西藏罗布莎地幔橄榄岩变形显微构造特征及其地质意义

地幔橄榄岩是罗布莎蛇绿岩的主要组成成分之一,通过显微构造特征可对其变形特征进行分析,确定流变学参数,探讨地幔橄榄岩的变形历史。以蛇纹石化程度较低的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为研究对象,橄榄石位错特征研究显示,本区橄榄石主要发育了低温常见的直线型自由位错,局部可见位错弓弯、位错环、位错壁等高温位错,反映罗布莎地幔橄榄岩变形以低温塑性流变为主,局部经历了高温塑性流变,主导变形机制为位错蠕变。橄榄石自由位错统计结果表明,二辉橄榄岩中的橄榄石自由位错密度为4.422×107/cm2,方辉橄榄岩中的橄榄石为9.137×107/cm2,变形过程中所受差异应力分别为65MPa和93MPa。橄榄石和斜方辉石显微组构测量采用了电子背散射衍射技术(EBSD),分析结果表明,橄榄石均发育A型组构,为浅部地幔常见的组构类型,该结果与金刚石、柯石英等超高压矿物所指示的形成深度不一致。     

祁连山玉石沟橄榄岩显微构造特征及演化

橄榄岩作为上地幔的主要成分,影响着上地幔的流变学行为,其显微构造记录了岩石形成发展过程中所经受的构造事件.通过对祁连山玉石沟橄榄岩样品的镜下显微构造观察、岩石组构测定及TEM位错分析,探讨了与变形相关的温度、围压、含水性和应变速率等因素,总结该岩石的变形机制和变形历史,并推断其形成发展时大地构造环境.研究表明,玉石沟橄榄岩产自上地幔,其变形改造经历了上地幔演化和脆-韧性变形2个阶段.上地幔演化阶段橄榄石发育明显的A型原生组构,电子背散射衍射技术（EBSD）测定的橄榄石显微组构表明,该地区橄榄岩形成于高温（＞ 1200℃）、低应力（＜350 MPa）、低应变速率、低含水量的地幔浅部环境条件下;脆-韧性变形阶段叠加改造了原生A型组构,而发育明显的D型次生组构.橄榄石变形主控因素为动态恢复作用,普遍发育亚晶粒、消光带和扭折显微构造等相关组构,并与透射电镜下所观察到的位错排对应,同时还发育以微破裂为主的一套脆性变形组构,表现出两组共轭剪破裂和另一组张性破裂等现象,揭示出与韧性动态恢复现象一致的应力场方向指示.     

碧溪岭石榴异剥橄榄岩的显微构造及成因机制

对超高压变质带中橄榄岩变形显微构造的研究, 有助于了解板块边界构造环境中地幔物质的流变性质和变形机制, 进而探讨其在深俯冲/折返过程中的地球动力学过程的作用.采用光学显微镜、电子探针、红外光谱、电子背散射衍射(EBSD)、位错氧化缀饰等多种方法系统研究了来自中国大别碧溪岭的石榴异剥橄榄岩中的变形显微构造.研究结果表明: (1)碧溪岭石榴异剥橄榄岩发育较好的形状优选方位, 但只有单斜辉石显示了强晶格优选方位, 而橄榄石晶格优选方位很弱, 与常见上地幔橄榄岩中单斜辉石组构弱而橄榄石组构强的特点差异显著, 反映了单斜辉石经历位错蠕变而橄榄石经历位错调节的颗粒边界滑移变形; (2)碧溪岭异剥橄榄岩中单斜辉石和橄榄石均含有一定量的结构水, 其中单斜辉石含水量124×10-6~274×10-6, 橄榄石含水量38×10-6~80×10-6, 高于常见造山带橄榄岩中各矿物的含水量, 可能反映了壳源物质混染引起的高含水量变形环境; (3)橄榄石中发育显著位错显微构造, 根据位错显微构造计算的变形差异应力为230~600 MPa, 高于正常上地幔稳态流变应力, 反映了俯冲带中的相对低温变形环境.综合分析研究表明, 超高压变质带中的高压、低温、高差异应力和高结构水含量是形成碧溪岭相对独特的橄榄石、单斜辉石变形显微构造的原因.      

