福建省侏罗纪-白垩纪花岗岩角闪石-斜长石矿物温压计的地质意义

应用电子探针分析和角闪石-斜长石温压计,得出闽西南构造带出露于地表不同时期花岗岩的结晶压力分别为早侏罗世花岗岩431.3 MPa、晚侏罗世花岗岩187.2 MPa、早白垩世花岗岩108.3 MPa,对应的花岗岩结晶深度分别为16 km,7 km,4 km;闽东构造带出露于地表的不同时期花岗岩结晶压力分别为晚侏罗世花岗岩186.8 MPa、早白垩世花岗岩89.5MPa,对应的花岗岩结晶深度分别为7 km,3 km。结果表明,闽东构造带与闽西南构造带侏罗纪以来的差异隆升作用不明显;同时得出研究区中晚侏罗世（175.6-145.5 Ma）的隆升剥露幅度约为9 km,对应的地壳隆升速率约为300 m/Ma;早白垩世（145.5-99.6 Ma）的隆升剥露幅度约为3-4 km,对应的地壳隆升速率约为65-87 m/Ma;晚白垩世以来（99.6-0Ma）的隆升剥露幅度约为3-4 km,对应的地壳隆升速率约为30-40 m/Ma,显示侏罗纪以来地壳隆升剥露幅度和隆升速率逐渐减小的规律,这对东南沿海中新生代构造演化研究提供了重要新资料。

胶西北郭家岭花岗闪长岩侵位深度:来自角闪石温压计和流体包裹体的证据

本文应用角闪石地质温压计和流体包裹体对胶东西北部与成矿关系密切的郭家岭花岗闪长岩结晶的温压条件、侵位深度进行了讨论。郭家岭花岗闪长岩的矿物组合为斜长石、角闪石、黑云母、石英、碱性长石、铁-钛氧化物、榍石和次生绿泥石,符合角闪石温压计的使用前提。应用角闪石-斜长石温度计和角闪石全铝压力计所获得的温压条件分别为,郭家岭岩体为694～733℃,1.3～2.4kbar,丛家岩体为702～719℃,2.4～3.9kbar,北截岩体为723～727℃,3.8～4.2kbar。未变形岩石的石英中含有5种类型包裹体,其中CO2-H2O-NaCl包裹体广泛分布,最具有代表性。由CO2-H2O-NaCl包裹体等容线相图计算的温压范围与岩石所获得的温压范围一致,表明角闪石温压计获得的结果是比较可信的。岩体的侵位深度变化较大,其中郭家岭岩体平均为6km,丛家岩体平均为10km,北截岩体平均为13km,显示从东到西侵位越来越深结晶温度越来越高的趋势。不同侵位深度的岩体同时出露到地表暗示了早白垩世以来胶东地区的剥蚀抬升速率可能是不均匀的,西部相对东部抬升更快剥蚀更多。

矿物包裹体弹性拉曼频移温压计原理及其地质应用

与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。其原理是利用激光拉曼频移标定矿物包裹体在常压条件下储存的残余应力,结合包裹体与寄主两相矿物弹性物理特性,可准确恢复包裹体捕获时的温度和压力条件,是一个潜在的优质温压计。作为新发展起来的技术和方法,越来越多地引起地质学家的关注,但是目前大量的研究还集中于对该温压计自身的推演和校正,而对于天然样品的研究还相对缺乏。近来年,学者们成功地将拉曼弹性矿物温压计应用到各类天然样品的研究中。有限的研究表明拉曼弹性矿物温压计具有较大的应用范围,不仅是一个潜在的优质地质温压计,而且可广泛应用于恢复俯冲带受后期热事件强烈改造的高压-超高压变质信息,进而示踪地球早期俯冲带演化的动力学过程。因此矿物包裹体拉曼弹性温压计具有广泛的地质用途和应用前景。

岩浆储运系统的地质温压计测算及在峨眉大火成岩省的初步应用

岩浆从形成到喷发地表或形成岩体,在这一过程中岩浆经历了什么样的变化,是怎样运移的,受到那些因素的影响和制约,等等,是人们对岩浆活动感知中一个相对薄弱的方面。这一过程涉及到岩石学、矿床学、火山活动、火山灾害等一系列学科领域中至关重要的环节。其中,一个重要的方面是岩浆储运系统,在喷发前岩浆是怎样储存以及是如何到达地表的。

