高硅花岗岩流体出溶作用的识别和意义

高硅花岗岩以暗色矿物含量低,富SiO_(2)、Rb,贫MgO、FeO、Sr、Ba为特征,富集稀有金属元素,其研究对于理解花岗岩成因演化、稀有金属元素富集和成矿过程至关重要。岩相学和地球化学特征指示其经历高程度的分异演化,H 2O等挥发分作为不相容组分在残余熔体中逐渐富集饱和,导致流体出溶在高硅花岗质熔体中,但如何识别这一过程是难点。文章从岩相学、地球化学、矿物学、金属稳定同位素(Li、Ba、Fe)等角度总结了高硅花岗岩中流体出溶作用的证据和指标。岩相学方面,晶洞构造、雪球结构、单向固结结构等特殊结构、构造的出现是流体出溶的重要标志;地球化学方面,极低的Nb/Ta值(<5)、Zr/Hf值、稀土元素四分组效应是流体-熔体相互作用的有效识别标志;矿物学方面,锆石蜕晶化作用、轻稀土元素富集及钾长石富Pb指示存在热液流体参与;金属稳定同位素方面,相对于普通花岗岩,高硅花岗岩通常富集重Li、轻Ba和重Fe同位素,流体-熔体相互作用很可能是主要控制因素。但部分地球化学指标还存在较大争论,在实际使用过程中需结合不同指标进行综合分析。经过岩浆演化和流体出溶两阶段的富集过程,稀有金属元素得以在出溶流体中极度富集进而成矿。

榴辉岩中石英出溶体的拉曼光谱学研究及其构造意义

利用拉曼光谱学和费氏台方法对若干地区超高压榴辉岩中柯石英和榴辉岩中石英出溶体的超显微构造特征进行了研究 .研究结果表明 ,石榴石 (或绿辉石 )中柯石英向石英相变是一个连续变化过程 .绿辉石中石英出溶体和主晶具有一定的晶体学拓扑关系 ,即石英出溶体长轴有两个展布方向 :平行于绿辉石 ( 10 0 )裂理面和平行于绿辉石 ( - 10 1)面 .目前 ,部分学者推断榴辉岩绿辉石中石英出溶体可作为超高压变质作用的标志 .笔者认为 ,棒状定向石英在绿辉石中出溶的温压条件和出溶机理尚未查明 .因此 ,需加强过量二氧化硅单斜辉石出溶机理的超高压实验研究 ,从而为证实石英出溶体作为超高压标志提供实验定量约束 .

斜方顽火辉石-正铁辉石固溶体出溶机制的研究

通过组成 -自由能关系曲线的分析 ,提出斜方顽火辉石 -正铁辉石 (MgSiO3 -FeSiO3 )固溶体出溶的临界温度约为 75 3K ;组成XFe为 0 .82左右的富铁辉石固溶体处于介稳态 ,出溶作用有利于系统自由能降低 ;出溶作用是以Fe2 + 、Mg2 + 离子逆扩散的方式进行的 ;出溶作用的推动力是上凸区域介稳相与平衡相之间的化学位差。

石榴石辉石岩的单斜辉石中韭闪石和钛铁矿出溶结构及地质意义

本文首次报道了在苏鲁超高压变质带胡家岭地区石榴石辉石岩中发现的韭闪石出溶结构。该石榴石辉石岩是由石榴子石、单斜辉石以及镁铝尖晶石、钛铁矿和磁铁矿组成。在石榴子石巨斑晶中有单斜辉石包体,单斜辉石包体中又有石榴子石包体以及大量韭闪石出溶片晶和钛铁矿(+磁铁矿)出溶棒。单斜辉石中韭闪石出溶片晶呈平行条带状,其宽度在1～10μm之间。透射电子显微镜(TEM)观察韭闪石的(010)面平行于主晶透辉石的(010)面,且两者的界面在纳米尺度上是连续过渡的,证明韭闪石是出溶形成的。大量钛铁矿出溶棒的定向排列也显示出它们是自然出溶形成的。从单斜辉石出溶的矿物组合推测其原始单斜辉石成分中应富含H_2O、Na和Ti,属高压型单斜辉石。该石榴石辉石岩经历了超高压变质作用后,在抬升减压过程中形成这些出溶结构。大量钛铁矿出溶棒均斜切韭闪石出溶片晶,表明该超高压岩石在减压过程中至少经历了两期以上导致温压明显变化的地质事件。

