青藏高原羌塘中部榴辉岩岩石学研究进展

羌塘中部低温高压变质带是青藏高原内部延伸规模最大的高压变质带,是了解青藏高原早期形成与演化的重要窗口。该高压变质带沿龙木错—双湖缝合带出露,主要由多硅白云母片岩、蓝片岩和榴辉岩等组成,其中榴辉岩在片石山、果干加年山、戈木及冈玛错等地区出露。羌塘中部榴辉岩以透镜体状、块状和互层状产出于多硅白云母片岩或变沉积岩中。现有资料表明,榴辉岩变质作用峰期阶段矿物组合为石榴石+绿辉石+多硅白云母+金红石±蓝闪石±石英;部分地区榴辉岩石榴石中发现的盒子状绿帘石+钠云母两相包裹体和传统地质温压计结果均表明,榴辉岩变质作用峰期可能达到了硬柱石榴辉岩相。尽管部分榴辉岩中保留了绿辉石出溶叶片状石英,石榴石出溶金红石、石英、角闪石针状体和磷灰石出溶金红石等疑似超高压变质作用证据,但迄今为止,榴辉岩中还未发现柯石英、金刚石等典型超高压指示矿物,并且石榴石成分“超高压指针”以及传统地质温压计重新计算均表明羌塘中部榴辉岩并未经历超高压变质作用。榴辉岩折返P-T轨迹具有近等温降压的特点,经历了多期退变质作用。     

柴北缘鱼卡榴辉岩变质P-T演化历史

鱼卡榴辉岩-片麻岩地体位于柴北缘超高压变质岩带的北西端,以榴辉岩系为主的高压-超高压变质岩主要以透镜状、布丁状或似层状赋存于片岩、片麻岩中。区内榴辉岩的典型矿物组合为石榴石+绿辉石+多硅白云母+金红石。石榴石变斑晶普遍保存进变质生长环带,从核部到边部石榴石的化学成分、包体矿物的种类和粒度皆呈现出规律的分带性。岩相学和矿物化学研究显示榴辉岩经历了4期与俯冲和折返作用有关的变质演化历史:进变质角闪岩相(P=0.91~0.98 GPa,T=527~600℃)、峰期榴辉岩相(P=2.62~3.07 GPa,T=675~711℃),减压降温过程中的麻粒岩相-高角闪岩相(P=1.33~1.72 GPa,T=633~687℃)和低角闪岩相(P=0.56~0.88 GPa,T=490~587℃)。榴辉岩中的各类超高压变质矿物组合完整的记录鱼卡榴辉岩从俯冲到折返整个变质过程,即从最初增温增压的进变质到温度和压力都达到顶峰的峰期变质,再到降温降压的退变质这样一个顺时针P-T演化过程。     

东昆仑高压变质带榴辉岩和榴闪岩地球化学特征及形成动力学背景

大陆造山带的高压—超高压变质带是古板块汇聚边界及古大洋俯冲和大陆碰撞造山的重要标志,榴辉岩作为高压变质作用形成的岩石,历来被广为关注。根据近几年东昆仑新发现的加当、苏海图、温泉、浪木日上游、宗加、五龙沟西（大格勒）等榴辉岩及榴闪岩,厘定出一条超过500 km的高压变质带,它是青藏高原北部一条重要的古板块接合带。在野外调查基础上,综合大量前人资料,从岩相学、矿物学及岩石地球化学等方面对东昆仑榴辉岩进行了系统的分析和研究。结果表明:东昆仑高压变质带榴辉岩可分为两种类型,即榴辉岩和退变质榴辉岩;石榴石矿物化学成分均表明榴辉岩为C型;榴辉岩主要为拉斑玄武岩系列,球粒陨石标准化稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型,主要介于富集型洋中脊玄武岩（E-MORB）与正常型洋中脊玄武岩（N-MORB）之间,原始地幔标准化微量元素蛛网图基本一致,显示出洋中脊玄武岩（MORB）特征;榴辉岩、榴闪岩温压条件近于一致,形成压力介于1.2~2.0 GPa或更高,温度不小于575 ℃,具有一个顺时针“发卡”型P-T轨迹,其变质峰期温压达到榴辉岩相;峰期变质年龄出现3个明显峰值,分别为451、432、412 Ma,432 Ma主峰期变质年龄约束了东昆仑早古生代洋盆关闭时间。     

