东秦岭─大别造山带根部变质杂岩研究新进展

东秦岭─大别造山带根部变质杂岩研究新进展游振东（中国地质大学，武汉，４３００７４）秦岭杂岩变质历史和构造演化的研究已取得如下结论：（１）两个构造变质旋回，早期Ｍ＿１，时代为元古代，具若干热事件，其中最主要为９９１Ｍａ（晋宁期）高角闪岩相区域变质事件；...

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩岩相学特征与变质变形史

中国大陆科学钻探工程的实施,为超高压变质带的研究打开了新的生面,加深了对苏鲁超高压变质带的认识。从100-2000米获得的岩心的岩石学观察,得知主要岩石类型有:(1)榴辉岩及石榴辉石岩;(2)榴辉岩质片麻岩;(3)石榴橄榄岩;(4)黑云(角闪)二长片麻岩和(5)碎裂岩等。榴辉岩可分幔源和壳源两类,壳源榴辉岩在钻孔中分布较广,上部最为集中;幔源榴辉岩,包括石榴辉石岩,在空间上与超镁铁岩有密切共生关系。榴辉岩质的片麻岩是一种中酸性的超高压岩石,与壳源的榴辉岩共生,显微镜下可以追索出它们之间的结构演化关系。石榴橄榄岩以石榴单辉橄榄岩为主,是俯冲带上部地幔楔加入于俯冲板片变质而成。石榴橄榄岩中的石榴子石富镁,单斜辉石为绿辉石并常含钛斜硅镁石,说明其经过超高压变质的过程。从变质岩石的组合,面理和线理产状的差异,地震反射面和构造角砾岩带的发育,发现以1600米为界,可大致分为2个岩片。上部岩片中多金红石榴辉岩而且出现频率很高,下部岩片中多为多硅白云母榴辉岩出现频率较低。由于隆升进入中下地壳,超高压变质岩普遍发生退变质。榴辉岩的早期退变质成为具后成合晶结构的石榴角闪岩,榴辉岩质片麻岩退变质形成绿帘黑云(角闪)斜长片麻岩,变质条件为角闪岩相,它可以部分熔融或受到钾交代作用而转变为?

大别山超高压变质岩的退变质显微构造:折返过程的启示

大别山超高压变质岩中发现了一系列退变质显微构造,其主要类型有:①由于出溶而产生的定向性包裹物;②由于多型转变而产生的假像替代;③固→固反应产生的冠状体;④涉及流体的退变质反应产生的冠状体或后成合晶。借助显微构造关系,可以建立超高压变质岩的退变质演化阶段,从而构筑其PT演化趋势、识别出碰撞造山和超高压变质峰期之后的两阶段隆升历史:早期为“挤出”作用诱发的近等温减压退变质;晚期则是地壳伸展体制下的退变质,俯冲板片的断离,软流圈上涌,所诱发的部分熔融,降低岩石圈密度导致地壳规模的伸展与超高压变质岩的进一步隆升。最后,本文提出了超高压变质岩形成和折返的3阶段发展的模式。

