大别山东北缘桐城高压-超高压变质带的构造解析及其对郯庐断裂带的制约

通过对郯庐断裂带南段桐城地区高压-超高压变质带详细的岩石学和构造学研究,将研究区从空间结构上划分为三个构造单元:上部低温-高压单元、中部中温-高压单元和下部超高压单元。根据研究区多期构造变形分析,共识别出了五期有区域构造地质学含义的事件(D_1-D_5):D_1代表高压-超高压变质岩中-晚三叠世同碰撞早期折返过程;D_2表征了高压-超高压变质岩晚三叠世同碰撞晚期折返过程;D_3记录了早白垩世中大别变质核杂岩的形成,也即整个中国东部晚中生代大规模伸展构造在研究区的表现;D_4可能标志着郯庐断裂走滑构造对高压-超高压造山带的叠加;D_5表现为脆性正断作用,控制了晚白垩世-古近纪潜山半地堑盆地的形成。这些结果表明了研究区所经历构造演化的复杂性,其构造几何形态很难用郯庐断裂左行平移南大别超高压变质岩来解释,也不支持桐城地区存在巨大走滑作用的证据。

苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压与超高压变质带原岩的接触关系及其地质意义

苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压与超高压变质带接触关系的确定对该地区构造格局的建立具有重要的意义。研究表明苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压变质带内的锦屏群底部含砾岩层不整合覆盖于超高压变质带南部的朐山花岗片麻岩之上,含砾岩层中的砾石虽然经历了后期的塑性变形改造,但其地质特征仍展示出地层下部层位沉积砾石特有的性质。此外,同位素年代学研究揭示出朐山花岗片麻岩与锦屏群变质岩的原岩分别形成于859Ma和814Ma。这些都说明锦屏群变质岩与下伏朐山花岗片麻岩原岩之间的接触关系为角度不整合。在后期的构造运动过程中它们一起经历了高压-超高压变质变形作用,折返过程中锦屏群变质岩向北西西方向逆冲,形成叠加于不整合接触面的韧性剪切带。

大别山南部高压-超高压变质地体的峰期变质条件

长期以来 ,人们普遍认同南大别高压 超高压变质地体是由“冷”、“热”榴辉岩带组成的观点 ,但关于两者的接触关系一直存在着不同的认识。本次研究重点解剖大别山太湖地区花凉亭水库附近地区 ,力图通过对各类榴辉岩峰期变质P T条件的研究 ,揭示南大别变质地体的地质结构。全区由南向北出露 4种岩石 :云母片岩、黑云母片麻岩、花岗片麻岩和绿帘黑云斜长片麻岩。榴辉岩多呈大小不等的透镜体、岩块或层状分布于后 3类岩石中。根据内洽地质温压计的计算结果 ,并结合各类榴辉岩的地理位置 ,可以看出榴辉岩的峰期变质P T条件自朱家冲经水口、大坝至金河桥是渐次增高的 ,并没有明显的压力差存在 ,其中水口、大坝附近的榴辉岩相当于高压 /超高压过渡环境中形成的榴辉岩。因此 ,我们认为南大别变质地体是一个连续的整体 ,“冷”、“热”榴辉岩带并不是以断层形式相接触的 ;