建立古地温曲线的理想地质温压计

古地温曲线是岩石圈在特定地质时期热结构的集中体现。采用矿物地质温压计是建立古地温曲线的基本途径。对比研究发现，适于建立古地温曲线的温压计有Ｂｒｅｙ和Ｋｏｈｌｅｒ（１９９０）、Ｂｅｒｔｒａｎｄ和Ｍｅｒｃｉｅｒ（１９８５）的二辉石温度计，Ｅｌｉｓ和Ｇｒｅｅｎ（１９７９）、Ｋｒｏｇｈ（１９８８）、Ｂｅｒｍａｎ等（１９９５）的石榴石单斜辉石Ｆｅ２＋—Ｍｇ交换反应温度计，Ｎｉｃｋｅｌ和Ｇｒｅｅｎ（１９８５）、Ｂｒｅｙ和Ｋｏｈｌｅｒ（１９９０）的石榴石斜方辉石Ａｌ压力计。

弹性地质温压计的合理应用:以石榴子石中石英包裹体压力计为例

压力和温度是利用岩石学研究地质过程的核心参数。传统的计算岩石温压条件的方法常要求矿物间达到化学平衡,如相平衡和矿物化学温压计。但是,自然界一些岩石中的矿物组合不一定能达到平衡。基于矿物弹性开发的地质压力计则不受这一条件的影响,它的原理是利用矿物包裹体中保存的残余应力来恢复其被捕获时的压力条件。这种方法能简单快速地获取数据,以实现对温度压力的限定。目前,最常使用石榴子石中的石英包裹体及其弹性地质压力计来确定包裹体的压力。弹性地质压力计的应用与其它常规方法不同之处,在于如何选择包裹体和弹性模型用以计算捕获时的压力条件。准确应用弹性地质压力计的重点在于样品制备、拉曼光谱测量、拉曼光谱处理和弹性模型的建立与选择。同时,本文编制了计算与应用更为便捷的Excel计算表格,将测量石英包裹体的特征拉曼峰峰位直接输入Excel计算表格中即可计算出被捕获时的压力条件。以大别-苏鲁造山带中烟台郭城地区榴辉岩为例,使用弹性地质压力计获得了石榴子石生长的压力史,且与传统地质温压计的结果相对一致。本文提供的方法将为进一步限定相关地质过程中岩石压力记录和变化过程提供新的路径。

实验标定的一种地质温压计及其应用

本文简略回顾了堇青石-石榴石-矽线石-石英地质温压计的研究历史,并介绍由Aranovich等人完成的最新实验研究。以内蒙古南部贺兰山群的麻粒岩相矽线石榴堇青片麻岩的温压计算为例,用Aranovich等人实验标定的温压计计算结果与石榴石-堇青石Fe-Mg交换反应温度计和石榴石-斜长石-矽线石-石英压力计的计算结果相当吻合;而应用含有假定的热力学参数的哈奇森的温压计与其它温压计计算结果有较大差别,温度明显偏低,与岩石形成于麻粒岩相变质条件这一地质事实不符。

基于深度学习前馈神经网络的单斜辉石温压计分析火山的岩浆通道系统

对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否与共存熔体平衡。然而,无论是使用Cpx-熔体Fe-Mg交换系数,或是判断Cpx组分是否与模拟计算结果一致,均不足以准确判断Cpx的平衡状态。此外,由于无法准确获得Cpx中Fe^(3+)/ΣFe而将所有Fe视为Fe^(2+)的处理将导致高估Cpx中的硬玉端元(jadeite,NaAlSi_(2)O_(6)),并忽略霓石端元(aegirine,NaFe^(3+)Si_(2)O_(6)),进而高估了温压计算结果。另外,电子探针在评估矿物和熔融物中的水含量方面存在不足,这进一步影响了温压计的准确性。

