读者来信

《科学通报》编辑部:《科学通报》1999年第14期发表了翟明国等人《关于在大别山超高压带内发现浅变质岩片的讨论》一文(以下简称《讨论》), 对我们《大别山榴辉岩带浅变质火山-碎屑岩层组合的发现及其地质意义》等文质疑. 《讨论》认为我们报道的“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, 其原岩主要为超高压带内常见的区域花岗片麻岩以及榴辉岩和大理岩, 具韵律条带的浅变质岩是超糜棱岩化形成的岩石, 等等. 由于在浅变质岩中有脉状榴辉岩的产出, 两者又在变质程度上相左, 高天山等人提出该榴辉岩可能系地幔岩浆成因. 《…     

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).     

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。     

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。     

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     

大别山腹地浅变质岩层中富硅凝灰岩Ar-Ar年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带内部出露的浅变质岩与超高压变质围岩之间的成因关系是研究大陆板块俯冲过程中地壳拆离的重要对象之一. 本文通过对大别山岳西县菖蒲地区产于超高压带内浅变质岩层中富硅凝灰岩进行40Ar/39Ar定年, 得到与超高压变质火成岩原岩一致的两组新元古代年龄. 一组Ar-Ar坪年龄为784.4±2.0 Ma, 等时线年龄为785.0±4.7 Ma; 另一组坪年龄为770.9±2.0 Ma, 等时年龄为769.5±3.1 Ma. 由于火山岩Ar-Ar同位素体系具有低的扩散封闭温度, 这些新元古代Ar-Ar年龄的保存说明, 浅变质火山岩未受到三叠纪超高压变质事件的明显影响, 因此在扬子板块向华北板块俯冲过程中并未发生深俯冲, 而是大陆板块俯冲过程中盖层与基底之间发生拆离后被刮削下来的构造残片. 浅变质岩与超高压变质岩之间的共存指示, 深俯冲岩片折返过程能够导致构造混杂现象.     

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.     

榴辉岩和围岩片麻岩之间的关系:来自片麻岩副矿物包裹体的研究

榴辉岩与其围岩片麻岩之间的关系是一个长期争论的问题,争论焦点是榴辉岩和围岩片麻岩类是否经受了同样的高压、超高压变质作用。这一争论同样也反映在苏鲁-大别山高压、超高压变质带的研究中,一些研究者从部分围岩片麻岩中找到了超高压变质作用的证据认为榴辉岩类和它们的围岩片麻岩有同变质的历史,部分找不到超高压变质作用证据的片麻岩被认为是强烈退变质改造的结果;另一种看法认为榴辉岩有两种围岩片麻岩,一类围岩与榴辉岩有同变质的历史,该类围岩片麻岩紧密共生在榴辉岩周围或与榴辉岩互层产出,它们同榴辉岩一起以构造方式混杂在另一类相对低压的片麻岩中。很明显,目前仍需要进一步的研究来解决榴辉岩与其围岩片麻岩的关系。     

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     

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     

超高压榴辉岩中金红石U-Pb年龄: 快速冷却的证据

对大别山南部超高压带内金河桥榴辉岩的金红石和绿辉石进行了U-Pb同位素分析,利用等时线法和依据绿辉石Pb同位素组成扣除普通Pb法获得了一致的高精度金红石U-Pb年龄(218±1.2)Ma.这表明低μ的绿辉石可以作为金红石普通Pb扣除的依据.另外,根据前人研究结果计算得到在快速冷却条件下金红石U-Pb体系封闭温度为(470±50)℃.这一结果证明218Ma代表超高压岩石冷却到470℃左右的时间,而非峰期变质时代.它证明大别山南部超高压岩石在峰期变质之后经历了一次快速冷却过程.     

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.     

大别山东段超高压变质岩带蓝晶石石英岩中的白片岩组合

大别山东段超高压变质岩带吸蓝晶石石英岩呈脉状出露在榴辉岩中,主要由石英,蓝晶石,滑石,绿帘石组成,含有白片岩的特征矿物组合。．     

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。     

大别山-苏鲁超高压变质带研究的最新进展

对近５年国内,外科学家在大别山－功鲁超高压变质带岩带的研究成果进行了剖析,并针对具体科学问题进行了深入的讨论,依据最新资料指出：（１）超高压榴辉岩具两类围结,一类为同样经历过超高压变质作用的榴辉岩相岩,另一类为未经历超高压变质的花岗片麻岩;（ｉｉ）新发现的橄榄石中ＦｅＴｉＯ３的出溶体为３００～４００ｋｍ深度上发生的现象,但关键在于证明这种出溶是由于原先在地壳中的橄榄岩被俯冲到３００～４００ｋｍ深度     

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.     

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.