中国大陆科学钻探主孔540～600m榴辉岩中赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构的特征及对榴辉岩折返动力学过程的意义

在中国大陆科学钻探主孔540-600m榴辉岩中集中发育了一种具特殊出溶结构的不透明金属矿物——具高度精细共生结构的赤铁矿-钛铁矿固溶体。在这段榴辉岩中,这种固溶体少部分以细小圆粒状包裹体分布于单斜辉石和石榴石内部,大部分则呈海绵陨铁状充填于单斜辉石和石榴石空隙之间。出溶分多个不同的期次,相对粗粒的赤铁矿质钛铁矿和钛铁矿质赤铁矿出溶片晶中又包含有更细粒的出溶片晶,在次一级的赤铁矿质钛铁矿域出溶钛铁矿质赤铁矿,同时在钛铁矿质赤铁矿城又出溶赤铁矿质钛铁矿,出溶片的大小可以从毫米级一直变化到纳米级,以至于很难测到纯的端元组分。出溶片在单个颗粒中按照平行(001)的方向定向排列,但在整个样品中则没有规律。出溶片中钛铁矿的摩尔百分数从23．80变化到89．84,反映了从不具明显磁性的赤铁矿和钛铁矿端元组分向具有强磁性的出溶体演化的过程。这样的出溶过程需要一个缓慢降温的环境,说明在超高压地体快速折返的整个过程中可能存在一个近等温降压或滞留在高温状态下(近等温等压)的阶段。这种固溶体在矿物的磁性特征方面十分特别:(1)可以包含异常强且稳定的天然剩磁;(2)所保存的剩磁即使在强的退磁磁场中也不会消退;及(3)能引起区域上显著的磁异常。因此,这种固溶体可能是导致CCSD主孔540-600m段榴辉岩较高磁化率、区域高度航磁异常及高度V、Ti异常的主要因素。赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构在540-600m岩性段集中分布的现象与这一岩性段在各方面均有异常表现的奇特现象相吻合,结合前人的研究,认为赤铁矿．钛铁矿固溶体的成因与导致这段岩性段各种异常的成因有着直接的联系。赤铁矿-钛铁矿固溶体出溶结构的出溶成分和所具磁性强烈依赖于榴辉岩温压条件的变化特征,时它的继续深入研究,将会为精确限定苏鲁超高压变质带变质岩石形成中的温压变化,解释CCSD主孔附近区域的磁性异常及钒钛矿的勘探等问题起到重要的指示作用。

钛铁矿—赤铁矿固溶体混溶度研究

通过非洲某钛赤铁矿固溶体分解生成的钛铁矿和赤铁矿X射线衍射分析,研究低温下钛铁矿中能够固溶的Fe2O3分子数和赤铁矿中能够固溶的FeTiO3分子数。

印尼某海滨砂钒钛磁铁矿物质组成研究

印尼某海滨砂钒钛磁铁矿工艺矿物学研究表明,该矿中多数钛磁铁矿是磁铁矿—钛铁晶石—镁铝(铁)尖晶石组成的均一固溶体,钛磁铁矿含TFe≥59%,TiO211.5%～12%,Al2O34%,MgO3%,钛磁铁矿单体解离度较高,少部分和脉石形成富连生体。钛铁矿有粒状和片晶状两种,它们都是钛铁矿和赤铁矿的均一固溶体。在矿石性质的基础上,阐明了矿石可选性。随着共伴生高温石英长石的进一步发现,钛磁铁矿和钛铁矿的火山成因得到佐证。

