基性岩高温-超高温变质作用与TTG质岩成因

变质基性岩在高温-超高温下部分熔融可以形成TTG(英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质)质熔体,有关熔融反应机理、熔体地球化学特征以及太古宙TTG质岩石成因问题备受国内外学者关注。本文基于对相关实验岩石学研究的总结,结合基性岩高温-超高温相平衡的模拟计算,分析了变质基性岩(斜长角闪岩)深熔变质反应过程、P-T条件及其与TTG质岩石成因的联系。变质基性岩高温-超高温深熔作用主要受角闪石脱水熔融反应控制。在1.0GPa以下的无石榴石域,角闪石分解反应主要为:角闪石=单斜辉石+斜方辉石+斜长石+熔体(R1),该反应为多变滑动反应,以斜方辉石出现(800℃)和角闪石消失(1000~1100℃)为标志,其滑动温度范围超过200~300℃。实验岩石学确定的斜长角闪岩开始熔融或缺流体固相线大致相当于斜方辉石出现温度。实际上角闪石脱水熔融反应是从饱和水固相线开始的,反应为:角闪石+石英=单斜辉石+斜长石+熔体(R1a),开始有黑云母参与熔融反应,但该反应对熔体贡献有限。在1.0GPa以上的石榴石域,不同实验所确定的石榴角闪岩缺流体固相线温度主要介于800~900℃之间,固相线表现为正斜率、负斜率、或者为与压力无关的直线等不同结果。相平衡模拟计算表明在石榴石稳定域角闪石脱水熔融反应为较陡的负斜率,分为两部分:当有斜长石存在时,反应为角闪石+斜长石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2),低温部分有白云母、绿帘石参与反应。该反应从饱和水固相线(约630℃)开始,到角闪石消失(超过1000℃),滑动温度范围可超过400℃,跨越石榴角闪岩亚相与角闪高压麻粒岩亚相范围;在斜长石消失后角闪石脱水熔融反应为角闪石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2a),低温部分有绿帘石、白云母参与熔融反应,该反应从饱和水固相线(约650℃)开始,到角闪石消失(超过900℃),滑动温度范围可超过200~300℃。角闪石脱水熔融反应形成的无水残余物形成麻粒岩和榴辉岩,无水麻粒岩的峰期温度会超过1000℃,由于降温过程中的退变质演化,如超固相线下滞留熔体与残余物之间发生的深熔反应的逆反应,以及在亚固相线下离子交换反应,导致大多数麻粒岩只记录缺流体固相线组合与退变质温度。基性岩部分熔融的熔体成分取决于全岩成分、P-T条件及熔融程度。当熔融程度很低时(如小于5%)可形成富钾花岗质熔体,随着熔融程度增加,熔体成分可转变为奥长花岗质(如5%~20%)和英云闪长质(如大于20%),部分熔融的熔体成分受全岩成分影响很大,只有相对富钾的基性岩才能形成花岗闪长质到石英二长质熔体。太古宙TTG质岩石表现出富Sr、低Y、Yb、Nb、Ta、Ti以及稀土分馏程度高等地球化学特征,要求部分熔融压力较高,残余物中有石榴石(及金红石)存在。争论的焦点是部分熔融究竟发生在石榴角闪岩亚相(及角闪高压麻粒岩亚相),还是发生在榴辉岩相。对此,不同实验给出的不同结论应该与源岩地球化学特征不同有关。考虑到TTG质岩石的可能源岩如太古宙科马提岩和玄武岩地球化学特征的多样性,TTG质岩石本身地球化学特征上的差异也许不能完全指示熔融发生的P-T条件。综合实验岩石学和相平衡模拟结果,本文确定TTG质岩石是由基性岩在角闪石和石榴石共同稳定域由角闪石脱水熔融反应R2和R2a在角闪高压麻粒岩亚相和角闪榴辉岩亚相形成的,P-T条件为1.0~2.5GPa和800~1000/1100℃。角闪高压麻粒岩亚相相对应的地热梯度为15~25℃/km,角闪榴辉岩亚相对应的地热梯度为10~15℃/km。TTG质岩石形成的构造环境不能简单对应发生在显生宙的洋壳热俯冲带、碰撞造山带和洋底高原等。     

