大别山太湖地区榴辉岩峰期变质条件与构造意义

大别山太湖地区曾被作为“冷”、“热”榴辉岩带的交界处所在,我们对大别山太湖地区的进行了1:10000地质填图,并详细研究了该地区榴辉岩的岩相学和矿物成分变化,以及K_D值、峰期变质P-T条件。研究表明榴辉岩自南向北可分为三类:①朱家冲型榴辉岩;②大坝型榴辉岩;③金河桥型榴辉岩。其中朱家冲型榴辉岩和金河桥型榴辉岩显示出明显的温度、压力差异,它们形成的P-T条件分别为:P=2.14GPa、T=563℃和P=3.76GPa、T=791℃。大坝型榴辉岩的峰期变质P-T条件差别较大,在柯石英-石英相变线附近徘徊,变质环境相当于高压-超高压过渡环境。朱家冲型榴辉岩与大坝型榴辉岩分别对应于前人所划分的“冷”、“热”榴辉岩,并且两者在峰期,变质温、压条件上是连续变化的,没有明显的温、压间断。因此,我们认为本区所谓的“冷”、“热”榴辉岩带界线是不存在的。

大别山南部高压-超高压变质地体的峰期变质条件

长期以来 ,人们普遍认同南大别高压 超高压变质地体是由“冷”、“热”榴辉岩带组成的观点 ,但关于两者的接触关系一直存在着不同的认识。本次研究重点解剖大别山太湖地区花凉亭水库附近地区 ,力图通过对各类榴辉岩峰期变质P T条件的研究 ,揭示南大别变质地体的地质结构。全区由南向北出露 4种岩石 :云母片岩、黑云母片麻岩、花岗片麻岩和绿帘黑云斜长片麻岩。榴辉岩多呈大小不等的透镜体、岩块或层状分布于后 3类岩石中。根据内洽地质温压计的计算结果 ,并结合各类榴辉岩的地理位置 ,可以看出榴辉岩的峰期变质P T条件自朱家冲经水口、大坝至金河桥是渐次增高的 ,并没有明显的压力差存在 ,其中水口、大坝附近的榴辉岩相当于高压 /超高压过渡环境中形成的榴辉岩。因此 ,我们认为南大别变质地体是一个连续的整体 ,“冷”、“热”榴辉岩带并不是以断层形式相接触的 ;

大别山南部黄镇—凉亭河一线宿松变质杂岩岩石学和峰期变质温压条件及与高压榴辉岩对比研究

通过对宿松变质杂岩的野外地质观测、岩相学和热力学评价及其峰期变质温压条件的空间变化特征的研究,并对比南大别高压单元研究结果,探讨宿松变质杂岩的岩石构成和变质特征。研究表明宿松变质杂岩自北向南可分为I、II和III三个带,主体仅经历了绿帘角闪岩相至角闪岩相的变质作用,温压范围为t=398～613℃和p=0.61～1.53GPa,平均温压值为t=517℃±50℃和p=1.03±0.21GPa。该变质杂岩未显示任何蓝片岩相的变质特征,其内部也没有温度分带或连续变化的趋势。对比南大别高压单元的峰期变质条件,它们压力差至少可达p=0.92GPa,温度差可能在t=45℃,两者应在构造作用下叠置在一起。

桐城-源潭铺地区榴辉岩的峰期变质P-T条件及其构造归属

通过对南大别桐城-源潭铺一带榴辉岩的岩石学,矿物化学和 P-T 条件的研究表明,该地区的榴辉岩为典型的高压榴辉岩,其不含任何超高压矿物,石榴石具有良好的自形结构,包含大量的早期矿物包体,成分变化显示了进变质特征。精确的峰期 P-T 计算显示,榴辉岩的形成温压条件分别为:1.62～2.35GPa,421℃～604℃。研究结果表明,桐城-源潭铺一带大约250km^2的区域属于高压变质块体,周遍为断层所限,以构造岩片形式存在,该高压块体与大别山南部的超高压变质单元相比至少有0.3GPa 的压力差。结合野外观察,推测由于北大别变质穹隆造成了该高压榴辉岩体现今的分布状态。这一新的高压块体的确定对于重新认识大别碰撞造山带的构造格架,以及理解其俯冲和折返的精细过程具有重要的指示意义。

