缅甸硬玉岩地球化学特征及其地质意义

缅甸硬玉岩是一种与超基性岩密切相关的岩石。通过硬玉岩主量成分、微量元素和稀土元素地球化学特征研究表明,缅甸硬玉岩属过碱性系列。稀土总量在(0.2~10.13)×10^(-6)之间,为贫稀土类型。LREE/HREE比值平均为3.5,轻稀土相对富集,稀土元素球粒陨石标准化模式图较缓向右倾斜。δCe无异常,δEu轻度正异常。富集不相容元素Cs、Ba、Th、U、Pb、Sr和高场强元素Zr、Hf,亏损Nb、Ta和Ti,岩浆来自富集地幔2(EM_(2))。Th/Ta=6.2(>1.6),Ta/Hf=0.056(<0.1),其大地构造环境为岛弧环境。缅甸硬玉岩是新特提斯演化过程中,幔源岩浆上侵,加入陆源物质后,经过复杂的岩浆结晶、交代作用形成的矿床,后期受一定程度的变质改造。

危地马拉硬玉岩与硬玉化绿辉石岩的岩石学特征及其地质意义

位于北美-加勒比板块俯冲带内的危地马拉硬玉岩区产有硬玉岩、榴辉岩、钠长岩等岩石类型,但绿辉石岩还没有详细报导过。研究样品为该区的硬玉岩和绿辉石岩,前者主要由Jd端元含量较高的硬玉组成,具有粒、柱状镶嵌结构。硬玉晶体具有显著的成分振荡环带,其核部及其背散射电子图像的浅色区Jd端元含量为94.81%～95.48%;暗色区Jd含量大于97.92%。后者绿辉石岩具有交代结构,主要由绿辉石和硬玉组成。其中绿辉石的CaO(9.01%～10.80%)和MgO(6.09%～7.94%)含量较高,FeO(2.84%～4.89%)含量较低;硬玉的CaO、MgO和FeO含量变化范围较大,分别为0.59%～4.30%,0.26%～3.05%,0.76%～2.87%。硬玉岩中流体包裹体的存在,以及绿辉石岩中显著的硬玉交代绿辉石现象说明其成因与缅甸硬玉一样,是硬玉质流体通过结晶-交代作用形成。硬玉岩中硬玉振荡的环带结构反映形成时温度-压力-组分体系存在振荡变化,平直连续的环带边界反映结晶时P-T条件位于硬玉稳定的低温高压区域。该区绿辉石岩的硬玉化作用清楚,能够观察到三期硬玉岩化作用现象,说明绿辉石岩可能是在硬玉岩的形成过程中,硬玉质流体与原岩辉石岩作用的结果,这进一步阐明了俯冲带内硬玉岩区硬玉质流体的广泛透入性与结晶交代作用的多样性。

俄罗斯极地乌拉尔硬玉岩成因矿物学研究

俯冲带是壳-幔物质循环的重要场所,硬玉岩可以记录这一循环过程。文中总结了俄罗斯极地乌拉尔硬玉岩的研究进展。硬玉岩呈脉状或透镜状产在蛇纹石化的方辉橄榄岩中,主要由硬玉和绿辉石组成。根据结构和颜色,硬玉可识别出两个世代。硬玉韵律环带发育,含有H2O和CH4流体包裹体,显示从流体中结晶的特征。硬玉岩中的锆石为热液锆石,锆石稀土元素中LaN/YbN=0.001~0.01,LuN/GdN=10~83,Ce/Ce*=2.8~72,显示正异常,δ^Eu=0.53~1.02,类似于岩浆锆石。锆石的^176Hf/^177Hf=0.282708~0.283017,εHf(t)=+6^+17,类似于N-MORB的Hf同位素组成,锆石δ^18O组成为5.03‰~6.04‰,平均δ^18 O为(5.45±0.11)‰,类似于岩浆热液和地幔的氧同位素组成。这可能反映了锆石是被俯冲带流体从途经火成岩中捕获的或者形成锆石的流体与寄主岩(方辉橄榄岩)达到了平衡。硬玉岩稀土元素配分模式近平坦或轻稀土元素略显富集,LaN/YbN比值为0.82~2.42,δEu为1.2~1.6,显示正异常,这与寄主岩稀土元素配分模式相似。富集Sr、Ba、Zr、Hf,Nb为负异常,与岛弧岩浆特征类似。(^87Sr/^86Sr)t为0.703400~0.703519(t=368 Ma),变化较小,与古海水差别明显;εNd(t)值为+0.77^+5.61,变化较大,与寄主岩(方辉橄榄岩)的Nd同位素组成类似,但不同于海水及沉积物的Nd同位素组成,表明硬玉岩的物质来源与寄主岩有明显继承关系,海水与沉积物的贡献不是主要的。矿物学和岩石学证据支持极地乌拉尔的硬玉岩主要是俯冲带流体与橄榄岩相互作用后并在其中结晶的产物。

