柴北缘欧龙布鲁克地块中元古代晚期麻粒岩相变质作用——来自石榴夕线堇青石片麻岩的岩石学、相平衡模拟和U-Pb年代学的制约

在欧龙布鲁克地块乌兰北部地区察汗河岩群中识别出麻粒岩相石榴夕线堇青石片麻岩,其矿物组合为石榴子石、夕线石、堇青石、黑云母、斜长石、钛铁矿和少量钾长石等。岩相学观察显示,M1阶段矿物组合有斜长石±钾长石+石榴子石+夕线石+石英,M2阶段矿物组合有斜长石±钾长石+石榴子石+夕线石+石英+钛铁矿+黑云母,M3阶段矿物组合有堇青石+黑云母+钛铁矿+石英+石榴子石+斜长石±钾长石。相平衡模拟计算结果显示,该岩石的峰期温压条件为p=0.92~1.08 GPa,峰期温度t>790℃,峰期之后经历升温降压的p-T演化轨迹。锆石和独居石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究获得的变质年龄分别为1133±14 Ma和1125±37 Ma,1133~1125 Ma应代表了该期麻粒岩相变质作用的时代。结合区域地质资料和已有的研究成果,我们认为乌兰北部察汗河岩群的石榴夕线堇青石片麻岩可能形成于大洋俯冲作用下的弧或弧后构造环境,乌兰北部的岩浆-变质杂岩带经历了从中元古代晚期-新元古代早期俯冲增生到碰撞造山的演化过程,是全球Rodinia超大陆汇聚过程的响应。

印度大陆俯冲过程中的高压变质与深熔作用:东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩的相平衡模拟研究

位于东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩是高喜马拉雅结晶岩系的一部分，是印度大陆深俯冲到欧亚板块之下经历了高压变质作用的产物。基于岩相学和矿物化学研究，本文对南迦巴瓦杂岩中的泥质变质岩进行了相平衡模拟研究。结果表明，泥质岩石经历了高压麻粒岩相变质作用，峰期矿物组成是石榴石＋蓝晶石＋黑云母＋斜长石＋钾长石＋石英＋金红石，峰期变质条件是～820℃，13．0～13．5kb，表明印度大陆至少俯冲到了约45km深度，构成了青藏高原的加厚下地壳。高压泥质变质岩在进变质和峰期变质过程中经历了白云母和黑云母脱水反应引起的部分深熔，熔融程度可达27v01％，形成了花岗质成分的熔体，构成了喜马拉雅造山带淡色花岗岩的源区。因此，青藏高原具有一个深熔融的中下地壳，为其侧向流动提供了有利的流变学环境。

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩,岩石的矿物组合为石榴石、白云母、钠长石、绿泥石、石英及少量金红石、榍石。石榴石具有明显的成分环带,从核部到幔部Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]缓慢升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐渐降低,表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质过程;幔部到边部,Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低,Xgrs=[Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明显升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低,表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造,呈现扩散环带的特征。利用Thermocalc变质相平衡计算软件在Mn NCKFMASHO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的P-T、P-M(H2O)视剖面图,结合石榴石镁铝榴石等值线、钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为约27×105k Pa,523/580℃,对应的峰期矿物组合为(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H2O)。石榴石核部到幔部成分记录了主要的进变质演化,结合饱和水等值线的变化,判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程,岩石经历了蓝片岩相至榴辉岩相的变质演化;P-M(H2O)视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为,通过其变化特征可以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程,晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确定,此过程中,岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质,并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变质过程反映了快速抬升的构造运动过程,早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的P-T轨迹,峰期变质温压及变质演化特征,提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质,结合野外相互伴生的地质关系,认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。