南大别太湖地区榴辉岩峰期变质温压条件及所揭示的构造含义

通过岩石学、矿物成分和峰期变质温压条件的研究表明,南大别变质块体由超高压带、高压/超高压“混合”带和高压带3个变质单元组成,具有区域上的温压渐变趋势。应用5个 Crt-Cpx 温度计和 Grt-Cpx-Phe 压力计,对榴辉岩的峰期变质温压条件计算显示,自北向南,可分为4个温压域,温度压力逐渐降低：760～950℃,3.5～4.1 GPa→ 660～750℃,2.7～3.1 GPa→640～780℃,2.0～2.7 GPa→550～680℃,1.5～2.3 GPa,这表明南大别变质块体在俯冲过程中是一个连续的块体。然而,超高压带和高压带之间的压力差异以及不同变质带内相邻榴辉岩之间的压力差、无序分布特征及其与围岩的构造接触关系显示,南大别变质块体经历了强烈的缩短过程,现今榴辉岩的分布特征反映的是折返至地表的状态。

大别造山带宿松变质杂岩变质演化过程

宿松变质杂岩位于大别造山带最南端,是该造山带重要组成部分之一。由于其变质程度相对较低,记录的变质演化信息相对较少,所以其变质P-T轨迹的构建一直是研究难点,制约了对大别造山带形成过程的全面理解。针对宿松变质杂岩特征性岩石——石榴斜长角闪岩展开了细致的岩相学、矿物化学研究和热力学评价。结果表明:该类岩石具有切尔马克闪石+绿帘石+石英+金红石(Ts+Ep+Qz+Rt)、石榴石+斜长石+切尔马克闪石+石英+绿帘石+金红石(Grt+Pl+Ts+Qz+Ep+Rt)、斜长石+切尔马克闪石+石英+磁铁矿(Pl+Ts+Qz+Mag)及以绿泥石+石英(Chl+Qz)为代表等4个变质阶段矿物组合,其温压范围依次为591℃～620℃、0.48～0.56GPa,606℃～636℃、1.01～1.12GPa,600℃～619℃、0.79～0.91GPa,400℃～500℃、0.1～0.3GPa,展现了一个近等温升压→近等温降压→降温降压的变质P-T轨迹。P-T轨迹的构建表明宿松变质杂岩经历了早期快速俯冲、折返和晚期缓慢抬升过程,暗示了作为扬子板块前缘块体——宿松变质杂岩在大洋板片拖曳作用下迅速俯冲,由于板片断离在浮力作用下迅速回返,并长时间停滞在上地壳层次,再缓慢上升至地表。

大别山超高压变质带中牛凸岭地区低温-高压榴辉岩的发现及其意义

依据对南大别超高压带腹地的榴辉岩野外地质调查、岩相学和热力学的研究表明,南大别腹地——牛凸岭地区榴辉岩属于低温高压榴辉岩,并未经历超高压变质作用。该地区榴辉岩的共生围岩主要为片岩、片麻岩和斜长角闪岩,石榴石多为自形-半自形,内含大量的早期矿物包体,峰期变质温压条件分别为:T=360～520℃;P=1.3～2.4GPa。对比南大别超高压榴辉岩形成的变质条件,两者压力差可达0.7GPa,约20km 厚的地壳深度缺失。结合构造分析牛凸岭单元更类似于桐城-源潭铺高压块体,推测其属于构造上层部位岩片。

南大别变质块体温压结构的初步探讨

根据对太湖地区大坝附近榴辉岩的峰期变质P-T条件的研究,以及前人对南大别榴辉岩的P-T条件的分析,同时结合榴辉岩的空间分布状态的研究,文章认为南大别变质块体自北向南可分为金刚石、柯石英榴辉岩、石英/柯石英榴辉岩和石英榴辉岩4个变质单元;变质P-T条件总体上显示逐渐降低的趋势,反映了南大别变质块体俯冲时的连续性,而现今榴辉岩的P-T分布型式则代表南大别多板片的折返状态。

北祁连山高压变质带的变形和变质特征及其对俯冲带折返的意义

北祁连造山带是早古生代大洋板块"冷"俯冲的典型地区,形成了一系列高压低温变质的岩石组合。基性榴辉岩是俯冲洋壳变质的产物,根据其结构构造特征可以划分为(1)粒状榴辉岩,峰期变质矿物组合为Grt+Omp+Phn+Rut±Lws,硬柱石呈包裹体和假象分布于石榴石内,变质温压条件T=465～508℃,p=2.30～2.60GPa。(2)片状榴辉岩,岩石具片状构造,其共生矿物组合Omp+Czo/Ep+Phn+Gln构成透入性面理S_1和线理L_1,以及宏观和显微同斜褶皱F_1。其峰期变质温压条件为T=466～510℃,P=1.9～2.2GPa。(3)蓝片岩相退化变质榴辉岩,蓝片岩相变质矿物Gln+Ep+Phn±Ab强烈交代榴辉岩相矿物,并发生强烈D_2期变形作用,岩石形成明显的透入性面理S_2和线理L_2,以及同斜剪切褶皱F_2。蓝闪石和多硅白云母线理的统计揭示D_2期变形以斜向走滑剪切为主,与D_1期变形的榴辉岩的运动学特征大体相似。D_2同变质的温压条件为T=422～487℃,P=1.15～1.37GPa。高压变质带晚期的绿片岩相叠加和D_3期变形,形成透入性面理S_3和线理L_3,其运动特征为近于垂直构造线的逆冲剪切。结合榴辉岩变形特征,变质温压条件和同位素年代学资料,我们认为退变质的强弱与变形程度有密切关系。峰期变质后的榴辉岩经过早期绿帘石榴辉岩相到蓝片岩相斜向走滑剪切,和晚期绿片岩相逆冲,在泥盆纪早期快速折返的出露地表。