超高压变质带中的变质不均一性

不同造山带的榴辉岩和有关变质表壳岩石中柯石英及金刚石等标志性超高压变质矿物的发现,已证明陆壳岩石能俯冲到大于120 km的地幔深度并折返至地表。超高压变质带中榴辉岩和相关的榴辉岩相岩石常常与具有低级变质矿物组合的岩石(如变质花岗岩、花岗片麻岩、变玄武岩或斜长角闪岩等)密切伴生,然而它们之间的相互关系和成因联系却一直是地质学家长期争议的焦点?查明这两类岩石的变质演化历史以及相互联系,对理解大陆的深俯冲及折返过程具有重要意义。在总结、分析若干陆陆碰撞造山带中变质不均一性的研究成果及成因解释的基础上,讨论了影响岩石保存超高压变质记录的若干关键因素,包括原岩性质、变质流体、构造变形、退变质作用等。     

柴北缘沙柳河榴辉岩 岩石化学及变质条件研究

柴达木盆地北缘东端沙柳河一带榴辉岩呈布丁构造赋存在新元古代末期花岗质片麻岩中,榴 辉岩主要由石榴子石、绿辉石和金红石等矿物组成。通过对该地榴辉岩的岩石化学和变质条件研究,发 现其峰期变质条件为492.12℃～653.48℃和1.008～1.625GPa,未达到超高压的环境,在岩石中也未 发现明显的超高压证据,与柴达木盆地北缘其他地区(鱼卡河、锡铁山、野马滩)榴辉岩有所区别。     

柴北缘鱼卡河超高压变质金红石中Si含量及其地质意义

利用LA-ICP-MS方法对柴达木盆地北缘鱼卡河超高压变质的多硅白云母榴辉岩及共生的石榴角闪钠长岩中的金红石进行了详细的矿物学和LA-ICP-MS原位微量元素研究。结果表明:多硅白云母榴辉岩中金红石显示Si成分环带,且Si含量(质量分数,下同)随变质压力而发生规律性的变化; 从进变质到峰期变质阶段,金红石中Si含量从核部向边部呈升高趋势,峰期金红石的边部Si含量达到最高,退变质阶段金红石中Si含量从核部向边部呈降低趋势; 石榴角闪钠长岩中的金红石主要呈包体产于多硅白云母、石榴子石、角闪石和钠长石中; 在相同的超高压变质条件下,石榴角闪钠长岩中多硅白云母包体金红石的Si含量((1 018～2 741)×10^-6,平均为1 924×10^-6)明显高于多硅白云母榴辉岩中的峰期金红石((450～2 397)×10^-6,平均为952×10^-6)。综合多硅白云母榴辉岩和石榴角闪钠长岩的产状、变质演化和全岩成分以及前人对大别—苏鲁超高压榴辉岩中富硅金红石的研究结果提出,超高压变质岩石中金红石的Si含量与变质压力成正相关关系,金红石中Si含量大于500×10^-6可以作为榴辉岩经历超高压变质作用的指示标志。超高压金红石中Si含量与全岩成分中SiO₂和TiO₂含量有关,随SiO₂含量的升高和TiO₂含量的降低而升高。     

南非林波波带中央带Sand River地区高压麻粒岩变质作用

南非林波波带中央带Sand River地区存在高压基性麻粒岩,其峰期矿物组合为石榴石+单斜辉石+石英+钛铁矿+磁铁矿。岩石学研究表明,该高压麻粒岩经历了两期退变质作用,早期退变质阶段以斜方辉石和斜长石的出现为特征,晚期退变质阶段以角闪石的出现为特征。传统温压计计算表明:高压麻粒岩峰期变质温度为820 ℃~900 ℃,压力为13.5~15.4 kbar;早期退变质的形成温压为800 ℃~890 ℃和8.8~11.2 kbar;晚期退变质条件为540 ℃~650 ℃和2.7~4.4 kbar。其退变质作用P-T轨迹为顺时针型近等温降压到降温降压的过程。高压麻粒岩经历的这种顺时针P-T轨迹通常发育在大陆碰撞环境,指示其形成可能与津巴布韦克拉通、卡普瓦尔克拉通在碰撞后地壳快速剥露事件有关,这对探讨林波波带中央带的构造演化具有重要意义。     