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩类岩石退变质过程——对超高压变质地体隆升的启示

中国大陆科学钻探的实施,揭示了深俯冲陆壳的三维结构。超高压变质岩的岩相学详细观察,发现榴辉岩类岩石占0-2000米岩心的60%。大多数榴辉岩的原岩具有长期居留地壳的历史,但是分布在607-783米附近的石榴单斜辉石岩,在成因上与石榴橄榄岩关系密切。从矿物成分,岩石化学特征上看他们构成超镁铁-镁铁质的岩浆杂岩,是俯冲过程中,地幔物质加入于深俯冲的岩片并一起遭受超高压变质作用。榴辉岩质的片麻岩,部分相当于所谓的副片麻岩,在主孔也占一定的地位。实际是中酸性成分的火成岩超高压变质的产物。花岗质片麻岩有多种类型,根据其中所夹的角闪黑云片岩残留体看来大部分应属角闪黑云斜长片麻岩选择性部分熔融的产物。榴辉岩类的变质演化可分为3个阶段。第一阶段(M1约230-240Ma)是超高压变质的峰期,其证据是石榴石、绿辉石、金红石中均发现柯石英的微粒包裹物,石榴橄榄岩中的钛斜硅镁石是其超高压变质历史的见证。第二阶段(M2,226-219Ma)早期退变质阶段,超高压变质岩退变为高压榴辉岩相和角闪岩相岩石,冠状体和后成合晶的生长是此阶段的标志,这些特征性结构反应了岩石的不平衡和再平衡的历史,说明了超高压变质地体的快速隆升。后来(219-180Ma)超高压变质地体长期处于中下地壳,在流体影响下,榴辉岩质片麻岩退变成的黑云角闪斜长片麻岩及绿帘黑云(角闪)片麻岩,他们经选择性部分熔融或经超临界流体的K交代作用转变为黑云角闪二长片麻岩(即所谓正片麻岩)。其中多含有铈褐帘石,成分环带明显,La/Ce=0.42-0.72,且边沿均有绿帘石的边,代表后期叠加的绿帘钠长角闪岩相退变质。第三阶段(M3:170-180Ma)以糜棱岩和构造角砾岩的出现为特征,代表与二次隆升的脆韧性脆性变形的过渡,这些构造岩的基质普遍发育绿泥石、阳起石和方解石,说明了绿片岩相的退变质。所有上述3期的变质作用均与榴辉岩所经历的构造过程相关。显微结构分析可以揭示结晶作用和变形作用之间的相对时序。基于现今已发表的同位素年代学数据可以将苏鲁地区中生代不同阶段的变质作用与构造过程相互联系起来。CCSD主孔所见的变质演化和相关的变形事件对中国大陆中生代大陆动力学提供如下启示;可以肯定华北和杨子两个板块在三叠纪的碰撞(-240Ma)必然引起巨量地壳物质深俯冲至地幔深度,发生超高压变质。超高压变质岩的早期退变质是一个绝热隆升的过程,而后长期滞留中下地壳,发生部分熔融,接着引发进一步的隆升导致伸展体制。

区域变质作用中的流体

区域变质条件下流体的流动有 4种标志 :( 1)细脉 ;( 2 )岩石学 ;( 3 )稳定同位素 ;( 4 )常量元素的交代作用。不同级别的区域变质作用中 ,流体影响着岩石的变质反应和变形 ;在高级变质的情况下甚至有熔体出现。在超高压变质条件下 ,流体量比地壳范围区域变质要少得多 ,从大别山超高压变质带的资料可知 ,流体的演化有明显的阶段性 ,局部曾发现熔融包裹体。水流体的介入 ,引起岩石的退变质和元素地球化学变异 ,是超高压变质岩抬升、进入中下地壳的产物。新近的实验岩石学成果说明 ,多硅白云母、角闪石等含羟基的矿物 ,在俯冲达 10 0km以下依然稳定 ,而一些花岗岩体系在超高压的条件下产生的超临界流体 ,乃是花岗岩、片麻岩只能部分保留超高压矿物组合的原因。

