中国大陆科学钻探主孔动态地温测量

介绍了大陆科学钻探主孔完钻后4次的钻井测温数据,地温梯度随深度的变化趋势,系统的热导率测试结果及其温压校正.地温测量显示,浅部（100m以上）的4次测量结果有较大的区别,而100m以下测量温度趋于一致.在900～1600m井段,温度略有波动,可能存在地下水活动.到了深部,温度与深度呈现良好的线性关系.在0～500m,500～2700m,2700～3600m及3600m以下这4个井段范围内,地温梯度随深度降低或增加的趋势交替变化,平均地温梯度24.8±3.4℃/km.198块岩芯样品测试结果表明,热导率变化范围在1.711～3.6 W/（m·K）,平均2.716±0.403 W/（m·K）.依据实测的温度-深度进行温压校正后,热导率为1.989～3.652 W/（m·K）,平均2.808±0.363 W/（m·K）.热导率随深度的变化趋势与地温梯度的变化趋势并不能完全相互补偿,表明影响地温梯度的其他因素不容忽视.大陆科学钻探温度测量,为今后进一步研究超高压变质带深部地热场及其地球动力学含义提供了可靠的基础数据.

中国大陆科学钻探主孔(0～2000m)地球物理测井

中国大陆科学钻探测井使用了先进的ECLIPS5700成象测井设备,20多种测井方法,原位获取了钻孔剖面岩石的各种物理化学参数、钻孔几何形态、钻孔几何形态参数和井壁图像。建立了结晶变质岩各种测井物性参数剖面。主要有:三种探测深度不同的电阻率[双侧向(RD、RS)、微球聚焦(RMSF)]、自然电位(SP)、自然伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、超声成象(CBIL)、微电阻扫描成象(MFI伽马(GR)、自然伽马能谱(U、Th、K、SGR、CGR)、岩性密度(DEN,Pe)、中子孔隙度(CNL)、多极阵列声波(Vp、Vs、Vst)、声成象和微电阻扫描成象(STAR-Ⅱ)、井温(T)、磁化率(MS)、井液电阻率(Rm)、井径(CAL)和井斜(DAZ、DEV)等。测井响应特征分析研究表明,测井响应变化明显,丰富多彩。可根据测井响应分析发现、识别超基性岩、榴辉岩、角闪岩和正、副片麻岩等主要 岩性、分层和恢复岩心缺失井段岩性,研究变质岩源岩和变质环境。包括自然伽马、自然伽马能谱、岩性密度和中子孔隙度(含氢指数)测井的核测井系列在识别和重构变质岩剖面中扮演着举足轻重的角色。科学准确地解决了利用成象测井资料恢复岩心空间位置的难题,国内首次完成了长井段(CCSD-MH孔100-2000米)岩?

中国大陆科学钻探主孔自然放射性测井及其解释

为了认识江苏东海超高压变质带上地壳岩石自然放射性的垂向分布特征，榴辉岩退变质程度对放射性元素浓度的影响，以及放射性产热率对地温梯度的影响，利用中国大陆科学钻探（CCSD）主孔100-5000m自然放射性测井（自然伽马和自然伽马能谱）资料统计了CCSD主孔各类岩石的自然放射性强度和铀、钍、钾元素的浓度，计算出产热率曲线．自然伽马，铀、钍、钾浓度和产热率从蛇纹岩到榴辉岩、角闪岩、副片麻岩、正片麻岩依次增大．随着榴辉岩退变质程度的增强，其铀、钍、钾元素的浓度值逐渐增大．CCSD主孔自然放射性的垂向分布特征主要受岩性控制，自然放射性随深度增加有增强趋势．产热率与自然伽马测井值之间有很好的线性关系，在高放射性岩层的上部，地温梯度会出现较强扰动和低值异常．

