结合, 深入开展对造山带岩石中发现的各种矿物的显微出溶结构的研究, 不仅对深化超高压变质作用以及大陆深俯冲研究提供重要信息和关键性的约束条件, 而且有望对陆壳深俯冲以及引发的壳幔交换作用等固体地球科学重要问题提供新认识.     

超高压变质与大陆碰撞研究进展: 以大别-苏鲁造山带为例

大陆深俯冲研究已经成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题. 大别-苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元, 地球科学家以此作为天然实验室, 在超高压变质和大陆碰撞的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果. 本文概括了其中12个方面的突出进展, 主要包括超高压变质岩的空间分布范围、超高压变质作用的年龄、超高压变质作用的持续时间、深俯冲陆壳的原岩性质、大陆碰撞过程中的俯冲侵蚀和地壳拆离、大陆地壳俯冲的可能深度、大陆俯冲带深部流体活动、大陆碰撞过程中的部分熔融、大陆俯冲带深部元素活动性、俯冲大陆地壳物质再循环、碰撞后岩浆作用的地球动力学机制、碰撞造山带岩石圈结构等. 对今后研究的问题和方向也提出了建议.     

青藏高原腹地榴辉岩研究进展及其地球动力学意义

近年来在青藏高原腹地的中羌塘构造带、班公湖-怒江构造带的八宿变质杂岩及拉萨地体内部的松多和蓬湖等多处, 发现了榴辉岩, 在八宿和蓬湖榴辉岩中还甄别出辉石中出溶石榴石条带等多种典型的超高压变质现象. 这些榴辉岩所记录的超高压变质作用均发生于早中生代. 伴随这些超高压变质岩的折返, 在中羌塘带、班-怒带东部和拉萨地体东部都发生了广泛的(后)碰撞型岩浆活动. 这些早中生代榴辉岩的厘定揭示特提斯演化的无序性, 它们本身可能是西羌塘-拉萨复合陆块不规则大陆边缘与东羌塘陆块, 沿着连接的班-怒带东部至羌塘中部构造带穿时碰撞拼贴的结果, 相关岩浆岩则是岩石圈加厚熔融和拆沉的产物. 中羌塘和八宿榴辉岩都是大陆俯冲的产物, 它们的折返和剥蚀分别为松潘-甘孜三叠纪复理石沉积和班-怒带西部侏罗纪复理石沉积提供了重要的物源. 青藏高原榴辉岩研究尚属起步阶段, 亟需在岩石分布、典型岩石-矿物序列及其形成的温、压条件、形成和折返的时限和机制、原岩特征及构造背景、与特提斯演化和大型盆地关系上, 深入进行研究.     

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围:以华北陆块东南部为例

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔影响的时空范围是大陆动力学研究的核心问题之一,来源于大陆岩石圈地幔的火成岩为探索这一科学问题提供了重要资料.我们对华北陆块东南部朝鲜-辽东半岛以及辽南-吉南地区晚三叠世花岗质-镁铁质火成岩进行了详细的岩石学、同位素年代学和地球化学研究,结果表明它们是由华南与华北陆块俯冲碰撞后伸展过程中多元岩浆混合形成;相对亏损和富集地幔组分的识别标志着晚三叠世期间华北陆块东南部表现为亏损与富集岩石圈地幔共存的属性.鲁西-辽南-吉南地区早白垩世镁铁质火成岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成表现出与郯庐断裂距离有关的空间变化,结合吉南地区三叠纪变质锆石和新元古代岩浆锆石的发现,推测起源于深俯冲华南陆块部分熔融的熔体改造了靠近郯庐断裂带的鲁西一侧(如方城、费县、上峪)和辽南地区的岩石圈地幔,而起源于华北陆块加厚地壳部分熔融的熔体则主要改造远离郯庐断裂带的鲁西西北部(如济南、金岭)和吉南地区的岩石圈地幔.因此,华南大陆深俯冲作用对邻区华北岩石圈地幔影响的时间为晚三叠世-早白垩世,影响的空间范围约为200 km.     

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.     

大别造山带岳西沙村镁铁-超镁铁岩体的锆石U-Pb年龄

北大别造山带岳西沙村镁铁 超镁铁岩侵入体的单颗粒锆石稀释法U Pb年龄测定结果为 ( 12 8± 2 .0 )Ma ,表明该岩体的侵位时代在燕山期 ,与大多数中生代花岗岩一样 ,是燕山期岩浆活动的产物 ,而不是发生在印支期与扬子陆块俯冲及超高压变质作用有关的同碰撞侵入岩     

胶南榴辉岩的形成时代及成因——Sr,Nd同位素地球化学及年代学证据

胶南隆起在构造上属秦岭-大别山带的东延部分,只是由于郯卢断裂将其向北错移了500km。发育在大别山及苏北-胶南隆起的榴辉岩带是华北与扬子陆块碰撞有关的高压变质带。由于它的重要构造意义及超高压矿物,柯石英和金刚石的发现而引起广泛重视。确定该榴辉岩带的形成时代及成因对研究中国东部两大陆块碰撞历史及榴辉岩形成、析返机制     