四川丹巴穹状变质地体

四川西部丹巴地区最为引人注目的地质构造是穹状变质地体的发育。华北、扬子和羌塘三个板块之间的南北向和东西向双向收缩，引起区内发育了大小不等的十几个穹状变质地体，自北而南有马奈、春牛场、丹巴、公差、格宗等变质穹隆。多数穹隆的核部出露的是前寒武纪的片麻岩和混合岩，例如春牛场侵入体。其中的片麻岩原岩、黑云母和角闪石质片麻岩均属本区最老的岩石。它不整合于志留纪地层之下，年代学研究证明其年代属新元古代（大约865-785Ma）。混合岩从形态上说，多为条带状，偶见角砾状的角闪石质混合岩。但是也有不少穹隆，核部是花岗岩类。岩石化学研究证明，它们大多属于S型花岗岩，仅个别为Ⅰ型。穹状变质地体的外围变质带可分三类：（1）巴罗带型区域递增变质带，有的显示变质带的倒转；（2）巴肯型变质带；（3）低级区域变质带，多数是中压绿片岩相。巴罗带变质的泥质岩，多数变晶矿物如黑云母、十字石、石榴石均具早期低级变质矿物的定向包襄物，显示明显叠加变质的信息。变质泥质岩的∑REE=（195-274）×10^-6，（La／Yb）n=0．811～1．917。稀土配分曲线和微量元素蛛网图具Nb、P、Ti负异常，显示大陆地壳的特征，是陆缘碎屑物质区域变质产物。巴肯带出露于丹巴以北，主要变质泥质岩是夕线石片麻岩类，常见铁铝榴石而少见堇青石，说明原岩富铁贫镁，局部出现锌铁尖晶石。由北侧的巴肯带到巴罗型变质的公差穹隆到南部的格宗穹隆变质带是从高温到低温连续变化的。因之，我们倾向于认为松潘-甘孜造山带的东南缘是一个规模较大的、呈NE向分布的低一中压区域变质带，总体是一条热轴，垂直走向，向东南温度逐步降低。据前人同位素年龄资料：M1巴罗型区域变质发生于约210～205Ma，马奈花岗岩U-Pb锆石年龄为（197±6）Ma。M2巴肯型变质与岩体侵入有关，年龄约为164Ma。M3喜马拉雅期重结晶的黑云母年龄约为30Ma。总之，丹巴变质穹隆的形成是青藏高原东北部地质构造演化中重要的一幕，其主要活动期起于印支晚期最后结束于喜马拉雅期的隆升和挤出。依据低压高温变质带的空间分布，推测本区印支末期存在一NE向的热轴，同时也是S型花岗岩体的出露区。至于木里一带穹隆与丹巴穹隆在变质程度上的差异，应当归因于印支晚期的陆壳增厚过程中，北倾南倒逆冲剪切造成区域热流的不均一性。也说明了青藏高原东北缘在喜山期隆升之前具有复杂的构造变质历史。

桐柏-大别山区高压变质相的构造配置

作为华北和扬子陆块间的碰撞造山带桐柏大别山区以发育高压、超高压变质带为特征，从南到北变质相从低级到高级，代表俯冲带深度不同的变质产物，整体形成高压变质相系列。不过现今各变质相岩石的分布极受后期地壳规模的伸展构造控制，大别杂岩的穹隆作用更使高压变质相带的空间分布复杂化。超高压变质岩今日多呈大小不等的块体嵌布于相对低压的大别杂岩之内，造山带根部物质的热软化，使许多深层地幔物质得以像挤牙膏一样挤出于大别杂岩内。它们之中广泛发育着减压退变质的显微结构，与大别杂岩内一些麻粒岩相表壳岩所保存的减压退变质证迹一样，同是挤出作用和碰撞后隆升的构造证迹。高压相系的发育使南桐柏山和大别山迥然不同于桐商（ 商丹） 断裂以北的北秦岭北淮阳变质带。新近发表的同位素年代学（４０Ａｒ３９ Ａｒ） 资料：３１６ ～４３４ Ｍａ ，已证明北秦岭是古生代变质带，它与桐柏－ 大别印支期碰撞造山带差异甚大。这两个变质地温梯度差异甚大的变质地体的拼合，说明华北和扬子陆块碰撞的主缝合带是商丹－