缅甸硬玉岩中硬玉矿物的结构水表征

本文介绍了名义上无水的辉石族矿物中结构水的研究现状,特别是硬玉矿物的结构水红外表征和含量.且笔者以缅甸硬玉岩为研究对象,使用显微红外光谱、电子探针等测试手段,从微观角度研究其中硬玉矿物的结构水表征.研究结果表明：缅甸硬玉岩中硬玉矿物的结构水在红外光谱中主要表征为3 610～3 620 cm-1和3 540～3 550cr-1两个区域的吸收峰,且结构疏松的硬玉岩中硬玉矿物的结构水含量呈现外侧多中间少,结构致密的硬玉矿物的结构水含量各部位较为均一.结构水的含量差异和变化趋势可能是硬玉岩形成时板块俯冲和折返过程中的流体参与作用的结果,进一步为缅甸硬玉岩成因提供了的佐证.

羌塘中部龙木错—双湖缝合带中硬玉石榴石二云母片岩的成因及意义

羌塘中部的高压变质带位于龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带之上,由榴辉岩、蓝片岩和石榴石白云母片岩组成。其形成过程对探讨板块缝合带的构造演化具有重要意义。2008年笔者在果干加年山地区的展金岩群湖南山岩组中发现了硬玉石榴石二云母片岩这种新的高压变质岩石类型,文中以其为研究对象,做了较为详细的岩石学、矿物学以及变质作用的研究,认为硬玉石榴石二云母片岩至少经历了二期的变质作用:第一期早期绿片岩相,形成了片理S1,其pT条件为T=425～434℃,p=300～500MPa;第二期主期蓝片岩相高压变质作用,形成岩石主期片理S2,其pT条件为T=472～481℃,p=1200～1700MPa。硬玉石榴石二云母片岩是榴辉岩折返过程中构造事件的产物,这期折返事件形成了218～220Ma的一期蓝片岩相变形-变质作用。

中国东部大别山超高压变质杂岩中的石英硬玉岩带

大别山的石英硬玉岩是大别山超高压变质杂岩中的重要成员，与大理岩和榴辉岩紧密共生，呈大小不等的构造透镜体产出在云母斜长片麻岩和含硬玉片麻岩中，分布在长约４０ｋｍ，宽约１ｋｍ的带内。透镜体中心常为花岗变晶结构，边部有不同程度退变并面理化，向外围逐渐变为含硬玉片麻岩。岩石的主要矿物组成为硬玉、石英、石榴石、金红石。退变的石英硬玉岩中还有钠长石、霓石、霓辉石、榍石等。硬玉和石榴石中都有柯石英包体。硬玉的Ｊｄ端元组分为８１．２５％～９０．２７％。恢复的石英硬玉岩的原岩为硬砂岩，与大理岩伴生的榴辉岩的原岩为泥灰岩。因此，石英硬玉岩与共生的大理岩和榴辉岩都属于榴辉岩相变质的表壳岩系，它的成带分布、其中有柯石英的产出，进一步证明大陆地壳能够俯冲到１００ｋｍ左右深度并迅速折返地壳后使其中的高压标志保存完好。