胶东莱西-平度一带早元古代麻粒岩相岩石的成因矿物学

本文研究胶东地区早元古代麻粒岩相岩石的辉石、角闪石、斜长石、方柱石、榍石、磁铁矿、钛铁矿等矿物及共生组合特征,以及与形成条件的关系。采用二辉石、角闪石-斜长石、斜方辉石-角闪石、单斜辉石-角闪石、铁-钛氧化物等地质温度计,估测了变质作用的温度和氧逸度。用单矿物(单斜辉石和角闪石)的成分特点及方柱石-斜长石共生关系估测了压力。综合分析确定,本区主期变质作用的温度为720—810℃,压力5kbar左右,氧逸度为10~(-15·5),则地热梯度为41—46℃/km,属于较低温的低压麻粒岩相。     

内蒙古乌拉山群麻粒岩相岩石中变质矿物的标型特征

晚太古宙乌拉山群高级变质岩系分布于内蒙古大青山地区,包括各种麻粒岩和片麻岩,构成了东西走向的大青山太古宙麻粒岩带。本文对这套岩石中的斜方辉石、单斜辉石、石榴子石、角闪石、黑云母的物性和成分标型特征进行了系统分析。结果表明,这些矿物均为麻粒岩相条件下变质而成,并反映在发生麻粒岩相变质时,大青山南麓乌拉山群岩石的变质温度和压力均高于北边的岩石。     

喜马拉雅东构造结高压麻粒岩PT轨迹、锆石U-Pb定年及其地质意义

喜马拉雅东构造结出露了一套基性高压麻粒岩,其峰期矿物组合为石榴石+单斜辉石+石英+金红石+斜长石,利用相平衡计算其峰期温压条件为904℃、1.37GPa,利用锆石U-Pb定年方法确定其变质年龄为20.7±2.3Ma。角闪斜方辉石麻粒岩为其第一阶段退变产物,其变质矿物组合为斜方辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿+磁铁矿,温压条件为压力小于0.6GPa,温度为720~760℃。角闪岩相退变矿物组合为角闪石+斜长石+石英+钛铁矿+磁铁矿,温度小于745℃,压力小于0.6GPa。在角闪斜方辉石麻粒岩中变质锆石获得的定年结果为9.38±0.22M,根据锆石中角闪石+斜长石+石英的矿物包体特征,确定该年龄代表角闪岩相退变质年龄。据此,确定了喜马拉雅东构造结基性高压麻粒岩的PTt轨迹为顺时针2阶段折返过程,即第一阶段发生在20Ma左右的由高压麻粒岩相到角闪岩相退变阶段,第二阶段发生在9Ma左右的从角闪岩相深度折返到地表的阶段,计算得到其折返速率分别为2.4mm/y和2.3mm/y,这2个阶段的折返与目前通常认为的青藏高原2个主要抬升阶段是基本一致的。     

新疆北山盐滩断裂南一带高级变质岩系的发现、地质热力学特征及其大地构造意义

新疆北山盐滩断裂南一带从原划奥陶-志留系地层中解体出古老的角闪岩相-麻粒岩相变质岩和变质侵入岩体,主要岩性为黑云母斜长片麻岩、条带状混合岩、斜长角闪岩、及少量变粒岩、麻粒岩等。其中首次发现了代表中、下地壳深变质作用的中-高压基性麻粒岩。详细的野外调查、岩相学及矿物学研究表明,该基性麻粒岩主要由透辉石、紫苏辉石、褐色普通角闪石及拉长石组成。其演化经历了由麻粒岩相岩石经退变质反应而成为角闪岩相变质岩的过程。研究表明,该区麻粒岩中的单斜辉石及角闪石矿物学成因均属于变质成因,其中单斜辉石形成环境为高压型,而角闪石形成环境为中低压环境。麻粒岩相变质岩形成于约1.25GPa(42km埋深)以下的中高压-高压环境,其形成温度约841℃;而退变质作用下的角闪岩相变质岩应形成于650~657℃的温度范围之内,压力为0.460~0.495GPa之间,相应的代表埋深约为16.5km的中低压型环境。该区高级变质岩及其基性麻粒岩的发现,将对该区地壳成分、麻粒岩的成因与变质作用以及所处的大地构造背景演化等研究无疑将起到非常重要的作用。     

