柴北缘锡铁山一带榴辉岩的岩石学特征及其退变PT轨迹

柴北缘锡铁山地区榴辉岩以透镜体的形式存在于花岗质片麻岩和副变质片麻岩中.根据矿物组合的不同,可以分为多硅白云母榴辉岩和角闪石榴辉岩.在多硅白云母榴辉岩中首次发现了柯石英假象.利用榴辉岩中Grt-Cpx-Phn矿物温压计.结合绿辉石中存在柯石英假象包体的现象,得到锡铁山榴辉岩的峰期温压条件为751～791℃,2.71～3.17GPa,证明了锡铁山地区与柴北缘其他地块一样,也经历了超高压变质作用.通过PT视剖面图计算了榴辉岩退变的PT轨迹具有2个阶段演化特征：即先等温降压,然后再降温降压的PT轨迹.详细的岩石学研究探讨了榴辉岩在退变过程中,各矿物的成分和结构的改变过程.石榴石在等温降压过程中成分变化不大,而在角闪石出现后,其边部镁铝榴石含量明显降低,进而形成了韭闪石+斜长石的冠状体.绿辉石在水饱和状态下经过贫硬玉化改造,而后形成了Di+Ab+Amp的后生合晶.多硅白云母分解形成白云母+黑云母及少量石英及钾长石的组合.角闪石随着温压条件的降低由钠钙质闪石逐渐向钙质闪石转化.     

柴北缘锡铁山两类榴辉岩的退变质过程 及其对俯冲带折返机制的制约

榴辉岩作为俯冲带中重要的岩石类型保存有丰富的地球动力学信息。对榴辉岩及其退变质岩石的研究有助于建立俯冲带演化的p-T轨迹,了解俯冲岩石在折返过程中温压条件及矿物相的变化,从而对俯冲带折返的动力学机制进行限定。对柴北缘锡铁山双矿物榴辉岩及含多硅白云母榴辉岩进行了详细的岩石学研究。在NC（K）FMASH体系中对两类榴辉岩进行变质相平衡模拟,得到双矿物榴辉岩的峰期温压条件为745~790℃,大于2.8~3.0GPa（M1）,后经历等温降压过程达到角闪石榴辉岩岩相（670~770℃,1.6~2.2GPa,M2）,与含多硅白云母榴辉岩经历了相同的折返过程。锡铁山双矿物榴辉岩的原岩具有N-MORB的地球化学特征,而含多硅白云母榴辉岩则显示E-MORB或者OIB特征,二者原岩成分存在明显差异。两类榴辉岩的p-T演化过程和地球化学特征表明,锡铁山双矿物榴辉岩与含多硅白云母榴辉岩矿物学特征的差异是其原岩的多源性造成的,而与俯冲后折返过程中的退变质作用无必然联系。     

大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例

论述了大陆俯冲碰撞带中地幔橄榄岩的基本特征和成岩类型,并重点讨论柴北缘超高压变质带中不同性质的橄榄岩及其成因。根据岩石学特征,我们确定柴北缘超高压带中发育有两种类型的橄榄岩:(1)石榴橄榄岩,岩石类型包括石榴二辉橄榄岩、石榴方辉橄榄岩、纯橄岩和石榴辉石岩,是大陆型俯冲带的标志性岩石。金刚石包裹体、石榴石和橄榄石的出溶结构、温压计算等均反映其来源深度大于200km。地球化学特征表明该橄榄岩的原岩是岛弧环境下高镁岩浆在地幔环境下堆晶的产物。(2)大洋蛇绿岩型地幔橄榄岩,与变质的堆晶杂岩(包括石榴辉石岩、蓝晶石榴辉岩)和具有大洋玄武岩特征的榴辉岩构成典型的蛇绿岩剖面,代表大洋岩石圈残片。这两类橄榄岩的确定对了解柴北缘超高压变质带的性质和构造演化过程有重要意义。     