新疆西南天山哈布腾苏一带高压-超高压变质基性岩的地球化学特征及其构造意义

新疆西南天山哈布腾苏地区的高压-超高压变质基性岩(榴辉岩和蓝片岩)主要以形态各异的岩块或构造透镜体形式产于其围岩变质沉积岩石榴多硅白云母片岩中。本文对这些变质基性岩进行了详细的岩石学、矿物学和地球化学研究,并对其原岩性质及区域构造演化进行了讨论。地球化学分析结果显示其原岩成分主要为拉斑玄武岩和少量碱性玄武岩。榴辉岩原岩可进一步划分为N-MORB(正常洋中脊玄武岩)、E-MORB(富集洋中脊玄武岩)和OIB(洋岛玄武岩)三种类型,而蓝片岩为OIB型。第一种榴辉岩具低的TiO2(1.00%～1.08%)、P2O5(0.09%～0.15%)和∑REE(35.98×10-6～43.51×10-6)含量以及低的LREE/HREE(1.35～1.43)和(La/Yb)N(0.63～0.71)比值等特征,具有N-MORB属性,暗示其原岩可能来源于亏损的地幔源区,形成于大洋环境;第二种榴辉岩具有较高的Ti(TiO2=1.35%～2.25%)、P(P2O5=0.05%～0.20%)和∑REE(60.10×10-6～77.35×10-6)含量和较高的LREE/HREE(1.25～2.43)、(La/Yb)N(0.52～1.52)比值,具有E-MORB特征;第三种榴辉岩TiO2含量为1.16%～2.86%,Zr/Y=5.32～7.78,∑REE=79.12×10-6～192.1×10-6,LREE/HREE=4.15～6.54,(La/Yb)N=3.77～9.44,其轻重稀土元素分异明显,显示OIB属性,暗示其原岩可能来源于富集地幔源区。而OIB型蓝片岩则富集TiO2(1.39%～2.86%)和∑REE(88.18×10-6～227.8×10-6)和具有相对高的(La/Yb)N(5.03～9.84)和Zr/Y(4.93～9.55)比值,这些特征与OIB型榴辉岩类似,暗示二者可能具有共同的岩浆源区。新疆西南天山哈布腾苏地区具MORB和OIB属性岩石组合的出现揭示该区早古生代曾发育有洋盆,其演化过程中可能受到结晶分异作用以及异源岩浆混合的影响,导致该区的变质基性岩元素地球化学特征具有MORB和OIB的亲缘性,暗示其原岩是在大洋中脊和临近洋岛共同作用背景下形成的。该区榴辉岩和蓝片岩的形成可能与先存洋壳残片经历高压-超高压变质作用及后期构造折返有关。

苏北高压-超高压变质带中成矿作用

以苏北地区为例,在分析区域岩石学、构造地质学和成矿学资料的基础上,结合江苏省地质调查院和江苏省地质矿产局第六地质大队有关区域地质调查和矿产资料,初步建立了2个成矿系列,即与超高压变质作用有关的金刚石-金红石-蛇纹石-蓝晶石-大理石成矿系列和与高压变质作用有关的磷-水晶-蓝晶石成矿系列.前者与印支期巨量物质超深俯冲有关,后者与稍晚发生的高压-超高压变质带的折返事件有关.本区可能存在燕山期金、银多金属成矿系列,在下一步地质找矿时值得注意.

大别山造山带高压-超高压变质岩的折返过程

高压-超高压变质岩的形成与折返是地球动力学过程,虽人眼不能见及,但在岩石中留下种种记录。本文以大别山为例对高压-超高压变质岩的折返过程进行了探讨。文中(1)综合构造地质学和地球物理学观测资料,剖析了大别山造山带的结构构造,指出了作为高压-超高压变质岩折返通道的莫霍面断口和折返形成的挤压穹隆地壳结构;(2)综合变质岩石学P-T-t轨迹研究资料,追踪高压-超高压变质岩在地下的运动轨迹,揭示了其在俯冲-折返过程不同时段经过的深度和运动速率,并指出其向南的折返极性;(3)结合沉积岩石学研究资料,利用合肥盆地中砾岩成分和碎屑白云母Si含量记录,限定了高压-超高压变质岩折返至地表的时间为中侏罗世前。基于上述资料,本文重建了大别山高压-超高压变质岩的三阶段折返过程,指出大别山包含三个岩片,于230Ma左右分别从不同深度快速折返,折返速率为3～10km/Ma,于210Ma左右进入中地壳,并于180Ma左右快速折返(折返速率为3km/Ma左右)至上地壳,白垩纪折返速率极慢(0.1km/Ma左右)。