有效全岩成分的计算方法及其在变质相平衡模拟中的应用

变质相平衡模拟是变质岩领域近几十年最重要的进展之一,它已经成为确定变质作用P-T-t轨迹和探索变质演化过程的有力工具。变质岩的矿物组合不但与其形成的温度(T)和压力(P)条件有关,而且受控于岩石的全岩成分(X)。但是变质岩通常是不均匀的并且往往保留两期以上的矿物组合,因此计算不同成分域或不同变质演化期次的有效全岩成分是模拟P-T视剖面图的核心问题之一。在中-低温变质岩中,石榴石变斑晶的生长会不断地将其核部成分"冻结"而不参与后续变质反应,这导致根据实测全岩成分计算的P-T视剖面图无法有效地模拟石榴石幔部或边部生长阶段的变质演化过程。"瑞利分馏法"和"球体积法"利用电子探针实测的石榴石成分环带可以模拟计算石榴石各个生长阶段所对应的有效全岩成分,本文推荐使用这两个方法来处理石榴石变斑晶的分馏效应问题。相比较而言,石榴石在高温变质岩中通常无法保留生长阶段的成分环带特征,这是因为石榴石成分在高温条件下会发生扩散再平衡,并同时与多数基质矿物达到热力学平衡,这时一般不需要考虑石榴石的分馏效应。但是高温变质岩通常会发生部分熔融并伴随熔体的迁移,进而改变岩石的有效全岩成分。因此,通过P-T视剖面图模拟熔体迁移前后的变质演化过程需要使用"相平衡法"计算迁移的熔体成分以及熔体迁移前后岩石的有效全岩成分。此外,后成合晶与反应边是变质岩中最常见的退变质反应结构,但是后成合晶或反应边中的矿物之间并未达到热力学平衡。这种情况需要结合岩相学观察和矿物成分,利用最小二乘法确定后成合晶或反应边中发生的平衡反应方程式,进而获取变质反应发生时的有效全岩成分并通过计算P-T视剖面图来估算退变质的温压条件。除此之外,岩石体系中三价铁(Fe2O3)和H2O含量的估算一直以来都是相平衡模拟研究中的难点,本文推荐使用P/T-X(Fe3+/Fetot,MH2O)视剖面图来确定这两个组分的含量,这是因为P/T-X图可以估算各个变质演化阶段或特定矿物组合的Fe2O3或H2O含量。

祁连地块北缘前寒武基底早古生代再活化:变基性岩相平衡模拟和锆石年代学证据

北祁连造山带是典型的早古生代增生型造山带,具有典型增生型造山带的“沟-弧-盆”体系。祁连地块位于北祁连造山带南部,由深变质的前寒武纪基底和新元古代到中生代的沉积盖层组成。在连祁地块北缘门源宝库河附近延伸数千米的变基性岩(主体为斜长角闪岩和角闪岩)中识别出了基性麻粒岩,峰期矿物组合为石榴子石+斜长石+钾长石+普通辉石+角闪石+钛铁矿+石英,相平衡模拟计算结果显示峰期温压条件为P=10.6kbar、T=800℃,峰期之后经历了近等温降压的P-T轨迹。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学结果显示变基性岩的原岩结晶年龄分别为1110±18Ma和1140±30Ma,变质年龄分别为478.2±3.9Ma和469±4.6Ma,结合近等温降压的P-T轨迹,469~478Ma的变质年龄应近似代表了麻粒岩相变质作用时代。结合区域资料,我们认为早古生代北祁连洋存在南北双向俯冲极性,祁连洋南向俯冲使得祁连地块前寒武纪基底在早古生代再活化。变基性岩的原岩年龄与祁连地块南部欧龙布鲁克地块(全吉地块)中发现的变基性岩和花岗质片麻岩原岩年龄及副片麻岩的变质年龄一致,均为~1100Ma,表明祁连地块与欧龙布鲁克地块一起卷入了格林威尔造山事件。

