贺兰山北段孔兹岩系脱水熔融实验Ⅱ——岩石结构对变质反应的制约

贺兰山北段孔兹岩系中最有代表性的两类岩石 :变粒岩及富铝片麻岩天然块状样品的脱水熔融实验研究表明 ,在不同的温度压力条件 ,两类岩石产生明显不同的变质反应 ,其中变粒岩类在所有的实验条件下均产生 Bt+Pl+Qz→ Hy+Kf+M(熔体 )的反应 ,而富铝片麻岩在不同压力下出现不同的变质反应 :0 .4 GPa条件下发生 :Bt+Pl+Qz→ Hy+Kf+M;0 .6 GPa条件下发生 :Bt+Qz→ Sil+Kf+M;0 .8GPa条件下发生 :Bt→ Cud+Kf+M。本文认为制约变质反应的主要因素是岩石的结构构造 。

950℃、1.0～3.5GPa下斜长角闪岩脱水熔融--压力和时间对结构的影响

利用YJ-3000t和JL-3600t多顶砧压力机,以哀牢山造山带南部红河县大白能—乐育剖面上的天然块状斜长角闪岩为初始样品,在950℃、1.0～3.5GPa、恒温20～300h条件下进行了两个系列的斜长角闪岩块状样品脱水部分熔融实验:(1)保持温度T=950℃,加热时间t=100h不变,改变压力(1.0～3.5GPa)的实验;(2)保持温度T=950℃,压力p=3.0GPa不变,改变加热时间(20～300h)的实验。结果表明,1.0～3.5GPa、950℃、恒温100h的条件下,随压力升高,斜长角闪岩中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(1.0～1.5GPa)和单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石(2.0～3.5GPa)的矿物组合。3.0GPa、950℃条件下,随加热时间增加,实验产物中依次生成了单斜辉石+石榴石+熔体+硬玉+SiO2矿物+蓝晶石的矿物组合(20～100h)和单斜辉石+石榴石+熔体的矿物组合(150～300h)。斜长角闪岩的原岩结构决定了实验产物中新生矿物和熔体的分布。依据实验产物的矿物组合和新生矿物的分布特征,讨论了950℃、1.0～3.5GPa、恒温(20～300h)条件下,斜长角闪岩部分熔融过程的结构变化、变质反应以及石榴石冠状体的成因。

斜长角闪岩脱水熔融过程中熔体连通性的实验研究

岩石的物理性质（弹性、电性等）明显受熔体连通性的制约。因此，研究熔体分布对理解深部地质作用、解释地球物理资料具有特殊意义。干高温高压条件下（T=850～1100℃，p=2．0～4．0GPa）在YJ3000吨六面顶砧压机上进行了天然块状斜长角闪岩的脱水部分熔融实验，测量了熔体与矿物相接触时所形成的二面角值。结果表明，熔体在低熔体系下（熔体体积百分比为5％），熔体以熔体薄膜形式存在于矿物相边界，二面角值〈60。时，熔体相互连通；不同固相矿物的二面角的分布有差别很大；二面角随温度升高而减小，因此温度升高有利干熔体形成连通体。表面张力和界面能的最小化是推动熔体连通的两个驱动力。通过测量二面角值可定性确定熔体的连通性及熔体连通的动力学机制。

秦岭造山带若干岩石高温高压脱水熔融的特征及其意义

对秦岭造山带和邻区块状岩石样品进行了高温(1100～1300℃)和高压(1.2～1.8GPa)脱水熔融实验。通过对实验产物综合分析发现许多样品中出现了熔融玻璃和雏晶。玻璃代表的熔体成分为基性和中性,部分接近于超基性范围,熔体与原来岩石全岩成分比较,更偏基性。熔体出现的空间和成分都显示了局部熔融体系的特征,即含水矿物(角闪石或黑云母)和浅色矿物(石英或斜长石)控制了熔融的发生并且决定了熔体的成分。脱水熔融产生了比原岩更偏基性的熔体,这意味着熔融后残留部分将愈偏酸性。如果这种机制存在于大陆中—下地壳,将对探讨大陆地壳的结构和物质组成,解释某些地区的长英质中下地壳的成因等具有重要的意义。

孔兹岩系脱水熔融实验中水逸度、氧逸度和氢逸度的确定及意义──以贺兰山北段为例

贺兰山北段孔兹岩系中最有代表性的两类岩石：变粒岩及富铝片麻岩天然块状样品的脱水熔融实验研究表明，在变质反应过程中岩石的水逸度、氧逸度和氢逸度发生有规律的变化，而这种变化与含水矿物参与熔融的机理紧密相关，并决定岩石熔融的程度、成分和熔融机制。他们之间演化规律的研究，对于阐明混合岩化作用与岩浆作用之间的关系和演化均有重要的意义。