苏鲁—大别榴辉岩研究:形成于不同地质时期的高压-超高压变质带

含柯石英的苏鲁-大别榴辉岩是高压-超高压变质带的产物.依据榴辉岩的总体展布方向、岩石特征、高压-超高压变质作用及退变质作用的温压条件,可划分为NEE向胶东高压-超高压变质带、NNE向郯庐高压-超高压变质带和SEE向大别高压-超高压变质带.榴辉岩的同位素年龄值指示这3个带是主压应力方向不同、形成时期不同、发展和终止时期也各不相同的3个高压-超高压变质带.NEE向胶东高压-超高压变质带主要形成于700～900 Ma的晋宁期,终止于200 Ma左右的印支期;SEE向大别高压-超高压变质带主要形成于400～500 Ma的加里东期,终止于250 Ma左右的印支期;NNE向郯庐高压-超高压变质带初期曾经与胶东高压-超高压变质带是一个带,最早形成于900 Ma左右的晋宁期,但其最重要的形成期是200 Ma左右的印支期,55 Ma左右的喜马拉雅期该带进入推覆造山阶段.胶东、大别和早期的郯庐高压-超高压变质带的主压应力方向都是近SN向,印支期之后的郯庐高压-超高压变质带主压应力方向转变为近EW向.

榴辉岩相高压-超高压变质岩的He同位素地球化学研究现状与问题

He同位素是区分地壳、地幔物质,研究壳-幔相互作用最灵敏的示踪剂之一,但其在高压-超高压变质作用过程中的地球化学行为目前仍不清楚,因而制约其在榴辉岩研究中的应用。中国作为高压-超高压榴辉岩带分布的重要地区,榴辉岩产出得天独厚,大洋、大陆两种俯冲成因榴辉岩均有分布。本文在归纳榴辉岩相高压-超高压变质岩研究进展的基础上,分析了He同位素示踪在榴辉岩研究中的应用现状。

西南天山高压-超高压变质岩特征研究

西南天山高压-超高压变质带内出露一套以榴辉岩、蓝片岩和长英质片岩为主的高压-超高压变质岩石,被认为是在洋盆俯冲-折返过程中形成的变质杂岩体。对榴辉岩、蓝片岩和石榴石白云母片岩样品的岩石学、微量元素和稀土元素特征进行了研究,西南天山地区的高压-超高压变质带中榴辉岩、蓝片岩和石榴石白云母片岩的地球化学特征具有明显差异,榴辉岩以SiO2含量低、Ba和U富集、高场强元素亏损和轻稀土元素亏损为特征,其原岩为普通洋中脊玄武岩(N-MORB);蓝片岩以SiO2含量低、Ba和轻稀土元素富集为特征,其原岩为洋岛玄武岩(OIB);石榴石白云母片岩以SiO2含量高、大离子亲石元素和轻稀土元素富集、Eu呈弱负异常为特征,其原岩为陆源沉积岩。