内蒙古太古宙麻粒岩相岩石中辉石特征和结晶温压条件

辉石是本区的主要造岩矿物,在麻粒岩相岩石中分布比较广泛。综合研究表明,本区斜方辉石的一个显著特征是普遍较富铁,从含铁量的变化范围来看,矿物的含铁量和岩石中的含铁量大致呈正相关关系。单斜辉石中FeO、MgO、CaO的含量变化较小,从化学成分上对比,单斜辉石MgO的含量与斜方辉石MgO含量都受岩石成分所控制。本文所研究的两种辉石均属平衡共生关系,据二辉石矿物对获得本区麻粒岩相变质作用的温度为800-900℃,压力为(7—10)×108Pa。     

柴达木北缘德令哈地区基性麻粒岩的发现及其形成时代

德令哈地区的基性麻粒岩呈透镜状或脉状分布于长英质片麻岩和泥质片麻岩中.基性麻粒岩的主要矿物组成为紫苏辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石,含有少量的铁铁矿、锆石等副矿物.单斜辉石中具有针状的斜方辉石和铁铁矿的出熔片晶,代表了高温条件下的出熔结构.采用不同方法的二辉石温度计,估算出其麻粒岩相的温度为720～925℃.基性麻粒岩的微量及稀土元素分析显示其原岩的形成环境可能为大陆边缘环境.全岩及矿物的Sm-Nd等时线年龄为1791士37Ma,代表了麻粒岩相的变质时代.基性麻粒岩及其围岩的Nd模式年龄显示出这一地区可能有太古宙的地壳物质存在.     

冀东太平寨地区单斜辉石的地质特征和成因

冀东太平寨地区的各类变质岩石中普遍含有单斜辉石，按成因可分为岩浆成因的变余单斜辉石和变质成因的变晶单斜辉石。后者又可分为三个世代，它们分别形成于该区变质作用的不同阶段。第一世代和第二世代单斜辉石的形成温度分别为８８０±６０℃和８２０±６０℃，相当于辉石麻粒岩亚相。第三世代单斜辉石的形成温度为７７５℃左右，压力为０．９１４Ｇｐａ，相当于角闪麻粒岩亚相。岩石中的变余单斜辉石主要是普通辉石，变晶单斜辉石大多属次透辉石。另外，原岩成分也是控制单斜辉石成分的主要因素。     

东南极格罗夫山泛非期麻粒岩相变质作用

东南极格罗夫山主要由麻粒岩相高级变质岩和花岗岩类组成，其中变质岩以浅色和暗色含斜方辉石长英质片麻岩占主导地位，夹有少量镁铁质麻粒岩、变沉积岩和含方柱石钙硅酸盐岩。这些岩石一般都展示了平衡的矿物共生结构，但在镁铁质麻粒岩的单斜辉石中普遍发育斜方辉石(易变辉石)的出溶片晶。根据出溶辉石的重组分析获得麻粒岩相变质作用的峰期温度约为850℃，而浅色片麻岩中的石榴子石—斜方辉石—斜长石—石英组合给出的变质压力为0．61～0．67GPa。镁铁质麻粒岩中火成亚钙质普通辉石斑晶的保存表明格罗夫山地区可能只发育单一的泛非期高温麻粒岩相变质事件，岩石在高温变质之后经历了缓慢冷却过程，这主要归因于花岗质岩浆的板底垫托作用。     

