北秦岭含柯石英榴辉岩的发现及其意义

近年来,在秦岭-大别造山带的东部相继发现了多处含柯石英榴辉岩,这些超高压变质岩均产在南秦岭造山带.1993年在陕豫交界的秦岭群中发现了榴辉岩等高压变质岩,最近又在榴辉岩中发现了柯石英,现予报道.     

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.     

柯石英榴辉岩相变质构造岩:超高压变质岩构造形迹

青岛仰口湾出露了一套超高压韧性剪切混杂岩。混杂岩由弱变形的岩块和高度塑性流变的糜棱岩组成。超高压变质构造岩包括强变形的和糜棱岩化的榴辉岩。柯石英在构造岩中以石榴石和绿辉石包裹体和料间矿物的形式出现，表明构造变形发生在柯石英的稳定域（800－850℃，＞30GPa)，属上地幔范围。柯石英呈短柱状和浑圆状，具有波状消光和裂纹，表现了以脆性变形为主的特点。石榴石也以脆性破裂为主，只有少量的细颈化和拉长，绿辉石普遍被拉长，并具有很强的定向排列，波状消光，亚晶粒和动态重结晶构造，以塑性流变为特点。超高压变质构造岩可能是在超高压变质岩折返的早期在剪切构造带中形成的，其运动方向指示了超高压变质岩片折返的运动方向。     

青岛仰口榴辉岩中粒间柯石英的发现及其意义

柯石英是SiO_2的高压变种,在700～800℃时转变的压力是2.7～2.9GPa,因此柯石英和柯石英假象是用来确认超高压变质作用的标志矿物。到目前为止,柯石英和柯石英假象在西阿尔卑斯、挪威Caledonides、哈萨克斯坦、德国和前捷克的Saxonian Erzgebirge、波兰Sneznik山以及我国大别-苏鲁高压超变质带的榴辉岩及其他超高压变质岩中已有大量报道。这些柯石英多以单矿物包裹体的形式产出于石榴子石、绿辉石、蓝晶石、绿帘石、硬玉甚至白云石、电气石、氟磷镁石、锆石和金刚石中。柯石英的边缘常转化为栅状或细粒石英集合体,构成柯石英假象。环绕柯石英及其假象,主晶矿物常发育有放射状裂纹。Schertl等发现在Dora Maira超高压镁铝榴石石英岩的基质中有许多类似柯石英假象的栅状石英集合体,有些沿镁铝榴石边缘的裂隙与包裹于镁铝榴石中的柯石英外缘的栅状石英集合体连为一体,从而证明了粒间柯石英存在的可能性,但真正的粒间柯石英从未有过报道。     

关于在大别山超高压带内发现浅变质岩片的讨论

一些作者提出在岳西县昌蒲镇的大别山超高变质带内存在晚元古代“浅变质岩片”,其中不家柯石英榴辉岩火成岩脉浸入,因此对大虽山的构造演化机制以及超高压变质作用理论提出了重大质疑,据我们的研究,上述作者所报道的“浅变质岩片”是一套强烈变形、细粒化和构造重结晶的糜棱岩,其地主要为超高压带内党邮的区域花岗惩麻岩以及榴辉财和在理岩,还有少量也经历了强烈变形的酸性和基性岩脉,它们的同位素年代学特征也与超高压变质岩     

荣城滕家集超高压变质钙硅酸盐岩的岩石学研究

在大别山-(江)苏-鲁(山东)超高压变质带中,发育有大量榴辉岩、超基性岩、大理岩和变质泥质岩等高压岩块.近几年来,在这些高压岩石中相继发现了柯石英和金刚石.最近我们在位于(江)苏-鲁(山东)超高压变质带东北端的荣城滕家集发现了一种特殊的超高压变质岩,它们与榴辉岩具有类似的产出特征.两个样品的全岩化学成分(分析如表1).     

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.     