北秦岭高压-超高压岩石的多期变质时代及其地质意义

在岩相学观察和锆石CL图像研究的基础上,利用LA-ICP-MS原位微区定年分析方法,本文确定北秦岭清油河退变榴辉岩的峰期变质时代为490±6Ma,退变质时代为453±9Ma,原岩形成时代为655±9Ma;松树沟超高压长英质片麻岩的峰期变质时代为497±8Ma,两期退变质时代分别为448±4Ma和421±2Ma,原岩形成时代上限832±25Ma;寨根石榴石辉石岩的峰期变质时代为498±2Ma,中压麻粒岩相退变质时代为450±3Ma,角闪岩相退变质时代为426±1Ma,原岩形成时代为573±40Ma;西峡北榴闪岩的角闪岩相变质时代为423±3Ma,原岩形成时代为843±7Ma。新确定的这些岩石的峰期变质时代与前人已报导的区内高压-超高压岩石的峰期变质时代在误差范围内基本一致,结合区内高压-超高压岩石不仅分布在秦岭岩群北缘的官坡-双槐树一带,而且断续出露在秦岭岩群中部或偏南侧的清油河北-松树沟-寨根北甚至西峡北东西一线,进一步表明它们应是同一期构造地质事件的产物。北秦岭已发现的全部正变质的高压-超高压岩石均呈透镜体状分布在围岩片麻岩中,松树沟超高压长英质片麻岩的原岩为典型的陆壳沉积物,因此,这些高压-超高压岩石的形成可能都是陆壳俯冲-深俯冲作用的产物。结合岩相学观察、锆石CL图像和锆石U-Pb定年表明,这些高压-超高压岩石在～500Ma经历了峰期变质作用后,又分别在～450Ma和～420Ma遭受了中压麻粒岩相和或角闪岩相退变质作用的叠加,充分说明这些高压-超高压岩石经历了一个完整的由陆壳俯冲-深俯冲、之后连续两次抬升的构造演化过程。另外,本次研究新获得的这些岩石的原岩形成时代介于843±7Ma～573±40Ma之间,结合官坡榴辉岩的原岩形成时代为791～814Ma以及松树沟榴闪岩原岩时代为787±16Ma的研究,共同表明北秦岭高压-超高压岩石的原岩形成时代均为新元古代,因此,限定俯冲-深俯冲的陆壳物质应来自形成时代为新元古代的大陆地壳或地质体。结合区域地质背景和前人研究成果综合分析,本文初步认为,北秦岭高压-超高压变质岩带的形成是商丹洋向北俯冲拖曳南秦岭新元古代陆壳物质在～500Ma发生陆壳俯冲-深俯冲作用的产物,之后在～450Ma与～420Ma经历了两期抬升。

南阿尔金与北秦岭高压-超高压变质作用研究新进展

通过详细的野外地质和室内研究,进一步查明了南阿尔金和北秦岭构造带中高压-超高压变质岩的类型和时空分布规律,尤其是确定北秦岭高压-超高压岩石不仅分布在秦岭岩群北缘,而且断续出露在秦岭岩群中部或偏南侧的东西一线.结合岩相学观察和实验岩石学资料,确定南阿尔金榴辉岩中存在斯石英假象,确定北秦岭长英质片麻岩中石榴子石出溶石英+金红石+磷灰石前的稳定压力大于10 GPa.细致的岩相学研究揭示,南阿尔金与北秦岭超高压岩石在峰期变质之后又主体经历了两期退变质作用的叠加和改造,表明其经历了由陆壳俯冲-深俯冲、之后连续两次抬升的构造演化过程.年代学研究表明两地高压-超高压岩石的原岩形成时代均为新元古代、峰期变质时代为-500 Ma和退变质时代为-450和-420 Ma.南阿尔金与北秦岭高压-超高压变质岩带有几乎相同的峰期变质时代、退变质时代与花岗质岩浆活动的期次和时代,均早于柴北缘约30-80 Ma.因此,这三地不能构成同一条高压-超高压岩带,其形成可能是早古生代时期多陆块不同时俯冲-碰撞的产物.同时,结合区域地质资料综合分析,初步认为南阿尔金与北秦岭高压-超高压变质岩带的形成,可能分别是南阿尔金洋向北俯冲拖曳其南侧的亲扬子地块属性的部分新元古代陆壳物质、以及商丹洋向北俯冲拖曳南秦岭部分新元古代陆壳物质在-500 Ma发生陆壳俯冲-深俯冲作用的产物.

合肥盆地侏罗系沉积岩中高压-超高压变质岩物源年代学

对安徽省独山地区高压-超高压变质岩物源进行了同位素年代学的研究,证明它们属三叠纪时期扬子向华北大陆下俯冲和折返过程中的产物.对在凤凰台组发现的一类高压.超高压变质岩砾石,测得多硅白云母、磷灰石和全岩的Rb-sr同位素等时线年龄值为232.1±2.1 Ma(MSWD=0.59).对三尖铺和凤凰台组沉积岩中碎屑成因的多硅白云母,其40Ar/39Ar年龄谱的坪年龄值一致,分别为216.5±0.6和217.4±1.3 Ma.

