苏鲁超高压榴辉岩长英质多晶包裹体中盐类固体包裹体

在江苏东海超高压榴辉岩中,绿辉石中发育罕见的钾长石+石英+榍石和钾长石+钠长石+石英+绿帘石等多晶包裹体.这些包裹体和纯钾长石+石英多晶包裹体具有类似的结构.在钾长石+钠长石+石英+绿帘石多晶包裹体发现方块状和浑圆状氯化钾-氯化钠(NaCl-KCl)固体包裹体.在含钾长石多晶包裹体中发育盐类固态包裹体表明:在超高压变质期间或在超高压榴辉岩快速折返早期,存在富含Cl的钾质花岗质熔体,钾质熔体与石英(或柯石英)和绿辉石反应形成钾长石+石英?钠长石±榍石±绿帘石组合.含氯熔体的脱水干化作用导致氯化钠-氯化钾(NaCl-KCl)固体包裹体的形成.同时表明,发生深俯冲的大陆地壳物质可能发生过部分熔融,形成含氯的钾质熔体,促进保守元素(Ti,Hf等)的迁移.

大陆俯冲带地壳深熔作用的记录:来自超高压变质岩中多相晶体包裹体的研究

大陆碰撞过程中会发生广泛的部分熔融现象,形成深熔熔体。深入认识深熔熔体的组成和演化是大陆俯冲带化学地球动力学的主要研究内容。在熔融过程中产生的熔体会被超高压岩石中的转熔矿物所捕获,最终以多相晶体包裹体(multiphase crystal inclusion,简称MCI)的形式保存下来。多相晶体包裹体通常具有典型的负晶形和爆裂纹,主要以硅酸盐和碳酸盐矿物为主含有少量的硫酸盐矿物。矿物学、岩石学和地球化学原位微区分析的研究结果表明,多相晶体包裹体是由岩石部分熔融产生的初始硅酸盐或/和碳酸盐初始熔体熔体结晶而成。在降压折返过程中,高压岩石中的含水矿物,如多硅白云母、钠云母和帘石等脱水引发部分熔融产生硅酸盐熔体,而碳酸盐熔体则由碳酸盐矿物部分熔融产生。富Na矿物如钠云母脱水熔融产生的包裹体具有相对较高的Na含量,而部分富K的包裹体主要由富K矿物如多硅白云母脱水熔融所产生。近年来随着微区原位技术的飞速发展,从矿物的形态结构到矿物地球化学组成的测定技术有了飞速发展,通过对超高压岩石中包裹的多相晶体的详细研究,可限定大陆碰撞造山过程中部分熔融的组成、时限和形成机制,对大陆深俯冲的构造热演化和折返机制有重要制约。

大别山超高压榴辉岩与片麻岩的脱水熔融:从实验模拟到显微观测

为了查明榴辉岩中以多硅白云母脱水分解为先导的部分熔融作用,采用大别山碧溪岭超高压榴辉岩为初始物质,在1.5-3.0 GPa和800-950℃下进行封闭体系的脱水熔融实验.在1.5-2.0 GPa下,含5%多硅白云母榴辉岩初始熔融温度为800-850℃,形成熔融比例-3%的花岗质熔体.温度和压力变化对多硅白云母脱水熔融反应产物具有明显控制作用,不同实验条件下可形成更长石、石榴石、钾长石和硬玉等.实验结果对于分析大别-苏鲁地区超高压岩石的部分熔融现象具有指导意义.以此为基础,在双河超高压榴辉岩石榴石中识别出绿帘石等3类多晶包裹体.其中,钾长石+石英包裹体代表寄主岩石中微量熔体迁移结晶的产物,其成分特征表明受到多硅白云母脱水熔融作用控制.矿物组合特征指示熔融反应为:Ph+Omp±Qz→Amp±Grt+Melt(Kfs+Qz+Pl),这与脱水熔融实验结果具有较好类比性.为了对比超高压片麻岩中的脱水熔融作用,在含石榴石超高压副片麻岩中观察到以多硅白云母为主的3类包裹体与长英质包裹体,分别对应于片麻岩内多硅白云母脱水分解、初始熔融和完全熔融等不同阶段.石榴石成分变化表明,帘石矿物对片麻岩内多硅白云母脱水熔融具有重要作用.使用锆石Ti温度计与锆石中多硅白云母包裹体进行估算,获得片麻岩中脱水熔融条件为2.0-2.5 GPa和783-839℃.研究结果显示,由实验结果分析到显微观察验证,表明多硅白云母脱水熔融对大别山超高压榴辉岩和片麻岩中微尺度的熔/流体活动具有明显控制意义,寄主岩石内的低度部分熔融对其流变学性质改变产生相应影响.