胶东荣成榴辉岩中含铜磁黄铁矿出溶结构的磷灰石的发现及其意义

在苏鲁超高压变质带东北部胶东荣成地区的退变金红石榴辉岩中,我们发现了具含铜磁黄铁矿出溶结构的磷灰石。磷灰石在该榴辉岩中含量较高(≈5%),多为不规则形状,颗粒大小不一,粗大者可达1．2mm×0．6mm。样品中几乎所有的磷灰石均发育出溶结构,出溶棒可能分为相互垂直的两组,各自分别沿同一方向分布,出溶棒密度大,形状规则,宽度相似,长度最长可达0．1mm。在扫描电子显微镜下,利用X射线能谱仪测定出溶棒主要由Fe、Cu和S三种元素组成。由于很难准确确定三者的比例,暂将其定为含铜磁黄铁矿((Fe_(1-x)Cu_x)S)。报道的磷灰石含铜磁黄铁矿出溶结构,与江苏赣榆地区磷灰石的磁黄铁矿出溶结构,同产于苏鲁超高压变质带中,具有可对比性；磷灰石中Cu、Fe的溶解度可能是温压条件的函数；因此进一步精确研究磷灰石中这些出溶结构的成分和成因,将为深入探讨苏鲁超高压变质带不同地体变质条件、成因的差异及俯冲折返机制等问题提供重要线索。

江西大湖塘超大型钨矿初始岩浆流体出溶——来自似伟晶岩壳的记录

江西大湖塘地区是江南造山带中段九岭矿集区内近年查明的世界级超大型钨矿产地，白钨矿体主要呈细脉浸染状缓倾于中粗粒黑云母花岗闪长岩中。位于区内一矿带的成矿母岩顶部发育完好的似伟晶岩壳，壳层的组构特征明显，由母岩向含矿围岩，依次为似斑状黑云母花岗岩→长英质细晶岩→石英长石似伟晶岩→长石石英似伟晶岩→含白钨矿黑云母花岗闪长岩。壳内石英的阴极发光岩相学研究显示，石英巨晶、斑晶、基质和石英脉大多经历了早阶段主晶石英，中阶段扩散交代石英和晚阶段渗滤充填石英3个生长阶段。微量元素研究表明，早阶段石英的生长是一个流体加速沉淀的过程，中阶段和晚阶段流体对主晶石英均有叠加改造，其微量元素呈降低趋势。各类石英均表现为富碱金属元素、中高温（≥483℃）、低Li/Al（0.01~0.50，大多小于0.24）的地球化学特征，反映了成矿流体为岩浆水来源，石英的生长具有岩浆—热液过渡性质。综合研究表明，大湖塘一矿带似伟晶岩壳是初始含矿岩浆流体出溶的产物，其形成过程中动态的物理化学条件促进了成矿元素W由母岩向围岩搬运富集。

中国大陆科学钻探(CCSD)榴辉岩磷灰石脉体中铁的氧化物、重晶石和独居石出溶物的发现及其意义

CCSD主孔榴辉岩等UHP岩石中存在团块状到不规则脉体状的磷灰石集合体,它们多与石英脉共生,显微镜下观察发现这些磷灰石脉体存在大量出溶物,电子探针和激光拉曼光谱仪联合测定显示磷灰石主要为氟磷灰石,其中出溶物主要有四类:A．不规则状的磁铁矿和赤铁矿的连生体;B．针状赤铁矿;C．板状到菱型的独居石;D．针状锶重晶石。A类出溶物的延长方向平行于磷灰石的C轴,长度介于10～50μm;B类主要沿磷灰石的C轴方向排列,宽仅为0．5～2μm,多数在1．5μm左右,长度变化较大,为6～50μm;C类独居石出溶体宽约6～10μm,多为6μm,长约50～75μm;D类锶重晶石主要与B类赤铁矿出溶物共生,宽多1．5μm左右,长约60～70μm。其中A,B和D类出溶物是在磷灰石中首次发现。四类出溶物的长轴和生长方向均基本平行于磷灰石之C轴,显示它们可能是基本同时出溶的。CCSDUHP岩石中氟磷灰石脉体的存在及其铁氧化物、磷酸盐和硫酸盐出溶体的发现,显示UHP岩石在折返的过程中,快速减压曾造成矿物的分解和大量出溶体的形成,伴随脱水和SiO2等硅酸盐熔体的出溶,还存在少量的磷酸盐熔体,同时可能曾经有铁氧化物的熔浆的加入。磷灰石中铁氧化物等出溶物的出溶是在氧逸度较高的环境下进行的．