冀北崇礼高压-超高压榴英岩的发现及其矿物化学和锆石U-Pb年代学特征

首次在冀北崇礼晚古生代红旗营子变质表壳岩中发现了高压-超高压榴英岩,并对其进行了矿物化学研究及锆石U-Pb年代学限定。该高压-超高压榴英岩呈透镜状产出,直接围岩为石榴黑云斜长片麻岩,矿物成分主要为石榴子石和石英,有少量角闪石、斜长石和重晶石,副矿物可见磷灰石、钛铁矿以及铜铁硫化物等。石榴子石以高的Grs+And值(23.08%~29.38%)为特征,属铁铝榴石-钙铝榴石-镁铝榴石系列,铁铝榴石分子、钙铝榴石分子和镁铝榴石分子分别为51.70%~61.87%、23.08%~28.45%和11.31%~16.75%,另有少量的锰铝榴石分子(1.25%~2.45%)。磷灰石为氟磷灰石,F含量介于1.65%~3.29%之间,磷灰石包裹体周边石榴子石颗粒常具放射状减压膨胀缝,显示出高压-超高压变质岩的退变质特征。重晶石可能为磷灰石在高压-超高压榴英岩的折返过程中减压分解出溶的结果,该过程同时伴随有铜铁硫化物的形成。榴英岩形成的温压条件为667~710℃、1.189~1.279 GPa,与矿物学特征所显示的压力属性相一致。榴英岩锆石SHRIMP U-Pb定年获得两组不同的年龄数据,其中碎屑锆石的Th/U值较高(0.23~3.81),年龄介于485.5~304.9 Ma之间,主要为369.8~348.8 Ma,加权平均年龄为359.4±3.8 Ma,对应的原岩可能为大陆边缘的陆源碎屑岩,物源主要为晚古生代(约359 Ma)岩浆岩;变质锆石的Th/U值较低(0.05~0.18),年龄介于277.0~259.4 Ma之间,加权平均年龄为268.1±2.9 Ma,应该是高压-超高压榴英岩的峰值变质年龄,表明高压-超高压变质作用发生在晚古生代(约268 Ma),可能与古亚洲洋洋壳向南俯冲消减过程中部分陆壳物质的加入有关。

俯冲带高压-超高压变质地体的抬升折返机制:问题和探讨

在岩石学研究的基础上,利用数值模拟分析方法和手段,探讨高压-超高压变质岩石抬升折返的地球动力学过程是目前研究俯冲碰撞造山带演化的重要前沿领域.文章在总结近年来高压-超高压变质地体岩石学和数值模拟研究进展的基础上,将目前高压-超高压变质地体的折返机制归纳为10种模式:俯冲隧道、底辟折返、俯冲隧道和底辟折返共存的模式、板片断离、多期次折返、汇聚板片之间的离散(包括板片后撤和上覆板片向远离海沟方向迁移)、逆掩推覆、构造增压、楔形俯冲通道内物质回旋、微板块旋转.超高压变质高密度洋壳榴辉岩的折返机制是目前争议较大的问题,文章介绍了近期利用数值模拟方法定量地确定洋壳深俯冲超高压变质榴辉岩抬升折返机制方面研究的一些进展:(1)通过相平衡和密度计算的方法,得到三类俯冲洋壳物质(洋中脊玄武岩、蛇纹岩、大洋俯冲沉积物)在P-T空间内的三维密度演化;(2)依据变基性岩与围岩的密度差,将折返的洋壳榴辉岩分为两类,一类是具有自折返能力的洋壳榴辉岩(ρMORB<ρmantle),即岩石具有在自身浮力的驱动下发生折返的能力,以西南天山含柯石英的洋壳榴辉岩为典型代表;另一类是携带折返的洋壳榴辉岩(ρMORB>ρmantle),该类岩石具有负浮力,只能依靠低密度的变沉积岩或蛇纹岩的携带作用发生折返,以西阿尔卑斯Zermatt-Saas含柯石英的超高压洋壳榴辉岩为典型代表.此外,针对洋壳榴辉岩的极限折返深度、折返机制以及高压向超高压转变对洋壳榴辉岩折返的影响和空间展布关系等问题进行了深入探讨.

