大陆俯冲隧道中的应变不均一分布:来自大别山超高压变质岩的记录

俯冲隧道是俯冲板片与上覆板块之间的剪切带,也是高压—超高压变质岩折返和深部流/熔体活动的通道。大别山超高压变质岩分布广泛,变形程度差异很大,是研究大陆俯冲隧道中岩石变质-变形过程的理想地区。本文系统总结了前人对中大别双河地区超高压变质岩的岩石学和年代学研究成果,在双河地区开展了地质填图、应变分析和三维构造重建。通过将超高压变质岩的变形特征与P-T-t轨迹结合,识别出超高压变质岩折返过程中的三期韧性变形。在双河北部发现了一个上盘向NW剪切的千米尺度的榴辉岩相鞘褶皱,枢纽向SE倾伏,倾伏角约20°,与榴辉岩、片岩和长英质片麻岩的拉伸线理平行,表明超高压变质岩初始折返阶段的流体活动使榴辉岩的强度显著降低,榴辉岩与围岩一起发生韧性变形。该期变形被角闪岩相退变质阶段上盘向NW的剪切叠加,此时应变集中于片麻岩、片岩、大理岩等非能干层,强度较高的榴辉岩成为构造透镜体。而绿片岩相变质阶段上盘向SE方向的剪切与早白垩世北大别花岗片麻岩穹隆的形成有关。对双河南部弱变形花岗片麻岩的锆石U-Pb定年揭示了757±14 Ma的原岩年龄和240~216 Ma的变质年龄,与双河北部含柯石英强变形花岗片麻岩类似,暗示其也经历了三叠纪超高压变质作用及随后的角闪岩相退变质作用。通过计算长英质片麻岩的有效黏度,发现无水碱长花岗片麻岩的有效黏度高于黑云斜长片麻岩,折返阶段的流体活动使超高压变质岩的强度显著降低,当局部的流体活动不足以弱化碱长花岗岩体时,应变集中于黑云斜长片麻岩。因此,大陆俯冲隧道中的应变分布受矿物组成、流体活动和岩体规模的共同影响。

滇西澜沧黑河地区超高压变质岩中金红石微量元素特征

为研究黑河地区金红石微量元素特征及榴辉岩型金红石矿床的成矿地质条件,本文选取滇西澜沧黑河地区榴辉岩、石榴多硅白云母片岩中的金红石进行LA-ICP-MS微量元素分析。结果表明金红石微量元素呈现阶梯式三级分布特征,最富集Nb、Ta,其次是Zr、Hf,含量较少的元素有Ba、Rb、Sr、Th、REE;榴辉岩、榴闪岩类原岩属于变质基性岩类,含蓝晶石榴闪岩原岩属于玄武质凝灰岩类,石榴多硅白云母片岩类原岩属于泥质岩类;榴辉岩中金红石Nb/Ta比值均要高于其全岩Nb/Ta比值,金红石Nb、Ta含量与变质作用过程中元素在各矿物间的分配系数有关;采用金红石Zr含量温度计获得黑河地区榴辉岩的峰期变质阶段金红石形成温度为578~605℃,峰期变质作用后的退变质流体会造成金红石中Zr的再平衡。此外,黑河地区具备榴辉岩型金红石矿床形成的成矿物源、成矿作用的物理化学条件以及成矿的物质基础,有一定的找矿潜力。

含柯石英锆石的SHRIMP U-Pb定年:胶东印支期超高压变质作用的证据

苏鲁超高压变质带的形成时代究竟是印支期还是新元古代争议始终很大。对山东胶南地区超高压变质带中超镁铁岩和榴辉岩的锆石激光拉曼、阴极发光和离子探针原位定年的研究获得超高压变质作用发生的时代为印支期。其中超镁铁岩含柯石英锆石的年龄为221±12Ma,该深成岩侵位时代为新元古代(581±44Ma)。此外,锆石中另有约400Ma年龄记录,可能代表岩石形成后另有一期热事件。榴辉岩的下交点年龄为228±29 Ma,与超镁铁岩含柯石英锆石年龄一致,代表超高压变质时代;上交点为中元古代(1821±19Ma),代表原岩年龄,后者与其片麻岩围岩时代相一致,说明榴辉岩是原位俯冲。

