西天山高压-超高压变质带折返过程中的流体活动证据：高压脉体和异剥钙榴岩

西天山造山带以发育蓝片岩和低温榴辉岩著称,蓝片岩中的大量榴辉岩相脉体记录了蓝片岩-榴辉岩相转变时的流体活动.详细的野外调查发现,西天山超高压榴辉岩内也发育了大量的高压脉体,而与蛇纹岩伴生的榴辉岩则受到了明显的异剥钙榴岩化改造,这些都是俯冲带变质作用过程中流体活动的直接证据.超高压榴辉岩内发育的高压脉体主要有3种类型,分别为绿辉石脉、石英脉和黝帘石脉,这些脉体不同程度地切穿了早期的面理.脉体石榴石是物理迁移的结果,而其他脉体矿物如榍石、绿辉石、黝帘石、白云石和磷灰石等,是从高压流体中晶出的.高压流体对钡元素具有富集作用,流体成分在时空上存在不均一性.这些普遍发育的脉体形成于超高压榴辉岩折返阶段,表明在减压过程中也可以发生强烈的流体活动和微量元素迁移.西天山异剥钙榴岩的原岩年龄为-420 Ma,异剥钙榴岩化作用发生在折返阶段(-290 Ma).在部分异剥钙榴岩化阶段,流体富集Ca,Si,Ti,Mn,Nb,Ta,Zr和Hf,亏损Fe,Mg,Na,K,REE,Tb和Y,氧逸度高,流体对岩石的交代作用不彻底,发育不平衡矿物结构;在完全异剥钙榴岩化阶段,流体富集Ca,Mg,LREE,Ni和Cr,亏损Fe,Ti,Rb,Ba,MREE和HREE,流体作用强烈,富水流体相的强烈淋滤作用使大部分元素发生迁移.

江苏东海榴辉岩相变质脉体的流体包裹体研究

苏鲁超高压变质带南部的东海地区产出大量榴辉岩体,其中存在含蓝晶石—黝帘石/褐帘石—绿辉石—金红石(+磷灰石+锆石)石英脉,它们含有与榴辉岩主岩相近似的矿物组合,故应该是在与榴辉岩相近的超高压 P-T 条件下形成的。这些脉体的褐帘石/黝帘石和金红石具有很高的稀土元素(REE)和高场强元素(HFSE)含量及变化的 Sr、Ba、V 和 Cr 含量。脉体的蓝晶石,特别是褐帘石和黝帘石含有丰富的固体与流体包裹体,包括:(1)多相固体包裹体(multiphase solidinclusions,Ⅰ型);(2)多子晶流体包裹体(multidaughter mineral-bearing fluid inclusions,Ⅱ型);(3)H_2O-CO_2包裹体(Ⅲ型);(4)高盐度盐水包裹体(Ⅳ型);和(5)中-低盐度 H_2O 包裹体(Ⅴ型)。Ⅰ型和Ⅲ型包裹体主要存在于蓝晶石中,偶尔见于黝帘石中,呈孤立分布或沿晶内裂隙分布;Ⅱ型包裹体多沿褐帘石和黝帘石晶核密集或随机分布,或沿晶内裂隙分布;Ⅳ型和Ⅴ型包裹体多见于石英中,也见于褐帘石和黝帘石中,一般沿裂隙分布。能谱和激光拉曼探针分析表明Ⅰ型包裹体中的固相有钠云母、刚玉、方解石、菱铁矿、硬石膏、重晶石、磁铁矿和黄铁矿,以及未知相;Ⅱ型包裹体中的固相有白(钠)云母、硬石膏、方解石、磷灰石、天青石、磁铁矿和黄铁矿,以及未知含水硅酸盐等;Ⅲ型包裹体主要含 H_2O 和 CO_2;Ⅳ型包裹体除含 H_2O 液相外,常见固相有石盐、方解石和不透明矿物,而气相有时可含明显数量的 CO_2和 N_2。显微测温显示,多数Ⅱ型包裹体的冰点(T_(mi))在-5℃～0℃,相应的盐度为0～7.86%NaCl equiv.。鉴于Ⅱ型包裹体含有多种子矿物,根据包裹体中固体总合量并结合溶解度资料估计,Ⅱa和Ⅱb型包裹体中溶质浓度可分别达到40%～70%和25%～40%,原始流体可能属于 Na^+-Ca^(2+)(Sr^(2+))-Mg^(2+)-Fe^(2+)-CO_3^(2-)-SO_4~2-SiO_3^(2-)±PO_4^(3-)-Cl^--H_2O 体系。Ⅳ型包裹体中 CO_2固相熔化温度为-58.1～-58.0℃,激光拉曼探针分析证实 CO_2相中还存在 N_2;CO_2(-N_2)相的均一温度(T_(hCO_(2))为9.8～18℃,相应的 CO_2(-N_2)相流体密度为0.739～0.784g/cm^3。加热时石盐熔化温度(T_s)为201～428℃,液-气均一温度(T_h)从184到≥450℃,相应的含水相盐度为31.12%～≥53%NaCl。黝帘石和石英中Ⅴ型包裹体 T_e 接近-21℃,T_(mi)分别为-4.5～-19.0℃和-3.2～-18.4℃,相应的盐度分别为7.17%～≥20.68%NaCl 和5.26%～21.26%NaCl equiv.不等。高压脉体中存在丰富的流体包裹体证明这些脉体是在有自由流体相的条件下形成的。包裹体的产状和结构关系表明,原生Ⅰ型和Ⅱ型包裹体是在蓝晶石、褐帘石和黝帘石生长期间捕获的,流体可能来自于大陆板块深俯冲期间含水矿物的脱水反应。在超高压条件下,这种流体属于含水硅酸盐熔体—含水流体体系,含有大量溶质和微量元素。流体组成与岩石(矿物)类型有关,反映矿物结晶时与周围流体介质构成了局部的缓冲体系,并从周围流体介质中获取了所需要的组分,即产生榴辉岩相脉体的流体是就地来源的。由于超高压峰期变质后,苏鲁地体经历了快速折返和抬升,超高压条件下捕获的流体包裹体都经受了部分爆裂—再平衡,流体包裹体的密度大大降低;同时,流体包裹体有可能与主矿物腔壁相互作用,引起流体成分改变。