甘肃敦煌观音沟地区变质作用初步研究

敦煌东南三危山观音沟地区,出露有石榴斜长角闪片麻岩,岩石中保存了三个阶段的变质矿物组合。进变质阶段的矿物组合（M1）以石榴子石变斑晶中的包裹体矿物组合（Hbl1＋Pl1＋Qtz1）为代表,形成条件约为550-575℃/5.2-5.7kbar（绿帘角闪岩相）。变质高峰期矿物组合（M2）主要由石榴子石变斑晶和基质矿物（Hbl2＋Pl2＋Qtz2±Cpx2）组成,形成温度〉670℃,压力〉11.9kbar（角闪岩相）。退变质阶段矿物组合（M3）为后成合晶矿物组合（Hbl3＋Pl3＋Qtz3）,形成条件约为590-640℃/4.3-5.9kbar（角闪岩相）。观音沟石榴斜长角闪片麻岩记录了包含进变质、变质高峰、退变质过程的造山过程＂西阿尔卑斯＂型P-T轨迹,其中退变质阶段具有明显的近等温降压特征。变质作用P-T轨迹指示本地区可能经历了俯冲-碰撞-快速抬升的造山过程。结合年代学资料,该期造山事件可能发生于泥盆纪。

华北克拉通孔兹岩带东端孤山剖面石榴石基性麻粒岩的变质作用及年代学研究

大同孤山石榴石基性麻粒岩出露在华北克拉通孔兹岩带与中部带的构造接触部位,以大小不等的透镜体形式产于孔兹岩带内的夕线石榴片麻岩和紫苏二长片麻岩中。根据岩相学观察、矿物化学研究、P-T视剖面图和传统温压计计算结果,揭示孤山石榴石基性麻粒岩经历了4个阶段的变质演化:早期进变质阶段(M1)的主要矿物组合为石榴石核心及其内部包体矿物单斜辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿±金红石。反环带斜长石富钠核部记录了早期压力可达11kbar;峰期变质阶段(M2)的矿物组合是石榴石斑晶和基质中的单斜辉石+斜方辉石+斜长石+钛铁矿+石英,记录的温压条件为850～900℃、9～10kbar;峰期后降压阶段(M3)的标志是石榴石外围发育的后成合晶和冠状环,主要有单斜辉石+斜长石、斜方辉石+斜长石和角闪石+斜长石组合,其形成温压条件为760～820℃、5～8kbar;晚期低角闪岩相角闪石的生长表明岩石又经历了降温冷却的过程(M4),温度降至690℃以下。石榴石基性麻粒岩记录了含有近等温降压(ITD)阶段的顺时针变质作用P-T轨迹,揭示了阴山地块与鄂尔多斯地块之间俯冲碰撞加厚下地壳的折返过程。石榴石基性麻粒岩的变质锆石LA-ICP-MSU-Pb定年得到了两组变质年龄数据,分别为1945±25Ma和1828±36Ma,它们与阴山地块、鄂尔多斯地块碰撞形成孔兹岩带的时代及华北克拉通东、西陆块碰撞形成中部带的时代一致。结合该地区其他研究结果推断,石榴石基性麻粒岩在～1.95Ga鄂尔多斯地块与阴山地块碰撞过程中俯冲进入下地壳底部,经历早期的高压麻粒岩阶段,随后缓慢地抬升到下地壳上部;之后在～1.85Ga东、西部陆块碰撞过程中,石榴石基性麻粒岩折返到中上地壳。

固相线以下变质过程中水的行为

在p–T视剖面上定量计算全岩饱和水含量等值线可以更有效地讨论变质矿物组合的演化。Guiraud等认为在封闭体系中发生的变质作用通过递进脱水作用使岩石向水含量降低方向演化,脱出的水离开岩石体系。当变质过程向水含量增加方向演化时,岩石会很快变成流体缺失状态,不利于变质矿物组合的进一步演化。因此,从岩石中的实际矿物组合所得到的"变质峰期"应该理解为脱水反应结束,并可能发生少量水化反应的位置,并不一定对应p–T轨迹所经历的实际峰期温度或压力。利用p–T视剖面图和饱和水含量等值线的行为研究阿尔泰造山带泥质岩石的中低压变质作用发现,阿尔泰地区红柱石型变质带的发生与蓝晶石型变质带的抬升有关,主要发生铝硅酸盐矿物之间的同质多相转变,低压变质矿物组合未能达到热力学平衡状态。与泥质岩中低压变质演化明显不同的是超高压榴辉岩在峰期以后的减压过程中仍然发生递进脱水作用。