大别山超高压硬玉石英岩中的水:来自红外光谱的证据

为了探讨大别山“名义上无水矿物”(NAMs)中结构水的分布特征,研究相关的流体活动、矿物变形以及板块俯冲和折返动力学过程提供重要的微观信息.对大别山双河和碧溪岭地区超高压硬玉石英岩中的石英、硬玉、石榴石和金红石进行了傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析,研究结果显示这些矿物都含有以OH-或者H2O形式存在的氢,硬玉中结构水平均含量在1000×10-6左右;石榴石结构水含量在(900～1600)×10-6之间,各样品颗粒结构水的分布不均匀;副矿物金红石结构水含量在2000×10-6以上,而石英结构中基本不含或仅含微量水(<4×10-6).双河和碧溪岭地区的硬玉石英岩全岩含水量分别为(490～600)×10-6和545×10-6,不同地区同一种NAMs中结构水含量基本相同.表明在高压-超高压变质岩的形成过程中,地壳或原岩中的水可以通过这些超高压变质岩中的NAMs携带到地球深部.

超高压变质岩矿物中的显微构造缺陷：来自TEM和FTIR研究的证据

超高压变质矿物的某些显微构造缺陷可能指示了岩石短暂和快速抬升过程。文中报道了中国大别山双河地区超高压硬玉石英岩矿物显微构造缺陷的透射电镜（TEM）和Fourier变换红外光谱（FTIR）的研究结果。用TEM研究方法，在硬玉石英岩中硬玉包裹体内发现了亚微米级天然蒙钠长石（MA，C2／m）、高钠长石（HA，C1）和低钠长石（LA，C1）三种多形变体。表明岩石在折返过程经历过高温变质作用（〉930℃），以及退变质过程的快速冷却；在石英包裹体内发现了纳米级柯石英和石盐子矿物，提供了柯石英转变为石英以及峰期变质条件下高盐流体存在的证据。“名义上无水矿物”（NAMs）的结构水（OH／H20）是以缺陷形式赋存于矿物结构中。FTIR分析结果显示硬玉、石榴石、金红石和石英中结构水的平均含量分别为1000×10^-6。、（900～1600）×10^-6、〉2000×10^-6和〈4×10^-6，硬玉石英岩全岩含水量为（490～600）×10^-6，表明在高压-超高压变质作用过程中，地壳或原岩中的水可以通过这些NAMs携带到地球深部。该类显微构造缺陷可能是大陆碰撞造山带在高应变速率下的局部弱化和深部断层作用的结果。

大别山双河硬玉石英岩石英中的纳米—亚微米级流体包裹体

用透射电子显微镜(TEM)观察产于大别山双河地区含柯石英硬玉石英岩矿物石英中纳米级至亚微米级的流体包裹体超微观结构特征发现:大多数包裹体呈圆形或负晶形(粒径大多为10nm～350nm),构成宽的密集的包裹体串。TEM揭示了柯石英和寄主矿物石英之间为共晶格取向连生关系,并寻找到在峰期变质条件下高盐流体存在的有力证据。流体包裹体经常伴随着许多相互连接的位错,并且与位错和位错壁等交生在一起,形成网络分布,这是在光学显微镜尺度下所不能探测到的。非爆裂的流体渗漏可能通过H2O或CO2分子沿位错的管道扩散,从包裹体进入寄主矿物石英,因而导致原来包裹体密度和成分的变化。

大别山双河地区超高压变质岩矿物超微构造的HRTEM研究

报道了大别山双河地区超高压榴辉岩和硬玉石英岩矿物超微构造及缺陷结构的高分辨透射电镜研究结果。在天然变形绿辉石晶内的自由位错、位错倾斜壁、位错环、位错网、亚晶界、堆垛层错等亚构造中 ,发现了纳米级水分子团 ,这种球形状水分子团包体的存在是导致绿辉石晶体水解弱化和塑性变形的重要因素。在榴辉岩矿物中广泛发育的层错、(10 0 )变形双晶、晶畴结构、界面与晶面的交叉滑移、晶格畸变等变形构造及缺陷结构 ,指示超高压岩石经历了快速折返。在硬玉单晶大约 5 0 0nm的微晶畴内 ,发现了C2 /c和P2 1/n两种结构 ,C2 /c结构的晶体学参数对应于硬玉 ,而P2 1/n结构的晶体学参数对应于绿辉石 ,纳米级P2 1/n出溶结构的存在 ,表明在退变质过程中 ,硬玉在纳米尺度上部分转变为绿辉石 ,并且未能达到平衡。也说明在主体岩石的抬升过程中 ,硬玉晶体伴随有复杂的非平衡退变质作用。对于大别山超高压变质岩的p T轨迹描述及其构造解释具有重要意义。