阿尔金淡水泉早古生代泥质高压麻粒岩及其P-T演化轨迹

南阿尔金构造带淡水泉一带出露的含石榴石蓝晶石黑云母片麻岩是一套典型的泥质高压麻粒岩,其峰期特征矿物组合为石榴子石+蓝晶石+钾长石+金红石+石英。根据矿物内部一致性热力学数据和Thermocalc 3.23程序计算,确定其峰期变质温压条件为T>850℃和P>11kbar。结合岩相学研究和P-T视剖面图计算,可识别出该岩石经历了4个阶段的变质演化,构成了一个早期快速等温降压,后期近等压降温的顺时针型的退变质P-T演化轨迹,为与陆壳俯冲碰撞有关的高压变质事件的产物。该岩石锆石阴极发光图像显示其内部具有明显的核-边结构,核部为残留的原岩碎屑锆石,边部则表现为面状或扇状生长的变质锆石的特征。微区原位LA-ICP-Ms微量元素分析表明,核部测点的重稀土含量较高,对应Th/U接近于0.4,具有岩浆锆石的特征;边部测点的重稀土相对亏损,重稀土配分曲线平坦,对应Th/U比值均小于0.1,显示与石榴子石平衡共生的变质锆石特征。LA-ICP-MS微区定年获得其变质年龄为486±5Ma,该年龄值与阿尔金江尕勒萨依和英格利萨依两地超高压变质岩石的变质年龄相近,进一步证明沿阿尔金构造带南缘断续存在一条早古生代的高压-超高压变质岩带。另外,本次研究在获得该泥质高压麻粒岩峰期变质时代的同时,还获得该岩石原岩的形成时代上限值约为719Ma,从而限定阿尔金构造带南缘阿尔金群的形成时代可能不属古元古代,而应属新元古代。

南大别高压-超高压过渡类型榴辉岩的确定及其构造意义

通过对大别山太湖地区榴辉岩的岩石学、矿物成分和峰期变质P-T条件的研究表明,南大别榴辉岩可分为:①高压榴辉岩;②高压/超高压过渡榴辉岩;③超高压榴辉岩。它们的峰期变质P-T条件分别为:T=570℃～680℃,P=2.00 GPa～2.40 GPa;T=650℃～810℃,P=2.70 GPa～3.20 GPa;T=760℃～980℃,P=3.50 GPa～4.00 GPa,表明三类榴辉岩形成于不同的变质环境中。其中高压/超高压过渡榴辉岩是本次研究新近确定的,该类榴辉岩无论是在变质环境,还是在岩石结构、成分特征方面,均显示了高压-超高压过渡变质的特征。这种榴辉岩的存在解释了南大别变质块体俯冲时的连续性和折返后的断块特征。

沂水杂岩中变泥砂质岩石的岩石化学特征及年代

含夕线石十字石榴二云斜长片麻岩是沂水杂岩中首次发现的一种少见的变泥砂质岩石,包裹于沂水牛心官庄岩浆杂岩体中,为残留的变质表壳岩透镜体,它经历了两期变质作用的改造。早期高角闪岩相变质与区域麻粒岩相变质有关,峰期矿物共生组合主要为:石榴子石(中心域)+黑云母±白云母+斜长石+石英,M_1峰期变质温压条件为:T=660±10℃,P=5.7±0.3kb;晚期角闪岩相变质矿物共生组合为:十字石+石榴子石(边部域)+黑云母±白云母+斜长石±夕线石+石英,以形成大量自形-半自形十字石和具有明显的成分环带的石榴子石为特征,晚期石榴子石的形成由核部→边部经历了一降温降压过程,石榴子石核部:T=650±10℃,P=7.7±0.5Kb,石榴子石边部:T=578±10℃,P=4.7±0.1kb;晚期变质作用早期(石榴子石成核)阶段与埋深导致的部分熔融有关,晚期石榴子石生长阶段与岩浆热事件有关。锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明:碎屑锆石不一致线上交点年龄为2695±32Ma,代表变泥砂质岩石源区岩浆岩的结晶年龄,变泥砂质岩石的早期变质变质作用年龄小于此值;晚期变质作用年龄为2537±5Ma。