南阿尔金造山带西段高压—超高压变质岩特征及构造意义

江尕勒萨依地区位于东昆仑西段—南阿尔金造山带,地处秦—祁—昆造山带西段,本次在该区部署实施了1∶5万基础地质调查工作,对该区高压—超高压变质岩的主要类型、地质特征、岩石学和年代学特征进行了分析,详细讨论了其变质期次和温压条件,并对其折返机制及构造意义进行了研究,将南阿尔金早古生代俯冲碰撞杂岩带的构造演化过程划分了五个阶段:洋盆扩张阶段(622~517 Ma),洋壳俯冲阶段(517~500 Ma),陆壳深俯冲阶段(500~487 Ma),俯冲板片断离及折返阶段(460~451 Ma)及碰撞后伸展阶段(425~385 Ma)。从而重建了东昆仑西段—南阿尔金地区早古生代以来的地质构造演化历史,对于探讨该区壳-幔相互作用、洋-陆转换及大陆地壳演化等地球动力学过程等具有十分重要的科学意义。

中国大陆科学钻探主孔0～2000米超高压变质岩中有机质的检出及成因研究

前期研究表明大陆深钻孔区超高压变质岩经历了多期变质作用,岩石的峰期变质温度达680-850℃,压力高达1 -3GPa,如此高温、高压,理论上已接近和超过传统意义上的石油死亡线,也就是说大陆深钻孔区超高压变质岩存在有机质的可能性比较小。然而,本课题通过排除大量钻井液、泥浆、添加剂以及样品分析等过程的污染,建立起特殊样品制备和检测方法,从大陆深钻孔区0-2000米超高压变质岩中检测到了微量可溶有机质和不可溶有机质。从而为大陆深钻孔区超高压变质岩中存在有机质提供了有力证据。本文还通过对可溶有机质、不可溶有机质的特征研究如生物标志物姥姣烷、植烷和干酪根、岩心样品的Rock-Eval热解分析和有机碳分析,以及与无机成因假说对比研究认为超高压变质岩中有机质的成因为有机成因。

中央巨型超高压变质带和两期超高压变质作用的年代学证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金-祁连,往东经秦岭,延至大别-苏鲁,全长超过4000km。柴北缘片麻岩中含柯石英锆石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±13.8Ma,锆石的退变质年龄419±6.7Ma。SHRIMPU-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45Ma,上交点年龄1545±100Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82Ma和下交点493±170Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441Ma±9Ma,449Ma±9Ma,和442±9Ma,平均444±9Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄。认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金-柴北缘延至东部大别-苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现。认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录,如中央造山带中大量10亿年左右的花岗岩及基性超基性岩类;罗德尼亚大陆之后第一次裂解作用可能发生在800年左右;其后早古生代加里东期的洋盆裂开,蛇绿岩和超高压变质岩石的大量出现是一次十分强烈的板块构造事件,从东到西,沿中央造山带均有分布;加里东期造山事件之后印支期沿该造山带又有一次大的板块裂解和俯冲碰撞作用,表现在勉略蛇绿岩洋壳及大别-苏鲁印支期超高压变质带的存在。中央造山带保留和记录了多期裂解、会聚事件,通过对其解剖,不仅可以认识中国大地构造格局和演化,并由此理解全球的大陆漂移、一系列大裂解和大会聚等大的地质事件。

超高压变质岩的塑性流变学

岩石流变作用是大陆造山作用的基本特征,超高压岩石的形成和折返过程也是大陆深俯冲带内物质的复杂流变过程。要深入理解大陆造山带的造山作用和大陆壳岩石的深俯冲和折返动力学过程,必须对大陆地壳及地幔岩石的流变学进行深入研究。岩石圈流变学的主要研究内容主要包括流变学分层性、变形分解和应变局部化及大陆壳岩石部分熔融作用的流变学效应等。应用岩石圈流变学的基本原理和方法,分析了大别—苏鲁超高压变质带中超高压变质岩的塑性流变特点,探讨了超高压变质岩形成和折返过程的塑性流变学。