Ages of peak HP-UHP metamorphism of eclogites from Chinese southwestern Tianshan: Evidence from Lu-Hf geochronologySCIEI北大核心CSCD

新疆西南天山蓝片岩-榴辉岩带是全球少有的几个经历超高压变质作用的洋壳俯冲带之一,近年来的同位素年代学研究表明其变质作用主要发生于石炭纪。然而,该蓝片岩-榴辉岩带峰期变质作用,特别是超高压变质作用的时代还未精确限定。本文选取来自该带的典型钠云母黝帘石榴辉岩(样品211-3和H76-10),在详细的岩石学和相平衡研究基础上,开展了Lu-Hf同位素年代学研究,以期获得其峰期变质作用时代。相平衡模拟结果表明两榴辉岩中石榴石均记录了升温降压型折返P-T(温度-压力)轨迹。其中,样品211-3经历了超高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~540℃、~2.9GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为326.9±1.3Ma;样品H76-10仅经历了高压变质作用,其压力峰期P-T条件为~490℃、~2.4GPa,石榴石-绿辉石-全岩Lu-Hf等时线年龄为306±11Ma。结合前人年代学数据,获得新疆西南天山超高压榴辉岩峰期变质作用时代为327~326Ma,高压榴辉岩峰期变质作用时代为316-306Ma。本文获得的超高压变质作用确切年龄326.9±1.3Ma,对于揭示古南天山洋深俯冲和闭合的时间具有重要意义。     

华北克拉通丰镇碳酸岩中榴辉岩捕虏体岩石学研究:现今板块体制古元古代开始启动证据

关于现今板块构造体制何时启动是目前地球科学研究的焦点问题。本文在原报道的古元古代丰镇火成碳酸岩中发现的榴辉岩捕虏体基础上,开展了详细的岩石学研究。该榴辉岩捕虏体分为两种类型:即相对富石榴石的Fz-2和贫石榴石的Fz-16,它们产于同一地点,且具有相同的矿物成分和结构构造特征。Xu et al.(2018)的研究表明该捕虏体具有1839±26Ma和1766±7Ma的独居石U-Th-Pb年龄且具有大洋辉长岩原岩的全岩成分特征。本文通过进一步的岩相学研究发现该榴辉岩至少经历了两期变质阶段:M1,角闪石/绿帘石-榴辉岩阶段;M2,硬柱石-榴辉岩阶段。具有放射状裂纹包裹特征的柯英石假象在石榴石变斑晶和基质绿辉石中以包体形式出现。以蓝晶石与黝帘石共存为特征的柱状硬柱石假象,也偶尔以包体形式存在于石榴石中。变斑晶石榴石分为富含包体的核部和比较干净的边部。石榴石从中心到边部具有明显的镁铝榴石含量增加和钙铝榴石含量降低的环带特征,通过相平衡模拟和等值线投图得到其温压范围为2.6~3.7GPa和655~670℃,记录了从M1到M2的近等温增压的进变质过程。通过石榴石边部-绿辉石-蓝晶石-石英的地质温压计计算得到温压条件为3.0GPa、734℃。金红石中的锆含量温度计也给出了相似的温度条件,即在2.6~3.7GPa压力时为601~685℃。石榴石边部的柯石英假象和硬柱石假象支持了M2硬柱石-榴辉岩阶段的存在,这表明丰镇古元古代榴辉岩可能是目前发现的世界上最古老的低温超高压变质岩。同时,我们得到该榴辉岩代表的进变质过程中的地温梯度为216±35℃/GPa,证明至少在~1.8Ga以来代表现今板块构造体制的板块冷俯冲作用就开始启动了。     

