苏鲁超高压带北部中生代岩浆侵入活动与同碰撞—碰撞后构造过程:锆石 U-Pb 年代学

苏鲁超高压变质带北部威海地区发育大量中生代侵入体。本文报道了新的同位素稀释法和 SHRIMP 锆石 U-Pb 同位素年龄数据,确认该区中生代侵入岩浆活动主要有三期,分别是三叠纪晚期～210Ma,侏罗纪晚期160～140Ma 和白垩纪早期～110Ma。三叠纪晚期主要是橄榄安粗岩系列的侵入体,包括邢家碱性辉长岩(211±5Ma 和213±5Ma),甲子山辉石正长岩(211.9±1.5Ma 和209.0±6.5Ma),槎山正长花岗岩(205.7±1.4Ma),它们的形成可能指示深俯冲大陆的板片断离作用。侏罗纪晚期主要有垛崮山花岗闪长岩体(161±1Ma),文登花岗岩体(160±3Ma)和昆嵛山花岗岩体(142±3Ma)。大量700～800Ma 的继承锆石指示这些花岗岩是俯冲的扬子板块部分熔融的产物,它们可能起因于碰撞加厚地壳的拆沉作用。白垩纪早期的侵入体代表性的有六度寺辉石闪长岩(114.5±0.8Ma),秦薄顶钾长巨斑状花岗岩(114±1Ma),三佛山钾长斑状花岗岩(113±1Ma)和伟德山花岗岩(108±2Ma)。这些高钾钙碱系列侵入体,是中国东部普遍发育的岩石圈减薄过程中强烈的壳幔相互作用的产物。

苏鲁超高压变质地块的回返历史——苏鲁超高压带北界的构造变形与时限

苏鲁超高压变质地块回返过程中,在其北缘形成伸展型正滑构造带。详细的野外考察发现两期伸展型变形:早期为高温下的强烈塑性变形,形成宽达2km的糜棱岩带,长石、石英等矿物被压扁、拉长成长条带状。糜棱岩的递进变形形成收缩褶皱,沿这类褶皱的轴面劈理形成白云母。晚期伸展变形表现为张性破裂,大量的伟晶岩脉沿破裂面灌入,形成位于超高压变质地块北缘的伟晶岩富集带。糜棱岩内、伟晶岩脉富集带内的白云母、钾长石矿物的K-Ar及Ar-Ar测年分析显示,早期伸展变形发生在150Ma之前,而晚期伸展变形发生在100～120Ma左右。

南苏鲁超高压带和高压带边界的准确限定——来自变质岩锆石中矿物包体的证据

南苏鲁地区由 4个岩片组成 ,自西北至东南依次为正片麻岩岩片 (Ⅰ )、表壳岩岩片 (Ⅱ )、含蓝晶石石英岩大理岩岩片 (Ⅲ )和副片麻岩变火山岩片岩岩片 (Ⅳ )。上述构造岩片均经历了强烈的角闪岩相绿片岩相退变质作用的改造。采用激光拉曼、阴极发光和电子探针分析技术 ,对南苏鲁方圆约 380 0km2 范围内 93件锆石样品中的矿物包体进行了系统鉴定。结果表明 ,在第Ⅰ和Ⅱ岩片样品的锆石中均发现以柯石英为代表的超高压 (UHP)矿物包体 ,而在第Ⅲ和Ⅳ岩片锆石中则保存以文石和多硅白云母为代表的高压 (HP)矿物包体。由此推断 ,第Ⅰ和Ⅱ岩片应归属超高压变质带 ,而第Ⅲ和Ⅳ岩片应归属高压变质带。结合变质作用温压条件的研究结果 ,确定超高压岩石峰期变质温压条件为t=72 3～ 85 2℃ ,p≥ 2 .8× 10 3 MPa ;而高压变质岩石峰期变质温压条件为t =5 0 0～ 6 0 0℃ ,p =1.2× 10 3 ～ 2 .5× 10 3 MPa。最新区域填图结果表明 ,南苏鲁东海地区超高压和高压带之间的接触界线为一典型的韧性剪切带。