大别山北麓尖晶石橄榄岩中石榴辉石岩包体的成因矿物学信息

大别山北坡霍山饶拔寨等地的超基性岩中含有石榴辉石岩的包体。石榴辉石岩为草绿色致密块状 ,呈分米级的块体出现于蛇纹石化强烈的橄榄岩中。运用成因矿物学的方法 ,研究对比了石榴辉石岩的主要矿物组成石榴子石 ( Prp2 5— 3 5 )和钠质普通辉石 ( Jd1 0— 2 5 )等。岩石结构显示退变质作用有两期 :榴辉岩相退变形成的麻粒岩相矿物组合明显地被角闪岩相所切割。石榴辉石岩的寄主岩是尖晶石橄榄岩类 ,包括尖晶石方辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩。由于强烈的蛇纹石化 ,残余的橄榄石 ( Fo92— 93 )仅占 5%～ 4 0 % ,斜方辉石富镁 ( En87— 93)并有解理弯曲等韧性变形现象。采用 Ellisand Green的石榴子石单斜辉石 Fe-Mg交换平衡温度计 ,可计算出石榴辉石岩的 Fe-Mg分配系数 ( KD)为 4 .0 6～ 5.2 8。变质温度 t=84 1～ 94 3℃ ,估算压力 p=1 .5GPa,可以推测该橄榄岩体是从深度约 60 km的地幔 ,固态侵位于下地壳 ,而后与之一起隆升到地表。显然 ,此种石榴辉石岩应属 Coleman所划分的 A型榴辉岩 ,它与地幔岩浆作用有密切关系。石榴辉石岩和橄榄岩的岩石化学特征和稀土配分形式 ,说明它们的化学性质相当于地幔部分熔融所形成的玄武岩熔体及其残留体。在侧重探讨石榴辉石岩及其有关岩石中主要造岩矿物的成因矿物?

大别山北坡尖晶石橄榄岩中的高温石榴辉石岩包体:兼论上地幔部分熔融

出露于饶拔寨一带的含尖晶石橄榄岩体是大别山区最大的一个上地幔残片,固态侵位于北大别深成片麻岩中,呈无根侵入体的形式产出.岩体内的石榴辉石岩和榴辉岩包体,具高温成因的特点.属于上地幔部分熔融的产物,在Pl-CIPW值对Al2O3图解上落于拉斑玄武岩区;榴辉岩、石榴辉石岩和含尖晶石橄榄岩的REE配分形式相似,均属平坦型,只是尖晶石橄榄岩的∑REE较低.在Ni-Co-Sc三组分图解上,石榴辉石岩投绘于深位玄武岩熔体的趋势线附近,而尖晶石橄榄岩的投点则接近超镁铁质残余的趋势,清楚揭示出地幔部分熔融的迹象.尖晶石的Cr#=12～21,而共生橄榄石Fo=92～93,说明部分熔融程度不高,估计约15%.尖晶石贫TiO2暗示熔融过程氧逸度低.饶拔寨含尖晶石橄榄岩的出现表明:伴随超高压岩石单元的折返和隆升,会有大陆地幔残片被携带上来.软流圈的上涌或板片的断离使侵出的岩石圈板片得以维持较高的温度,这也就是石榴辉石岩早期深位退变质为麻粒岩相的原因,是后续的进一步抬升,才出现以韭角闪石+斜长石组合为特征的高角闪岩相的退变质作用.

大别山区深部地壳的变质岩石学证迹:罗田惠兰山一带的麻粒岩研究

大别杂岩中新太古代或古元古代麻粒岩相岩石分布具一定的区域规模。罗田黄土岭、惠兰山一带出露中性和基性麻粒岩，其矿物组合分别为；１．Ｇｒｔ＋Ｏｐｘ１＋Ｂｉ＋Ｋｆｓ＋Ｐｌ（Ａｎ２０）（中性），２．Ｇｒｔ＋Ｈｂ１＋Ｏｐｘ＋Ｃｐｘ＋Ｐｌ（Ａｎ４Ｏ）＋Ｉｌｍ（基性），它们的高峰变质条件分别为ＰＯ．８９～１．０４Ｇｐａ、Ｔ７５０～８５０℃（中性）以及Ｐ０．９～１．２９ＧＰａ、Ｔ６８２～８８０℃，平均７７１±５３℃（基性），说明其形成深度在３０ｋｍ以上。在中性麻粒岩中发现堇青石＋石英和堇青石＋黑云母的后成合晶，分别位于Ｇｒｔ与Ｏｐｘ１之间或穿插于Ｇｒｔ晶内，退变质反应条件为Ｐ为０．４１～０．５５ＧＰａ，Ｔ＝７１０℃，属减压退变质性质；后成合晶的形态与区域面理无关，说明减压退变质反映了碰撞造山带后期的近绝热隆升。区域花岗岩或地幔热流可能是绝热隆升的热源，现今出露的深源麻粒岩有过长期居留下地壳的历史，它们的抬升剥露是后期构造事件所致。