大别山黄镇榴辉岩和蓝晶石-石英脉中硬柱石分解的岩石学研究及其流体活动意义

高压-超高压变质榴辉岩中石英脉的产出反映了板块俯冲或折返过程中的流体流动, 但是对成脉过程的温压条件常常缺乏岩石学制约. 对大别造山带黄镇地区低温榴辉岩及其中蓝晶石-石英脉的岩石学研究表明, 脉中呈柱状形态的蓝晶石-黝帘石-石英集合体是硬柱石分解后的假象. 柯石英假象也首次在该地区榴辉岩的石榴石中发现, 证明这些低温榴辉岩经历了超高压变质作用. 热力学温压条件计算表明, 该榴辉岩经历的峰期变质条件为670℃/3.3 GPa, 已达到石墨向金刚石转化的边界. 石英脉中的石英晶体不见波状消光、折曲和碎裂现象, 也没有发现柯石英假象; 根据石英脉中矿物共生组合进行热力学平衡计算得到的成脉温压条件与寄主榴辉岩一样, 明显高于板块俯冲进变质过程中硬柱石分解曲线. 这些观察证明, 石英脉形成于峰期超高压变质之后的板块折返过程中. 因此, 硬柱石分解为蓝晶 石-黝帘石-石英并释放水的反应是在峰期变质之后的折返过程中发生的. 这表明陆壳深俯冲时不仅能够将含水矿物如硬柱石中的水带到地幔深处, 而且可以在折返时释放出来.     

大别山超高压变质带内浅变质岩片的发现及意义

大别山中南部分布着约1000余平方公里的超高压变质(UHP)带,可谓世界出露规模最大的造山带超高压变质带.UHP岩石形成与折返机制成为大陆造山带研究热点.目前人们的工作焦点集中于UHP岩石的矿物、地球化学、年代学和变质作用(PTt轨迹),而UHP带内部岩石变形和组成研究相对较少,但已引起重视.作者自1992年在苏北赣榆UHP岩石之下发现“石桥浅变质岩构造窗”后,近年在大别山UHP带又找到了浅变质岩片,并进行露头填图、年代学及组成研究.本文现就其地质特征和年代学的初步成果进行讨论.1 浅变质岩片地质产状与特征作者发现的浅变质岩,位于岳西县菖蒲南4km港河桥(图1).菖蒲是大别山UHP带典型出露区,产出与大理岩的榴辉岩、片麻岩的榴辉岩,以及超基性岩的榴辉岩等不同类型的UHP岩石伴生.在其北约3km为大别山最大的榴辉岩体——碧溪岭岩体(约0.7km~2),这是与石榴橄榄岩伴生的UHP类型,浅变质岩片夹在榴辉岩-片麻岩和榴辉岩-大理岩中,出露宽约80m,长>300m(未控制).岩性为酸性火山碎屑岩和火山沉积岩(板岩),变质程度低,由火山碎屑指示的原生层面依稀可辨,其SiO_2为68.46～72.04,Al_2O_3为18.52～21.56,K_2为O3.25～3.46,Na_2O为1.04～1.18;面理平行接触带,平行UHP带的面理产状,倾向南东(120°～140°/40°).接触带     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩矿物水含量和氢同位素组成

将热分解元素分析仪(TC/EA)与同位素气体质谱仪(MS)连接起来,建立了TC/EA-MS在线连续流方法,分析了大别-苏鲁造山带超高压变质岩中矿物的水含量和氢同位素组成.采用分步加热方法,研究了石榴石中不同形式水(分子水和结构羟基)的含量和氢同位素组成.通过对若干典型露头超高压变质岩进行系统的矿物氢同位素和水含量测定,认识到在深俯冲板块折返过程中,超高压片麻岩能够比榴辉岩释放出更多的水.在榴辉岩和片麻岩接触带的降压脱水,释放的水会从片麻岩进入榴辉岩从而导致邻近片麻岩的榴辉岩发生显著的水化.通过测定榴辉岩中矿物最高水含量,得到石榴石和绿辉石在峰期超高压条件下所能溶解的最大水含量分别约为2500和3500 ppm.     

中国山东威海含柯石英麻粒岩的发现

随着柯石英榴辉岩不断被发现,中国大别山-苏北-胶东超高压变质带已成为世界地球科学界研究的热区。但是,在本研究之前,含真柯石英的榴辉岩只见于大别山和苏北,而且巳发现的柯石英榴辉岩至多局部受到角     

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。     

扬子板块俯冲、断离的地震层析成象证据

根据三维Ｐ波速度层析成象结果,在大别－苏鲁造山带的莫霍面之下发现了古俯冲板块的踪迹。综合地质学和年代学研究成果推测,扬子板块向北俯冲于华北板块之下,并在１７０－２００ｋｍ的深度上发生了板块断离,年代大约为２００－１９０Ｍａ,这是板块断离是控制大别－苏鲁造山带超高压变质岩折返的主导动力学机制。     

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.     