柴北缘超高压带中锡铁山榴辉岩的变质时代

锡铁山地体位于柴北缘超高压变质带的中部,是柴北缘超高压变质带的重要组成部分。该地体由花岗质片麻岩、泥质片麻岩和相对较少的榴辉岩透镜体组成。大部分榴辉岩都经历了不同程度的后生合晶和角闪岩相退化变质改造。虽然近年来进行了大量的锆石U-Pb年代学研究,但榴辉岩相高压-超高压变质的时代一直存在争议,并且以前对锡铁山榴辉岩相变质时代的认识一直与相邻的绿梁山、鱼卡和其东部的都兰等地区的超高压变质年龄有明显的冲突。本文通过锡铁山榴辉岩锆石U-Pb年代学的研究,获得榴辉岩相变质锆石的206Pb/238U加权平均年龄为433±3Ma,与鱼卡地区榴辉岩的形成年龄一致,代表大陆俯冲时期的高压-超高压变质年龄。该研究对进一步了解锡铁山榴辉岩地体的变质演化和大陆地壳深俯冲有重要意义。

苏鲁超高压带北段夏河城岩体的形成时代及其意义

位于苏鲁超高压变质带北段的夏河城岩体由角闪辉长岩、闪长岩和石英闪长岩组成，其中的闪长岩锆石U—Pb同位素年龄为195±17Ma。该岩体侵入于超高压变质岩中，其化学成分具Ⅰ型花岗岩特点（多数样品Na2O〉3％；所有样品A／NKC〈1．1，均含标准矿物Di，未出现标准矿物C）。苏鲁超高压变质带中，存在3类不同成因的印支期侵入岩，其同位素年龄范围在195～227Ma，与超高压变质岩退变质阶段的年龄（202-229Ma）一致，指示超高压变质作用发生在印支期岩体形成之前。这些印支期侵入岩具有不同的岩石化学特征，指示它们的岩浆成因及来源可能有比较大的差别。在此基础上，对这些侵入岩形成时的构造背景，进行了初步讨论。

苏鲁高压-超高压带的结构、变形特征及形成背景探讨

苏鲁高压 超高压变质带由不同层次、不同级别、不同变质岩石组合的构造岩片堆叠而成 ,自北向南可分别为 9个构造岩片。这种复杂的结构的形成和发展主要受早期的变质变形作用控制 ,并被晚期构造作用改造。本文重点对高压 超高压变质带的构造变形进行了分析 ,自元古宙—中生代韧性改造事件可分为 4期。最后在以上工作的基础上对其形成的地质背景进行了探讨 ,指出了两次高压 超高压变质事件存在的可能 ,而且其新元古代的构造事件可与全球Rodinian超大陆的形成与裂解相对比。

苏鲁超高压变质带的岩浆型超镁铁原岩:来自中国大陆科学钻探主孔的亏损氧同位素证据

苏鲁超高压变质带有大量的超镁铁岩体,对这些岩体的成因的研究一直是一个热点。为了鉴别这个地区有无在俯冲进变质前经历过地壳浅部地质过程的超镁铁岩,本文利用BrF5气氛中用CO2红外激光熔样和质谱测试分析方法对中国大陆科学钻探工程主孔内603．20—683．53 m深度的三个石榴单辉橄榄岩样品的单矿物橄榄石、石榴石、单斜辉石的氧同位素进行了分析。橄榄石的δ18O值为+3．31‰-+3．82‰;石榴石的为+4．03‰～+4．10‰;单斜辉石的δ18O值误差较大,平均值为+2．10‰。这些矿物的氧同位素组成总地低于典型的地幔值。研究表明,岩石单矿物低δ18O值是侵入到地壳浅部的超镁铁岩体与寒冷大气降水热液之间的氧同位素交换反应所造成,之后发生了与地壳围岩一齐的俯冲、超高压变质、折返退变质等过程。这是苏鲁地区首次发现的低δ18O值的岩浆侵入型超镁铁岩体,具有重要的大陆动力学意义,从超镁铁岩方面证明了苏鲁地体可能是大别地体的东延部分。

