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     

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.     

阿尔金发现超高压(>3.8 GPa)石榴二辉橄榄岩

阿尔金含菱镁矿的石榴石二辉橄榄岩呈透镜体状与石榴石辉石岩和含榴长英质片麻岩伴生,一起出露在江格萨依东约100多公里处的元古界片麻岩中,它与西段江格萨依一带的榴辉岩共同构成阿尔金南缘高压-超高压变质带.岩相学研究揭示该岩石经历了复杂多阶段的变质演化,其中峰期变质矿物组合是由粗粒 Grt+Ol+Opx+Cpx±Mgs组成,该期Opx的 Al2O3含量很低（0.30％～0.66％）,估算的P-T条件为 3.8～5.1GPa和880～970℃.同时,考虑该期石榴石含有单斜辉石和金红石的棒状出熔物以及菱镁矿的外围分布有由白云石和斜方辉石构成的反应关系,表明该岩石经历了超高压变质作用.综合区域地质、同位素年代学和岩石化学资料,进一步结合柴北缘地区榴辉岩和片麻岩锆石中柯石英包体的发现,证实中国西北部存在一条被中-新生代阿尔金走滑断裂截切错移的巨型超高压变质岩带.     

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.     

中国苏北预先导孔CCSD-PP2片麻岩中锆石的矿物包裹体及其超高压变质作用的证据

采用激光Raman及阴极发光技术,确认中国大陆科学钻探工程预选预先导孔CCSD－PP2几乎所有类型片麻岩中的锆石均保存典型的柯石英包体以及绿辉石、硬玉、石榴石、多硅白云母等矿物包体,表明片麻岩类岩石曾普遍经历了超高压变质作用,该成果对于重新探讨苏鲁超高压变质带的俯冲－折返机制和对中国大陆科学钻探工程的选址有重要的科学意义。     

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。     

大别山区低绿片岩相火山碎屑岩中榴辉岩脉的发现

大别山区的榴辉岩可以产于不同的变质岩中。在对大别山岳西县菖蒲和太湖县寺前榴辉岩带内新发现的一套低绿片岩相浅变质火山碎屑岩的调研中,发现了数条呈脉状产出的榴辉岩、石榴角闪岩,且石榴石、绿辉石中存在柯石英及其假象。据其产状、岩石矿物特征等的研究,确认为岩浆成因的火成榴辉岩,而非构造混杂或变质成因。这一发现对研究大别山榴辉岩的成因、形成条件及时代归属等将具有重大意义。     

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。     

河南桐柏地区榴辉岩的特征及其地质意义

首次在河南桐柏地区发现了榴辉岩及相应的高压变质带 .榴辉岩和可能由榴辉岩退变形成的石榴角闪岩呈透镜状产于云母片岩中 .新鲜的榴辉岩由石榴石、绿辉石、石英、金红石、多硅白云母、冻蓝闪石等组成 .石榴石的成分特点和有关的地质温压计表明它们属于低温榴辉岩 .云母片岩由多硅白云母、石英、石榴石和金红石等组成 ,也为高压组合 .榴辉岩及有关高压变质带的时代可能为早古生代 ,与大别印支期高压、超高压变质带不同 .     

结构水引起的榴辉岩变形组构和变形机制

运用电子背散射衍射技术研究了天然超高压榴辉岩中石榴石和绿辉石的变形晶格优选方位与其结构水之间的关系, 并探讨了榴辉岩的主要塑性变形机制. 研究结果表明: (1) 天然榴辉岩中富结构水的绿辉石具有典型的L或SL型组构, [001]轴极点在面理面上呈大圆环分布, 最大极密对应轴向近平行线理, (010)面极点为垂直线理分布的大圆环, 最大极密对应晶面近平行面理, 表征在剪切为主变形条件下形成; 绿辉石中结构水含量变化不会导致绿辉石变形组构特征大的变化, 即不改变变形机制和位错主滑移系, 但可能是造成绿辉石低流变强度的主因; (2) 榴辉岩中结构水含量变化可以造成石榴石流变性质的重大转变, 在无水条件下石榴石显刚性, 在富结构水条件下颗粒边界过程将主导石榴石的塑性变形并导致流变强度的下降, 在这两种情况下石榴石都不显示晶格变形优选方位. 该研究成果对深入了解榴辉岩在深俯冲和折返过程中的变形过程和机制及相关的流体活动具有重要意义.     

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.     

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.     

中国超高压变质岩研究评述

国际上,超高压变质岩的研究热始于1984年,以Chopin和Smith对西阿尔卑斯山变沉积岩和挪威加里东造山带地壳成因榴辉岩中柯石英的研究为标志.在国内,虽然60年代就开始了对苏北榴辉岩的初步研究,但真正作为超高压变质岩研究则始于80年代后期.自从许志琴在1987年北京怀柔构造会议上口头报道了大别山造山带发现柯石英后,该带引起了国际注目.潘国强等、周高志等,董申保等先后与美国刘忠     

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.     