柴达木盆地北缘早古生代高压—超高压变质带中发现典型超高压矿物——柯石英

从都兰北带榴辉岩的片麻岩围岩的锆石中发现了柯石英包裹体和石墨包裹体,说明该超高压带的峰期变质作用已达柯石英稳定区间(>2.8GPa)但小于金刚石的稳定区间(<3.5GPa),从而确定了柴达木盆地北缘存在早古生代超高压变质作用和陆-陆碰撞作用,为中国中部存在一条横贯东西的早古生代(大致500～400Ma)高压超高压变质带的推断提供了新的关键性证据。

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm^(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部。

柴达木北缘超高压变质带形成与折返的时限及机制

位于青藏高原北缘的祁连山加里东造山带的形成是阿拉善板块、祁连微板块及柴达木—东昆仑板块在加里东期间汇聚和碰撞的结果。祁连微板块和柴达木—东昆仑板块之间的柴(达木)北缘超高压变质带形成于495～440 Ma,是继南祁连洋壳向北俯冲于祁连微板块下形成增生的柴北缘火山岛弧带之后,陆壳深俯冲的产物。柴北缘超高压变质带是在祁连微板块及柴达木—东昆仑板块之间的“正向陆内俯冲”向“斜向陆内俯冲”转化过程中“斜向挤出”机制下折返的,开始折返年龄为470～460 Ma,最后的折返时间为400～406 Ma。折返构造很好地保存在超高压变质岩石中,并且记录了广泛的退变质作用。

新疆西南天山超高压变质带的形成与演化

本文系统地总结了近年来有关新疆西南天山超高压变质带在野外地质产状、岩石学、矿物学、地球化学和年代学等方面研究取得的进展。根据野外地质产状特征,西南天山出露的榴辉岩可以分为三类:即在蓝片岩中呈透镜体的块状榴辉岩、保存有玄武岩岩枕的枕状榴辉岩和夹杂在大理岩中的条带状榴辉岩。详细的岩石学研究表明它们都经历过超高压变质作用,其变质作用演化经历了3个阶段:峰期榴辉岩阶段(560～600℃,4.95～5.07GPa)、主期榴辉岩阶段(598～496℃,25.72～26.66±1kbar)和退变绿帘石蓝片岩相阶段。地球化学研究显示其原岩相当于源于富集地幔的(ε_(Nd)-1.4～-0.4)具有 OIB 特点的变碱性玄武岩、源于亏损地幔的(ε_(Nd)=+6.7～+7.4)具有 NMORB 特点的洋中脊玄武岩和源于较富集地幔的(ε_(Nd)=-2.5～+3.2)具有 EMORB 特点的洋中脊玄武岩,它们形成于海山环境下的洋壳。榴辉岩中锆石 SHRIMP定年结果表明榴辉岩的原岩形成于石炭纪(>310Ma)之前,洋壳开始俯冲发生在二叠纪末(280～290Ma),高压一超高压变质发生在三叠纪(220～230Ma)。结合在其北侧低压麻粒岩带的发现,提出了新疆西南天山超高压变质带双变质带构造演化模式。