华北克拉通孔兹岩带东端孤山剖面石榴石基性麻粒岩的变质作用及年代学研究

大同孤山石榴石基性麻粒岩出露在华北克拉通孔兹岩带与中部带的构造接触部位,以大小不等的透镜体形式产于孔兹岩带内的夕线石榴片麻岩和紫苏二长片麻岩中.根据岩相学观察、矿物化学研究、P-T视剖面图和传统温压计计算结果,揭示孤山石榴石基性麻粒岩经历了4个阶段的变质演化:早期进变质阶段(M1)的主要矿物组合为石榴石核心及其内部包体矿物单斜辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿±金红石.反环带斜长石富钠核部记录了早期压力可达11k bar;峰期变质阶段(M2)的矿物组合是石榴石斑晶和基质中的单斜辉石+斜方辉石+斜长石+钛铁矿+石英,记录的温压条件为850～900℃、9～10kbar;峰期后降压阶段(M3)的标志是石榴石外围发育的后成合晶和冠状环,主要有单斜辉石+斜长石、斜方辉石+斜长石和角闪石+斜长石组合,其形成温压条件为760 ～820℃、5～8kbar;晚期低角闪岩相角闪石的生长表明岩石又经历了降温冷却的过程(M4),温度降至690℃以下.石榴石基性麻粒岩记录了含有近等温降压(ITD)阶段的顺时针变质作用P-T轨迹,揭示了阴山地块与鄂尔多斯地块之间俯冲碰撞加厚下地壳的折返过程.石榴石基性麻粒岩的变质锆石LA-ICP-MS U-Pb定年得到了两组变质年龄数据,分别为1945±25Ma和1828±36Ma,它们与阴山地块、鄂尔多斯地块碰撞形成孔兹岩带的时代及华北克拉通东、西陆块碰撞形成中部带的时代一致.结合该地区其他研究结果推断,石榴石基性麻粒岩在～ 1.95Ga鄂尔多斯地块与阴山地块碰撞过程中俯冲进入下地壳底部,经历早期的高压麻粒岩阶段,随后缓慢地抬升到下地壳上部;之后在～1.85Ga东、西部陆块碰撞过程中,石榴石基性麻粒岩折返到中上地壳.     

大别山石马地区石榴黑云片麻岩的Sm-Nd、K-Ar年龄及冷却速率

南大别地体中榴辉岩的围岩──石榴黑云片麻岩具有角闪岩相变质矿物组合,其变质温度为525℃,Sm-Nd矿物等时线年龄为(229±3)Ma.黑云母的K-Ar封闭温度为300℃,相应K-Ar年龄为(231±5)Ma.因此该片麻岩在230Ma左右从525℃迅速冷却到300℃以下。然而该区榴辉岩在印支期(221Ma)变质温度为700℃左右,直到134Ma才降至400-450℃。说明该区榴辉岩与该片麻岩具有不同的冷却史。它不支持榴辉岩是原地(in situ)成因的。     

浙西南八都群泥质麻粒岩的变质演化与pT轨迹

浙西南古元古界八都群是目前华夏地块最古老的变质基底,以往研究认为其变质程度仅达角闪岩相。近来在对遂昌地区八都群富铝片麻岩的研究过程中,发现了具有"石榴石+夕线石+正/反条纹长石+黑云母"特征组合的泥质麻粒岩,表明该地体曾经历麻粒岩相变质改造。通过岩相学与矿物化学分析,确定该岩石经历了3个阶段的演化过程,即:早期进变质阶段(M1),形成"石榴石+黑云母+白云母+夕线石+斜长石+石英"的矿物组合;变质峰期阶段(M2-3),形成"石榴石+夕线石+三元长石+黑云母+石英"的矿物组合;峰期后降压冷却阶段(M4),形成"黑云母+白云母+新生斜长石+石英"的矿物组合。岩石中石榴石普遍发育与降温过程有关的扩散成分环带和与降压过程有关的斜长石后生合晶。通过石榴石-黑云母温度计和GASP压力计估算变质峰期的温压条件为800~850℃、0.6~0.7 GPa,峰期后退变质阶段的温压条件为560~590℃、0.25~0.33 GPa,具有顺时针样式的pT演化轨迹,反映一种陆壳碰撞增厚、后又拉伸减薄的动力学过程。     

Magma evolution and mineralization of Longmenshan lithium-beryllium pegmatite in Dahongliutan area,West KunlunSCIEI北大核心CSCD