胶北荆山群富铝片麻岩的脱水熔融实验研究

通过对胶北荆山群富铝片麻岩块状样品的脱水熔融实验研究表明 ,半开放体系下富铝岩石熔融作用的发生首先表现为含水矿物黑云母的暗化脱水 ,并诱发其他矿物熔融 ,各矿物组分参与熔融的顺序为 :Bi→ Kf→ Pl→ Gt→ Cord→ Sil→ Q。研究发现石榴石这种原认为比较难熔的矿物 ,当其被大量黑云母包围时极易熔融 ,而黑云母脱水并生成一种强腐蚀性流体物质 ,是导致矿物及岩石发生熔融的主要原因。熔体的成分既依附于其周边的矿物相 ,但又有所差异 ,具有多相混熔的特点。实验过程中某些新生结晶矿物的出现表明熔融变质反应的发生可能未必需要很长的时间 ,也未必是在宏观平衡状态下。

贺兰山北段孔兹岩系脱水熔融实验研究——临界熔体比例的确定及意义

在充分研究贺兰山北段区域地质的基础上，选定该区孔兹岩系中最有代表性的两类岩石：变粒岩类及富铝片麻岩为实验对象，进行天然块状样品的脱水熔融实验研究。根据成分变异的特点，确定岩浆的临界熔体体积比为３０％，其不仅影响变质作用ｐ－Ｔ－ｔ轨迹的演化路径，而且与原地。

2.0GPa,850～1070℃条件下多硅白云母榴辉岩脱水熔融研究--对大别早白垩富K埃达克岩成因的约束

以产出于大别新店高压变质杂岩带的含角闪石多硅白云母榴辉岩(XD963)为实验源岩,使用YJ-3000t紧装式六面顶压机装置,在2.0GPa,850～1070℃条件下,进行了脱水部分熔融实验研究。结果显示,在850～950℃下,多硅白云母通过不一致脱水熔融反应产生了≤12%的过铝质(铝饱和指数ASI>1.2)的高K钙碱性(K2O/Na2O=1.2～1.4)花岗质熔体,与其共存的残留相为石榴子石+绿辉石+石英+多硅白云母+角闪石+Fe-Ti氧化物+蓝晶石±金红石。1000～1070℃时,熔体比例陡然增大(>35%),成分变为准铝质的钙碱性花岗闪长质,残留相组合以石榴子石+绿辉石+普通辉石为主。实验熔体与早白垩世富K埃达克岩的主微量元素对比结果表明:除ASI以及Eu/Eu*值特征外,低温熔体(900～950℃)与富K埃达克岩具有很好的相似性。此外,本次实验源岩在相对低温(900和950℃)条件下形成的熔体具备富K埃达克岩的两个主要特征—高K钙碱性和花岗质。因此可认为形成高K钙碱性的花岗质岩浆不需要过高的压力以及高度富K的源岩。

脱水熔融实验及其影响因素

脱水熔融是在无自由水条件下，由含水矿物的脱水作用而诱发的深部地质作用。详细介绍了脱水熔融实验发展现状，重点介绍了温度、压力、原岩、时间等因素对脱水熔融过程及熔融产物的影响，并讨论了目前存在的问题。

大陆深部地壳脱水熔融与水致熔融的演化特征及其流变学意义

深熔作用是链接地壳深部变质作用、构造变形以及岩浆活动的重要纽带,对大陆地壳演化及其流变学性质具有重要意义.根据是否有自由水的参与,深熔作用分为水致熔融和脱水熔融两种机制.脱水熔融主要通过云母、角闪石等含水矿物的分解来实现,其发生所需的温度一般大于650℃.在脱水熔融反应中会生成钾长石、石榴石等转熔矿物和部分熔体,该熔体呈水不饱和态,具有高Rb、高Rb/Sr比、高^(87)Sr/^(86)Sr,低Sr、Ba和Ca的特点.其产生的熔体含量主要受温压条件和全岩水含量的影响,在麻粒岩相条件下才有可能产生大量熔体.水致熔融是在含水流体参与下所发生的熔融反应,其最显著的特点就是所需温度较低,在角闪岩相条件下可以生成大量熔体.生成的熔体可以是水饱和或水不饱和,在高温条件下生成的水不饱和熔体具有向上迁移的能力.水致熔融生成熔体的地球化学特征与脱水熔融相反,Sr、Ca、Ba含量较高,Rb、Rb/Sr比较低.深熔作用不仅可以显著改变岩石的热力学和流变学性质,而且熔体的迁移可以促进地壳分异并形成广泛的淡色花岗岩,在陆壳的起源、改造和稳定中起着至关重要的作用.