榴辉岩中传统地质温压计新解:来自PT视剖面图的证据

石榴石-单斜辉石(GC)温度计和石榴石-单斜辉石-多硅白云母(GCP)压力计是确定榴辉岩形成温压条件的最常用方法,二者主要依据石榴石、绿辉石和多硅白云母中相组分之间的交换和转换变质反应。依据MORB成分计算的PT视剖面图表明,在不同榴辉岩矿物组合中,控制3个矿物相成分变化的相组分之间的变质反应不同。在低温含绿泥石、滑石和蓝闪石榴辉岩组合中,石榴石和绿辉石的镁含量主要受到含水矿物脱水反应的控制,并都随温度升高而升高,二者之间的铁镁交换反应并不起主要作用。因此,在自然界含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,由于绿辉石相对富镁而常常导致GC温度计结果偏低。在含有硬柱石的高压-超高压榴辉岩中,石榴石中的钙含量受到硬柱石的控制,随着压力升高或温度降低,硬柱石含量增加,使石榴石中钙降低,此时石榴石-绿辉石-多硅白云母之间的转换反应对石榴石成分的影响会很微弱,由于石榴石相对贫钙而导致GCP压力计结果偏低。在含有蓝晶石的中温高压-超高压榴辉岩中,矿物成分的变化受到石榴石-绿辉石之间的铁镁交换反应和石榴石-绿辉石-多硅白云母-蓝晶石-石英/柯石英之间的一系列转换反应控制,因此,GC和GCP温压计都能给出相对合理的结果。在低压普通角闪石榴辉岩中,石榴石和绿辉石中的镁含量主要反应压力变化,有时并不指示变质作用温度。在含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,Thermocalc程序中的平均温压(avPT)方法可以给出比较合适的温度,但压力结果与GCP压力计一样也会偏低一些。在蓝闪石和绿帘石等含水矿物消失后的中温蓝晶石榴辉岩中,avPT方法难以给出合理的PT信息。相对来说,视剖面图方法能够给出最多的PT信息,是目前确定变质岩PT条件的最好方法。

视剖面图地质温压计及其应用

视剖面图地质温压计是近年来发展迅速的一种地质温压计,在岩石学和成因矿物学研究中得到了非常广泛的应用。在视剖面图中,矿物组合稳定域、矿物含量和矿物成分等值线等方法均可用于估算岩石形成的温压条件。本文介绍了视剖面图地质温压计的基本原理,以实例探讨了这3种方法的优缺点,并分析了热力学相平衡模拟的影响因素,为该温压计的地质应用提供理论支持。结果表明,视剖面图地质温压计是目前估算岩石变质作用温压条件及p-t轨迹最好的地质温压计,其中矿物成分等值线是最为有效的方法。视剖面图地质温压计在未来具有广阔的应用前景。

1990—1996年标度的矿物与微量元素温压计

九十年代是地质温压计的繁盛时期各国地质学家们通过实验和理论研究，标度了几十个温压计，本文对这些温压计作了一简单介绍。

冀南綦村斑状石英二长岩角闪石环带结构及其地质意义

为阐释岩浆两阶段演化过程及其与铁成矿的关系,对邯邢铁矿区斑状石英二长岩中角闪石斑晶环带结构进行了成因矿物学研究。通过角闪石温度计、压力计、氧逸度计和湿度计的计算,发现岩浆在14km深处岩浆房内经过多次岩浆混合过程,其后演化的岩浆侵位到1.9 km的深度。岩浆房的温度为935~964℃,氧逸度为ΔNNO+0.27~ΔNNO+0.85,含水量为4.64%~6.29%,岩浆定位后角闪石结晶的平均温度为719℃,氧逸度为ΔNNO+2.16,含水量为3.94%。通过黑云母温度计和氧逸度计等验证,该计算结果可靠。岩浆较高的含水量和定位后显著增加的氧逸度有利于富铁的流体/熔浆与硅酸盐熔浆的分离,并最终形成邯邢式铁矿。

大别山碧溪岭榴辉岩相平衡模拟及温压计算

大别山碧溪岭超高压榴辉岩主要由石榴石、绿辉石、柯石英/石英、蓝晶石、多硅白云母、金红石、黝帘石、滑石、角闪石组成.含滑石变斑晶的榴辉岩样品中石榴石变斑晶在背散射图像中可观察到深浅不一的两种色调.深色部分比浅色部分含有更高的XMg.矿物结构关系显示岩石可能曾经含有硬柱石.峰变质阶段后,随着温度和压力下降,硬柱石分解,形成硬柱石假象(蓝晶石+绿帘石+石英).但是,这些矿物所构成的结构也可以解释为帘石生长,包围属于峰变质阶段矿物组合的蓝晶石及石英(柯石英).相图计算结果指出这两种可能性对应于不同的P-T路径.浅色榴辉岩中滑石与早期形成的石榴石、绿辉石一同在榴辉岩变质演化初期已经存在.在经历峰变质阶段后,帘石开始生长.退变质过程进一步发生,滑石变斑晶生长.利用石榴石-绿辉石-多硅白云母-柯石英温压计计算得到浅色榴辉岩所经历的峰变质阶段的P-T条件为3.8GPa,640℃.