中国西部柴北缘—阿尔金的超高压变质榴辉岩及其原岩性质探讨

中国西部祁连山柴北缘地区和南阿尔金地区存在一条被阿尔金断裂错开 4 0 0km ,但构造上相连的早古生代超高压变质带。通过对柴北缘地区大柴旦、锡铁山、都兰和南阿尔金地区且末一带榴辉岩的岩石地球化学研究 ,发现榴辉岩原岩主要由玄武岩和苦橄岩两类岩石组成 ,进一步分为高Ti型 (w(TiO2 ) =2 %～ 5 % ) ,中Ti型 (1%～ 2 % )和低Ti型 (<1% ) 3种类型 ,识别出榴辉岩的原岩类型有洋脊玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和洋岛玄武岩类等产在不同环境的岩石类型。榴辉岩的Nd同位素组成与现代洋脊玄武岩类相似 ,ε(Nd ,0 )主要为正值 ,少量为轻微负值 ,表明榴辉岩的原岩曾是海底玄武岩 ,并且经过了消减俯冲作用 ,混入了部分的地壳物质。榴辉岩的超高压变质年龄为 5 0 0～ 4 4 0Ma,原岩年龄分别为 80 0～ 75 0Ma和～ 10 0 0Ma。研究表明 ,柴北缘滩涧山群中存在两套时代不同的基性超基性岩 ,一套为产在绿梁山的新元古代时期形成的蛇绿岩组合 ,新获得的年龄值为 (76 8±39)Ma(Rb Sr)和 (780± 2 2 )Ma(Sm Nd) ,另一套主要为产在赛什腾山的晚寒武世岛弧火山岩 ,形成时代约在 5 15～ 4 86Ma。榴辉岩的岩石化学成分和Nd同位素组成 ,以及 80 0～ 75 0Ma的原岩时代与其中的新元古代基性岩类可以对比。初步认为它们是同一套岩石?

中国主要高压-超高压变质带的大地构造背景及俯冲/折返机制的探讨

造山带中发现超高压矿物柯石英和金刚石,被认为与洋壳或陆壳岩片的深俯冲(>100km)有关。但探讨这些岩片是如何俯冲和折返的?却是一个极具挑战的难题。目前,中国境内含榴辉岩的高压超高压(HP/UHP)变质带已经发现11条,此外,世界各地发现的高压超高压变质带还有至少20条。高压超高压变质带,特别是中国众多的HP-UHP变质带,在什么特定的大地构造条件中形成?又是在怎样的构造背景下折返而剥露地表?中国大陆上为什么出现众多规模可观的HP-UHP变质带?为什么出现洋壳(深)俯冲与陆壳(深)俯冲不同类型的HP-UHP带?这是本文试探讨的问题。根据中国境内的11条高压/超高压变质带形成时代和区域构造背景,将其分为4类:Ⅰ.始特提斯(早古生代)高压/超高压变质带,包括(1)柴北缘-南阿尔金超高压变质带,(2)北祁连-北阿尔金高压变质带,(3)东秦岭超高压变质带;Ⅱ.古特提斯高压/超高压变质带,包括(4)大别高压/超高压变质带,(5)苏鲁高压/超高压变质带,(6)西藏羌塘高压变质带;(7)西藏松多(超)高压变质带;Ⅲ.新特提斯高压/超高压变质带,包括(8)雅鲁藏布江东构造结南迦巴瓦(超)高压变质带;Ⅳ.古亚洲域南缘高压/超高压变质带,包括(9)新疆西南天山超高压变质带,(10)甘肃北山高压变质带,和(11)冀北高压变质带。中国高压/超高压变质带形成的大地构造背景有洋壳(深)俯冲和陆壳(深)俯冲两大成因类型,认为前者大都与始-古特提斯洋盆中微陆块之间的汇聚碰撞有关;后者为大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片深俯冲的产物。由于中国(邻区)大陆是三大陆块与许多小陆块聚集构成的巨大拼合体,小陆块在特提斯洋盆(特别是始、古特提斯洋盆)中的独特位置,使陆块之间的刚性洋盆岩石圈得以(深)俯冲插入小陆块之下。而大陆块之间特殊部位的碰撞为陆壳(深)俯冲创造条件。研究表明,高压/超高压变质岩石和蛇绿岩、混杂堆积、俯冲增生楔一起构成俯冲/折返杂岩带;认为代表印支造山带山根物质的大别-苏鲁高压/超高压俯冲/折返杂岩带,呈面形推覆岩片的构造样式叠置在扬子陆块之上,提出汇聚陆块边缘深部地幔物质折返的"斜向挤出"和"沿岩石圈板片的多层隧道的多重/分片挤出"的两种模式;认为走滑断裂在高压/超高压变质岩石的快速折返中起重要作用,即阿尔金走滑断裂、郯庐走滑断裂和喀喇昆仑走滑断裂,分别制约了阿尔金和祁连山中的南北两条早古生代高压/超高压变质带、大别-苏鲁印支期超高压变质带和喜马拉雅西构造结的喜山期超高压变质带的快速折返。

