造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出来再实施原位微区定年的方法,测定微量元素和包裹体矿物组合并不总能准确限定这些定年副矿物结晶于哪个变质阶段,这将影响副矿物年龄意义的解析。观察分析定年副矿物在榴辉岩中的结构,能够厘清它们与岩石主要组成矿物之间的成因联系,进而可通过主要组成矿物限定副矿物的结晶温压条件和年龄意义。因此,具有岩相学结构制约的副矿物原位定年分析(“岩石年代学”方法)是耦合变质岩石学(P-T)和地质年代学(t)结果的重要手段,应在今后的变质作用研究中得到更多的重视和运用。与此同时,进一步研究变质分解/重结晶、熔/流体交代、脆/韧性变形等地质作用对副矿物定年同位素体系的影响。变质作用的时间信息不仅包括通过同位素定年获得的绝对年龄,也包括变质作用所持续的时间。受制于定年测试的精度,一些短时间尺度(≤1Myr)的变质作用难以通过同位素年代学方法进行限制。基于矿物的成分扩散、结构演变、力学性质转变等模拟方法,可用于揭示和限定这类变质事件的时间尺度,以此精细刻画岩石的变质P-T-t轨迹,有助于深入理解造山带榴辉岩的形成过程和机制。

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。

大别—苏鲁超高压—高压变质带伸展构造格架及其动力学意义

构造分析结合变质作用PTt轨迹和同位素年代学资料指出,现今观察到的大别—苏鲁超高压—高压变质带区域构造框架,主要是在印支期中-朝与扬子克拉通斜向碰撞及超高压—高压变质作用期后伸展体制下形成的(200～170Ma)。构造样式类似于北美科迪勒拉型变质核杂岩并发育多层低缓角度地壳尺度的伸展拆离带。几何形态表现为大型穹窿或小型穹窿群。区域伸展构造叠加于先期碰撞或挤压构造之上,控制了超高压和高压变质岩石的空间分布。大规模的近水平韧性伸展流动,是在超高压—高压变质岩石从地幔深处折返到中、下地壳层次及角闪岩相环境下发生的。广泛的减压部分熔融作用反映的壳—幔动力学过程和地壳热结构的变化,是促使造山带从挤压体制向伸展体制转换的因素之一。证明造山带尺度的地壳伸展和薄化作用,在超高压和高压变质岩石折返到地表动力学过程中,曾起过重要作用。

青藏高原拉萨地块中的大洋俯冲型榴辉岩:古特提斯洋盆的残留?

在西藏拉萨地块中新发现的榴辉岩为厚层状、块状,岩石新鲜,带宽500～600m,呈构造岩片产在含石榴子石云母石英片岩中。榴辉岩岩石类型简单,榴辉岩相矿物为石榴子石+绿辉石+金红石+多硅白云母+(石英)。Grt-Omp-Phe矿物温压计估算出榴辉岩的形成温压条件为T=730℃,p=2.7GPa,接近于柯石英和石英的转变线。岩石地球化学和Sr-Nd同位素表明其原岩为典型的MORB玄武岩,来自亏损地幔。榴辉岩锆石的SHRIMPU-Pb年龄介于(242.4±15.2)～(291.9±12.8)Ma之间,15个测点的平均值为261.7Ma±5.3Ma,结合矿物包裹体的研究,认为代表榴辉岩的变质年龄,与Sm-Nd同位素等时线年龄(305Ma)可以对比。结合区域地质资料,推测榴辉岩的原岩时代为石炭纪—二叠纪。二叠纪MORB榴辉岩和区域上同时代岛弧火山岩的产出,表明拉萨地块中可能存在一条石炭纪—二叠纪的古缝合带,其中榴辉岩代表古特提斯洋壳的残留。