西大别石榴黑云斜长片麻岩中金红石的退变质演化

以取自大别山西段七里坪的石榴黑云斜长片麻岩为例,使用矿物热力学数据库和THER-MOCALC程序（3.33版）,计算了0.3~1.5GPa和450~650°C条件下的P-T视剖面相图,讨论了该类岩石中金红石、钛铁矿与榍石矿物稳定的P-T条件,分析了该岩石从高压条件近等温降压过程中金红石的退变质作用。研究表明,金红石具有较高的稳定压力,一般大于0.75GPa,压力低时稳定范围仅局限于较低温的小区域内;榍石具有小于565°C的较低温度和0.35~1.40GPa的压力范围,榍石可与金红石共生,但其P-T条件处于榍石稳定域边缘较狭窄的范围内;在温度大于475°C、压力低于0.75GPa的区域,金红石可与钛铁矿共生,钛铁矿则稳定于温度大于570°C、压力低于0.55GPa的范围。根据金红石向钛铁矿的转变及体系含水量,约束该片麻岩角闪岩相退变质P-T条件为压力0.55~0.75GPa且温度大于570°C。     

大别超高压变质带榴辉岩中金红石SHRIMP原位U-Pb定年及其年代学意义

对大别超高压变质带榴辉岩中金红石进行了SHRIMP原位U-Pb定年,得到金红石U-Pb年龄为(219±4)Ma, 与前人利用TIMS方法获得的金红石年龄结果在误差范围内是一致的,验证了金红石用于SHRIMP原位U-Pb定年的可行性。通过对比发现,不同赋存状态的金红石U-Pb年龄无明显差别。根据本次测得的年龄数据,结合前人的研究成果,金河桥榴辉岩中金红石的U-Pb年龄为冷却年龄,代表了大别超高压变质带构造折返阶段的时代。     

大别山太湖榴辉岩变质矿物共生分析

对皖西大别山太湖榴辉岩中的石榴子石、单斜辉石、角闪石、蓝晶石、斜长石和方解石等变质矿物进行了矿物共生分析,认为该区矿物共生组合的存在及其变化主要取决于钾钠化学位和温度,压力的变化,在榴辉岩向榴闪岩退变质转化过程中钠交代和温压的降低是重要的物理化学条件。     

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。     

Fluid flow on centimeter-scale in deep paleosubduction zones in western Tianshan, China: Evidence from high-pressure veins

High-pressure（HP） veins were extensively developed in western Tianshan high-pressure（HP） metamorphic belt. The HP vein and host-rocks were analyzed by electronic microprobe to trace the origin of vein-forming fluids. Analytical data show that the immediately adjacent host-rocks of the studied HP vein are eclogites and gradually turned into blueschist as the distance from the veins increases, which indicates that the vein-forming fluid was derived from adjacent host-rocks; the boundaries between the vein and the host-rocks are sharp, which indicates that the fracture of the host-rocks is brittle during the vein-forming process. It is suggested that this type of HP veins is precipitated from the liquid formed by the dehydration of the host-rocks during the prograde metamorphism from blueschist to eclogite facies, which results in hydrofracturing of the rocks and provides the space for the vein to precipitate. The width of the eclogite-facies host-rocks is usually 1-2 cm, which provides the direct evidence that the fluid flow is on centimeter-scale.     

华北聚煤区南部煤变质作用类型及其控制因素探讨

华北聚煤区南部晚古生代煤系的煤在深成变质基础上,普遍经历了古地热场的叠加作用,促使高变质煤种的形成和明显的煤变质分带性。本文结合区域地质背景,研究本区煤变质特征,尤其强调了区域构造格局及其演化对煤变质作用的控制。从古地热异常形成机制出发,提出热液变质作用模式以及古地热-变质系统的概念。根据变质作用类型及其控制因素,划分出三个煤变质分区:豫西气水热液变质区、永夏淮北岩浆热变质区、平顶山淮南深成变质区。     

TSP隧道超前地质预报技术在宽大断层内部的应用

当前借助隧道超前地质预报技术对小规模断层的探测及对断层破碎带范围界限的判定在业界已取得了一定的成果,但实际隧道工程中往往也面临着地质条件复杂多变的宽大断层,而在宽大断层内部准确开展超前地质预报探测是当前亟需进一步应用研究的工作。本次研究采用TSP法(一种弹性波反射法)对宽大隧道断层内部的地质情况进行探测,通过资料处理、对比分析,最终取得了较好的探测效果,为相应隧道断层内部安全施工、优化施工方案提供了较好的指导和参考。本文TSP法在宽大断层内部探测的应用研究,也对其他类似地质条件下的预报工作有积极的指导意义。