西昆仑大红柳滩地区相继发现了众多伟晶岩型锂铍矿床,已成为我国新的锂资源基地。目前关于这些锂铍花岗伟晶岩的成因多强调其源于地壳深熔形成的二云母二长花岗岩的结晶分异,但研究区出露的同时代的黑云母花岗岩与成矿的关系没有被讨论和关注。为了探讨黑云母花岗岩与成矿的关系,作者对龙门山矿区黑云母花岗岩、二云母二长花岗岩、花岗伟晶岩以及与成矿相关的细晶花岗岩开展了详细的地球化学及年代学研究。结果显示：1)黑云母花岗岩与二云母二长花岗岩具相似的地球化学特征,富集Rb、La和Nd,亏损Ba、Nb、Sr、P和Ti元素,均表现出S型花岗岩的特征;2)从黑云母花岗岩→二云母二长花岗岩→细晶花岗岩,表现出连续分异演化的特征;3)黑云母花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为216.8±0.85Ma,二云母二长花岗岩的锆石SIMS U-Pb年龄为216.0±1.5Ma,细晶花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为209.5±1.2Ma,花岗伟晶岩的锡石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄为211.3±5.0Ma,这意味着从黑云母花岗岩到二云母二长花岗岩与细晶花岗岩的形成时间是连续的并且是接近的。基于此...     

辽西变质杂岩特征和变质作用的PTt轨迹

辽西早太古宙变质杂岩是由85%～90%长英质片麻岩(主要是英云闪长岩—花岗间长岩—花岗岩组合(简称TTG)的深成花岗杂岩)和10%～15%上壳岩(包括层状火山—沉积岩、脉岩及基性超基性侵入岩等)组成.斜长角闪岩和基性麻粒岩可与世界变质拉斑玄武岩对比.TTG岩石可能由中酸性岩浆与围岩熔融而成.麻粒岩相是中压区域高温变质作用的产物,变质作用的演化为退变质、近等压冷却(IBC)反时针型的PTt轨迹.     

P–T–t paths and tectonic history of an early Precambrian granulite facies terrane, Jining district, south-east Inner Mongolia, China

Abstract The widespread khondalite series of south-east Inner Mongolia consists largely of biotite–sillimanite–garnet gneiss and quartzo-feldspathic gneiss with some marble and mafic granulite layers. It has experienced two metamorphic events at c. 2500 and 1900–2000 Ma.
A pre-peak stage of the first metamorphism at T = 600–700°C and P > 6–7 kbar is recognized by the relict amphibolite facies assemblage Ky–Grt–Bt–Pl–Qtz and 'protected'inclusions of biotite, hornblende, sodic plagioclase and quartz in garnet or orthopyroxene. The peak stage, with T = c. 800 ± 50°C and P 8–10 kbar, is characterized by the widespread granulite facies assemblages Sil–Grt–Bt–Kfs–Pl–Qtz in gneiss and Opx–Cpx–Pl ± Hbl ± Grt in granulite. The P–T–t path suggests that the supracrustal sequence was buried in the lower crust by tectonic thickening during D1–D2.
The beginning of the second metamorphism is characterized by further temperature rise to 700°C or more at lower pressure. This stage is manifested by the appearance of cordierite after garnet, fibrolite (Sil2) after biotite in gneiss and transformation of Hbl1 into Opx2 and Cpx2 in granulite. Coronas of symplectitic Opx2 + Pl2 surrounding Grt1 and Cpx1 in mafic granulite are interpreted as products of near-isothermal decompression. The P–T–t path may be related tectonically to waning extension of the crust by the end of the early Proterozoic.     

柴北缘都兰高压麻粒岩的锆石U-Pb定年及其地质意义

在柴北缘高压-超高压变质带的东端都兰地区,高压麻粒岩以透镜体的形式存在于石榴白云母片岩、花岗质片麻岩以及斜长角闪岩中。高压麻粒岩的主体为基性麻粒岩,并含少量中酸性麻粒岩。基性麻粒岩主要由石榴子石、单斜辉石、斜长石和石英等组成,而中酸性麻粒岩峰期矿物组合为:石榴子石+斜长石+钾长石+蓝晶石+石英±单斜辉石。根据显微构造和反应结构特征,主要识别出3期变质作用:①峰期高压麻粒岩相阶段(M1);②退变质高角闪岩相阶段(M2);③绿片岩相/低角闪岩相阶段(M3)。选取典型的中酸性麻粒岩样品进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb原位定年分析,获得加权平均年龄为446.9±6.5Ma,且CL图像显示锆石内部发育石榴子石、单斜辉石、斜长石等矿物包体,反映锆石可能形成在峰期高压麻粒岩相变质条件下。岩石学和年代学结果显示都兰高压麻粒岩和邻近的榴辉岩同时形成于同一俯冲带的不同热构造环境,高压麻粒岩并非榴辉岩热松弛作用形成的,两者具有各自独立的变质演化历史。     