东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛及邻区片麻岩变质作用:相平衡模拟与锆石年代学

东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛及邻区发育不同类型的片麻岩。本文结合岩相学、相平衡模拟以及年代学分析等方法对该地区石榴石斜方辉石片麻岩(样品LSM178-2)和石榴石夕线尖晶石片麻岩(样品LSM302-10)进行综合研究,结果显示片麻岩经历了中低压高温麻粒岩相变质作用。样品LSM178-2峰期温压条件为T=830~870℃,P=6.1~8.9kbar,后期退变至T <705℃,P=3.6~5.4kbar。石榴石夕线尖晶石片麻岩(LSM302-10)保存的峰期温压范围为T=860~1050℃,P=4.8~10.2kbar,之后退变至T=820~840℃,P=4.7~5kbar。样品LSM178-2主要矿物组合对应的变质年龄为~543±5.7Ma。样品LSM302-10中锆石暗灰色边年龄为531±5.7Ma,浅灰色边年龄为509±5.9Ma,这些变质年龄可能反映了持续较长时间的泛非期构造热事件(ca. 540~510Ma)。结合相关区域已有资料分析,拉斯曼丘陵西部斯图尔内斯半岛及邻区片麻岩记录的中低压高温麻粒岩相变质作用可能反映了造山作用后期的抬升与伸展。

西秦岭北缘秦岭杂岩麻粒岩相变质作用:来自相平衡模拟和独居石原位U-Pb定年的制约

西秦岭天水北道地区位于西秦岭造山带北缘,地处秦岭造山带和祁连造山带的结合部位。近来,我们在该地区秦岭杂岩中识别出一套麻粒岩相岩石(石榴夕线黑云片麻岩),峰期矿物组合为石榴子石+钛铁矿+金红石+夕线石+钾长石+石英,相平衡模拟计算结果显示其峰期温压条件为P=1.02GPa,T=820℃,经历了进变质阶段以升温升压为特征,峰期之后以大致近等温降压为特征的顺时针P-T轨迹。独居石原位LA-ICP-MS U-Pb年代学结果显示石榴夕线黑云片麻岩经历了~421Ma、~388Ma和368~362Ma三期构造热事件。结合独居石的产出位置,我们推测421Ma代表了麻粒岩相变质作用的时代,这与天水花庙地区获得的麻粒岩峰期年龄一致;388Ma近似代表了峰期之后大致近等温降压至固相线附近的年龄;368~362Ma与区域韧性剪切作用的时代一致,可能记录了与新阳-元龙韧性剪切变形作用相关的热事件的时代。结合区域地质资料和本研究成果(矿物演化特征、顺时针的P-T演化轨迹和独居石原位定年结果),我们推测西秦岭造山带北缘天水北道地区的麻粒岩可能是早古生代陆-陆碰撞造山过程的产物。

柴达木地块寒武纪变质作用——来自相平衡模拟和独居石U-Pb年代学的约束

柴达木地块位于青藏高原东北缘的祁连-阿尔金-昆仑早古生代造山系之中,它的西段出露一套(超)高温变质岩组合:变泥质岩、长英质片麻岩、基性麻粒岩、钙硅酸盐岩、含橄榄石大理岩及少量Mg-Al麻粒岩。本文以相平衡模拟和独居石U-Pb年代学为主要手段,限定柴西缘变泥质岩的变质作用P-T-t轨迹。变泥质岩记录了顺时针P-T轨迹,其中,压力峰期条件约为0.89GPa和800℃,温度峰期条件约为0.64GPa和825℃,退变质条件为0.58GPa和800℃至0.37±0.05GPa和702±50℃。变泥质岩的独居石U-Pb年龄集中在517~496Ma之间,三个样品的加权平均年龄分别为508±2Ma(MSWD=2.0)、506±1Ma(MSWD=1.7)、506±1Ma(MSWD=1.3)。本文将其解释为独居石的形成年龄,并认为独居石主要形成于退变质过程中的残留熔体结晶阶段(0.58GPa和800℃左右)。结合已有的工作可以得出,柴达木地块西段麻粒岩相变质作用具有顺时针P-T轨迹和1000~1300℃/GPa的峰期T/P值,并且在高温变质条件(>800℃)持续了超过30Myr。该类高T/P型变质作用最有可能发生在大型碰撞造山带内,可以与冈瓦纳大陆内部的晚泛非期的高T/P型变质作用对比,很可能是与冈瓦纳大陆最终拼合有关的晚泛非期造山事件的体现。