缅甸含硬玉的蛇纹石化橄榄岩及其围岩的岩石学研究

以缅甸帕敢地区含硬玉岩的蛇纹石化橄榄岩及其围岩 -未细分的变质岩为研究对象 ,较详细地研究了各类岩石的岩相学、岩石化学及主要矿物的组成 ,认为该区超基性岩为含铬铁矿的蛇纹石化纯橄岩 ,它的围岩由含多硅白母蓝闪石片岩、石榴斜长角闪岩、大理岩及透辉石大理岩、石英岩等构成。通过其中典型的变质反应分析与计算 ,认为围岩的变质程度分别为蓝闪石片岩相和的高角闪岩相 ,其中蓝闪石片岩相的压力大于 0 .8～ 1.0 GPa,斜长角闪岩相的温度为 5 82℃。通过对比分析世界上不同产地硬玉岩的特征 ,认为硬玉岩 ,尤其是优质者 ,产出环境如下 :(1)容矿岩体属超基性岩 ,以含铬铁矿的纯橄岩为最佳 ;(2 )围岩中存在低温高压变质岩 ,即蓝闪石片岩 -榴辉岩类 ;(3)

大别山超高压硬玉石英岩中的水:来自红外光谱的证据

为了探讨大别山“名义上无水矿物”(NAMs)中结构水的分布特征,研究相关的流体活动、矿物变形以及板块俯冲和折返动力学过程提供重要的微观信息.对大别山双河和碧溪岭地区超高压硬玉石英岩中的石英、硬玉、石榴石和金红石进行了傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析,研究结果显示这些矿物都含有以OH-或者H2O形式存在的氢,硬玉中结构水平均含量在1000×10-6左右;石榴石结构水含量在(900～1600)×10-6之间,各样品颗粒结构水的分布不均匀;副矿物金红石结构水含量在2000×10-6以上,而石英结构中基本不含或仅含微量水(<4×10-6).双河和碧溪岭地区的硬玉石英岩全岩含水量分别为(490～600)×10-6和545×10-6,不同地区同一种NAMs中结构水含量基本相同.表明在高压-超高压变质岩的形成过程中,地壳或原岩中的水可以通过这些超高压变质岩中的NAMs携带到地球深部.

大别山高压变质杂岩中的硬玉

本文描述了在大别山高压变质杂岩中新近发现的石榴硬玉石英岩的岩石学特征。对高压指示性矿物硬玉的物理性质、光学性质、化学成分及结构进行了精确测定和研究,认为石榴硬玉石英岩与柯石英榴辉岩形成于同一高温超高压物理化学条件,硬玉的出现主要受控于原岩特定的化学成分。

大别山双河硬玉石英岩的超高压变质和退变质事件——SHRIMP测年的证据

应用北京SHRIMPⅡ,精确地测定了大别山双河硬玉石英岩中超高压变质锆石的中心、幔和壳的年龄。大部分锆石中心和幔的年龄集中于239～255Ma之间,加权平均值为243±1Ma(n=23)。壳和含矿物包体的晶域年龄集中在225～234Ma,加权平均值为228±2Ma(n=8)。这些锆石的中心、幔和壳都具有极低的Th/U(0.01～0.09)和REE总量,以及重REE平坦型的配分模式。因此,以锆石内部结构、矿物包体、Th/U值和REE地球化学特征为依据,本文提出了大别山超高压变质作用发生于243±1Ma,退变质作用发生于228±2Ma的新观点。

缅甸硬玉岩地区的热液型钠长石岩

产于俯冲带内的低温高压带的由单矿物构成的硬玉岩通常伴有钠长石岩,目前对于硬玉岩研究的关注度较高,而对于钠长石岩则相对较低,很少有相关论文报导。产于缅甸翡翠矿区的钠长石岩,经常与硬玉岩相伴而生,是良好的研究样品。钠长石岩的主要矿物成分是低温钠长石,其次含有硬玉、绿辉石、透辉石等辉石类矿物和钠透闪石、蓝透闪石、镁钠闪石等闪石类矿物,此外还有钠沸石等。钠长石沿着解理和裂隙交代硬玉,说明钠长石形成晚于硬玉岩。钠长岩中的主要组成矿物钠长石的形成温度小于300℃,且其形成压力小于0.5kb,推测是在硬玉岩抬升程中通过交代与沉淀作用形成。其内的透辉石有两种类型,一类可能是被交代的硬玉中的透辉石组分会渐进增加,最终形成透辉石。另一类是被绿辉石包裹的透辉石残留,其很有可能是早期来自地幔楔或者俯冲带岩石中的矿物残留,即异剥钙榴岩或辉石岩类,可以视作硬玉化绿辉石岩和硬玉化异剥钙榴岩的矿物学证据。热液型钠长石岩的存在进一步说明缅甸翡翠矿区钠化热液存在现象的普遍性与穿越性。