中国大陆科学钻探主孔流体异常与其附近2次M_L3.9级地震的关系

2001年11月30日和12月25日中国大陆科学钻探主孔(CCSD)附近发生了2次ML3.9级地震。从日均值图上看,地震前后中国大陆科学钻探主孔流体测值曲线存在明显的异常现象。通过流体组分的最大相关系数分析知道,除Ar和CO2组分两者相关性较差(最大相关系数平均值为0.632,均方差为0.223)之外,其他组分间的相关性较好,最大相关系数在地震前后均出现明显的异常波动。从日均值和最大相关系数异常来看,大陆科学钻探主孔中的地下流体异常与该区的地震活动可能存在一定关系。

中国大陆科学钻探主孔0～2000米流体地球化学异常与地震的关系

CCSD流体中He、N2、Ar是记录地震的敏感载体,可能记录了本地一些中小地震及远强震的异常信息。与远强震对应的流体异常幅度大,一般始于远强震前数天,且He、He／Ar、N2／Ar多为负异常,Ar多为正异常;而本地中小地震大多造成主孔流体组分的小幅度波动变化。远强震可能改变了CCSD钻探区的地下流体循环,地震期间监测到泥浆中相对富Ar贫N2和He的地下流体贡献增加,震后,地震引起的附加流体贡献逐渐消失。CCSD的流体组分和比值可能记录了区内地壳应力变化,反映了远强震期间区域构造活动乃至地球深部构造活动产生的场兆、源兆信息,地壳屈曲的假设可以加深CCSD流体作为远强震敏感载体的理解。远强震期间CCSD流体异常也可能是记录了震前长周期波传播至CCSD主孔时激发的流体变化,反映了震源区的应力变化。

中国大陆科学钻探主孔流体地球化学异常与远强震的关系

2001年11月14日发生的昆仑山口西 M_s 8.1级地震和2004年12月26日发生的印度尼西亚苏门答腊 M_s 8.7级地震前后,中国大陆科学钻探(CCSD)主孔流体组成出现明显的异常。两次远强震前后的流体异常幅度很大,并具有相似的演化趋势。异常始于震前2-7天,He、N_2/O_2、He/Ar、N_2/Ar 为负异常,Ar/O_2为正异常。远强震前后流体异常特征与 CCSD附近小震前后流体异常特征具有明显的区别,表明昆仑山口西 M_s 8.1级地震前后和苏门答腊 M_s 8.7级地震前后的 CCSD 主孔流体异常可能与两次远强震相关。认为 CCSD 主孔中的 He、N_2、Ar 是记录远强震的敏感载体,可能记录了震前长周期波传播至 CCSD 主孔时激发的流体变化,反映了震源区的应力变化,也可能反映了区域构造活动乃至地球深部构造活动产生的场兆、源兆信息。

中国大陆科学钻探主孔钻孔崩落与现场应力状态的确定

中国大陆科学钻探主钻孔在1200m深度以下出现了钻孔崩落现象,我们在1200m至2015m的范围内采集了82个钻孔成像测井图象资料。对钻孔崩落长轴方位进行了方向统计,结果表明近似对称的崩落平均方位为324.8°±3.3°,对应的平均最大水平主应力方位为54.8°±3.3°。利用崩落形状要素(崩落深度和崩落宽度)以及岩石力学实验确定的岩石内聚力和摩擦系数,计算了1269m、1500m、2000m等16个深度上的最大和最小水平主应力的大小。根据岩石密度测井资料计算了各个深度上静负载应力。三个主应力的大小和方向反映出主钻孔位置的应力场处于走滑应力状态,与地震震源机制解得到的走滑应力场一致。