1.5～3.0 GPa压力条件下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融实验研究

以大别山东部碧溪岭超高压变质榴辉岩为实验样品,使用活塞圆筒式高温高压装置,在1.5～3.0GPa,800～950℃下进行封闭体系的脱水熔融实验.结果表明:(1)1.5～2.0GPa下,含5%多硅白云母榴辉岩的初始熔融温度(Tm)≤800～850℃,熔融形成比例为3%的花岗质熔体;(2)随着温度和压力变化,榴辉岩中多硅白云母脱水熔融形成不同反应产物.1.5～2.0GPa和800～850℃下,多硅白云母和黝帘石在亚固相下析出流体使岩石部分熔融,蓝晶石形成斜长石反应边;(3)随着温度升高,多硅白云母与绿辉石、石英发生熔融反应,形成更长石、蓝晶石和熔体,更长石是多硅白云母在榴辉岩中主要的脱水熔融反应产物;(4)1.5～3.0GPa,≥900℃的脱水熔融反应形成镁铝榴石分子较高(37.67%～45.94%)的新生石榴石;在2.4～3.0GPa,≥900℃下,反应产物中形成钾长石和硬玉,代表反应体系处于更高压力下的流体不饱和状态.实验初步约束了1.5～3.0GPa下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融固相线.将实验结果与大别-苏鲁地区超高压榴辉岩的部分熔融特征相结合,推断大别-苏鲁多硅白云母榴辉岩在折返过程中发生脱水熔融的压力和温度区间应为1.5～2.0GPa,800～850℃,并指示超高压榴辉岩在不同变质相转变过程中可能经历了流体活动性明显不同的部分熔融过程.

变质反应与脱水熔融成因关系的实验研究——以晋蒙边界孔兹岩系中富铝片麻岩为例

夕线石榴黑云钾长片麻岩天然块状岩石高温高压实验结果表明,石榴石与熔体之间发生的变质反应及矿物组合演化特征不仅受控于温压条件,而且与黑云母脱水熔融、长英质矿物部分熔融存在密切成因关系.以高温高压实验结果为依据结合深入的理论研究,阐明晋蒙边界孔兹岩系变质演化过程中矿物转变反应.脱水熔融,温压条件相互间的成因关系及其动力学意义.

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.

0．1 GPa块状榴辉岩脱水部分熔融:局部熔融体系和温度的影响

选取了湖北英山东冲河含有含水矿物黑云母和角闪石的退变质榴辉岩块状样品,在0．1 GPa的恒压下,分别进行了 750、800、850、900℃四个温阶、恒温加热4 h的开放体系的脱水部分熔融实验．熔融从含水矿物的脱水暗化开始,850℃时出现玻璃质熔体．镜下观察显示,熔体主要分布在后成合晶边界、熔融程度最高的样品顶端、石英颗粒边界及裂隙内部这3 个局部熔融体系内．受局部体系内部物质组成的控制,同一温阶、不同体系内的熔体成分变化很大,呈基性、中性和酸性．随着温度的升高,同一体系内的熔体成分均向酸性方向演化．该实验结果表明,恒压下局部熔融体系内物质组成的不同和温度的变化是影响熔体成分的2个重要因素,这为理解榴辉岩块状样品的脱水部分熔融行为及与其他基性变质岩类的熔融行为进行对比提供了实验依据．

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。

差应力与岩石熔融性状关系的实验研究

为考察不同应力状态下岩石应变与岩石熔融作用的关系,利用英国Instron公司生产的电液伺服实验系统,配以围压和加温系统设计了动、静态不同条件下细粒闪长岩的对比熔融实验,力图找到差应力与岩石熔融程度及其熔体成分的关系。通过岩石动、静态熔融实验结果的对比得出:差应力的存在能够导致细粒闪长岩的熔融,随着差应力(应变速率)的增加,熔体的量增加,熔体成分向富Si、Al方向转变。

岩石部分熔融过程中熔体连通性的实验研究——以850～1100 ℃,2.0～4.0 GPa条件下斜长角闪岩部分熔融为例

岩石脱水熔融是地壳深熔的主要机制,部分熔融形成的熔体经过分凝、运移、聚集和侵位等过程最终形成岩浆.熔体的连通是熔体聚集和迁移的必要条件,岩石的物理性质,比如弹性、电性等明显受到熔体连通性的制约.因此,研究熔体分布对于理解深部地质作用,合理解释地球物理资料具有特殊的意义,熔体的连通性研究已经备受地质学家的关注.……