柴达木盆地北缘新元古代-早古生代大洋的形成、发展和消亡

柴达木盆地北缘构造带是一条典型的早古生代造山带,是由陆壳深俯冲形成的高压/超高压变质带,产于其中的高压/超高压变质岩石原岩形成时代普遍大于750Ma,原岩的性质为陆壳属性,但柴北缘东段都兰沙柳河地区出露的含柯石英榴辉岩原岩的形成时代为516Ma,原岩的性质为洋壳属性,证实柴北缘局部地段还存在洋壳深俯冲,柴北缘地区可能记录了从大洋俯冲到大陆俯冲再到碰撞造山这一完整的演化历史。本文主要从岩石学、年代学、地球化学以及同位素地球化学等方面对柴北缘地区陆壳深俯冲前新元古代-早古生代大洋发展与演化的岩石记录进行了系统总结,认为柴北缘地区在700~850Ma时受Rodinia超大陆裂解事件的影响发生了裂解;535~700Ma时在裂解事件的基础上形成了一个新元古代-早古生代的大洋,沿柴北缘连续分布的岩石记录表明该洋盆可能在早古生代已具有一定的规模;460~535Ma时该洋壳发生了俯冲消减作用;450~460Ma期间洋盆闭合消失。这一认识对全面深入了解柴北缘高压/超高压变质带早古生代构造演化历史具有重要意义。

大陆板片多重性俯冲与折返的动力学模式——苏鲁高压超高压变质地体的折返年龄限定

苏鲁高压-超高压变质地体自南而北由高压(HP)、很高压(VHP)和超高压(UHP)变质叠覆岩片组成,前者依次叠覆在后者之上,岩片之间的界限为韧性剪切带.根据超高压变质岩片中角闪岩相岩石与高压变质岩片中绿片岩相岩石的黑云母和白云母Ar-Ar和Rb-Sr测年新结果,结合前人在该区所做的锆石SHRIMP U-Pb、全岩Sm-Nd、Rb-Sr等测年数据综合分析表明,超高压变质岩石的峰期变质年龄为240～220 Ma,折返年龄为220～200Ma;而高压变质岩石的峰期变质年龄大于258 Ma,起始折返年龄为258 240 Ma,折返年龄比超高压变质岩石早30～40Ma.这说明扬子板片并不是整体俯冲和折返的.由于具组分和密度差异,俯冲板块的不同部位沿岩性或构造界面先后分片俯冲和折返,在北苏鲁超高压变质板片开始俯冲时,南苏鲁高压变质板片已开始折返.

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。

大陆造山运动:从大洋俯冲到大陆俯冲、碰撞、折返的时限--以北祁连山、柴北缘为例

北祁连山和柴北缘是典型的早古生代大陆造山带,分别发育有北祁连山大洋型俯冲缝合带和柴北缘大陆型俯冲碰撞带。作为早古生代大洋冷俯冲的典型代表,北祁连山经历了从新元古代-寒武纪大洋扩张、奥陶纪俯冲和闭合及早泥盆世隆升造山的过程。高压变质岩变质年龄为490～440Ma,证明古祁连洋经历了至少50m.y.的俯冲过程。柴北缘超高压变质带是大陆深俯冲的结果,岩石学、地球化学和同位素年代学表明,柴北缘超高压变质带中榴辉岩的原岩分别来自洋壳和陆壳两种环境。高压/超高压变质的蛇绿岩原岩的年龄为517±11Ma,与祁连山蛇绿岩年龄一致。榴辉岩早期的变质年龄为443～473Ma,与祁连山高压变质年龄一致,代表大洋地壳俯冲的时代,而柯石英片麻岩和石榴橄榄岩所限定的超高压变质时代为420～426Ma,代表大陆俯冲的年龄。从大洋俯冲结束到大陆俯冲最大深度的转换时间最少需要20m.y.。自420Ma起,俯冲的大洋岩石圈与跟随俯冲的大陆岩石圈断离,大陆地壳开始折返,发生隆升和造山。北祁连山和柴北缘两个不同类型的高压-超高压变质带反映了早古生代从大洋俯冲到大陆俯冲、隆升折返的造山过程。