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(1)─—深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程，必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果，包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜，呈现叠复组构，反映岩片的折返；（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕；（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ，由于含有大量相辉岩透镜体，地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ；（４）莫霍面附近有许多楔形反射体，反映陆一陆碰撞；（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体，可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．

中央碰撞造山带中两期超高压变质作用来自含柯石英锆石的定年证据

沿中央造山带存在一条巨大的超高压变质带,其西起阿尔金—祁连,往东经秦岭,延至大别—苏鲁,全长超过4000 km。柴北缘片麻岩中含柯石英锫石的SIMS离子探针原位微区U-Pb定年获得超高压变质年龄452±13.8 Ma。锆石的退变质年龄419±6.7 Ma。SHRIMP U-Pb定年获得秦岭含金刚石片麻岩中锆石的下交点年龄502±45 Ma,上交点年龄1545±100 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者为原岩岩浆锆石年龄;获得榴辉岩锆石的上交点年龄1381±82 Ma和下交点493±170 Ma,认为上交点代表榴辉岩原岩年龄,下交点代表超高压变质年龄;获得江苏东海县青龙山榴辉岩含柯石英等超高压矿物锆石的年龄为441±9 Ma,449±9 Ma,和442±9Ma,平均444±9 Ma,核部含斜长石+磷灰石锆石年龄为761±13 Ma,认为前者代表超高压变质年龄,后者代表榴辉岩原岩结晶年龄。认为中国中部沿中央造山带中存在两期超高压变质作用,第一期为加里东期,第二期为印支期,两期超高压变质事件在时空分布方面是不同的,加里东期超高压变质事件由西部阿尔金—柴北缘延至东部大别—苏鲁,印支期超高压变质事件没有在大别以西发现。认为中央造山带应是一个多期活动的造山带,较早形成罗德尼亚大陆的格林威尔造山运动可能留下了10亿年左右的构造岩浆事件记录。

南苏鲁超高压变质地体中罗迪尼亚超大陆裂解事件的记录

通过苏鲁超高压变质地体南部不同类型超高压变质岩石的原岩重塑,揭示超高压变质岩的原岩形成于由大陆玄武质岩石、辉长岩、表壳岩和花岗岩组成的被动陆缘拉伸构造环境。中国大陆科学钻探主孔中不同类型超高压变质岩石的锆石SHRIMP U-Pb定年表明,花岗质片麻岩原岩年龄为780-680Ma;榴辉岩、石榴角闪岩的原岩年龄为765—730Ma,副片麻岩中包含了730Ma、680Ma、621Ma和较年轻的继承性碎屑锆石和结晶锆石年龄。结合前人的研究成果表明,苏鲁超高压变质地体南部正片麻岩类和榴辉岩的原岩所代表的花岗岩浆和基性岩浆活动为罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代裂解事件的产物,而副片麻岩的原岩为新元古代-古生代时期形成的扬子被动陆缘的沉积-火山表壳盖层,它们与结晶基底一起在240- 220Ma期间经历了超高压变质作用。

大别造山带超高压变质岩折返隆升的地层学证据——毛坦厂组榴辉岩砾石的启示

大别山北缘地区发育厚达近万米的中新生代碎屑岩,它们记录着大别造山带自侏罗纪以来的演化历史。在安徽省六安地区毛坦厂组中,发现多块榴辉岩砾石。砾石新鲜,质地坚硬,表明属于第一旋回砾石。榴辉岩由石榴子石、多硅白云母、绿帘石、石英、金红石等组成。具有明显的退变质作用,发育以钠长石和闪石类组成的后成合晶、以及石榴子石周边的次变边。石榴子石以铁铝榴石和钙铝榴石为主,属于C类榴辉岩。根据其特征应该属于大别山南部和北部超高压榴辉岩。毛坦厂组层位确切,古生物化石和同位素年龄都表明以晚侏罗世为主。这一发现表明,在晚侏罗世,以榴辉岩为代表的造山带根部物质,即:超高压变质岩已经出露地表,并作为毛坦厂组的物源。因此,大别造山带超高压变质岩折返到地表,最迟在晚侏罗世。