山东仰口地区超高压变质岩混杂带的组成及其构造变形

从构造岩石角度将山东青岛仰口地区发育的超高压变质岩混杂带划分为构造整合单元和构造混杂单元两个组成部分,对不同单元的岩性组成及其超高压变质特征进行了描述。着重对不同构造单元中的构造变形期次进行了划分,总结了不同期次构造变形的宏观及微观特征。结合苏鲁超高压变质带在区域上构造变形期次的研究情况,初步提出形成仰口地区超高压变质岩中各种构造形迹的构造模式,并对它们所反映的仰口超高压带形成和折返的构造意义进行了探讨。

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。

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。

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．

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。

中国境内可能存在一条新的高压/超高压(?)变质带——青藏高原拉萨地体中发现榴辉岩带

新发现榴辉岩带位于拉萨北东方向,产在青藏高原拉萨地体中东部。观察到的榴辉岩带宽度约500~600m,呈近东西向延伸,已知规模10km以上。榴辉岩为常见的金红石榴辉岩、石英榴辉岩和多硅白云母榴辉岩。榴辉岩的单斜辉石中含硬玉分子变化较大,Jd=16%~44%,但均落于绿辉石成分区间;石榴子石中镁铝榴石(Pyrope)端元组分16%~33%,铁铝榴石(Alm)40%~54%,钙铝榴石(Gross)22%~31%。利用Grt-Omp-Phe和Grt-Omp矿物组合对变质温-压初步估算,获得金红石榴辉岩样品06Y-334的变质p、t分别为2.58GPa、635℃和2.67GPa、730℃,样品06Y-345的t主要在680~780℃区间,样品06Y-336的t主要在640~740℃区间,3个样品获得的结果相近。显微镜观察表明多硅白云母可能为折返阶段的退变质矿物而不属变质峰期的矿物,推测峰期的压力值有可能高于2.67GPa而进入柯石英稳定区间(p>2.8GPa)。石榴子石和绿辉石中出现的一些类似柯石英假象的石英包裹体与这一推断相吻合。以上初步研究结果表明,拉萨地体的榴辉岩带可能是中国境内又一条高压/超高压(?)变质带。

大别山超高压变质带深部电性结构及其动力学意义初步研究

通过在大别造山带东部横穿超高压变质带的一条NNE向剖面大地电磁测深资料的分析解释,获得了关于沿剖面的地壳上地幔二维电性结构,显示北淮阳与大别地块是电性差异显著的构造单元,它们之间的界面与晓天—磨子潭断裂对应;晓天—磨子潭断裂倾向北,在中上地壳层位出现错动解耦现象;从地表向深处可划分出4个主要电性层:地表风化层、中上地壳高阻层、壳内相对高导层以及上地幔层;大别地块内中、上地壳层位以高阻层为主,与高压-超高压变质岩分布区对应,高阻层最厚处在岳西—英山之间;在大别地块内,推测存在燕山期花岗质岩浆活动的通道,它们造成了超高压变质岩的进一步抬升,同时影响了大别地块内存在的壳内相对高导层的分布,壳内相对高导层在层位上相差较大.