西藏拉萨地块MORB型榴辉岩的岩石地球化学特征

松多榴辉岩的SiO2、Al2O3含量分别为45.3%～50.6%、12.93%～14.27%,K2O+Na2O为1.3%～2.8%,TFeO/MgO为1.11～2.02,CaO为10.4%～14.47%,K2O<0.3%,Na2O为0.97%～2.47%。总体上具有玄武质或辉长质岩石的成分特征,属于钙碱性系列,具有MORB的特征,表明其原岩来自大洋环境。松多榴辉岩大多数样品的稀土元素配分模式显示轻稀土元素亏损,无明显的Eu异常,重稀土元素平坦。微量元素蛛网图均显示从Zr到Yb属于平坦型,基本上未发生分馏。松多榴辉岩的LaN/YbN比值为0.19～0.56,LaN/CeN为0.75～0.81,LaN/SmN为0.37～0.81,三者均小于1;Hf/Th除了石英榴辉岩中的06Y-344样品为6.81外,其他样品为11.10～33.97,均大于8;Ce/Nb为2.72～19.02,均大于2;Th/Yb为0.01～0.10,均小于或等于0.1,也说明其原岩具有典型MORB的特征。锆石SHRIMPU-Pb定年获得松多榴辉岩的变质年龄为261Ma±5.3Ma,推测其原岩可能为古特提斯洋盆的残留。

桐柏—大别—苏鲁UHP和HP变质带的结构及流变学演化

在岩石圈流变学基本原理指导下 ,运用现代构造解析学方法 ,在不同尺度上判别和分析了桐柏—大别—苏鲁UHP和HP变质带内深俯冲、同碰撞构造及UHP和HP岩石折返过程中的变形特征 ,重点讨论同碰撞形成的高角度网结状榴辉岩相剪切带阵列、高角闪岩相剪切及有关变形组合以及碰撞期后伸展韧性薄化变形样式 ,强调指出不同地壳层次和物理条件下变形分解作用的重要性 ,而且 ,在UHP和HP变质带内最有效的应变体制是剪切作用 ,并在三维空间上形成不同格式的剪切带网状系统 .以构造学记录为主线 ,结合已有可利用的岩石学、变质作用 pT轨迹和同位素年代学资料 ,提出一个UHP和HP变质带尺度上的流变学演化模式 ,其中 ,UHP和HP变质岩石由地幔深度折返到地壳表层 ,经历了楔状挤出、碰撞期后地壳韧性薄化及晚造山伸展塌陷。

桐柏高压变质地体:对桐柏-大别-苏鲁高压/超高压变质带构造框架和俯冲/折返机制的制约

桐柏造山带位于秦岭造山带和大别-苏鲁造山带之间,是揭示秦岭-桐柏-大别-苏鲁巨型造山带中各地质体之间构造关系及地质演化差异的关键地区。桐柏高压变质地体主要由两个高压岩片(I和II)及其北侧的构造混杂岩带和南侧的蓝片岩-绿片岩带构成。高压岩片I以北、南两条榴辉岩带为代表,构成桐柏山背形构造的两翼,其峰期变质条件分别为530～610℃、1.7～2.0GPa和460～560℃、1.3～1.9GPa。高压岩片II以桐柏杂岩中的变质岩包体为代表,其峰期变质条件推测在<700℃、>1.2GPa的榴辉岩相范围内,而退变质条件为660～700℃、0.80～1.03GPa。U-Pb、Lu-Hf、Rb-Sr和Ar-Ar同位素年代学研究表明,高压岩片I的峰期变质时代为255Ma,冷却至白云母封闭温度的时代为238Ma;而高压岩片II的主期变质作用发生在232～220Ma,作为桐柏杂岩主体的片麻状花岗岩则侵位于140Ma。这说明,高压岩片I和II分属于两个时代不同的俯冲/折返岩片,当高压岩片II被俯冲到地壳深处并经受高压变质时,其上覆的高压岩片I已经折返到中上地壳的水平。这一结果验证了在西大别、东大别和苏鲁地区提出的高压/超高压岩石的穿时(或差异)俯冲/折返模型,同时说明华南大陆地壳最早的俯冲发生在晚二叠世,这也代表华北与华南陆块之间从洋壳俯冲转化为陆壳俯冲的时间。基于桐柏杂岩与北大别杂岩的可比性,认为桐柏高压变质地体相对低温低压的变质环境以及超高压岩石的缺乏缘于华南陆块的俯冲深度向西逐渐变浅,而早白垩世的构造挤出造成了桐柏-大别高压/超高压变质带东宽西窄的构造格局。