江苏六合方山幔源包体橄榄石的位错构造研究

本研究采用光学显微镜(氧化缀饰)法和透射电子显微镜法,首次查明江苏六合方山玄武岩的包体橄榄石中存在自由位错、位错壁、位错弓弯、位错环、亚晶粒和位错扭折条带等显微、超显微构造,它们是包体橄榄石在上地幔高温、高压条件下发生塑性蠕变的产物,不同位错形态反映主矿物塑性变形的不同状态。根据橄榄石中自由位错密度和包体中辉石的化学成分,估算江苏六合方山地区上地幔某些流变学参数为:温度(t)为1052℃,压力(P)为2060MPa;深度(Z)为66.6km;流动应力(σ_1—σ_3)为51.3MPa;流动速率(ε)为3.6×10~(-14)/s;粘稠应(η)为5.7×10~(21),这些参数值与中国东部其它地区上地幔的同类参数值相接近。     

北祁连山玉石沟地幔橄榄岩的流变特征及其板块动力学意义

北祁连山加里东期板块俯冲带的南缘的橄榄岩体,是时代为495～522 Ma的玉石沟蛇绿岩套底部地幔岩残片,主要由尖晶石相的方辉橄榄岩和纯橄岩组成,流动构造(包括叶理和线理)发育。强烈的构造重结晶作用使方辉橄榄岩呈典型的残斑结构,而纯橄岩则以粒状变晶结构为特征。橄榄石普遍发育平行(100)面的扭折带,根据扭折带测得橄榄石以(010)[100]高温滑移系为主。组构特征表明方辉橄榄岩的橄榄石Ng[010]沿与叶理面垂直的压应力方向优选方向,而纯橄岩则经历了强烈的旋转剪切流变。利用氧化缀饰法揭示出橄榄石的位错构造十分发育,包括高密度自由位错、倾斜壁、扭转壁(位错网格)、亚晶粒构造、位错弓弯和位错环等,表明岩石经历了在高温、高压、低应变速率状态下以位错蠕变和攀移多化为机制的     

平南幔源包体中橄榄石的显微构造研究及其意义

平南玄武岩中的尖晶石二辉橄榄岩包体的平衡温度为930~980℃, 平衡深度为59~74km, 包体中橄榄石的扭折带滑移系多为(010) [100], 但也有(001) [100]的滑移系类型; 斜方辉石的滑移系为(100) [001], 它们均为高温低应变速率下的滑移系, 说明该区的上地幔主要是在高温低应变速率条件下经历了塑性变形作用.橄榄石位错组态多样, 有自由位错、位错壁、位错弓弯、缠结、{110}滑移带, 反映了上地幔的塑性变形特征.根据位错壁的大小估算, 上地幔差异流动应力为24.5~42.1MPa, 流动速率为2.93×10-17~8.36×10-16s-1, 有效粘度为1.72×1023~2.80×1024 Pa·s, 特征与中国东部新生代上地幔较为一致, 反映同处于拉张环境.      

柴北缘超高压变质带沙柳河蛇绿岩型地幔橄榄岩及其意义

本文报道了柴北缘大陆型超高压变质带沙柳河地区发现的蛇绿岩型地幔橄榄岩,其原始矿物组合为橄榄石 斜方辉石 铬铁矿。方辉橄榄岩中识别出两个世代的橄榄石,第一世代橄榄石(OI~1)残晶发育扭折带,化学成分与现代大洋地幔橄榄岩的橄榄石一致,第二世代橄榄石(OI~2)Fo 值高达94～97,其内部含有细小的流体包裹体,是第一世代橄榄石蛇纹石化后再次变质的产物。斜方辉石残晶的成分具有高 Al 和 Ca 的特征,与大洋地幔橄榄岩中斜方辉石的成分一致。温压条件的估算反映该橄榄岩体属于典型的尖晶石相方辉橄榄岩。其围岩是由堆晶辉长岩变质的条带状蓝晶石榴辉岩,二者构成了大洋蛇绿岩套的下部层位,并且与区内具有 N-MORB 和 OIB 性质的榴辉岩共生。这些特征表明该方辉橄榄岩应代表洋壳下伏地幔橄榄岩,从而揭示大陆造山带从早期的大洋俯冲消亡到大陆俯冲碰撞的完整过程。     