基性麻粒岩中方柱石的出溶现象及成因机制:以西藏南部日玛那穹隆麻粒岩为例

方柱石是一种含挥发分的架状铝硅酸盐矿物,其成因一直有争议。对喜马拉雅造山带定结地区基性麻粒岩中方柱石及其出溶物的矿物化学和纳米结构分析表明：（1）方柱石为富S类型;（2）内部出溶矿物为陨硫铁,晶胞参数为a=b=0.5968nm,c=1.174nm,α=β=90°,γ=120°;（3）陨硫铁的（001）面平行于方柱石的（100）面。出溶前的方柱石在榴辉岩相条件下形成,其稳定压力上限与Fe含量呈正相关关系。在麻粒岩相作用时,无水条件下方柱石内的SO₄^2-发生自氧化还原反应而产生出溶矿物和O₂,反应方程式为：Fe²⁺+SO₄^2-=FeS+2O₂。类似反应可能导致下地壳氧逸度高于中上地壳。方柱石的形成与分解记录了喜马拉雅造山带的形成过程,在大陆俯冲与折返过程中扮演重要角色,对地壳深部挥发分的调节起到了重要作用,并对地球深部氧逸度调节机制的研究开拓了新的思路。     

西南天山特克斯科桑溶洞火山岩的锆石U-Pb年代学研究

新疆特克斯县乌孙山科桑溶洞火山-沉积岩剖面由变质岩、火山-沉积岩(中酸性火山熔岩、火山碎屑岩、生物碎屑灰岩)和侵入其中的花岗质岩石组成,花岗岩中保留着英安岩-安山岩顶垂体。夹在火山岩地层之间的厚层生物碎屑灰岩(其中发育溶洞)发生褶皱变形。在剖面多处见到逆冲构造,断裂带局部塑性变形。采自剖面下部英安岩样品的锆石232Th/238U比值为0.4～0.6,U-Pb谐和年龄368.3±1.7Ma(MSWD=1.5,n=15)。剖面上部流纹岩中锆石的232Th/238U比值为0.8～2.2,U-Pb谐和年龄为356.4±1.7Ma(MSWD=1.3,n=19)。大约12Ma的时差说明存在两次火山喷发事件,在这两次火山喷发的间歇形成了巨厚生物碎屑灰岩(1000m)。这种间歇性的火山喷发在西天山地区普遍发育,形成了规模巨大的滨海相火山-沉积盆地。剖面下部的英安岩与剖面上部的流纹岩的锆石具有不同的微量元素组成,预示着其岩浆源区性质的差异。     

中国大陆科学钻探(CCSD)主孔岩芯榴辉岩中的重晶石副矿物研究

中国大陆科学钻探主孔岩芯190～320m榴辉岩中的富锶重晶石作为副矿物存在于超高压变质和退变质阶段,其中大部分的重晶石发现于绿辉石的退变质后成合晶中。具有不同Sr含量的重晶石在榴辉岩中至少具有3种产出状态,形成于3个变质阶段:Ⅰ超高压榴辉岩相阶段,存于石榴石包裹体中,SrSO4含量约在45mol%;Ⅱ早期退变质阶段,存于后成合晶(单斜辉石+钠长石)中,SrSO4含量变化范围很大,在0mol%～21mol%之间;Ⅲ晚期角闪岩相阶段,作为黄铁矿的氧化边存在,SrSO4占2mol%～5mol%。重晶石的形成与流体作用相关,富锶重晶石能反映原赋存流体的Sr/Ba值比较高。重晶石与其伴生矿物尤其硫化物的结构关系对岩体的相对氧化还原环境具有重要指示意义。本文通过榴辉岩中重晶石副矿物学研究,确定了榴辉岩曾经历超高压变质阶段的氧化环境、早期退变质阶段的还原环境和角闪岩相阶段的氧化环境。     

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464 Ma±5 Ma.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200 km.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423 Ma,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.     

新疆西天山低温榴辉岩相变质岩石成因类型研究

新疆西天山低温榴辉岩带出露于昭苏县以南的西南天山一带,位于伊犁—中天山板块和塔里木板块之间的晚古生代缝合带中。西延出国境与吉尔吉斯国南天山Ａｔｂａｓｈｉ蓝片岩带接壤,向东则与天山东段库米什蓝片岩带相连。自发现以来（高俊,１９９７）,有关岩石类型和原岩...