南阿尔金—柴北缘高压-超高压变质带研究进展、问题及挑战

南阿尔金—柴北缘高压-超高压(HP/UHP)变质带为近10年来所新厘定,它分布在青藏高原北缘,延伸近1000km,被阿尔金断裂分成南阿尔金和柴北缘两部分,以含少量榴辉岩、石榴橄榄岩和含柯石英的片麻岩为特征。根据野外地质观察、岩石组合分析及其岩石学特征,可把南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带划分为6个HP/UHP变质单元,从西向东分别是:江尕勒萨依榴辉岩-片麻岩单元(JSU);巴什瓦克石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(BWU);鱼卡—落凤坡榴辉岩-片麻岩(片岩)单元(YLU);绿粱山石榴橄榄岩-高压麻粒岩单元(LLU);锡铁山榴辉岩-片麻岩单元(XTU);都兰榴辉岩-片麻岩单元(DLU)。研究显示,6个HP/UHP变质单元在岩石组合、形成的温度压力条件及变质演化历史等方面存在明显差异;榴辉岩相变质时代变化在420～500Ma之间,可能反映了早古生代沿南阿尔金—柴北缘HP/UHP变质带的多阶段或穿时性的俯冲作用。

苏鲁高压—超高压变质地体的陆—陆碰撞深俯冲剥蚀模式

中国苏鲁高压-超高压变质地体由2个不同时代的变质基底组成.南苏鲁(临沭-连云港地区)中不同类型高压-超高压变质岩石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大陆边缘拉伸构造环境.研究表明南苏鲁高压-超高压变质岩石的原岩所代表的花岗岩浆和基性岩浆作用为罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代(780-700Ma)裂解事件的响应.北苏鲁(青岛-威海)超高压变质地区的花岗质片麻岩锆石SHRIMPU-Pb定年表明,变质基底的年龄是2400Ma(或>2400Ma),并经历了1800-1700Ma和-200Ma的变质事件,研究表明苏鲁高压-超高压变质地体由2个不同时代变质基底组成,北苏鲁的变质基底属于北中国板块胶辽朝地块的一部分,形成时代比南苏鲁基底老得多,其与南苏鲁地块之间的界限位于五莲以北到海阳所以南一线.由于在北苏鲁含柯石英的透辉石石英岩锆石SHRIMPU-Pb定年获得精确超高压峰期变质年龄为(234.1±4.2)Ma,退变质年龄为(218.2±1.5)Ma,表明南、北苏鲁2个不同时代基底地块同时经历了超高压变质作用.根据上述事实,提出苏鲁高压-超高压变质地体的陆-陆碰撞俯冲剥蚀新模式,即扬子板片在240-220Ma的深俯冲作用中拽动上部胶辽朝板片的-部分老变质基底岩石向下俯冲至大于100km的深度,并形成楔形俯冲剥蚀体,之后又与南苏鲁俯冲板片一起快速折返上来。

阿尔金断裂带最大累积走滑位移量——900km?