中国大陆科学钻探主孔1200米构造柱及变形构造初步解析

在利用成象测井资料准确地恢复岩心空间位置的基础上,建立了位于江苏省东海县毛北村的中国大陆科学钻探主孔岩心1200m精细构造柱。划分了由榴辉岩与超镁铁质岩组成的第一岩性-构造单元及由副片麻岩夹榴辉岩与超镁铁质岩透镜体组成的第二岩性-构造单元,自上而下岩石的面理产状由向东陡倾变为向南东缓倾。第一岩性-构造单元的榴辉岩与超镁铁质岩是毛北榴辉岩杂岩体的组成部分,在榴辉岩中发现以南北向拉伸线理及由北往南的剪切指向为特征的超高压变质岩早期变形举止。位于第二岩性-构造单元下部(770-1130m深度)300多米厚的韧性剪切带是地表出露的毛北韧性剪切带在孔下的延伸,剪切应变及石英组构分析表明,在伴随的退变质角闪岩相→绿帘角闪岩相→绿片岩相的转换过程中,剪切应变由自SE往NW的“逆冲”转为NW向SE的正向滑移。结合钻孔围区地质,重塑了上部由毛北榴辉岩杂岩体与副片麻岩围岩组成的轴面向SE倾斜的同斜倒转褶皱系,以及下部为韧性剪切带的构造模型。钻孔验证了VSP地震反射剖面中850- 12000m深度的强反射层与韧性剪切带相吻合。结合苏鲁超高压变质地体的折返构造的研究,提出该构造模型的成因与折返阶 段超高压变质地体的斜向上的挤出及后折返阶段的穹隆形成有关。

中国大陆科学钻探主孔4906米附近氦气体异常的解析

在中国大陆科学钻探主孔MH-2C取心钻井的第163回次，出现了一处比较短暂的氦气异常，最高值达到17×10^-6（摩尔分数），比基础值高出200％，对应的迟到深度为4906m。气体异常与对应深度的岩心上的X形剪节理相对应。通过对所收集的三个气体样品的氦同位素分析，并对数据进行解析，得到的幔源氦在异常气体中的比例为2．68％-4．58％，说明该岩层中曾有少量幔源流体混入。由于异常持续时间较短，幔源氦比例较低，故推测本次氦异常由裂隙封存的流体所致，该段岩层处于俯冲陆壳的内部而非边缘。

中国大陆科学钻探主孔100～2000m岩石弹性波速度:对地震深反射的约束

在常温常压条件对中国大陆科学钻CCSD主孔岩心的700样品进行了弹性波速度测量,并建立了主孔2000m的波速(Vp和Vs)连续剖面,为检验地球物理模型的合理解释提供了岩石物理学方面的宝贵资料。主孔中新鲜榴辉岩纵波速度(Vp)最大(7.86km/s),正副片麻岩波速最小,又分别为5.53km/s和5.71km/s,榴辉岩的波速随着退变质作用的增强而明显减小。主孔2000m总平均Vp速度为6.2km/s,它与地球物理探测方法获得的大别-苏鲁造山带上地壳具有6.2-6.3km/s 高速层结论是一致的。大部分岩石具有明显地震波各向异性。水饱和度使岩石纵波(Vp)速度和剪切波速度(Vs)分别增加19％和6％,而使Vp的各向异性降低3％-4％。不同岩性界面的反射系数(Rc)是产生地震反射的主要原因。金红石榴辉岩与片麻岩之间具有很高的反射系数(0.24-0.31)。韧性剪切带中糜棱岩化片麻岩和面理化榴辉岩使岩石各向异性和反射强度明显增加。岩石微裂隙与主孔原位波速变化有密切关系。饱水岩石速度(Vp和Vs)可以代表CCSD主孔原位状态的地震波速度。上述成果为本区地震反射体成因提供了重要的岩石物理性质约束。

