CCSD超高压变质岩绿辉石中的石英出溶体及其大陆动力学意义

单斜辉石中发育石英出溶体是UHP变质作用的典型矿物学标志之一,在世界上著名UHP变质地体中屡有发现。本文利用激光Raman光谱和电子探针分析在中国大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)榴辉岩岩心的绿辉石中发现了大量石英(棒)出溶现象。通过与CCSD主孔榴辉岩各种赋存形式的绿辉石成分对比,发现含石英出溶体的绿辉石具有超硅特征,这是出溶现象发生的决定性因素之一。结合高压实验岩石学资料,提出在UHP变质的峰值期部分Si进入六次配位的Si-O八面体位置,压力降低这部分Si析出,形成石英出溶体的出溶机制。结合新的矿物学研究进展,认为绿辉石中出溶石英所标志的压力应远大于前人提出的2.5GPa,意味着苏鲁超高压变质带陆壳物质的俯冲深度要大于目前一般认为的80~120km范围。

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 .

单斜辉石中石英出溶体的显微结构和成因机制

矿物出溶结构保存有早期母体矿物的物理化学条件信息,对其开展研究不仅有助于了解寄主岩石的来源深度,而且有助于研究减压折返的动力学演化过程.在世界许多高压-超高压带的榴辉岩和石榴辉石岩中,人们普遍发现单斜辉石中有定向排列的针状或棒状SiO2析出物,其矿物相主要为α石英,有时会伴生钙质角闪石等含水矿物.这些定向针状或棒状体通常平行于单斜辉石c[001]轴方向延伸,石英长轴可以为其c[0001]轴或a[112-0]轴.电子背散射衍射(EBSD)测试结果表明,多数石英(96%)析出物与寄主单斜辉石具有结晶学取向关系:(1)50%的石英c轴平行,并且[0001]Qz//[001]Cpx;(2)35%的石英至少有一个a轴平行,并且[112-0]Qz//[001]Cpx;(3)11%的石英至少有一个s{112-1}面平行,并且(112-1)Qz//(100)Cpx.钙质角闪石析出物与寄主单斜辉石也具有密切结晶学取向关系:(100)Amp//(100)Cpx、[010]Amp//[010]Cpx、[001]Amp//[001]Cpx、[100]Amp∧[100]Cpx≈32°.上述定量显微构造证据表明,单斜辉石中定向石英析出物是由出溶作用所形成,并且多数石英出溶体形成于α石英稳定域.已有高温高压实验研究数据表明,单斜辉石中空位的形成和钙埃斯科拉组分(CaEs)的含量均受化学组成、压力、温度等多种因素综合影响:单斜辉石中CaEs含量对化学组成非常敏感,并受到共生矿物体系中自由SiO2相和蓝晶石的共同缓冲;相同化学组成和等压条件下,CaEs含量总体上随温度升高缓慢降低;相同化学组成和等温条件下,CaEs含量在<6GPa区间随压力升高而增加,在>6GPa区间随压力升高而降低.单斜辉石定向SiO2析出物的形成可能涉及多种因素,高压只是其中必要条件之一.榴辉岩质单斜辉石中"石英±角闪石"析出物很可能形成于开放体系,与熔流体活动密切相关,涉及多阶段物质扩散、晶体成核生长、重结晶、退变质反应等复杂作用过程.单斜辉石中定向SiO2析出物的显微结构特征并非超高压岩石的必要条件,这种特殊显微结构也不能作为证明超高压的充分条件.