陨石撞击构造作用的研究现状与前景

当陨石撞击地球表面时,它所引起的瞬时(1秒至1微秒)动态高压(数十至数百个吉帕)和高温(大于1500℃),必然导致陨石撞击坑(astroblems)的生成并使周围岩石发生变质作用,这便是撞击变质作用(impact metamorphism)。目前关于撞击构造(impact tectonics)作用研究的主要进展涵盖如下四个方面:1.撞击坑的构造形貌及形成机制;2.撞击变质作用及撞击变质岩;3.撞击作用的数值模拟和实验研究;4.撞击作用的经济地质意义。陨击作用研究不仅具有学术意义,还具有实际的经济地质意义。南非的Vredefort-Witwatersrand是最老的撞击构造,它以丰富的金铀矿床而闻名;加拿大的肖德贝里(Sudbury)以同撞击作用期的大型铜镍矿床著称;如今北美、中美不少地区正在探索与陨击期后构造有关的油气储集。此外,许多陨击变质岩可以供作建筑材料。不少撞击坑已经辟为旅游胜地,如德国的Nordlingen Ries撞击坑。我国撞击构造的研究已有不少进展。20世纪90年代初发现了海南白沙陨击坑,此外内蒙古的多伦、江苏的太湖和辽宁的岫岩罗圈里等地也发现有陨击构造的证迹,不过,都尚待进一步的工作予以证实。全球撞击构造研究经验可以借鉴的是,在长期构造稳定区较易于发现陨击坑;不少撞击构造被隐伏在第四纪或更老的沉积物之下,所以采用人造卫星发回资料解译地球表面的照片,加上地球物理勘探,可以有效地确定研究靶区,在此基础上再加强岩石学、构造学研究予以确认。

湖北浠水蓝晶石铝直闪石片岩中的冠状体结构的研究

本文对湖北浠水大别前寒武纪变质地体中的蓝晶石铝直闪石片岩进行了研究。研究发现蓝晶石铝直闪石片岩中存在三种类型的冠状体结构:(1)蓝晶石—铝直闪石之间的十字石、堇青石冠状体;(2)十字石—铝直闪石之间的堇青石冠状体;(3)石榴石—铝直闪石之间的堇青石冠状体。这些冠状体结构的存在表明大别前寒武纪变质地体构造发展过程中曾经历过抬升阶段研究表明抬升过程是近乎绝热的,冠状体的结构样式反映了元素扩散速率的差异,冠状体矿物组成的差异则归因于岩石局部总成分的差异。

斜方角闪石组合的变质压力类型

斜方角闪石组合是前寒武纪变质岩系中的一种特殊的岩石类型 ,以富Mg、Al,贫Ca、K为特征 ,矿物组成为堇青石、斜方角闪石和富铝矿物如Al2 SiO5、十字石、石榴石、斜长石、云母类和单斜角闪石类。其分布遍及欧亚及大洋洲各地的古老岩系中 ,在许多产地与硫化物矿床有密切关系。按其变质条件可以分为低压和高压两种类型 :低压型以堇青石 -直闪石 -镁铁闪石组合为特征 ;高压型以蓝晶石、铝直闪石组合为特征 ,有时有石榴石。堇青石、十字石构成围绕蓝晶石周围的冠状体 ,成为变质地体经历近绝热抬升的极好证据。本文论述其特征矿物组合、结构的演化、所涉及的变质反应及其形成的构造环境。

论超高压变质的矿物学标志

近20多年来,对超高压变质的研究日益深入。超高压变质的矿物学标志,已远远超出柯石英一种,结合实验矿物学的成果,发现许多新的矿物标志。可以归纳为以下3类:(1)矿物的多形转变,如柯石英和金刚石;(2)超高压矿物的出溶,如K-单斜辉石、majorite-镁铝榴石和高硅榍石;(3)超高压(高压)变质矿物或矿物组合,如多硅白云母、文石和菱镁矿等。文中介绍了这些矿物学标志的地质学和矿物学特征及应用前景。