Experiments on Dehydration—Melting of the Khondalite Series in the Northern Segment of Helan Mountain, Ⅲ—The Evolution of Oxygen,Water,and Hydrogen Fugacities

Based on the experiments on dehydration-melting of solid samples of Al-rich gneiss (H029) and biotite granulitite (H013), the fugacities of O₂, H₂O and H₂ have been calculated. It is recognized that the fugacities of O₂, H₂O and H₂ vary regularly, but the fugacity of H₂O shows a tendency of abrupt increasing at about 700°C and 800°C. According to the above fact, the melting mechanism of biotite can be well documented. Under relatively low temperatures (< 750°C), part of the water can be liberated and induce plagioclase to melt, which may mark the beginning of migmatization. At high temperatures (> 800°C), biotite can be dissociated and a larger amount of water can be released, which would result in a bigger degree of melting, hence leading to the formation of granitic magma.     

东喜马拉雅地区高压麻粒岩岩石学研究及构造意义

将该区内的高喜马拉雅结晶岩划分为南部的角闪岩相岩石和北部的中低压麻粒岩相岩石,后者沿那木拉逆冲断层向南推覆于前者之上。高压麻粒岩相岩石仅以残余产出于后者,主要包括石榴石蓝晶石片麻岩和石榴石透辉石岩。前者的峰期矿物组合为石榴石+蓝晶石+三元长石+石英+金红石;后者的峰期组合为石榴石(铁铝榴石10_±钙铝榴石_>80)+透辉石+石英+方柱石+榍石(Al₂O₃为4%-4.5%).变质温压估计结果表明高压麻粒岩相岩石形成于大约1.7-1.8GPa,890℃,然后经历了近等温降压变质作用至0.5±0.1GPa,850±50℃。它们的原岩可能是大理岩及泥质岩。这表明在区内曾存在一高压麻粒岩带,那木拉冲断层可能是高喜马拉雅结晶岩内的一条重要的构造界线。     

大别山北大别杂岩的大地构造属性

北大别杂岩主要由花岗质片麻岩及斜长角闪岩组成 ,含有不同类型、大小不等的麻粒岩岩块和变质超镁铁质岩块 ,侵入有大量白垩纪花岗岩和辉石 -辉长岩类。其中的花岗质片麻岩、斜长角闪岩具有岛弧环境的岩石地球化学特征 ,代表拼贴于扬子陆块北缘的新元古代古岛弧。北大别杂岩北可与庐镇关群相连 ,南俯于超高压变质岩之下 ,在三叠纪扬子陆块与华北陆块的碰撞过程中 ,曾与超高压变质岩一起俯冲到地幔深度并经受榴辉岩相变质作用 ,然后在折返过程中叠加了麻粒岩相及角闪岩相变质作用 ,是扬子陆块北缘陆壳俯冲基底的一部分     

东喜马拉雅地区高压麻粒岩岩石学研究及构造意义

 将该区内的高喜马拉雅结晶岩划分为南部的角闪岩相岩石和北部的中低压麻粒岩相岩石,后者沿那木拉逆冲断层向南推覆于前者之上。高压麻粒岩相岩石仅以残余产出于后者,主要包括石榴石蓝晶石片麻岩和石榴石透辉石岩。前者的峰期矿物组合为石榴石+蓝晶石+三元长石+石英+金红石;后者的峰期组合为石榴石(铁铝榴石10_±钙铝榴石_>80)+透辉石+石英+方柱石+榍石(Al₂O₃为4%-4.5%).变质温压估计结果表明高压麻粒岩相岩石形成于大约1.7-1.8GPa,890℃,然后经历了近等温降压变质作用至0.5±0.1GPa,850±50℃。它们的原岩可能是大理岩及泥质岩。这表明在区内曾存在一高压麻粒岩带,那木拉冲断层可能是高喜马拉雅结晶岩内的一条重要的构造界线。