江苏青龙山磷灰石中出溶体的初步研究

最近的研究证实,在大别-苏鲁超高压变质带的多硅白云母榴辉岩和超基性岩中的磷灰石矿物内普遍发育有针柱状出溶晶体,初步研究证明这些出溶晶体多为各种硫化物:如黄铁矿、黄铜矿等。本文重点研究苏鲁青龙山地区的多硅白云母榴辉岩和退变榴辉岩中磷灰石内的出溶晶体,通过扫描电镜、电子探针和X-光能谱的线扫描分析,确认这些出溶晶体是铜的硫化物,并根据无标样定量的分析结果初步推测有可能是CuS2晶体。目前已知的CuS2晶体都是在高温高压(T=700- 1000℃和P=4．5-5．0GPa)条件下人工合成的。这样的温压条件与青龙山榴辉岩的超高压变质条件是吻合的。在磷灰石中能保存超高压的硫化物,可能是由于磷灰石自身的稳定性和化学惰性。因此推测在超高压变质作用中,磷灰石晶体中易于保存硫化物出溶体与石榴石和绿辉石中易于保存柯石英和金刚石的作用相类似。

中国大陆科学钻探(CCSD)UHP岩石石英脉中磷灰石团块独居石出溶物的U-Th-Pb化学定年

CCSD主孔榴辉岩等UHP岩石石英脉中存在团块状到不规则脉体状的磷灰石集合体,显微镜下观察发现其中存在四种出溶物:磁铁矿和赤铁矿的连生体、赤铁矿、独居石和锶重晶石;出溶物的长轴和生长方向均基本平行于磷灰石之C轴,显示它们可能是基本同时出溶的。其中独居石出溶体多为菱形到板状自形晶体,宽约6—10μm,长约50～75μm。运用CHIME化学定年方法对CCSD磷灰石团块中的独居石出溶物进行了年代学研究,获得其Th-Pb等时线年龄为202±28．3Ma,表明磷灰石团块形成于榴辉岩在折返过程中的重结晶和退变质,时代为晚三叠世。该年龄可能也代表了CCSD中UHP岩石中包裹磷灰石团块的石英脉的形成时代。

岩浆热液出溶和演化对斑岩成矿系统金属成矿的制约

岩浆热液过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常重要。以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段过程和演化 ,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。基于流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔体包裹体原位无损成分分析技术 ,并结合挥发份和成矿元素在共存相间分配的实验和质量平衡计算模拟 ,岩浆热液出溶和演化对金属成矿制约的研究取得了很大进展。文中从岩浆中挥发份的出溶和演化、成矿元素在岩浆热液过渡体系各相之间的分配、斑岩矿床成矿流体及与金属成矿的关系、浅成热液矿床成矿流体及与金属成矿的关系几个方面进行了阐述。研究表明 :( 1)岩浆熔体不仅含有足够的挥发性组分 ,而且出溶的挥发份能够被圈闭在流体包裹体中而成为岩浆出溶热液的实物证据。 ( 2 )挥发份和成矿元素不仅在岩浆熔体和出溶的溶液间分配 ,还将在熔体与盐水溶液、熔体与气相以及盐水溶液与气相间进行分配。Cu在岩浆蒸气中比在共存的熔体中要富集数百倍 ,而Cu ,As,Au(可能作为HS配合物 )则偏向于分配进入与液体相共存的蒸气相中。 ( 3 )成矿元素在熔体 /溶液间的分配系数受控于熔体中初始水含量与饱和水含量之比值和岩浆熔体与共存出溶水溶液的w(Cl) /w(H2 O)和w(F) /w(Cl)比值。 ( 4 )