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩中的钛矿化

中国大陆科学钻探工程100-2000 m的岩心、矿心的观察、编录揭示主要有经济价值的含钛相是金红石,其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩和石英金红石榴辉岩,其次有多硅白云母金红石榴辉岩,蓝晶石金红石榴辉岩,金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变的石榴辉石岩)和金红石-含钒钛磁铁矿榴辉岩。划分了四个矿化层位。金红石在矿层中的含量一般为2％-5％(体积),多者高达8％-10％。金红石的TiO2含量在95％(重量)以上,多产于石英榴辉岩、多硅白云母榴辉岩中。钛磁铁矿的TiO2含量在49％-55％(重量),钛磁铁矿多见于黄铁矿-金红石-钛磁铁矿榴辉岩(546-608 m岩性段)中,含钛磁铁矿5％-25％,石榴单辉橄榄岩(608-683 m岩性段),含钛磁铁矿达5％-10％和第三含矿层中局部黑云绿帘角闪岩夹层内,含钛磁铁矿可达6％。30个榴辉岩和超铁镁质岩中8种主要造岩矿物148个点的电子探针分析结果揭示:榴辉岩可分为壳源和幔源两大类,钛磁铁矿富含V、Ni、Cr说明来自幔源,大部分金红石则来自壳源榴辉岩,它们的原岩是 曾经居留地表的基性火成岩,在深俯冲的过程中经超高压变质成为含柯石英的榴辉岩。岩石薄片中金红石和柯石英的假像共存于同一石榴石或绿辉石晶粒中,也见金红石粒内有”柯石英”假象,这清楚说明金红石结晶于超高压的峰期?

北苏鲁威海地区超基性岩的原岩形成时代和超高压变质时代

超基性岩是苏鲁超高压变质地体中一类特殊且十分重要的岩石类型,它们通常呈规模不一的块状、条带状或不规则透镜状(体)赋存于区域大面积出露的花岗质片麻岩中。锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析和不同性质锆石LA-ICP-MSU-Pb定年等综合研究结果表明,北苏鲁威海地区含橄榄石辉石岩(样品W1和W2)中锆石的成因十分复杂,可进一步划分3种不同类型锆石。其中第一类锆石呈自形-半自形晶,阴极发光图像显示清晰的岩浆结晶环带,矿物包体主要为Ol+Cpx+Ap,记录的207Pb/206Pb年龄为1835～1845Ma,应代表含橄榄石辉石岩的原岩形成时代;第二类为变质重结晶锆石,呈半自形-他形晶,阴极发光图像显示模糊的岩浆结晶环带,矿物包体与第一类完全一致,记录的206Pb/238U年龄变化范围大,为250～784Ma之间,表明部分继承性岩浆结晶锆石明显受到后期岩浆-变质热事件的影响而发生不完全重结晶和Pb丢失,进而使其记录的年龄相对偏新;第三类锆石呈他形晶,为典型的变质锆石,阴极发光图像十分均匀,矿物包体相对少见,主要为Grt+Cpx,记录的206Pb/238U年龄为230～234Ma,且与苏鲁地体榴辉岩及其围岩中含柯石英锆石微区记录的超高压变质年龄(225～235Ma)十分一致,应代表含橄榄石辉石岩的峰期超高压变质时代。超基性岩中超高压变质锆石的准确识别表明苏鲁地体在峰期超高压变质阶段的确存在流体,流体的存在对超高压变质锆石的形成起着至关重要的作用。该项研究不仅准确厘定北苏鲁威海地区超基性岩的原岩形成时代和超高压变质时代,而且对于深入探讨苏鲁-大别超高压地体流体行为、演化规律及其水-岩相互作用机理具有重要的科学意义。