阿尔金榴辉岩中超高压变质作用证据

阿尔金榴辉岩中石榴石具有大量特征结构的多晶石英包体，显示了峰期条件下柯石英存在的可能性。榴辉岩中绿辉石和磷灰石矿物中的出熔结构以及含多硅白云母榴辉岩的温度、压力计算，为阿尔金榴辉岩中超高压变质作用的存在提供了进一步的证据，结合在柴北缘地区榴辉岩围岩中柯石英的确定，确定在中国西部存在一条被巨型走滑断裂（阿尔金断裂）所切割的超高压变质带。     

大别山榴辉岩带的高压硬玉石英岩块体及其地质意义

大别山区的高压变质岩是多种类型的。已识别出的高压岩石包括榴辉岩-大理岩块、榴辉岩-超镁铁质岩块和榴辉岩-高压片麻岩(包含硬玉石英岩)块。由于在某些围岩片麻岩和榴辉岩所夹持的片麻岩中发现了柯石英假象,一些研究者由此推断大别山——苏鲁榴辉岩及其围岩是一个巨型的原地型超高压变质带。但笔者认为,详细区分两类片麻岩,即与榴辉岩一起经受了高压变质的片麻岩和作为区域性围岩存在的中低压变质片麻岩,仍是一项重要而     

大别超高压变质岩折返至地表的时间下限: 大别山北麓晚侏罗世砾岩中发现榴辉岩砾石

在大别山北麓晚侏罗世凤凰台组砾岩中发现了榴辉岩砾石,榴辉岩退变质作用较强,尚残存的主要矿物有石榴石、多硅白云母、石英、金红石、斜黝帘石、指纹（或蠕虫）状后成合晶和赋存在石榴石中的柯石英假象包体。石榴石端员组分主要为钙铝榴石27．7％－37．8％,铁铝榴石45．5％－49．0％,镁铝榴石12．3％－25．7％,镁铝榴石端员组分＜30%,相当于C类榴辉岩。多硅白云母中硅阳离子为3．44－3．54p.f.u.(以O＝11为基准）,经估算其力为2．5－3．2GPa,温度为600－900℃,指示大别高压－超高压变质岩自三叠纪形成之后,经折返抬升至晚侏罗世之前已经到达地表。     

深俯冲大陆板块折返过程中的流体活动

与洋壳俯冲过程中释放大量流体引起同俯冲岛弧岩浆作用、形成石英脉和变质矿床等现象相比, 陆壳俯冲过程以相对缺乏流体为特征. 但是在深俯冲陆壳的折返过程中, 含水矿物分解、原生包裹体爆裂和结构羟基出溶能够产生可观的含水流体, 成为碰撞造山带变质作用、岩浆作用乃至成矿作用研究的重要目标之一. 根据对大别-苏鲁造山带超高压变质岩中流体活动程度和总量的研究, 发现深俯冲陆壳折返过程中的流体活动具有如下效应: (1) 弥散式流体流动导致广泛的角闪岩相退变质; (2) 隧道式流体流动在榴辉岩内部形成高压石英脉; (3) 聚集式流体流动引起上覆岩石部分熔融, 在造山带内部形成同折返岩浆岩. 由超高压矿物降压释放羟基所形成的含水流体以低盐度为特征, 并且能够形成弥散式或隧道式流体流动. 因此, 研究超高压岩石折返过程中的流体活动, 不仅对于认识陆陆碰撞造山带的地球动力学过程, 而且对理解壳幔物质再循环及其有关的岩浆作用具有重要意义.     

西南天山榴辉岩的发现及其大地构造意义

我国西南天山造山带分布着一条长200km的蓝闪片岩带,该带西延与吉尔吉斯南天山阿特巴什蓝片岩-榴辉岩带相连,在我国境内一直没有发现榴辉岩.笔者于1995年夏季前往昭苏县阿克牙孜河上游进行考察,发现了榴辉岩,现简要报道如下.1 区域地质概况及榴辉岩的产状特征西南天山造山带是塔里木板块和伊犁中天山板块间的古生代造山带,为古亚洲洋演化史上的一个重要构造域.沿造山带北部展布有一条近东西向的早古生代缝合带,即中天山南缘断裂带.缝合带北侧为由前寒武纪角闪岩相变质岩、上志留统巴音布鲁克组岛弧火山岩和