中国大陆科学钻探主孔540～600m榴辉岩中赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构的特征及对榴辉岩折返动力学过程的意义

在中国大陆科学钻探主孔540-600m榴辉岩中集中发育了一种具特殊出溶结构的不透明金属矿物——具高度精细共生结构的赤铁矿-钛铁矿固溶体。在这段榴辉岩中,这种固溶体少部分以细小圆粒状包裹体分布于单斜辉石和石榴石内部,大部分则呈海绵陨铁状充填于单斜辉石和石榴石空隙之间。出溶分多个不同的期次,相对粗粒的赤铁矿质钛铁矿和钛铁矿质赤铁矿出溶片晶中又包含有更细粒的出溶片晶,在次一级的赤铁矿质钛铁矿域出溶钛铁矿质赤铁矿,同时在钛铁矿质赤铁矿城又出溶赤铁矿质钛铁矿,出溶片的大小可以从毫米级一直变化到纳米级,以至于很难测到纯的端元组分。出溶片在单个颗粒中按照平行(001)的方向定向排列,但在整个样品中则没有规律。出溶片中钛铁矿的摩尔百分数从23．80变化到89．84,反映了从不具明显磁性的赤铁矿和钛铁矿端元组分向具有强磁性的出溶体演化的过程。这样的出溶过程需要一个缓慢降温的环境,说明在超高压地体快速折返的整个过程中可能存在一个近等温降压或滞留在高温状态下(近等温等压)的阶段。这种固溶体在矿物的磁性特征方面十分特别:(1)可以包含异常强且稳定的天然剩磁;(2)所保存的剩磁即使在强的退磁磁场中也不会消退;及(3)能引起区域上显著的磁异常。因此,这种固溶体可能是导致CCSD主孔540-600m段榴辉岩较高磁化率、区域高度航磁异常及高度V、Ti异常的主要因素。赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构在540-600m岩性段集中分布的现象与这一岩性段在各方面均有异常表现的奇特现象相吻合,结合前人的研究,认为赤铁矿．钛铁矿固溶体的成因与导致这段岩性段各种异常的成因有着直接的联系。赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构的出溶成分和所具磁性强烈依赖于榴辉岩温压条件的变化特征,时它的继续深入研究,将会为精确限定苏鲁超高压变质带变质岩石形成中的温压变化,解释CCSD主孔附近区域的磁性异常及钒钛矿的勘探等问题起到重要的指示作用。

纯橄岩中橄榄石的铬铁矿出溶页片

莱芜铁铜沟闪长岩体中发现了大量的超镁铁质岩捕掳体 ,其中纯橄岩捕掳体中的橄榄石含有多种矿物包裹体 ,包括罕见的页片状铬铁矿、自形粒状铬铁矿以及单个的圆粒状单斜辉石。含水矿物的存在、铬铁矿页片偏高的Fe3+含量以及定向生长的方位表明 ,铬铁矿页片只大量出现在强烈变形纯橄岩内的橄榄石残斑中 ,页片主要沿橄榄石的 (10 0 )位错壁生长 ,纯橄岩曾受到流体的影响 (含金云母、角闪石 )。铬铁矿页片只是橄榄石降温和氧化的结果 ,和降压没有直接联系。

徐淮地区镁铁质岩石捕虏体单斜辉石中石榴石和石英的出溶

徐淮地区早侏罗世侵入杂岩中榴辉岩、石榴辉石岩和单斜辉石岩捕虏体单斜辉石中可以观察到丰富的出溶石英针和石榴石、黝帘石及角闪石的出溶叶片。榴辉岩中出溶石英针的绿辉石核部比其边部相对富含FeO和MgO ,贫SiO2 、Al2 O3 和CaO。在石榴辉石岩和单斜辉石岩捕虏体中具有出溶石榴石的单斜辉石 ,从靠近出溶石榴石的一侧向其核部 ,Al2 O3 、Na2 O和TiO2 含量降低 ,MgO、SiO2 和CaO含量增加。单斜辉石中定向石英针的出溶表明曾经存在有超高压条件下 (≥2 5× 10 8Pa)稳定的过硅质绿辉石。单斜辉石中出溶石榴石表明温压条件的降低可能是引起出溶的一个主要原因。捕虏体中的矿物组合和岩相学特征表明它们曾经遭受了榴辉岩相和角闪岩相退化变质作用 ,这与因压力和温度降低引起矿物出溶的结果相吻合。