超高压变质折返过程中的部分熔融

超高压变质岩在折返过程中普遍存在部分熔融作用,由于部分熔融作用产生的熔体富硅铝而贫铁镁,所以其在野外主要表现为较围岩颜色浅的不同尺度的浅色脉体。通过研究发现,含水矿物或名义上的无水矿物的脱水熔融是超高压变质岩部分熔融的主要机制。超高压变质岩的部分熔融可以改变岩石的流变学性质,进而影响岩石的强度,对深俯冲陆壳的折返作用具有显著影响,识别超高压变质岩石折返过程中的部分熔融现象对大陆深俯冲过程中发生的壳幔相互作用和陆壳物质再循环具有重要意义。

纳米比亚罗辛地区白岗岩成因及铀成矿作用

罗辛地区存在多期白岗岩,分为A、B、C、D、E和F 6种类型,但仅D和E类白岗岩形成了白岗岩型铀矿床。微量元素、铅同位素显示各类白岗岩具有壳源特点,两阶段Nd模式年龄与前达马拉基底大体一致表明源区为高放射性的前达马拉基底。黑云母电子探针数据显示D类白岗岩相对A、B、C和F类白岗岩黑云母具有更高的F含量,D类白岗岩Nb/Ta明显高于A、B、C和F类白岗岩,A、B、C和F类白岗岩的Ba含量与Rb/Sr值呈负相关关系,符合白云母脱水熔融的特征,D和E类白岗岩则表现为更复杂的Ba含量与Rb/Sr值的关系,为黑云母脱水熔融模式。区域上存在D1、D2、D3和D4 4期变形作用,A、B和C类白岗岩侵位与D3期变形同期或早于D3期,D和E类白岗岩则与D4期变形同期,D4期变形的应力体制转换使古老基底的深熔作用由白云母熔融模式转向了黑云母熔融模式,黑云母熔融带入了铀的矿化剂氟离子,所以古老基底熔融的不均一性是罗辛地区各期白岗岩铀含量差异的根本原因。白岗岩经历了较强的结晶分异作用,分离结晶矿物主要为钾长石、黑云母、磷灰石、钛铁矿和独居石等。黑云母的分离结晶可能带走铀元素,这对残余岩浆成矿不利;钾长石、钛铁矿和独居石的分离结晶有利于铀的富集和晶质铀矿的生成。

藏南错那洞淡色花岗岩成因:来自全岩地球化学和锆石U-Pb年龄的约束

藏南错那洞穹隆位于喜马拉雅造山带东部,淡色花岗岩是其核部组成部分之一.对其中的弱定向二云母花岗岩和含石榴子石二云母花岗岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,显示其结晶年龄分别为(20.6±0.3) Ma和(16.7±0.2) Ma,属于喜马拉雅中新世淡色花岗岩.错那洞含石榴子石二云母花岗岩和弱定向二云母花岗岩均具有富硅(w(SiO2)为71.6 %~74.6%)、富铝(w(Al2O3)为14.5%~16.1%)、富钾(w(K2O)为4%~4.7%)及高铝饱和指数(A/CNK=1.16~1.22)的特征,属高钾钙碱性系列的强过铝质花岗岩,并且两类花岗岩都富集Rb、U、K、Pb,相对亏损Nb、Ta、Zr、Ti.但含石榴子石淡色花岗岩具有明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.29~0.46),而弱定向二云母花岗岩Eu的负异常相对较弱(Eu/Eu*=0.58~0.80).弱定向二云母花岗岩的Rb/Sr值为2.4~3.5,Ba含量为(200~253)×10-6,TiO2含量相对较低,表明错那洞弱定向二云母花岗岩是在无水条件下由变泥质岩中的白云母脱水熔融而形成,并且弱定向二云母花岗岩的产生可能与藏南拆离系(STDS)启动造成的构造减压有关.含石榴子石二云母花岗岩的K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta、WHo值呈现出非球粒陨石异常,稀土四分组效应和异常高的Rb/Sr值(18.6~22.2)表明错那洞含石榴子石二云母花岗岩是经过岩浆高度演化而形成的.高度演化的岩浆有利于W、Sn、Be等稀有金属成矿.错那洞含石榴子石二云母花岗岩与错那洞穹隆的W-Sn-Be矿具有相邻的空间位置,两者之间可能存在一定的成因联系;而错那洞弱定向二云母花岗岩与扎西康Pb-Zn矿床在时间上和空间上都具有一致性,两者之间很可能也存在一定的成因联系.