中国大陆科学钻探主孔高钛与低钛榴辉岩地球化学特征对比及其对金红石成矿的指示意义

榴辉岩型金红石矿床是我国原生金红石矿床的最重要类型。本文以中国大陆科学钻探主孔0～2000m范围内揭露的榴辉岩为对象,通过对榴辉岩中TiO2与其它元素协变关系的全面分析,同时结合我国原生榴辉岩型金红石矿床TiO2的平均品位,将榴辉岩区分为高钛榴辉岩(TiO2>2％)和低钛榴辉岩(TiO2<2％),并据此系统对比了二类榴辉岩地球化学组成的差异。研究结果表明,高钛榴辉岩相对贫硅、贫钾、富铁,Al2O3／TiO2比值和全碱(K2O+Na2O)含量总体偏低,Cs、Rb、Ba等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素不同程度亏损,而放射性元素Th、U则相对富集,并总体具有较低的轻重稀土比值。榴辉岩型金红石矿床的形成主要受原岩因素制约,原岩的源区组成、产出环境、起源深度、部分熔融程度和随后的结晶分异过程对Ti的初始富集均具重要影响,富钛基性原岩是榴辉岩型金红石矿床形成的物质基础,高压区域变质作用是这类矿床形成的必要条件。

中国大陆科学钻探主孔100～2000m岩石热导率及其各向异性:对研究俯冲带热结构的启示

系统研究了中国大陆科学钻探工程主孔100-2000米岩石的热导率和生热率特征。初步研究了岩石热导率随矿物组成的变化关系、岩石热导率的各向异性及其影响因素。主孔2000米的岩心热导率介于1.873-4.062 Wm-1K-1之间,平均热导率2.967 Wm-1K-1。整体上热导率出现的频率主峰分布在2.8-3.0 Wm-1K-1。榴辉岩热导率随着其退变质程度的增加而降低,新鲜榴辉岩热导率集中分布于3.6-3.7 Wm-1K-1,角闪石化榴辉岩的热导率分布在3.1-3.2 Wm-1K-1,强退变的榴辉岩热导率分布于2.4-2.5Wm-1K-1。片麻岩热导率主要分布于2.8-3.0Wm-1K-1。从垂向上看,主孔100-735米主要由榴辉岩组成,热导率整体比较大,平均3.265 Wm-1K-1;1200-1600米主要以花岗质片麻岩为主,热导率比其它层位偏低,平均2.755 Wm-1K-1。通过对面理发育的样品进行测试,东海地区各类岩石的热导率具有较明显的各向异性。榴辉岩和片麻岩热导率的各向异性平均值分别为4.66％和22.99％,超基性岩的热导率平均值为3.322Wm-1K-1,各向异性 16.08％。岩石热导率在垂直于面理的方向上具有最小值,在平行于面理的方向上具有最大值。上述资料对超高压地体热结 构特征的研究提供了重要数据基础。

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩中的钛矿化

中国大陆科学钻探工程100-2000 m的岩心、矿心的观察、编录揭示主要有经济价值的含钛相是金红石,其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩和石英金红石榴辉岩,其次有多硅白云母金红石榴辉岩,蓝晶石金红石榴辉岩,金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变的石榴辉石岩)和金红石-含钒钛磁铁矿榴辉岩。划分了四个矿化层位。金红石在矿层中的含量一般为2％-5％(体积),多者高达8％-10％。金红石的TiO2含量在95％(重量)以上,多产于石英榴辉岩、多硅白云母榴辉岩中。钛磁铁矿的TiO2含量在49％-55％(重量),钛磁铁矿多见于黄铁矿-金红石-钛磁铁矿榴辉岩(546-608 m岩性段)中,含钛磁铁矿5％-25％,石榴单辉橄榄岩(608-683 m岩性段),含钛磁铁矿达5％-10％和第三含矿层中局部黑云绿帘角闪岩夹层内,含钛磁铁矿可达6％。30个榴辉岩和超铁镁质岩中8种主要造岩矿物148个点的电子探针分析结果揭示:榴辉岩可分为壳源和幔源两大类,钛磁铁矿富含V、Ni、Cr说明来自幔源,大部分金红石则来自壳源榴辉岩,它们的原岩是 曾经居留地表的基性火成岩,在深俯冲的过程中经超高压变质成为含柯石英的榴辉岩。岩石薄片中金红石和柯石英的假像共存于同一石榴石或绿辉石晶粒中,也见金红石粒内有”柯石英”假象,这清楚说明金红石结晶于超高压的峰期?