通过变形构造几何学、岩石学和区域构造对比研究,认为阿尔金断裂西北侧的阿尔金山北缘、南缘近EW走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带分别与阿尔金断裂东南侧的北祁连山、柴北缘NW—SE/NWW—SEE走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带相对应,并且,高压变质带与超高压变质带的宽度和走向在断裂两侧存在较大的变化。这种在断裂带中宽度变窄、角度趋于与断裂带走向一致的变化是韧性或韧脆性走滑过程中产生的拖曳构造。因此,阿尔金断裂带走滑过程中存在较大的韧性变形,它的最大累积走滑位移量应由韧性和脆性走滑位移量组成,至少大于500km,小于1000km。另外,拖曳构造的几何特征,以及西昆仑库地北蛇绿岩、阿尔金南缘蛇绿岩和柴北缘蛇绿岩在年龄、岩石组合及地球化学特征方面均具有相似之处,暗示在早古生代时期西昆仑和阿尔金南缘、柴北缘很可能处于相同的构造背景之中,后被阿尔金断裂所切割。因此,综合得出了阿尔金断裂带最大累积左旋走滑位移量为900～1000km。

青藏高原北缘早古生代板块构造演化和大陆深俯冲

青藏高原北缘北祁连山和柴达木盆地北缘分别发育有2类不同的高压和超高压变质带。北祁连山为典型的环太平洋型俯冲带,榴辉岩锆石的SHRIMP年龄为464Ma±5Ma。而柴北缘为典型的大陆俯冲型变质带,片麻岩锆石中的柯石英证明柴北缘是一超高压变质带。石榴橄榄岩中的超硅石榴子石和橄榄石中的钛铁矿等出溶反映其形成深度大于200km。柴北缘榴辉岩的原岩具有MORB和OIB的特征,并与北祁连山榴辉岩的年龄相同,代表早古生代祁连洋俯冲变质的时代。而含柯石英片麻岩的锆石和石榴橄榄岩超高压变质年龄均为423Ma,代表大陆地壳深俯冲发生的时间。北祁连山和柴北缘很可能是一个俯冲带从大洋俯冲到大陆碰撞的不同阶段的产物。

中国大陆构造及动力学若干问题的认识

中国(东亚)大陆受特提斯、古亚洲和太平洋构造体系的制约,具有复杂的地体构架和特殊的岩石圈结构。本文从地学前沿——大陆动力学的视野出发,围绕中国大陆构造及动力学四个方面的研究,总结已有的进展并提出新的思考:①中国大陆板块下的构造和整个地幔运动的构架:地震层析资料揭示西太平洋板片向西俯冲到东亚大陆之下,其倾角逐渐减小,最后近水平地插进400～600km深度的地幔过渡带中,成为箕状几何形态的超深俯冲板片。印度岩石圈板片超深俯冲至青藏高原之下～800km的深度,在喜马拉雅西构造结部位发生双向不对称深俯冲,印度岩石圈板片向东俯冲至东构造结东侧之下300～500km的深度。②中国大陆变质基底的再活化:中国大陆的大部分陆块未受显生宙以来构造、变质和岩浆事件的改造与激活,在冈瓦纳大陆北缘的印度陆块和阿拉伯陆块北缘还发育有形成于泛非期(530～470Ma)的造山带,其影响范围至高喜马拉雅、拉萨地体和三江地区。新生代的变质活化普遍出现在喜马拉雅、南迦巴瓦、拉萨地体和三江-缅甸地区,最新的变质年龄仅2～1Ma(南迦巴瓦)。③中国主要高压-超高压变质带的大地构造背景及深俯冲-折返机制:中国及邻区含榴辉岩的高压-超高压(HP/UHP)变质带有洋壳(深)俯冲和陆壳(深)俯冲之分。青藏高原中,大部分洋壳俯冲形成的高压/超高压变质带与原-古特提斯洋盆中诸多微陆块之间的小洋盆的汇聚碰撞有关,陆壳深俯冲作用有两种机制,它们分别是大陆块之间剪式碰撞和撕裂式岩石圈舌形板片的深俯冲。④中国大陆造山带的深部物质可经3类机制挤出,即深部地壳物质"牙膏式"挤出、侧向挤出和"挤压转换式"挤出。