西藏蓬湖西镁质榴辉岩中的出溶物及其地质意义

西藏蓬湖西发现了有别于一般榴辉岩和石榴石辉石岩的超高压镁质榴辉岩,具有平衡变晶结构,广泛发育复杂多期的出溶结构.根据矿物出溶关系可分出三个世代的单斜辉石(Cpx)和三个世代的石榴石(Grt)和对应地三个单斜辉石(Cpx)石榴石(Grt)对,此外还有出溶的斜方辉石、铝铬铁矿和钠长石.对具代表性的单斜辉石石榴石和单斜辉石斜方辉石矿物对,得到三个阶段温度压力:阶段Ⅲ1的平衡条件为4GPa和1113℃～1129℃;阶段Ⅲ2的平衡条件为3GPa和863℃～1033℃;阶段Ⅲ3平衡条件为2GPa和502℃～667℃.蓬湖西镁质榴辉岩P T路径经历了三个阶段:阶段Ⅰ,蓬湖西榴辉岩形成,压力范围可能为0.5～1.5GPa;阶段Ⅱ,特提斯洋关闭,洋壳向深部俯冲,致使镁质榴辉岩从尖晶石二辉橄榄岩稳定域穿过石榴石二辉橄榄岩稳定域并最终到达1400℃和5GPa的柯石英稳定域,形成了在超高压条件下结构均一的、稳定的"单斜辉石+石榴石+斜方辉石"固溶体;阶段Ⅲ,洋壳折返过程中温度和压力降低使得原来稳定的"单斜辉石+石榴石+斜方辉石"固溶体发生出溶作用,形成多期次、多种类型的出溶物.阶段Ⅲ再分为三个次阶段,其温压变化范围大,为2～4GPa,502℃～1129℃.镁质榴辉岩中矿物出溶肯定与压力温度降低有关.

大椅山玄武岩中幔源透辉石岩的辉石出溶作用及其地质意义

吉林省辉南县大椅山第四纪玄武岩的幔源透辉石岩包体中发现一种具有斜方辉石和尖晶石出溶叶片的透辉石碎斑 ,认为该碎斑矿物曾经是均一的晶体 ,在后续地质事件的影响下发生了固溶体分解。对透辉石碎斑出溶前后所处的物理化学环境进行的研究表明 ,该区地幔岩在进入玄武质熔浆之前曾经有过上升的历史 ,上升幅度约为 38km。

超高压榴辉岩中磷灰石的针状出溶物及其成因

金河桥榴辉岩是一含柯石英的超高压榴辉岩,其中的磷灰石中发现有针状出溶物,这些针状矿物长轴方向平行于磷灰石的c轴。根据电子探针分析结果,出溶物可能是以下三种矿物:独居石、黄铜矿和硅钍石(?)。它们的主要组成元素REE、S和Th等可以呈类质同象形式存在于磷灰石中,在超高压的条件下,由于温度相对较低,趋向于从寄主矿物中分离出来。矿物在高压下的这种“自净”行为可能是固态条件下矿物之间微量元素重新分配的一种方式,这种行为可能对地球不同层圈的化学组成演化有特别意义。