中国大陆科学钻探主孔0～4500米变质岩石锆石中保存的超高压矿物包体

中国大陆科学钻探主孔0-4500米的岩心主要由榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩、正片麻岩以及少量的超基性岩所组成。岩相学研究结果表明,榴辉岩的围岩普遍经历了强烈角闪岩相退变质作用的改造,峰期超高压变质的矿物组合已完全被后期退变质过程中角闪岩相矿物组合所替代。采用激光拉曼技术,配备电子探针和阴极发光测试,发现主孔224件岩心中有121件(包括榴辉岩、斜长角闪岩、副片麻岩和正片麻岩)样品的锆石中普遍隐藏以柯石英为代表的超高压矿物包体,且不同岩石类型锆石中所保存的超高压矿物包体组合存在明显差异。(含多硅白云母)金红石石英榴辉岩锆石中保存的典型超高压包体矿物组合为柯石英+石榴石、柯石英+石榴石+绿辉石+金红石和柯石英+多硅白云母+磷灰石。黑云绿帘斜长角闪岩锆石中保存的超高压矿物组合为柯石英+石榴石+绿辉石、柯石英+石榴石+多硅白云母和柯石英+绿辉石+金红石,与榴辉岩所保存的超高压矿物组合十分相似,表明该类斜长角闪岩是由超高压榴辉岩在构造折返过程中退变质而成。在副片麻岩类岩石,如石榴绿帘黑云二长片麻岩锆石中,代表性的超高压包体矿物组合为柯石英+多硅白云母和柯石英+石榴石等;而在石榴黑云角闪钠长片麻岩锆石中,则保存柯石英+硬玉+石榴石+磷灰石、柯石英+硬玉+多硅白云母+磷灰石和柯石英+石榴石+磷灰石等超高压矿物包体。在正片麻岩锆石中,标志性的超高压矿物包体为柯石英、柯石英+多硅白云母、柯石英+蓝晶石+磷灰石和柯石英+蓝晶石+榍石等。此外,在南苏鲁东海至临沭一带的地表露头以及一系列卫星孔岩心的锆石中,也普遍发现以柯石英为代表的标志性超高压矿物包体,表明在南苏鲁地区由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质(方圆>5000km2,厚度超过4.5km)曾整体发生深俯冲,并经历了超高压变质作用。该项研究对于重塑苏鲁-大别超高压变质带俯冲-折返的动力学模式有着重要的科学意义。

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。

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?

中国大陆科学钻探主孔0～2000米流体剖面及流体地球化学研究

地下深部流体的来源与演化的研究已成为国际地球化学领域的探索前沿和研究热点之一,中国大陆科学钻探(CCSD)为开展深部流体地球化学研究提供了珍贵的样品,构建了探索地下流体的研究平台。文中给出了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔He、Ar、N2、O2、H2、CH4、CO2流体地球化学剖面。CCSD主孔CH4浓度的变化与H2浓度的升降没有显著相关性;CO2浓度的变化与钻井条件下的氧含量无显著相关性;CO2浓度与CH4浓度的关系有三种情况:CO2浓度与CH4浓度不相关、CO2浓度与CH4浓度负相关、或CO2浓度与CH4浓度正相关;氦浓度的增加与CO2和CH4浓度的上升呈现一定的正相关。大气中N2、O2、Ar浓度太高,掩盖了井中N2、O2、Ar气体组分浓度变化,通常情况下N2、O2、Ar浓度变化难以作为深源气体的判据。CCSD流体与KTB流体中氧一氮关系基本一致,氧、氮线性相关(r=O.97),表明这两种气体主要来源于大气。KTB中的CH4与乙烷、N2表现出非常强的线性关系,而在CCSD流体中CH4与乙烷、N2之间不存在线性相关性。两个地区间的流体成因、围岩相互作用机理等方面可能有所不同。在CCSD主孔中,目前已发现存在大量的CO2,及少量CO、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和He、N2等气体。已确定300-2000米主孔出现多处来自于地下的气体异常,包括甲烷和C2-C4等烃类气体。