东南极茹尔群岛梅瑟半岛富铁铝副片麻岩超高温变质作用:相平衡模拟与锆石U-Pb年龄

东南极梅瑟半岛出露大量的副片麻岩。本文以岩相学和矿物化学为基础,结合相平衡模拟、地质温度计及年代学分析方法对费拉副片麻岩中的含尖晶石榴夕线石片麻岩和梅瑟副片麻岩中的含堇青石榴夕线石片麻岩进行综合研究,结果显示片麻岩经历了超高温(UHT)麻粒岩相变质作用。两个样品峰期前阶段(M1)进变质条件为600~650℃和0.63~0.85GPa;峰期UHT阶段(M2)变质条件为930~1000℃和0.9~1GPa;峰期后变质重结晶阶段(M3)变质条件为610~780℃和0.3~0.39GPa。三个不同阶段的变质条件定义了一致的顺时针的P-T演化轨迹。锆石U-Pb年龄分析结果表明两个片麻岩样品的超高温变质和相关的深熔作用发生在990~920Ma期间的早新元古代格林威尔期,而流体改造与变质重结晶作用发生在~510Ma的早古生代泛非期。结合区域地质特征,超高温变质作用发生的构造背景可能与以放射性元素衰变为热源的大型热碰撞造山带相关。

西秦岭北缘秦岭杂岩变质作用:副片麻岩岩石学、相平衡模拟及其地质意义

造山带中的高级变质岩是研究造山带形成和演化历史的重要窗口.西秦岭北缘秦岭杂岩主要由正片麻岩、副片麻岩、少量变基性岩(基性麻粒岩)和大理岩组成.岩相学、矿物化学和相平衡模拟结果表明副片麻岩经历了3个变质演化阶段:(1)进变质阶段,以石榴子石核部包裹细粒片状黑云母和大小不等的石英为代表;(2)峰期变质阶段,矿物组合为石榴子石+斜长石+钾长石+夕线石+黑云母+金红石+石英.石榴子石变斑晶幔部成分在视剖面图上确定出峰期温压条件为T=793~803℃,P=8.8~9.5kbar;(3)降温降压的退变质阶段,主要由石榴子石的最边部及后期斜长石记录.结合已有研究资料,表明西秦岭北缘秦岭杂岩可能经历了早古生代晚期与碰撞造山作用有关的变质作用与深熔作用.

地幔橄榄岩中锆石稳定性的相平衡模拟及其壳幔相互作用意义

锆石是各种岩石中常见的副矿物,不仅是最佳的定年矿物,且其微量元素、同位素还记录岩石形成演化过程的大量信息.关于地幔橄榄岩等超基性岩中出现锆石的报道越来越多,但通常认为超基性岩SiO_(2)不饱和,不太可能结晶锆石,导致其成因和来源常受质疑.本文通过热力学相平衡模拟,计算不同条件下岩石的SiO_(2)活度与锆石/斜锆石转变条件,以探讨SiO_(2)活度的受控因素、锆石/斜锆石在超基性-基性岩特别是地幔橄榄岩中的稳定性,为解释地幔岩中出现的锆石成因和意义提供热力学依据.SiO_(2)活度主要受控于矿物组合及温压条件.在橄榄岩中,斜方辉石+橄榄石组合的缓冲作用使岩石具有较高的SiO_(2)活度并维持在较小的变化范围内,且锆石稳定温度可达1500℃以上.橄榄岩在低温蛇纹石化过程中,蛇纹石取代橄榄石和辉石,SiO_(2)活度会明显降低,且斜锆石可稳定于<530℃和<2.7GPa的条件下;但在被含SiO_(2)流体强烈交代时,大量SiO_(2)的加入可导致SiO_(2)活度升高,使锆石也能稳定在低温条件下.超基性-基性岩中SiO_(2)活度不仅与SiO_(2)含量正相关,还与全岩中CaO、Na_(2)O等含量呈负相关.这是由于Ca、Na等元素在优先形成斜长石或单斜辉石等富硅矿物时要消耗SiO_(2),导致SiO_(2)活度降低.这可能是在超基性岩中可以出现锆石而在部分基性或碱性岩中出现斜锆石的原因.热力学模拟计算结果也可以合理解释在超基性-基性岩中锆石与斜锆石之间存在相互转变的现象.这些结果表明,在非常广的温压范围内,锆石均可在地幔橄榄岩中稳定存在,是壳-幔物质循环和相互作用的重要信息载体,其形成与熔/流体交代作用有关.