青藏高原北部可可西里狮头山含硬玉岩类的基本特征及地质意义

描述了可可西里山南狮头山含硬玉岩类的岩石学、矿物学特征。含硬玉岩类的原岩为辉长岩,围岩为石炭—二叠系。由于变质作用不彻底,保留有原岩的矿物组合。典型的高压变质矿物组合为:钠长石+硬玉+霓石+蓝闪石+绿帘石+绿泥石。硬玉SiO2、FeO偏低,Al2O3、Na2O明显偏高,变质矿物组合中以富钠矿物为主,缺少石英,与国内外含硬玉岩类的原岩成分、变质矿物组合均不相同,是一种新的高压低温硬玉岩类。狮头山高压变质带向西延至若拉岗日、大横山一带,与北侧的西金乌兰-金沙江板块缝合带(西段)平行产出,以此推测缝合带南侧的羌北-昌都板块向北消减于巴颜喀拉板块之下。

硬玉熔体和玻璃的结构研究

硬玉(NaAlSi2O6)及其在极端条件下的行为在地质学和宝石学中有极高的研究价值。考虑到现有单一检测条件的局限,本文综合了多种实验检测手段和理论计算方法对硬玉晶体及其熔体和玻璃的结构以及铝配位数进行了研究。对硬玉晶体热熔过程进行了高温原位拉曼光谱测定,结合第一性原理理论计算方法,得到了硬玉结构和铝配位数的变化及其相应的谱学特征。结合量子化学从头计算对熔体结构进行解析。研究表明:硬玉晶体结构单一且铝全部为六配位,1 293K时大量六配位铝转变为四配位,熔体中四配位铝占主导,其中硅(铝)氧四面体以多元环连接成架状结构。熔体冷却过程中伴随着五配位铝的生成,并呈现分相趋势。

大别山双河超高压硬玉石英岩显微组构特征及其流变学意义

硬玉石英岩是大别—苏鲁超高压 (UHP)变质带内重要超高压岩石类型之一 ,其变形机制和动力学背景参数 (应变、应力、应变速率 )对于全面了解超高压造山带的形成和演化有非常重要的意义 .对大别山双河地区超高压硬玉石英岩 3个样品中的主要组成矿物硬玉和石英进行显微组构和透射电镜 (TEM)的初步研究 .晶格优选方位 (LPO)测量成果表明 :硬玉组构类型与绿辉石相近 ,为L ,LS型 ;石英组构类型主要为单斜对称 .TEM研究表明硬玉滑移系以 (1 0 0 ) [0 0 1 ]、(1 1 0 ) [0 0 1 ]及 (1 - 1 0 ) 1 / 2 [1 1 0 ]为主 .石英中位错发育 ,滑移系以 (0 0 0 1 ) [1 1 2 - 0 ]底面滑移为主 。

缅甸硬玉岩锆石U-Pb年龄及其对新特提斯洋俯冲带流体活动的制约

硬玉岩大多产于蛇纹石化橄榄岩中,是洋壳俯冲带低温高压条件下流体与超基性岩相互作用的产物。缅甸硬玉岩产于新特提斯洋俯冲带中,是世界上最大和最重要的硬玉矿床。本文对一块缅甸紫色硬玉岩中的锆石进行了内部结构、微量元素和U-Pb定年研究。所研究的锆石晶形不规则,普遍遭受了不同程度的重结晶改造。锆石U-Pb年龄与Ti含量具有明显的正相关性,反映了受重结晶改造越强,Ti含量越低。受重结晶改造较弱的锆石区域具有弱的岩浆分带特征,较高的Th/U比值（0.11～0.29）和REE含量（ΣREE=607×10-6～2494×10＾-6）,Ti含量在1.58×10＾-6～8.60×10＾-6之间,对应的锆石Ti温度为598～732℃,206Pb/238U年龄加权平均值为158±4Ma（MSWD=3.5,N=6）,代表了硬玉岩中岩浆锆石结晶年龄的最小估计值;重结晶改造较强的锆石区域呈现出杂乱的补丁状分带,根据锆石Th/U比值、REE含量和Ti含量分为完全重结晶锆石和不完全重结晶锆石。完全重结晶锆石区域具有相对低的Th/U比值（集中在0.11～0.17）,REE含量较低（ΣREE=143×10＾-6～362×10＾-6）并具有非常低的Ti含量（0.19×10＾-6～0.68×10＾-6）,对应的锆石Ti温度为473～543℃,与硬玉岩形成的温度条件相符,给出的206Pb/238U加权平均年龄为79±2Ma（MSWD=0.88,N=5）,代表了硬玉岩有关的流体活动的年龄。而不完全重结晶锆石区域的地球化学特征介于两者之间,Th/U比值在0.14～0.43,Ti含量多数在0.25～7.17之间,其年龄范围在91～142Ma之间,不具有明确的地质意义。结合已有的缅甸硬玉岩的年代学数据,我们认为在新特提斯洋俯冲过程中发生了多期次的流体交代作用,在147～79Ma期间形成了不同时代的硬玉岩。