根据汪清橄榄岩包体推导上地幔流变学状态初步研究

运用幔源橄榄岩包体的辉石地质温度计、地质压力计、橄榄石变形显微构造地质应力计以及橄榄石的高温流动律实验资料,计算上地幔的流变学参数是近年来探索上地幔流变学状态的一条新的途径,也是在地球物理手段之外研究上地幔状态的一个值得注意的进展^[1-4]。     

西昆仑山库地变质橄榄岩的显微构造特征

西昆仑山库地变质橄榄岩块是肢解了的震旦纪一早古生代蛇绿岩碎片。变质橄榄岩以残斑结构为主,呈现粗粗结构向残班结构的过渡和残斑结构向板状等粒结构的过渡。此岩石有明显的变形结构,橄榄石变形时的滑移系为{0kl}[100].橄揽石发育有代表高温(800℃以上)的位错构造,也有代表低温的位错构造。表明此变质橄榄岩经受了上地幔环境下发生的高温塑性流变和侵位过程中及侵位后所经受的低温高应变速率条件下的变形。上地幔环境下变形时的差异应力约为80MPa,应变速率约为1.96×10^-12s^-1-7.03×10^-10s^-1.此变质橄榄岩代表由大陆裂谷发展起来的洋盆下的地幔,产出的构造环境为洋脊-裂谷带。     

西藏马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩的显微构造特征及其矿物结构水的初步研究

青藏高原地区广泛出露地幔橄榄岩体,但对其显微构造特征和矿物结构水的研究仍很缺乏。本文以马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩为研究对象,采用光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行系统分析。研究结果表明:(1)马攸木地区雅江南带方辉橄榄岩中橄榄石发育扭折带和波状消光,并具有显著的结晶学优选方位(A型组构),指示其主导变形机制为位错蠕变;(2)红外光谱测试表明,马攸木方辉橄榄岩中橄榄石几乎没有明显的结构水吸收峰,推断其经历了明显的H丢失。斜方辉石含水量处于85wt ppm~209wt ppm之间,代表地幔源区含水量或其下限值;(3)该区橄榄岩中橄榄石含水量低于包体和造山带橄榄岩中橄榄石含水量,斜方辉石结构水含量则与包体和造山带橄榄岩中斜方辉石的可以比较。我们的研究结果为了解青藏高原地幔橄榄岩中橄榄石的结构水和变形机制提供了初步资料。     

Microstructural and experimental constraints on the rheology of partially molten gabbro beneath oceanic spreading centers

Flow laws for high-temperature creep of olivine, plagioclase, and diabase are used to place constraints on the rheology of partially molten lower oceanic crust. This analysis is motivated by the observation of olivine lattice preferred orientations and subgrain microstructures in oceanic gabbros that lack evidence for dislocation creep in coexisting plagioclase and pyroxene. Extrapolation of experimental flow laws indicates that at temperatures above 1100°C and stresses less than 10 MPa, olivine may be the weakest phase in rocks with gabbroic composition. By accounting for variations in the melt fraction (0–10%) and grain size of partially molten plagioclase aggregates we can constrain the rheological conditions where olivine deforms by dislocation creep while plagioclase deforms by diffusion creep. Calculated effective viscosities range from 10¹⁵ to 10¹⁹ Pa s; based on observations of the geometry of the partially molten zone beneath the East Pacific Rise and the microstructural and experimental constraints we favor a value of ∼10¹⁸ Pa s. This value approaches estimates for the viscosity of the upper mantle beneath ridge axes, but is significantly higher than previously suggested for the partially molten lower crust. Such high viscosities are inconsistent with ridge evolution models that require large amounts of lower crustal flow to accommodate melt redistribution. However, the results are compatible with recent models that favor local magma replenishment from the mantle at closely spaced intervals along the spreading center axis in a 2D, ‘sheet-like’ fashion.     