苏鲁构造杂岩带乳山地区(石榴)斜长角闪岩P-T演化轨迹及其地质意义——来自岩石学、矿物化学及相平衡模拟的约束

大量来自于华北陆块的高压变质岩被发现发育于苏鲁构造杂岩带中,给俯冲带上盘物质如何卷入陆-陆俯冲碰撞作用的研究带来新的契机.通过对乳山地区(含榴)斜长角闪岩进行岩石学、矿物化学及相平衡模拟的研究,发现其保留有3个不同变质演化阶段的矿物组合,峰前矿物组合为粗粒石榴子石+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿;峰期矿物组合由石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿组成,为典型高角闪岩相矿物组合;峰后退变质阶段矿物组合为角闪石+斜长石+石英+石榴子石+钛铁矿,发育有典型的"白眼圈"结构.相平衡模拟与温压计算表明,乳山午极石榴斜长角闪岩峰前变质阶段的P-T条件分别为P=6.4~7.0 kbar、T=610~640℃,表明其俯冲至30 km左右的地壳深度;峰期变质阶段P-T条件分别为P=9.3~10.0 kbar、T=700~730℃,表明其已俯冲至36~40 km的地壳深度,峰后退变质阶段P-T条件分别为P=5.2~5.8kbar、T=680~710℃.锆石U-Pb定年结果表明乳山午极石榴斜长角闪岩原岩时代为1 734±24 Ma,龙角山水库斜长角闪岩变质时代为1 849±28 Ma,研究表明二者均来源于华北构造岩片.结合前人研究资料,推测乳山地区石榴斜长角闪岩原岩可能经历三叠纪俯冲作用并发生变质;其与杂岩带中来自华南的构造岩片发生混杂,共同构成华北-华南板块间宽约80~100 km的构造杂岩带.

Na^(+),K^(+),Rb^(+),Cs^(+)//SO_(4)^(2-)-H_(2)O体系固液相平衡热力学模拟

锂云母、铯榴石等矿物的硫酸盐焙烧浸出,是从中提取锂铷铯钾等碱金属元素的重要步骤,所得硫酸盐浸出液可近似看作Li^(+),Na^(+),K^(+),Rb^(+),Cs^(+)//SO_(4)2--H_(2)O六元水盐体系;其在浓缩过程呈现复杂的成盐特征,增加了各碱金属元素分离提取的难度,研究其相关水盐体系相图和相平衡性质对理解浸出液中碱金属的分离具有重要的理论指导意义。本文采用Pitzer-Simonson-Clegg超额Gibbs自由能方程和具有内在热力学一致性的CALPHAD方法,构建了Na^(+),K^(+),Rb^(+),Cs^(+)//SO_(4)2--H_(2)O五元体系的多温固液相平衡热力学模型。借助该模型:1)实现了对Na_(2)SO_(4)+Rb_(2)SO_(4)+H_(2)O、Na_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O和K_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O三元体系的多温溶解度等温线的准确描述,并进一步构建了这些体系在240.15~380.15 K温度范围内的多温相图;2)实现了对K_(2)SO_(4)+Rb_(2)SO_(4)+H_(2)O和Rb_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O体系中存在的固溶体相—水溶液平衡关系的准确描述,确认了(K,Rb)2 SO_(4)连续固溶体、以及(Rb,Cs)_(2)SO_(4)(α)和(Rb,Cs)_(2)SO_(4)(β)间断固溶体存在的合理性;3)预测了上述五元体系中所包含的全部4个四元子体系(Na_(2)SO_(4)+K_(2)SO_(4)+Rb_(2)SO_(4)+H_(2)O、Na_(2)SO_(4)+K_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O、Na_(2)SO_(4)+Rb_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O和K_(2)SO_(4)+Rb_(2)SO_(4)+Cs_(2)SO_(4)+H_(2)O)的相图,明确了四元相图中固溶体的类型及形成区域。然而,模型预测结果与现有四元体系实验数据间存在普遍的不一致性,尤其是固溶体形成区域,但模型预测结果从非实验角度给出了重要参考,对现有实验提出了挑战,未来对这些体系开展更为精细的实验研究非常必要。