大别造山带超高压变质带中含金钛-铁氧化物

大别造山带ＨＰ（高压）－ ＵＨＰ（ 超高压） 变质岩中的钛－ 铁氧化物系列矿物和其寄主岩石同是ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用过程的重要地质记录，经研究发现这些钛－ 铁氧化物中金元素浓度较高。对榴辉岩相、角闪岩相变质岩中金红石、钛铁矿电子探针微区分析发现其含金值高达０－０１ ％ ～０－６１ ％ ；微区电子探针浓度扫描揭露金呈超微粒包体、弥散状态分布于金红石、钛铁矿中。钛－ 铁氧化物矿物中出现这种含金形式不仅是金在ＨＰ－ ＵＨＰ变质作用下具有亲铁性质的表现，也可能是金在地幔岩石中的主要赋存状态。

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。

阿尔金、柴北缘与北秦岭高压-超高压岩石年代学研究进展及其构造地质意义

目的分析总结中国西部南阿尔金、柴北缘与北秦岭3地高压-超高压岩石年代学研究取得的新进展，讨论这些年代学数据所蕴含的构造地质意义。方法选取高质量锆石原位微区LA—ICP—MS或SHRIMP分析结果，综合分析确定3地不同区段高压-超高压岩石的变质时代。结果分别获得南阿尔金、柴北缘与北秦岭高压-超高压岩石的变质时代为（475～509）Ma，（420—457）Ma与（485—514）Ma，柴北缘高压-超高压岩石的变质时代明显滞后于南阿尔金约20—80Ma。结论中国西部南阿尔金、柴北缘与北秦岭3地高压-超高压岩石可能不构成同一条巨型高压-超高压变质岩带，其形成可能与多陆块或弧陆之间的对接碰撞有关。

阿尔金山中段高压-超高压带(含菱镁矿)石榴子石二辉橄榄岩的发现及其地质意义

阿尔金山走滑断裂带位于青藏高原北缘 ,向东北与北山构造带相连 ,它斜切了塔里木板块和柴达木地块、东天山构造带和祁连构造带。新近在该构造带中段苏吾什杰一带发现了高压 -超高压岩石新类型——含菱镁矿石榴子石二辉橄榄岩 ,其与高压壳源型榴辉岩共生一起 ,为幔源型超高压变质岩构造侵位的产物。

北苏鲁荣成地区超高压变质带的形成与折返动力学

山东省荣成地区位于苏鲁高压-超高压变质带的东北部,以花岗质片麻岩、副片麻岩为主,夹有少量的榴辉岩、石榴辉石岩、麻粒岩、超基性岩、石英岩、大理岩和斜长角闪岩等,各类岩石的锆石中普遍含有柯石英包裹体,表明荣成地区岩石曾经历超高压变质作用过程。荣成地区区域构造格架表现为面理产状总体为NNE-SSW走向,向南转为由NE-SW走向,呈弧形展布,倾向SE或SSE,超高压变质岩石由一系列近平行的剪切岩片组成,岩片之间的分界线为一些韧性剪切带,是折返阶段角闪岩相-绿片岩相的产物。结合野外宏观变形现象、显微构造分析以及糜棱岩中石英的优选方位EBSD(eleetron backscatterdiffraction,电子背散射技术)测量结果,可以判断北苏鲁荣成地区韧性剪切带主要形成于中、低温(550～350℃)条件,并具有由NW向SE"斜向正滑"的剪切指向。根据韧性剪切带中所含的榴辉岩透镜体的显微构造和绿辉石与金红石的优选方位的EBSD的研究,重塑超高压变质阶段的流变学特征:绿辉石和金红石都具有高温的滑移系组构模式。横穿苏鲁高压-超高压变质带的地震反射剖面揭示了苏鲁高压-超高压变质带呈厚10km以上的穹形板片,位于苏鲁高压-超高压变质板片下部的荣成及江苏刘山以韧性正断裂系列为主。Ar-Ar测年结果表明,发生这种伸展韧性剪切作用的时间在117～130Ma。位于板片上部的南苏鲁以韧性逆冲性断裂系列为主。基于以上各方面的研究,进一步验证了苏鲁超高压-超高压变质带折返动力学的挤出模式。