意大利Ivrea区高温剪切带中斜长石的局部不平衡

意大利Ivrea区变辉长岩和角闪岩中20条表面上相似的角闪岩相韧性剪切带内,斜长石的显微构造和化学分析表明,这些斜长石在An和Ba含量上有很大的差别。斜长石在p-T低于围岩中的条件时发生变形,并伴随出现4种不同的显微构造和不同的化学成分:(1)相对没有变形的碎斑;(2)碎斑边上的动力重结晶颗粒和亚颗粒;(3)横切碎斑的显微裂隙中的充填物;(4)剪切带基质中细粒重结晶颗粒。An和Ba含量的差异是由于变形期间和变形之后剪切带中斜长石的局部化学平衡引起的。An和Ba成分的变化是当流体为活动性很高时,由流体作用的颗粒边界重结晶以及固态扩散而引起的。剪切带中成分和显微构造的关系表明,在不同剪切带变形晚期的不同阶段,流体停止了活动。斜长石成分和显微构造的差异表明,只有那些由颗粒边界迁移重结晶演化而来的颗粒以及不靠近碎斑的颗粒能够反映主剪切带变形期间的p-T条件。

北秦岭瓦穴子—乔端断裂带的构造特征及形成温度—压力条件探讨

瓦乔(瓦穴子—乔端)断裂带是北秦岭尤为重要的断裂带之一,该带经历了长期的变质变形作用,记录了二郎坪弧后盆地向华北板块南缘俯冲消亡的信息。本文运用多种方法,对瓦乔断裂带几何学、运动学及形成温压条件进行研究和探讨,得出以下几点认识:①瓦乔断裂带产状基本倾向NNE,带内线理发育,表现为由N向S逆冲的运动学特征,且存在左旋剪切的分量;②瓦乔断裂带变形岩石显微构造特征明显,反映了挤压应力下塑性流变的特征;③运用角闪石全铝压力计,得到瓦乔断裂带形成压力为0.64GPa。越靠近瓦乔断裂带中心,压力逐渐变大,位于断裂带中心压力达到0.68GPa,已达到中压相系环境;④运用角闪石—斜长石地质温压计算得瓦乔断裂带形成温度范围500～550℃,属中温环境。

福建东山坑北复式岩体中蓝绿色角闪石矿物学特征及其形成环境探讨

角闪石作为福建东山坑北复式岩体的主要变质特征矿物之一,其详细的成因矿物学研究对解释该套岩体的变质变形特征和条件具有一定的指导意义。本文应用电子探针分析和斜长石-角闪石温压计、黑云母-石榴子石温压计对该区花岗岩中蓝绿色角闪石进行了成分分析和温压条件的研究。研究表明该区变质变形花岗岩中蓝绿色角闪石为铁浅闪石,大部分为岩浆结晶和次生交代的角闪石。通过斜长石-角闪石温压计计算得出其压力为0.40-0.72 GPa,变质温度大约为543-557℃。通过石榴石-黑云母温度计计算其变质温度为546-590℃。角闪石的成因矿物学研究表明坑北岩体的变质程度为低角闪岩相-高绿片岩相。变质作用相当于燕山造山运动的第Ⅲ幕,是与深大断裂有关的低压高温型区域。

赞比亚西北省卢阿玛拉地区变质基性岩中角闪石矿物特征研究

角闪石作为赞比亚西北省卢阿玛拉地区基性岩中的主要变质特征矿物,其详细的成因矿物学研究对解释该套岩体的变质变形特征和条件具有一定的意义。应用电子探针分析和角闪石温压计,对该区基性岩中角闪石进行了成分分析和温压条件的研究。研究表明该区基性岩中角闪石为铁韭闪石,大部分为变质作用成因,少部分为蚀变和交代成因。通过角闪石温压计计算得出其压力为600~900 MPa,变质温度大约为545~667℃。角闪石的成因矿物学研究表明基性岩的变质程度为绿帘石-角闪岩相。变质作用发生在卢菲里安造山运动,是与挤压推覆有关的中压高温型条件。