绿辉石Fe^2＋的调整及对榴辉岩温压计算和分类的影响

榴辉岩中绿辉石的Fe2+校正是一直存在争论的问题,它直接影响到榴辉岩p-t条件的精确评价。本文通过对南大别太湖地区和桐城地区榴辉岩中绿辉石的四种Fe2+的校正比较,依据计算的峰期变质p-t条件和岩相学研究的限定,探讨了绿辉石Fe2+的校正对温度压力计算的影响,认为电价平衡是目前较为理想的校正绿辉石Fe2+的方法,并建议为保证分析的准确性和全面性,配合使用端元组分调Fe2+法和Fe2+/Fe3+=1∶1方法。同时,根据电价平衡方法计算p-t条件,判定桐城地区榴辉岩为低温高压榴辉岩,推测其原岩为洋壳物质。

中大别腹地榴辉岩锆石U-Pb年龄及其类型归属

根据对黄岗-牛凸岭地区榴辉岩样品JS249和JS250的岩相学研究表明,该地区榴辉岩具有明显的高压变质特征,石榴石中包含大量的早期矿物,成分环带显著,其峰期矿物组合主要为Grt+Omp+Phn+Rt+Qtz+Ep+Ky,角闪岩相退变矿物主要为Di+Mg-Hbl+Ab+Prg+Bt。对样品JS249和JS250温压条件进行计算,样品JS249为T=594±61℃,P=2.58±0.27GPa;样品JS250为T=616±56℃,P=2.14±0.14GPa。同时利用LA-ICPMS以及激光拉曼对这两个样品进行锆石U-Pb年代学研究和锆石包裹体分析,结果显示样品JS249锆石包体主要为角闪石、长石等退变矿物,其加权平均年龄为217.3±3.5Ma,该组年龄代表了角闪岩相退变质年龄;样品JS250锆石包含了石榴石、金红石、绿辉石等峰期矿物包体,其加权平均年龄为235.2±4.2Ma,该年龄应为峰期变质年龄。综合榴辉岩的岩石学、热力学和年代学的研究表明,黄岗-牛凸岭地区应属于低温高压单元,与南大别变质块体类似。

从P-T-t空间变化型式探析大别山北缘地质演化过程

大别山北缘主要由佛子岭群和庐镇关群组成,其处于华北和扬子板块结合处,是探究两大板块耦合过程的关键部位。相对于大别造山带高压-超高压单元的丰硕研究成果,大别山北缘相关的研究较为薄弱,迟滞了对大别造山带演化过程的深入探究。本次研究通过对佛子岭群和庐镇关群详细的野外调查、岩相学、热力学评价和年代学研究,较为详细地阐释了大别山北缘基本变质属性和演化过程。研究表明,佛子岭群主要由各类片岩和部分大理岩构成,并展现了一个巨大的宽缓的"背形"。庐镇关群主体为花岗片麻岩,少部分为斜长角闪岩和石榴黑云母二长片麻岩,其与佛子岭群呈构造并置关系。区域性的峰期变质PT条件估算显示,并结合前人资料,佛子岭群变质温压为T=524-621℃和P=0.59-0.96GPa,庐镇关群变质温压为T=575-625℃和P=0.87-0.96GPa,两者均落入中高压角闪岩相范畴。在空间分布上,自南至北,佛子岭群的温度压力显示了一个逐渐变化趋势,反映了一个由浅至深的俯冲状态型式。锆石U-Pb定年显示,庐镇关群的石榴黑云母二长片麻岩、花岗片麻岩和斜长角闪岩的原岩结晶年龄分别为756±6Ma、758±7Ma、764±6Ma,属于扬子板块北缘产物。佛子岭群的石榴二云母片岩则显示了四个峰值为2.50Ga、0.93Ga、0.85Ga和0.45Ga碎屑锆石年龄,佛子岭群具有华北、扬子板块和古生代岛弧混合物源性,并推测其为一个形成于晚古生代的独立微陆块。综合已有的变质年龄资料分析,佛子岭群记录了345-355Ma晚古生代增生造山和260-270Ma印支期碰撞造山两期事件,这意味着大别造山带可能为一个增生型和碰撞型复合造山带,且该造山带可与西侧的桐柏-红安造山带充分对应。