变质地质学的三大前缘课题

本文主要从三个方面反映１９８７年以来国内外变质地质学研究的新进展：（１）变质Ｐ－Ｔ－ｔ轨迹与区域岩石学研究；（２）变质流体与岩石的相互作用；（３）高压、超高压变质。变质ｐ－Ｔ－ｔ轨迹按地壳拉张区、地壳增厚区、俯冲带和麻粒岩相变质地区等不同构造环境予以论列；变质流体岩石的相互关系是按区域变质、接触变质和麻粒岩相变质地区等三个类型对比描述。高压、超高压变质研究近年来得到快速发展，也提出了许多问题。本文主要介绍柯石英榴辉岩岩石学和榴辉岩相岩石学的主要问题。

极端条件下的变质作用:范畴与标志

近年来的变质地质学研究,揭示变质作用并不都是发生在地壳的常规温度压力范围之内。相当多的变质作用是在异于常规的地质条件下发生的,它们可称为极端条件下的变质作用,包括超高压变质作用、超高温变质作用、混合岩化作用、很低级变质作用以及冲击变质作用等。超高压变质是指变质压力大于2.5GPa,变质温压梯度<10℃/km条件下的变质作用;超高温变质是指变质温度超过900℃以上的变质作用;混合岩化作用是指长英质岩石在温度、压力及流体的作用下,从固态转变为液态,即岩石部分熔融的过程;很低级变质作用是指岩石从成岩作用向变质作用的转变过程;而冲击变质作用是指地球以外的天体陨击地球表面时,由于瞬时高温、动态高压作用下的一切变质过程。这些类型的变质作用,变质条件特殊,对于深入研究变质作用的地球动力学意义,有着不可替代的作用。文中简要论述这几类变质作用的范畴与标志,评述其国内外的研究进展及进一步的发展方向。

利用变斑晶中包裹物结构型式研究变质变形史的新方法

介绍了对凹式显微褶皱５种类型的参照系、鉴别特征及其在解析变质变形史方面的意义。变斑晶晶内包裹物的迹线，是从显微尺度反映造山带变质岩变质变形过程最有效的标志之一，在对于褶皱（或旋转）轴作斜交或平行的切片中，往往看到晶内包裹物所显示的对凹式显微褶皱（ｏｐｐｏｓｉｔｅｌｙｃｏｎｃａｖｅｍｉｃｒｏｆｏｌｄ即ＯＣＭ），按其形态特征。

超高压变质岩的全球分布与地球演化节律

高压、超高压变质作用不是一个局部的孤立的地质现象，而是一个时空跨度大、范围广、影响构造观的重要科学问题。文中讨论了世界上三类（１３个）典型超高压变质地区的地质学岩石学特点，从全球构造的角度研讨了超高压变质的时空分布，从而得到下列认识：（１）所有高压、超高压变质岩均分布于全球活动带及其次级褶皱带内，超高压变质岩常常保存于多期变质和变形的基底片麻岩块体中，与深位壳型剪切带关系密切。（２）现有的年代学资料说明大部分超高压变质带出现于显生宙不同时代的褶皱带（造山带）内。（３）超高压变质演化的多阶段性，说明了地球从收缩到膨胀的节律现象。（４）从欧亚大陆范围看来，从北而南，从陆到洋超高压变质有逐渐变新的趋势，可能说明欧亚大陆从中生代以来，有从大陆向大洋方向增生的总趋势。

超高压变质作用:地球科学的新热点

超高压变质作用是变质压力达2.5Gpa以上的超深变质作用。以出现柯石英、金刚石等超高压变质矿物为标志。我国大别苏鲁是世界上出露最好、延伸最长的超高压变质带。代表中晚三叠纪扬子陆块向中朝陆块深俯冲过程中巨量陆壳物质曾经进入地幔深度达150km。超高压变质的形成和折返、隆升岩石记录的精细研究,可以获得变质的PT轨迹,进而重塑"先挤压、后拉张"的构造演化模型。超高压变质作用的研究为板块构造理论在大陆的应用,展开新前景,已经成为地球科学的新热点之一。