河北武安地区斑状角闪二长岩中角闪石矿物学特征及其对矽卡岩铁矿成因的指示

成矿作用需要巨量含矿流体,而矽卡岩铁矿的含矿流体到底是从致矿侵入体中析出还是来自于深部岩浆仍有很大争议。为了研究邯邢地区矽卡岩矿床中成矿岩体演化过程中含矿流体的性质及其对成矿作用的贡献,本文利用电子探针(EMPA)和激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)的原位分析,对河北武安地区斑状角闪二长岩中角闪石的主微量元素进行研究。岩相学特征显示角闪石可以根据颜色分为两类:褐色角闪石和绿色角闪石。斑晶主要为褐色角闪石并具有反应边结构,由内而外依次为黑云母带、透辉石和斜长石带、绿色角闪石和磁铁矿带;基质主要为绿色角闪石,少数核部为褐色角闪石。褐色角闪石的成分主要为镁绿钙闪石和韭闪石,绿色角闪石主要成分是镁角闪石、浅闪石和阳起石。化学成分上褐色角闪石低Si,高Ti、Al;绿色角闪石高Si,低Al、Ti。利用角闪石温压计计算褐色斑晶角闪石形成于相对高压(400~560MPa)和高温(950~980℃)的深部岩浆房条件;褐色基质角闪石形成压力比斑晶角闪石降低(200~300MPa)而温度变化不大(870~940℃)的浅部岩浆房;绿色角闪石都形成于相对低压(<100MPa)、低温(700~880℃)的岩浆定位深度条件下。岩浆具有较高的氧逸度,并且从褐色角闪石到绿色角闪石,岩浆的氧逸度升高,高氧逸度条件有利于金属元素进入流体相,阻止其以硫化物的形式在早期沉淀。同时岩浆高含水量促使在低压条件下出溶成矿流体和挥发分,有利于成矿元素的富集和迁移。相对于褐色角闪石,绿色角闪石具有更强的Nb、Sr、Pb、Ti的负异常和极高Nb/Ta值,这代表绿色角闪石是在流体的交代作用下形成的;结合斑晶角闪石反应边产物及其含铁量分析计算,我们得出外来富铁碱性流体的加入是必须的。"邯邢式"铁矿的成因模式不是传统的接触热液交代成因模型,矽卡岩铁矿的铁质来源应该是深部含矿流体。角闪石斑晶在15~20km深部岩浆房结晶,岩浆侵位到7~10km浅部岩浆房时褐色基质角闪石结晶,此时岩浆房接近固结-半固结状态。随后外来碱性富铁流体注入发生岩浆房的活化,岩浆快速侵位并在1~3km处定位,此时压力迅速降低使成矿流体出溶,绿色角闪石也随之形成。外来碱性富铁流体的注入使岩浆快速侵位,高含水量和高氧逸度条件下成矿流体大量出溶,这些因素共同促进矽卡岩铁矿的形成。

粤东莲花山断裂带韧性剪切的温压条件及其对钨锡铜多金属成矿作用的约束

广东莲花山断裂带西南段分布有棉洋-双华(Ⅰ)、北山嶂-九龙嶂(Ⅱ)、五指嶂-锅子嶂(Ⅲ)、梅陇-鲘门-观音山(Ⅳ)4条韧性剪切带,呈巨型构造透镜体沿北东向展布。已有研究表明韧性剪切带与本区钨、锡、铜多金属成矿作用关系密切,控制着矿床的空间分布,是重要含矿、控矿构造。按照变质程度和矿物组成,区内韧性剪切带由核部至边部可以划分为石英透镜体→石榴子石(堇青石)糜棱岩→糜棱片岩→片岩→原岩等;通过对其中的石榴子石、黑云母等典型矿物进行电子探针分析(EPMA),并利用石榴石-黑云母地质温压计估算了4条韧性剪切带形成的温压条件,它们分别为484~526℃/4.92~7.72kbar、458~469℃/2.17~2.67kbar、536~551℃/1.28~1.67kbar、512~516℃/4.38~4.87kbar,与区内变质岩野外地质变形、变质特征相吻合,且火山岩为主的地区变质压力明显高于花岗岩为主的地区。研究显示,变质条件对区内变质分带和多金属成矿作用有明显的控制,棉洋-双华和梅陇-鲘门-观音山韧性剪切带的压力条件相对较高,金属成矿以钨、锡多金属成矿为主;而北山嶂-九龙嶂和五指嶂-锅子嶂韧性剪切带的压力相对较低,金属成矿则以铜、铅、锌成矿为主。

角闪石矿物化学研究进展

角闪石的化学成分可以有效地指示岩浆来源及其演化过程中的物理化学条件,具有重要的成因矿物研究意义。系统总结角闪石族矿物的分类命名原则,重点介绍角闪石矿物化学成分在地质温压计、岩浆氧逸度、含水量和碱度以及岩石成因等方面的应用研究进展。结合前人案例,明确角闪石矿物化学指标在各类应用中的适用条件,提出目前研究中尚存的薄弱环节及今后的发展趋势,以期进一步促进对角闪石矿物化学应用的研究。