喂子坪秦岭杂岩麻粒岩相变沉积岩的变质作用p-T演化及其构造意义

秦岭杂岩位于秦岭造山带北秦岭构造带,是研究秦岭造山带早古生代构造演化的重要岩石构造单元。喂子坪地区发育有典型的秦岭杂岩,其中的混合岩是由变沉积岩经历了强烈的深熔作用形成的。本研究对其进行了岩相学、变质相平衡模拟和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,以深入揭示它们的变质温压演化特征,进而阐明它们指示的构造意义。混合岩的中色体由含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩组成。含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩只记录了峰期变质矿物组合,为镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体,而含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩记录了3个变质演化阶段,分别是早期进变质阶段(M1):黑云母+斜长石+石英;峰期变质阶段(M2):镁铁闪石+石榴子石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿+熔体;退变质阶段(M3):普通角闪石+斜长石+黑云母+石英+熔体。全岩成分视剖面图模拟计算显示含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩压力峰期的变质温压条件分别为790~810℃/990~1040 MPa和840~862℃/1000~1190 MPa。含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩3组局部矿物组合域成分视剖面图模拟计算得到压力峰期后变质阶段的温压条件为735~814℃/400~810 MPa、721~794℃/430~700 MPa、740~810℃/470~780 MPa。因此,本研究揭示了喂子坪地区秦岭杂岩片麻岩记录了近等温降压的p-T轨迹。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到含石榴子石角闪黑云斜长片麻岩和2个浅色体样品中的变质锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为383.2±7.0 Ma、400±3.6 Ma和406.7±7.8 Ma。结合已发表的数据,喂子坪地区变沉积岩麻粒岩相峰期变质作用和强烈的混合岩化作用的时代约为410~390 Ma,而约380 Ma的年龄可能代表退变质冷却到固相线的时代。片麻岩近等温降压的变质演化轨迹指示喂子坪地区秦岭杂岩的变沉积岩在下地壳经历了麻粒岩相变质作用和随后的快速抬升,与碰撞造山引起的地壳增厚和随后的地壳伸展有关。

榴辉岩中灰闪石稳定性的相平衡研究——以苏北碱厂榴辉岩中灰闪石为例

灰闪石(nyboite,Nyb)已在世界多处超高压榴辉岩中发现,但对于其稳定性及成因的研究结果存在较大分歧。本文以中国苏北碱厂榴辉岩中灰闪石为例,基于岩相学观察和相平衡模拟限定了灰闪石的稳定条件。在Na2O-Ca O-K2OFe O-Mg O-Al2O3-Si O2-H2O-Ti O2-Fe2O3(NCKFMASHTO)体系下对含有灰闪石榴辉岩进行的相平衡计算得到与实际观察一致的矿物组合,且模拟和实测的灰闪石成分基本一致。相平衡模拟结果表明,灰闪石稳定温压范围为t <500℃,p <1. 20 GPa,地温梯度范围为12~17℃/km。灰闪石的出现主要受控于全岩成分的XNa与XAl值,要求分别满足XNa=0. 58~0. 65和XAl<0. 15。碱厂灰闪石含有较高的F含量(1. 88%~2. 54%),由于目前没有含F的角闪石活度模型,文中根据前人研究结果讨论了F替代OH对灰闪石稳定性的影响。榴辉岩中出现灰闪石指示岩石经历了低温、中高压变质作用,其全岩主量元素特征表明原岩可能为低钾碱性玄武岩。