V／Sc在CCSD主孔榴辉岩中的系统关系:一种可透视变质作用并指示基性岩浆作用的地球化学工具

和Fe一样,V和Sc都是过渡族金属元素,它们在地幔部分熔融和岩浆分异中的地球化学行为是近年来行星地质和岩石地球化学的研究热点之一。通过分析V和Sc在部分熔融和岩浆分异过程中的地球化学行为,发现V／Sc是可以透视岩浆成岩后所经历的变质、交代或流体作用的新的地球化学工具。本文通过系统分析中国大陆科学钻探工程主孔100～600米榴辉岩,尤其是540—600米钛铁矿-赤铁矿榴辉岩的V／Sc比值的变化特征,来进一步限定榴辉岩原岩可能的成岩过程。在CCSD主孔岩心中,和100～540m榴辉岩相比,540～600m段榴辉岩表现出以下十分特别的地球化学特征:(1)相当高的V,但十分低的Nb和Ta;(2)较高的TFeO,Fe2O3／FeO比值,高度变化且较高的Eu正异常(Eu／Eu*高达2．9);(3)异常高的V／Sc比值(8．39—43．23,平均15．07),V／Sc比值和MgO之间呈负相关关系,但和Fe2O3／FeO之间呈正相关关系;(4)近乎正相同步变化的V和Fe2O3／FeO,但反相变化的V和Eu／Eu*。这些地球化学特征反映了原岩形成过程中,高度动态的斜长石分离结晶作用与岩浆氧逸度之间的负耦合关系,即在原始基性岩浆中,斜长石的分离结晶作用导致岩浆氧逸度升高,诱发钛磁铁矿和斜长石及单斜辉石的同步分离结晶作用,优先猎取大量的V和Fe,Sc主要分布在单斜辉石,导致所成堆晶的V和Fe含量升高及高度变化且增高的V／Sc比值,同时MgO,SiO2相对降低。这种过程导致上述的V和Fe2O3／FeO之间近乎同相变化关系,但反相变化的V和Eu／Eu*。CCSD主孔100-600m榴辉岩的V／Sc和MgO系统关系实际上透视了上述的过程,即除橄榄石堆晶作用外,含钛铁矿物相的分离结晶作用对形成的堆晶及相应岩浆的V、Sc和V／Sc比值的强烈控制作用。CCSD及区域地质所揭示的南北长约2000m,宽约500m的反S型、层序较完整的基性-超基性杂岩体所经历的岩浆过程有可能代表着大别-苏鲁超高压带中榴辉岩原岩经历了类似的过程。通过对较大规模榴辉岩及其伴生的超基性岩的V、Sc和V／Sc系统关系的系统研究可能进一步揭示更多类似的基性-超基性杂岩体,为厘定大别-苏鲁超高压带的碰撞前的物理和化学状态提供更好的限定。

中国大陆科学钻探主孔高铁钛榴辉岩的磁性岩石学

中国大陆科学钻探(CCSD)主孔中318～380m(A)、420～470m(B)和530～600m(C)深度分布三段高铁钛榴辉岩,它们具有高全铁(FeOT)(平均15.36%、14.09%和20.83%)、高TiO2(平均3.89%、3.28%和4.10%)和低SiO2(平均44.64%、48.64%和41.10%)含量分布特征.岩石磁性测量结果表明,A段样品为低磁化率(平均3.61×10-7m3.kg-1)、低天然剩余磁化强度(平均0.12×10-3Am2.kg-1)和低Q值(平均8.03);B段样品为高磁化率(平均12.55×10-7m3.kg-1)和中等天然剩余磁化强度(平均1.47×10-3Am2.kg-1)及Q值(平均26.42);C段样品磁化率介于A、B段之间(平均9.73×10-7m3.kg-1),而天然剩余磁化强度(平均10.05×10-3Am2.kg-1)和Q值(平均138.571)最大.岩石磁学和岩相学研究表明,A、B两段样品代表了新鲜或轻度退变质榴辉岩的磁性特征,但就研究的代表性样品的磁性岩石学特征而言,B段样品显示的退变质程度稍高于A段;C段榴辉岩样品密度最大,主要为新鲜榴辉岩,氧逸度明显高于A、B两段样品,且存在大量出溶过程形成的以薄层结构为标志特征的赤铁矿-钛铁矿固溶体,可能是样品高天然剩磁的主要原因.