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰纯橄岩中橄榄石的出溶特征及指示意义

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰纯橄岩中橄榄石存在透辉石和磁铁矿共生出溶现象。这类纯橄岩非常新鲜,主要由橄榄石、尖晶石和透辉石等矿物组成。橄榄石的Fo值是90.1~90.7,铬尖晶石的Cr~#为19.8~20.8,远小于蛇绿岩地幔橄榄岩中常见纯橄岩中铬尖晶石的铬值(Cr~#>60)。基于前人研究结果,提出这种现象是由于亏损方辉橄榄岩与含钛、铝、钙熔体发生交代作用,从而形成橄榄石的固溶体存在Ti^(4+)、Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+),而Cr^(3+)进入铬尖晶石结晶。后期由于岩体在抬升过程中降温,橄榄石中出溶形成单斜辉石和磁铁矿,而铬尖晶石结晶被保留。依据铬尖晶石-橄榄石的矿物化学成分,识别出低铬纯橄岩具有最低的部分熔融程度为~8%,Cr~#最高的纯橄岩壳其部分熔融程度达到~50%,表明不同岩相间其形成背景存在明显差异。因此,笔者认为普兰蛇绿岩具有多阶段的过程。首先是在洋中脊环境下经历富Ca、Al和Na等熔体交代和部分熔融作用,后受到俯冲带玻安质熔体改造。

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中夕线石的出溶现象

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中的粗粒夕线石可能有内部出溶现象,出溶形成的矿物有磁铁矿、钛铁矿-赤铁矿和石英出溶矿物条纹,并有少量的斜方辉石。电子探针成分分析表明,本区夕线石高温结晶时不仅有Fe3+,可能还有Fe2+、Mg2+和Ti4+的替换,铁氧化物质量分数可高达2.9%;随着温度的不断降低,固溶体互溶度也不断减小,大部分微量组分从夕线石中析出形成出溶结构,而且低温变体中稳定的替换元素以Fe3+为主。铁组分的类质同像替换对物理化学计算和夕线石矿化环境均有所影响,对夕线石晶胞参数a的影响很小,而对b,尤其对c的影响较大,与前人的结论有所不同。

层状出溶结构导致拉长石晕彩形成——来自透射电镜的证据

从拉长石出溶结构的形态特征、成分差异和出溶结构的取向研究出发,采用TEM、STEM以及SAED等手段对其进行测试,发现拉长石出溶结构层的厚度符合理论计算值,结构层的成分由富钙和贫钙两相长石组成,具备了产生干涉作用的必要条件。研究结果表明,拉长石的晕彩色是因其内部的层状出溶结构对光的干涉所致,结构层的厚度主要受富钙相长石的控制。随着钙(An)含量的增加,结构层相应地增厚,且富钙层的增大幅度大于贫钙层,从而导致晕彩色波长也随之增大。出溶结构层的取向为(153),近于平行晶体的(010)面,但不同产地的拉长石,尽管晕彩色相同,其出溶条纹中的钙含量和条纹的具体取向也不尽相同。

西准噶尔白碱滩二辉橄榄岩中两种辉石的出溶结构及其地质意义

克拉玛依白碱滩尖晶石二辉橄榄岩主要由橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和尖晶石组成,橄榄石和斜方辉石均发生程度不等的蛇纹石化。单斜辉石一般很新鲜。单斜辉石和斜方辉石均发育出溶结构,出溶条纹或者平直或者发生舒缓的弯曲变形(即便是在发生弯曲的情况下也是完全平行的)。透辉石-普通辉石出溶体一般呈针状(直径一般为1μm,长度>150μm),顽火辉石出溶条纹直径一般为1～3μm(长度>300μm)。斜方辉石主晶属于顽火辉石-易变辉石,单斜辉石主晶为透辉石(成分很均一)。地质温度压力估算表明,白碱滩二辉橄榄岩中辉石出溶结构发生的温度为700℃～1000℃、压力为2.0～2.7GPa,它们代表辉石出溶结构形成的最低PT条件。白碱滩二辉橄榄岩至少经历了三个演化阶段:原始辉石与尖晶石和橄榄石平衡共生(阶段Ⅰ,>94km);随着地幔上隆,原始辉石结构不稳定,分解并形成出溶结构(阶段Ⅱ,700℃～1000℃),斜方辉石开始分解的深度为94km,单斜辉石开始分解的深度为78km;之后,蛇绿岩经历的侵位事件导致辉石发生塑性变形(阶段Ⅲ)。蛇绿岩侵位之前,地幔岩曾发生了>50km的隆升,而且,在隆升过程中地幔岩没有发生明显部分熔融(地幔岩因此没有经历明显的岩浆抽提过程)。