深熔过程中熔体成分与锆石行为模拟计算

发生深熔作用是高级变质作用的一个重要特征。深熔过程中产生的熔体可为淡色花岗岩提供潜在的源区;深熔过程中锆石的行为直接影响对变质锆石记年地质意义的理解。在含Zr体系下的相平衡模拟显示泥质成分深熔过程中产生熔体的成分在P-T空间中规律变化。温度升高时熔体Zr/Si值、Zr、FeO、MgO以及CaO等含量明显增加,压力较高时K2O含量也随温度升高而明显增加。Na2O含量随温度升高而降低,但随压力升高而增加。压力升高时Al/Si值显著升高。温度较高时Na/(Na+K)等值线较陡,减压熔融过程不会显著改变熔体Na/(Na+K)值,而升温减压过程以及近等压升温过程都会明显降低熔体Na/(Na+K)值。中压时随温度升高熔体Fe/(Fe+Mg)值缓慢升高,而石榴石的生长发育会迅速降低熔体Fe/(Fe+Mg)值。不同温压条件下对应的固相线熔融、白云母脱水熔融以及黑云母脱水熔融形成的熔体成分具有明显差异。对比模拟熔体成分在P-T空间的演化,喜马拉雅地区电气石淡色花岗岩对应熔体的形成温压条件应低于二云母淡色花岗岩,同类型淡色花岗岩之间在形成条件上也可能存在一定差异,并经历了差异性演化过程。含Zr体系下的相平衡关系显示进变过程是消耗锆石的过程,因而在进变过程中变质锆石难以生长,发生深熔作用的岩石中的变质锆石主要在退变过程中形成并记录退变质年龄。熔体丢失相关模拟显示不同温度阶段发生熔体丢失对锆石稳定性的影响不同。温度较低时Zr含量较少的熔体丢失会扩大持续进变过程中锆石的稳定范围,而温度较高时富Zr熔体的丢失会降低持续进变过程中锆石的稳定温度。类似于分离熔融作用的过程最利于残留相中剩余锆石在持续进变过程中的保存。

东南极米洛半岛尖晶石-堇青石麻粒岩变质作用与年代学研究

东南极普里兹构造带被认为受到格林维尔期及泛非期两期构造热事件的影响,分别与罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的演化密切相关,但对两期构造热事件的性质还存在争议。为了进一步完善该构造带的演化历史,从矿物学、岩石学、相平衡模拟、锆石年代学等角度对普里兹构造带米洛半岛尖晶石-堇青石麻粒岩进行了研究。结果表明其主期矿物组合为尖晶石+堇青石+黑云母+矽线石+少量石榴子石+钾长石+钛铁矿,温压条件为870~910℃、0.64~0.69 GPa,晚期退变至810~820℃、0.49~0.53 GPa,并暗示了更高的峰期变质条件(T>910℃,P>0.69 GPa)。CL图像显示锆石具有明显的核-幔-边结构,LA-ICP-MS锆石U–Pb年代学分析显示核部年龄主要集中在613±7 Ma到877±9 Ma,最大值916±11 Ma,比典型的格林维尔期年龄年轻。锆石边部加权平均年龄为526±8 Ma,其Th/U比值范围较大(0.06~1.23),多数Th/U比值较高(>0.1),应代表峰后冷却结晶阶段。尖晶石-堇青石麻粒岩记录了中低压/高温—超高温的变质条件,结合区域已有资料,可能具有顺时针轨迹,其变质演化历史可能反映了碰撞造山之后的伸展阶段,推测与冈瓦纳超大陆的聚合过程有关。

大别山晓天—磨子潭断裂附近退变榴辉岩的厘定及其时代和大地构造意义

研究区位于大别造山带晓天—磨子潭断裂附近(图1)。晓天—磨子潭断裂是北大别杂岩带和北淮阳带之间的边界断裂,部分研究者认为该断裂带为华北板块和扬子板块之间的缝合线以及大别山超高压变质岩折返的重要边界(Faure et al.,1999;徐树桐等,2002),但对此仍存在较大争议。