大陆俯冲隧道过程:大陆碰撞过程中的板块界面相互作用

研究俯冲带过程是发展板块构造理论的关键.板块界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.将俯冲隧道模型拓展到大陆碰撞造山带,能够透视大陆俯冲带构造过程及其产物.由长英质到镁铁质岩石组成的大陆地壳于不同深度从大陆岩石圈上部拆离并迁移进入大陆俯冲隧道,由橄榄岩组成的大陆岩石圈地幔楔底部也受到俯冲板片刮削进入俯冲隧道.大小不同的地壳和地幔碎块在俯冲隧道中受到角力流作用向上或向下运动,导致它们经历不同程度的变质作用,并伴有不同程度的变形乃至局部深熔.在俯冲隧道中壳源岩石与幔源岩石之间发生机械混合,结果形成了超高压变质混杂岩.它们在折返到地壳层位时与低级变质岩拼合到一起,形成构造混杂岩,结果在同一造山带出露有不同变质程度的岩石.俯冲陆壳基底花岗岩和上覆沉积物衍生的熔/流体与上覆大陆岩石圈地幔楔橄榄岩之间发生化学反应,实现了大陆俯冲隧道中的壳幔相互作用.超高压变质岩原岩性质支配了碰撞造山带的类型、超高压变质地体的大小和折返速率.     

青岛仰口榴辉岩的Nd同位素不平衡及二次多硅白云母Rb-Sr年龄

退变质的青岛仰口含柯石英榴辉岩含两期白云母, 并以沿构造面理发育的二次多硅白云母为主. 由于退变质作用, 石榴石与退变质绿辉石以及二次多硅白云母之间均存在Nd, Sr位素不平衡. 因此多硅白云母 石榴石或含石榴石全岩给出的Rb-Sr年龄((193±4)~(195±4) Ma)高估了该白云母的形成时代. 二次多硅白云母与退变质绿辉石组合给出的较年轻Rb-Sr年龄 ((183 ± 4) Ma)可能更接近该云母的形成时代. 该年龄指示的是榴辉岩经历的退变质事件的时代而非超高压榴辉岩快速冷却至500℃ (白云母Rb-Sr封闭温度)的年龄, 这对文献中发表的类似白云母Rb-Sr年龄的解释有重要意义.     

大别山碧溪岭石榴石橄榄岩-榴辉岩高压变质作用的年代学研究

1 岩体地质及岩石学和地球化学碧溪岭石榴石橄榄岩-榴辉岩体是大别山超高压变质带中含柯石英榴辉岩或含微粒金刚石榴辉岩体中最大者,其面积略大于1km~2,平面略呈浑圆状.岩体与大别群花岗质片麻岩构造接触,其间可见宽十余米的糜棱岩带.糜棱岩中钾长石的多重扩散域构造-热年代学研究结果表明,它们是在165Ma时经快速抬升进入到相当于350℃左右的地壳水平,直到102～97Ma时又一次抬升定位于现今的位置.碧溪岭岩体是一个以榴辉岩为主(占90%以上)的镁铁-超镁铁岩体,超镁铁岩类包括有石榴石橄榄岩、石榴石橄榄二辉岩,榴辉岩可分出石英榴辉岩(包括蓝晶石榴辉岩)、铁钛榴辉岩、高镁榴辉岩(包括斜方辉石榴辉岩)三类,而以石英榴辉岩占优势.在剖面上,石英榴辉岩与高镁榴辉岩或铁钛榴辉岩可以呈互层出现.榴     

徐淮地区早侏罗世侵入杂岩体中榴辉岩类包体的发现及其地质意义

分布于皖北和苏北徐淮地区的早侏罗世侵入杂岩体主要由二长闪长斑岩组成，其形成时代为191Ma，岩体中含有大量的榴辉岩类包体，主要由榴辉岩和石榴辉石岩组成，它们经历了榴辉岩相高压变质和角闪岩相退化变质两个阶段。包体榴辉岩中的石榴石以铁铝榴石为主；单斜辉石主要是绿辉石和普通辉石。矿物组合及温度和压力计算结果表明，该类包体榴辉岩相变质的温度和压力条件为大于1.2-1.5GPa和709-861℃；角闪岩相退化变质的温度和压力条件为0.70-1.03GPa和666－738℃，该类高压捕虏体的发现不仅对了解华北陆台南缘深部陆壳的物质组成与结构具有重要意义，而且可能对认识大别－苏鲁超高压变质带的俯冲－碰撞－折返演化过程产生重要影响。     

大别山北部榴辉岩的发现及其岩相学特征

大别山北部造山带变质地区发现新鲜的榴辉岩头是最新发现,这些榴辉岩产于面理化的橄榄岩中,外围是条带状的片麻岩,主要矿物成分为绿辉石、石榴子石、透辉石、斜方辉石、金红石、尖晶石、橄榄石、刚玉、石英、角闪石、斜长石及不透明矿物;根据岩相学的研究,早期的矿物组合为绿辉石,石榴子石,金红石,大别山北部地区榴辉岩的发现,表明大别山北部变质岩带曾经深俯部并且受到过超高压变质作用,这无论是对了解大别山北部超镁铁岩     

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).