The feature and tectonic setting of Dongqiao podiform chromitite in the central segment of the Bangong Lake-Nujiang suture zone in TibetSCIEI北大核心CSCD

早侏罗世东巧蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带(班怒带)东段,蕴含较为丰富的豆荚状铬铁矿资源。东巧地幔橄榄岩主体由方辉橄榄岩组成,铬铁矿赋存在其内部的纯橄岩脉中。方辉橄榄岩和纯橄岩均显示出弧前橄榄岩的特征。方辉橄榄岩中橄榄石的Fo值为89.8~92.2,斜方辉石的和单斜辉石的Mg^(#)值分别变化于89.7~92.0和92.7~95.1,铬尖晶石的Cr^(#)值(Cr^(#)=100×Cr/(Cr+Al))为60.8~75.9;纯橄岩中橄榄石的Fo值为91.7~92.5,斜方辉石Mg^(#)值变化于91.7~92.1,单斜辉石的Mg^(#)值变化于94.0~94.6,铬尖晶石的Cr^(#)值为69.0~83.1。铬铁矿主要呈致密块状和浸染状构造,其中铬尖晶石的矿物包裹体有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石和铂族矿物等。矿石中的铬尖晶石与橄榄岩中的铬尖晶石相比,具有较高的Cr^(#)值(72.5~86.9)和Mg^(#)值(52.8~70.5),较低的Al_(2)O_(3)(6.25%~13.6%)、TiO_(2)(0.06%~0.16%)和Zn(518×10^(-6)~714×10^(-6)),属于高铬型铬铁矿,平衡熔体与玻安质熔体有亲缘性。方辉橄榄岩中铂族元素(PGE)总含量(14.01×10^(-9)~32.81×10^(-9))近似于原始地幔,IPGE(Os、Ir和Ru)/PPGE(Rh、Pt和Pd)的比值均大于1;纯橄岩的PGE总量(13.36×10^(-9)~16.08×10^(-9))略低于原始地幔,IPGE和PPGE富集程度近似;铬铁矿的铂族元素总量(108.4×10^(-9)~645.7×10^(-9))远远高于原始地幔和地幔橄榄岩中PGE的含量,且IPGE以及Rh相对原始地幔富集,而Pt和Pd相对亏损,具明显右倾特征的配分模式,指示东巧地幔橄榄岩和铬铁矿形成过程经历了熔体抽取和交代作用。通过与全球典型豆荚状铬铁矿矿床的特征对比,认为班怒带的蛇绿岩应该有良好的铬铁矿成矿背景。     

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。     

藏北蛇绿岩中尖晶石类矿物的化学成分

本文根据东巧蛇绿岩中镁铁质-超镁铁质杂岩的尖晶石化学成分特征,讨论了该区变质橄榄岩产生的构造位置、上地幔部分熔融程度等。东巧蛇绿岩组合代表一种过渡型岩石圈物质,这已为岩石学和地球化学的研究所支持。本文从矿物学方面又提供了新的论据。     

ABUNDANCE AND DISTRIBUTION OF PLATINUM-GROUP ELEMENTS (PGE) IN PERIDOTITE FROM THE DAGZHUKA OPHIOLITE IN TIBET:IMPLICATIONS FOR MANTLE METASOMATISM

ABUNDANCE AND DISTRIBUTION OF PLATINUM-GROUP ELEMENTS (PGE) IN PERIDOTITE FROM THE DAGZHUKA OPHIOLITE IN TIBET:IMPLICATIONS FOR MANTLE METASOMATISM     

西准噶尔萨尔托海蛇绿岩中尖晶石二辉橄榄岩中橄榄石的位错构造及其意义

西准噶尔萨尔托海蛇绿岩中的尖晶石二辉橄榄岩的形成温度约为1100℃,压力1.6GPa。氧化缀饰和透射电镜观察,揭示了橄榄石的位错密度为2.5×10⁸/cm²,(100)位错壁间距为10μm 左右。计算得到的古应力为115—154MPa,应变速率为2×10¹¹,古生代大洋上地幔粘滞度为2.37×10¹⁹P,与新生代大洋上地幔比较,古生代大洋上地幔有低粘滞度和高应变速率的特点。