内蒙古集宁三岔口夕线堇青石榴二长片麻岩变质作用及年代学研究

三岔口夕线堇青石榴二长片麻岩出露于华北克拉通孔兹岩带东部的集宁变质杂岩中,该岩石保留了典型的减压反应结构。系统的岩相学观察和矿物化学研究结果表明,三岔口地区夕线堇青石榴二长片麻岩保存了两个阶段变质作用的矿物组合及相应的变质反应结构,其中峰期变质阶段M1的矿物组合为石榴石＋夕线石＋黑云母＋石英＋斜长石＋钾长石＋钛铁矿±磁铁矿;峰后减压的M2-1变质阶段矿物组合为石榴石＋堇青石＋夕线石＋石英＋斜长石＋钾长石＋钛铁矿±尖晶石,M2-2阶段的矿物组合为石榴石＋堇青石＋黑云母＋石英＋斜长石＋钾长石＋钛铁矿＋磁铁矿±尖晶石。自峰期变质阶段到峰后减压阶段,典型的转变（减压）反应包括：Grt＋Sil＋Melt→Crd＋Bt＋Fe-oxide和Grt＋Sil→Crd＋Spl。相平衡模拟结合传统地质温压计限定峰期变质阶段的温压条件为T=852-862℃,P=9.3-10.2kbar;峰期后近等温减压的M2-1和M2-2阶段的温压条件分别为854-880℃和7.0-7.4kbar,820-848℃和5.3-6.4kbar。三岔口夕线堇青石榴二长片麻岩记录了典型的近等温减压型的顺时针P-T轨迹。阴极发光图像特征显示夕线堇青石榴二长片麻岩存在大量变质锆石,LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,所有变质锆石记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,其变质时代为1912±11Ma。变质作用历史说明内蒙古孔兹岩带东段的集宁地体卷入了华北克拉通西部的阴山陆块和鄂尔多斯陆块之间的俯冲-碰撞,并经历了古元古代（-1912Ma）的麻粒岩相变质作用后快速折返至地表的过程。

东南极拉斯曼丘陵镁铁质麻粒岩的变质作用演化

拉斯曼丘陵（Larsemann Hills）位于东南极普里兹构造带的中部，研究该区麻粒岩的变质作用演化对于理解普里兹带的构造属性至关重要。通过对该区含石榴石镁铁质麻粒岩转石详细的岩相学观察表明，峰期前进变质阶段矿物组合（M1）由角闪石＋斜方辉石＋单斜辉石＋斜长石＋黑云母＋钛铁矿4-石英±磁铁矿组成，其峰期矿物组合（M2）为石榴石＋斜方辉石＋单斜辉石＋角闪石＋钛铁矿4-磁铁矿±石英，而代表后期与降压有关的叠加变质组合（M3）为斜方辉石＋斜长石＋单斜辉石＋黑云母＋钛铁矿-4磁铁矿。矿物化学分析，结果显示其中石榴子石和斜方辉石具有弱的成分环带特征。利用THERMOCALC软件在NCFMASHTO体系下对该麻粒岩进行了详细的热力学模拟，结合传统温压计和平均温压计算结果，得出不同阶段温压条件分别为650—750℃／5．5—6．5kb（M1），850—950℃／8—8．5kb（M2），800—900℃／5．5—7．5kb（M3）。其变质作用演化为典型的峰期后近等温减压的（ITD）顺时针P—T轨迹。通过区域上镁铁质麻粒岩的对比分析，我们认为该镁铁质麻粒岩可能来源拉斯曼丘陵基岩露头。结合已有的年代学资料，表明该镁铁质麻粒岩的峰期变质事件可能对应于晚元古代格林威尔期构造事件，而后期退变质作用与早古生代的泛非期构造事件有关，意味着泛非期普里兹带可能是陆内造山带。