中国大陆科学钻探(CCSD)高压超高压变质岩中石英脉流体包裹体初步研究

初步的岩相学和冷热台显微测温表明,CCSDHP-UHP岩石中石英脉和后期碳酸盐脉中含有3种流体包裹体:盐水溶液(NaCl-H2O)包裹体(Ⅰ类)、NaCl-CaCl2-H2O(Ⅱ类)和N2-CH4纯气相(Ⅲ类)包裹体,其中Ⅰ类盐水溶液包裹体可进一步分为中高盐度盐水溶液包裹体(Ia)、中等盐度盐水溶液包裹体(Ib)和低盐度盐水溶液包裹体(Ic),而Ⅲ类为CCSD中首次发现;Ia、Ib和Ⅱ型流体包裹体主要以原生或假次生形式赋存在榴辉岩的石英脉或石英颗粒中,在角闪岩相的片麻岩及其石英脉中均未观察到,显示它们可能主要被捕获于榴辉岩的减压重结晶或退变质阶段,而Ic型包裹体分布广泛,表明其主体可能是在超高压变质岩折返过程的最晚阶段捕获的;N2-CH4纯气相包裹体均为原生包裹体,主要呈孤立和小群状与Ia和Ib类包裹体分布于榴辉岩中条带状石英脉中,可能主要是在高压-超高压榴辉岩相变质条件下被捕获的;CCSD榴辉岩中石英脉的主体形成于板块折返有关的减压重结晶和退变质,而片麻岩中石英脉则主要来源于角闪岩相及其后期退变质作用;榴辉岩和片麻岩中石英脉流体包裹体的组成和地球化学特征存在明显区别,但它们各自相似于其寄主岩石中的石英颗粒中包裹体,说明CCSD中HP-UHP岩石在板块折返过程中释放出的变质流体没有经过大规模的迁移。

合肥盆地早侏罗世防虎山组沉积岩碎屑锆石的矿物包裹体及内部结构

防虎山组的下部砂岩地层是合肥盆地最古老的中生代沉积地层,在样品FH4中选出了碎屑锆石,通过显微激光拉曼光谱、电子探针的研究发现,锆石中含有柯石英、绿辉石、多硅白云母等典型的高压超高压(HP UHP)矿物包裹体、熔体玻璃包裹体以及磷灰石、石英、斜长石、白云母等矿物包裹体。结合阴极发光图像所揭示的锆石内部结构的分析以及锆石的微区测年数据,对碎屑锆石的物源进行了讨论。HP UHP矿物包裹体在具有三叠纪年龄的变质碎屑锆石中的发现,进一步证明大别造山带高压-超高压岩石在早侏罗世时期已经出露地表并为合肥盆地提供了重要物源;碎屑锆石内部结构及成因的多样性表明当时作为源区的大别造山带岩石的复杂性。

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。

CCSD HP-UHP变质岩中磷灰石稀土元素(REE)地球化学及其示踪意义

磷灰石是一种能在UHP变质峰期稳定存在并富含稀土元素(REE)的常见副矿物,其REE组成变化可以对变质过程进行地球化学示踪。本文利用激光剥蚀等离子光谱仪(LA-ICP-MS)对中国大陆科学钻探(CCSD)钻井中及其附近出露的不同变质程度的HP-UHP变质岩(榴辉岩、角闪(片)岩和片麻岩)中的磷灰石进行了REE组成原位测定,结果显示不同围岩中磷灰石的REE组成特征及其相关系数变化很大,其球粒陨石标准化配分曲线可以分为3大类:Ⅰ.轻稀土(LREE)富集型,其REE总量(∑REE)很高,可达n×1000×10^(-6);Ⅱ.中稀土(MREE)富集型,其(La/Sm)_N<1,Eu异常变化较大;Ⅲ.重稀土(HREE)富集型,其配分曲线呈明显的左倾形式,∑REE总量很低,仅为9.228×10^(-6),且具明显的Eu负异常。磷灰石颗粒原位分析显示从边部到中心∑LREE有逐渐升高的趋势,表明了在俯冲折返的过程发生过短时增温作用,并极有可能发生过部分熔融。部分熔融过程中磷灰石中的LREE将与其它大离子半径元素一起优先释放。