中国东秦岭北部地区的变质地质

东秦岭北部地区是中国东部南北两大陆块(华北地台和扬子地台)之间自晚元古代以来的一个长期活动的狭长高应变带。在这个长600公里以上,宽40—60公里的“条带”上,分布有前寒武纪变质岩、未变质的沉积岩和火山岩、晚期花岗岩等。前称“秦岭地轴”。它与南、北陆块具有截然不同的地质构造演化历史。     

冲击变质效应与冲击变质的阶段:兼论岫岩陨石坑的证实

最近辽宁岫岩罗圈里的疑似陨石冲击坑,实施了深达307 m的科学钻探,在107~149 m深度发现一系列冲击波所产生的冲击变质的效应:  含岩石熔体玻璃的多相角砾岩, 石英击变面状页理和陨击玻璃等。从而使岫岩罗圈里陨石坑得到了证实。这是中国冲击变质作用研究方面的一大进展。研究确定陨石坑除了地形地貌特征之外, 主要依靠冲击变质效应的发现。权威性的冲击变质效应是:  震裂锥;高压,超高压矿物多形的出现;石英、长石等矿物中的面状页理以及震击均质体化和冲击玻璃的产生等。冲击波所产生的瞬时高压,不同于常规地质作用,它以应变速率极高并快速高温淬火和一定压力产生的后冲击温度等为特征, 导致不同程度的冲击变质效应,可称为冲击变质阶段 (stage of shock metamorphism), 不同的冲击变质阶段,作为近似的压力计,可以用以衡量冲击变质的强度。     

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.     

二连浩特艾力格庙地区蓝片岩相岩石的发现及其构造意义简

在二连浩特艾力格庙地区的古生代混杂岩带内发现了蓝片岩相岩石. 矿物化学成分分析表明,岩石中的角闪石有钠-钙质和钠质两类: 前者为镁红闪石、蓝透闪石和冻蓝闪石,后者为镁-钠闪石. 蓝片岩相变质作用的温度约为400~450℃,压力约为0.7~1.0 GPa. 研究区蓝片岩相岩石的发现表明内蒙古中部双冲碰撞造山带的北带可向西延伸约200 km,也表明华北板块与南蒙微大陆之间的缝合带位于艾力格庙到苏尼特左旗南一线.     

边际效应特征及其增值效应探讨

边际效应存在在于自然界和人类社会现象“相变”过渡带或过渡界面中,是一种普遍存在的自然和社会现象;过滤带或过滤界面中存在急变带或急变界面,其景观异质最高,由于交界带内物质的兼并,重组和升华,边际效应具有明显的增殖效应,能构筑出奇异的景观。     

东海沉积物的矿物组合及其分布特征

六十年代以来,许多学者对东海进行了海洋地质方面的研究,其中有些对矿物特征作了一般性的阐述。本文对东海230个表层样品的矿物组合进行了较为系统的研究。工作范围为:东经121°—129°,北纬26°30′—32°00′。每个样品选用0.25—0.1毫米和0.1—0.05毫米     

变质岩等时线定年

放射性同位素地质年代学是研究地球科学历史的关键钥匙，对于准确厘定地质事件的绝对时间和不同事件之间的联系 有着重要意义。其中等时线定年法有着高精度、高准确性的优点，在国际上被广泛应用于变质相关事件的定年，获得其他定 年方法所不能替代的年龄信息。变质岩中常用的等时线定年体系主要有Rb-Sr、Sm-Nd、Lu-Hf、Ar-Ar以及Pb-Pb体系， 文章主要介绍各等时线体系定年原理，回顾同位素分析技术发展，总结影响等时线定年准确度和精度的因素，展望今后变质 岩等时线年代学发展的趋势和突破点。     

变质岩等时线定年

放射性同位素地质年代学是研究地球科学历史的关键钥匙，对于准确厘定地质事件的绝对时间和不同事件之间的联系 有着重要意义。其中等时线定年法有着高精度、高准确性的优点，在国际上被广泛应用于变质相关事件的定年，获得其他定 年方法所不能替代的年龄信息。变质岩中常用的等时线定年体系主要有Rb-Sr、Sm-Nd、Lu-Hf、Ar-Ar以及Pb-Pb体系， 文章主要介绍各等时线体系定年原理，回顾同位素分析技术发展，总结影响等时线定年准确度和精度的因素，展望今后变质 岩等时线年代学发展的趋势和突破点。     

硫金银矿的发现和研究

一、前言 目前,在自然界已发现的金的矿物有20多种,主要为自然金以及金的金属互化物,其次,有金的碲化物,少量的锑化物、铋化物。近年,又发现了金的硒化物——硒金银矿。但是,金在自然界有没有呈硫化物形式存在,一直为矿物学和地球化学工作者所关注。Grat在封闭的玻璃管内,用升华的办法,首次合成了AgAuS_2-Ag_2S系列,但是,当时在自然界中尚未发