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。

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(Ⅱ)──非地震方法

在北苏鲁超高压变质带（UHPM）上开展了深反射地震的同时，进行了大地电磁、地磁、放射性测量和重磁编图．本文介绍用这些方法取得的结果．两条区域性的地球物理剖面总长126km，经过二维反演取得了电阻率和磁性体剖面．结果表明：（1）大地电磁等综合地球物理资料与深反射地震剖面的推断结果基本一致，同样反映了UHPM岩块的俯冲折返与后期的隆升．（2）非地震地球物理资料不仅为地震解释提供约束，还可以提供地热流上涌、断裂和磁性体分布等更多的信息．（3）新发现莒南─海州北北西向断裂，对研究本区构造演化有重要意义．（4）根据地热流上涌、侵入体多和高波速体埋藏较深等特征，认为在本区进行科学钻探不够理想．

柴北缘超高压变质带折返过程对金红石成矿的制约:来自鱼卡和铁石观西地区石榴石成分环带的证据

鱼卡和铁石观西榴辉岩均位于柴北缘超高压变质带,近期在鱼卡地区发现了大型以上的榴辉岩型金红石矿床,但在铁石观西地区仅发现钛矿化,两区成矿前景不同。在对两区进行详细野外地质观测、镜下观察及电子探针分析的基础上,通过LA-ICP-MS系统研究了榴辉岩中石榴石的主、微量元素特征等。结果表明:鱼卡和铁石观西榴辉岩虽然产状基本一致,但鱼卡榴辉岩基本无退变,石榴石较自形,含较多的包裹体,石榴石中的主、微量元素成分呈环带分布,幔边部富集稀土元素,而铁石观西榴辉岩退变较强,矿物他形,石榴石包裹体数量较少,部分石榴石单矿物主量元素环带已经被均一化,核幔部相对边部更富集稀土元素。结合年代学等证据,鱼卡榴辉岩的形成经历了相对快速俯冲和折返的动力学过程,钛成矿作用中金红石很少转变为钛铁矿,而铁石观西榴辉岩经历了一个快速俯冲而折返速率较缓慢的动力学过程,钛成矿作用中金红石大多转变成了钛铁矿。揭示鱼卡和铁石观西钛物相、动力学过程等差异的原因及标志,为柴北缘超高压变质带内进一步寻找榴辉岩型金红石矿床提供了依据与方向。

柴北缘超高压变质带沙柳河蛇绿岩型地幔橄榄岩及其意义

本文报道了柴北缘大陆型超高压变质带沙柳河地区发现的蛇绿岩型地幔橄榄岩,其原始矿物组合为橄榄石+斜方辉石+铬铁矿。方辉橄榄岩中识别出两个世代的橄榄石,第一世代橄榄石(OI^1)残晶发育扭折带,化学成分与现代大洋地幔橄榄岩的橄榄石一致,第二世代橄榄石(OI^2)Fo 值高达94～97,其内部含有细小的流体包裹体,是第一世代橄榄石蛇纹石化后再次变质的产物。斜方辉石残晶的成分具有高 Al 和 Ca 的特征,与大洋地幔橄榄岩中斜方辉石的成分一致。温压条件的估算反映该橄榄岩体属于典型的尖晶石相方辉橄榄岩。其围岩是由堆晶辉长岩变质的条带状蓝晶石榴辉岩,二者构成了大洋蛇绿岩套的下部层位,并且与区内具有 N-MORB 和 OIB 性质的榴辉岩共生。这些特征表明该方辉橄榄岩应代表洋壳下伏地幔橄榄岩,从而揭示大陆造山带从早期的大洋俯冲消亡到大陆俯冲碰撞的完整过程。

大别—苏鲁超高压变质带内的块状榴辉岩及其构造意义

大别—苏鲁超高压 ( >2 7× 10 8Pa)变质带内的榴辉岩 ,在大陆深俯冲、碰撞和折返剥露过程中 ,大都遭受了强烈的变形和变质作用的重置与再造 .但是 ,大型榴辉岩体核部以及包裹于大理岩和石榴橄榄岩体内部的块状榴辉岩 ,往往保留其初始简单的矿物组合、中 -细粒状变晶结构和块状构造 .详细地分析了块状榴辉岩的几何学、岩相学及变质作用特征 ,指出它们是超高压榴辉岩递进及多期变质变形分解作用的残留体 ,位于尺度不同的弱应变域内 ,是大陆深俯冲及碰撞作用的真正记录 .