俄罗斯极地乌拉尔Сыум-Кеу超基性岩体中的硬玉岩

俄罗斯极地乌拉尔Сыум-Кеу超基性岩体中的硬玉岩呈脉状在以叶蛇纹石为主的蛇纹岩中产出,硬玉岩由硬玉和绿辉石组成,根据硬玉岩的颜色、结构和构造可划分出三个世代,可能对应存在三期硬玉化过程。第一世代硬玉为主体,灰白色,粗粒结构,致密块状,硬玉分子(Jd)含量54%～88%;第二世代硬玉发育在灰白色硬玉中,呈浅绿色,细粒-隐晶结构,细脉状-囊状,硬玉分子(Jd)含量74%～86%;第三世代硬玉呈绿色-深绿色,半透明-透明,中-细粒结构,瘤状。第二、三世代硬玉达到珠宝首饰级,具有较高的商业价值。根据硬玉岩的产状和晶体具有韵律生长环带及流体包裹体发育等特征,认为硬玉岩是在高压低温环境中由富含Na、Al、Si的流体直接结晶形成的。

缅甸硬玉中的包裹体

显微分析表明,缅甸硬玉中的包裹体分为4种类型:固体包裹体、流体包裹体、流体-熔融包裹体和熔融包裹体。利用显微红外光谱定性研究流体-熔融包裹体中的物相,其有机物不只是单一的甲烷相;用热台测得流体包裹体、流体-熔融包裹体和熔融包裹体的均一温度分别为290～430、630～720和820～910℃,熔融包裹体的均一温度代表其成岩的下限温度,远大于缅甸硬玉所处的低温变质环境。推测硬玉形成与熔体密切相关,其后受区域变质作用而形成。

基于相对密度和X射线粉晶衍射技术测定硬玉岩中硬玉的含量

硬玉岩能否命名为宝石级＂翡翠＂,其硬玉的含量是关键参数,目前测量岩石中矿物质量分数的方法多为有损分析,难以应用于珠宝玉石检测中。本文基于硬玉岩矿物组成及其质量分数的变化,建立了一种通过测量硬玉岩相对密度获得硬玉质量分数的无损分析方法。对186件相对密度在3.30~2.88之间的硬玉岩样品采用静水称重法测试,根据相对密度范围进行分组,利用X射线粉晶衍射、人工重砂分析、电子探针、红外光谱、拉曼光谱等技术确定硬玉岩的主要矿物及其质量分数,进而统计分析硬玉质量分数与硬玉岩相对密度的线性关系。研究表明：硬玉岩的主要矿物为硬玉和杂质矿物钠长石、方沸石。随着硬玉的质量分数（wA）下降,钠长石、方沸石质量分数增加,硬玉岩实测相对密度（SG）发生相应变化,两者的线性方程为wA=1.3454×SG-3.4531（相关系数为0.9814）,线性关系良好。由于本方法的硬玉岩实测相对密度近似等于理论相对密度,即可通过测量相对密度获得硬玉的质量分数,这种无损测试方法适用于相对密度在3.3~3.0,硬玉含量在95%~60%,硬玉与钠长石的质量分数之和在90%~97%之间的硬玉岩样品。

天然矿物硬玉(NaAlDi_2O_6)的压致相变研究

在室温下通过同步辐射X射线衍射和DAC高压技术,进行了天然矿物硬玉(NRAlSi_2O_6)的原位超高压结构研究,发现样品经过了C2/c-P2_1/c-Pbcn系列的相变,最后分解为CaFe_2O_4结构的NaAlSiO_4和斯石英SiO_2。