中国大陆科学钻探主孔0～2000m榴辉岩的退变质过程

中国大陆科学钻探主孔位于大别—苏鲁这条典型的超高压变质带上,孔内0～2000m的岩心中,各种榴辉岩占到50%以上。榴辉岩大多经历了不同程度的退变质。依据榴辉岩中主要矿物绿辉石和石榴石的退变质程度,0～2000m榴辉岩的退变质过程可分为2个大阶段,4个亚阶段:第一大阶段(又分为轻微退变质、部分退变质)、第二大阶段(又分为退变质和强退变质)。总的退变质趋势是:石榴石逐渐被韭角闪石或黑云母+绿帘石替代;绿辉石逐渐被角闪石+钠长石后成合晶替代,硬玉(Jd)含量逐渐减少,并部分转化为霓辉石。榴辉岩在退变质过程中所经历的温压条件为:峰期变质温度为697～831℃,压力3.0Gpa左右;部分退变质阶段温度为629～776℃,压力1.2～1.6Gpa;退变质阶段温度为550～650℃,压力0.5～0.7Gpa;强退变质阶段温度为300～400℃,压力0.30～0.35Gpa。综合岩石、矿物及形成温压条件等特征,推断榴辉岩的折返过程经历了两个大阶段:第一大阶段是近等温降压的快速折返(榴辉岩在此期间经历了第一大阶段的退变质),第二大阶段是降温降压的缓慢抬升(榴辉岩继而经历了第二大阶段的退变质)。绿辉石的完全退变质,既是划分榴辉岩两大退变质阶段的标志,同时也是区分两大折返阶段的标志。

西藏罗布莎橄榄岩与中国大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)榴辉岩中金刚石的红外特征初探

大别苏鲁超高压变质带上的大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)中榴辉岩中的金刚石形成于大陆深俯冲作用过程,西藏雅鲁藏布江缝合带罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的金刚石来自深部地幔,两者的形成背景和机制可能不同。本文对两地的金刚石样品开展了傅立叶变换红外光谱(FT-IR)定性分析。结果表明,西藏罗布莎金刚石样品为ⅠaA型;而CCSD-MH金刚石为ⅠaAB型,既表明其杂质氮的聚集形式和演化路径上存在着差异。红外光谱特征不仅仅表明两者属天然金刚石常见类型,并且超高压变质带中的金刚石形成时间可能更久远。

中国大陆科学钻探主孔揭示的大陆地壳生热模型

本文对大陆科学钻探主孔149块岩心样品进行了系统的岩石放射性生热元素 U、Th 和 K 的含量测试,同时结合该井浅部井段前人的实测数据,揭示了上地壳5km 生热率的垂向分布。结果显示,以1650m 为界,上下两段生热率均随深度呈增加趋势,与正常地壳生热率特征不同,显示出超高压变质带独特的生热率垂向变化特征。结合地壳的岩性分布,建立了苏鲁超高压变质带地壳的生热模型。该模型中,地壳厚32km,其中上地壳0～10km,由超高压变质岩片组成,按岩性又详细分为8层,生热率变化在0.49～1.73μWm^(-3)。中地壳10～20km,由片麻岩组成,生热率为生热率1.51μWm^(-3)。下地壳20～32km为麻粒岩,生热率0.31μWm^(-3)。整个地壳热流约31mw/m^2,其中上地壳12mW/m^2。上地壳厚度和热流分别占整个地壳的31%和39%。与华北和下扬子地壳生热模型相比,上地壳热流整个地壳热流的比例最低。这表明,苏鲁超高压变质带,作为中朝与扬子板块俯冲-碰撞的产物,其地壳生率垂向分布与正常大陆地壳(华北、下扬子)相比,具有显著的不同。