胶北地块高压与低压泥质麻粒岩的相平衡关系与p-T演化轨迹

利用最新的内洽性热力学数据库和THERMOCALC3.21程序对胶北地块高压与低压泥质麻粒岩的相平衡关系进行了定量分析。计算了胶北地块高压泥质麻粒岩、低压泥质麻粒岩和夕线石榴黑云片岩等代表性富铝岩石KFMASH(K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O)体系的p-T视剖面图,再现了这些岩石随温压条件变化可能出现的各种矿物组合与矿物成分变化,发现原岩成分不同的变质岩石,尽管变质演化过程有所差异,但在麻粒岩相变质条件下所形成的矿物组合一致。通过计算泥质岩石在高压(p=1.0GPa)和低压(p=0.5GPa)条件下的T-X视剖面图,发现极度富铁、贫镁的岩石,在高压麻粒岩相条件下并不会生成含蓝晶石的特征矿物组合,在低压麻粒岩相条件下也不会生成含堇青石的特征矿物组合。将样品实际观测结果与p-T视剖面图的计算结果对比,确定胶北地块高压泥质麻粒岩变质峰期的温压条件为830~860℃,1.25~1.4GPa,峰期后呈现顺时针样式的p-T演化轨迹,反映陆壳先碰撞增厚、后又快速减薄的地质动力学过程;确定胶北地块低压泥质麻粒岩变质峰期的温压条件为790~820℃,0.62~0.68GPa,峰期后呈现近等压冷却的p-T演化轨迹。     

变质作用p-T-t轨迹的研究方法与进展

变质作用p T t轨迹理论的提出完全改变了人们对变质作用过程的认识。地壳加厚区(造山带)内区域变质作用发生于地壳从热扰动到热松弛的动态演化过程中,岩石的p T t轨迹是地壳加厚的方式及机制、热松弛速率和岩石折返速率的综合函数。一维热模拟假设引起热扰动的构造作用在瞬间完成,岩石在折返过程中开始变质作用演化。二维热模拟结果表明在地壳加厚过程中(岩石埋藏阶段)伴随明显热效应,岩石在折返过程中有少量加热,达到温度峰值。反演变质作用的p T t轨迹包括3种方法：传统地质温压计方法,吉布斯/微分热力学方法和变质相图方法。无论哪种方法,都必须以详细岩相学研究为基础,在岩石中划分出两期以上矿物组合。传统地质温压计方法被广泛使用,但在确定不同期次矿物组合的平衡和p T条件上有若干不确定性。吉布斯/微分热力学方法理论上非常完善,依据矿物(石榴石)的生长环带计算岩石的p T t轨迹,但是由于难以确定矿物生长阶段的矿物组合变化,以及缺少复杂固溶体的活度模型等,致使该方法实用性较差。目前反演岩石p T t轨迹的最好方法是变质相图方法,该方法依据p T视剖面图上矿物等值线温压计,模拟由矿物的世代关系和生长环带所记录的p T条件变化,并可以定量模拟变质过程中的矿物组合演化、变质反应和流体行为。对不同中压型变质带和超高压型地体中岩石p T t轨迹的反演模拟表明,岩石在构造埋藏阶段应伴随明显热效应,发生一系列递增变质作用,几乎同时达到压力与温度峰值,岩石折返过程以等温降压型(ITD)为主。这与一维热模拟结果很不相同,而与二维热模拟结果大体相似,但一般折返速率更快。     

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟

拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩,岩石的矿物组合为石榴石、白云母、钠长石、绿泥石、石英及少量金红石、榍石。石榴石具有明显的成分环带,从核部到幔部Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]缓慢升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐渐降低,表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质过程;幔部到边部,Xprp=[Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低,Xgrs=[Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明显升高,Xsps=[Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低,表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造,呈现扩散环带的特征。利用Thermocalc变质相平衡计算软件在Mn NCKFMASHO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的P-T、P-M(H2O)视剖面图,结合石榴石镁铝榴石等值线、钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为约27×105k Pa,523/580℃,对应的峰期矿物组合为(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H2O)。石榴石核部到幔部成分记录了主要的进变质演化,结合饱和水等值线的变化,判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程,岩石经历了蓝片岩相至榴辉岩相的变质演化;P-M(H2O)视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为,通过其变化特征可以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程,晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确定,此过程中,岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质,并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变质过程反映了快速抬升的构造运动过程,早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的P-T轨迹,峰期变质温压及变质演化特征,提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质,结合野外相互伴生的地质关系,认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。     

榴辉岩的两种变质演化轨迹和俯冲大陆地壳的差异折返——以柴北缘都兰超高压地体为例

都兰榴辉岩地体位于柴北缘—南阿尔金超高压变质带的东端,是唯一确定含柯石英的超高压变质地体,约700 km,其特点是含有两个特征不同的变质亚带,并经历了不同的折返过程。柯石英假像和温压计算表明两带榴辉岩峰期变质的压力都在柯石英的稳定域（2.8~3.3 GPa）,但它们退化变质的p–T 轨迹具有明显不同的特征。北带榴辉岩经历了两个阶段的折返：早期从地幔深度快速折返到中部地壳层次,伴随岩石的等温降压,并发生角闪岩相退化变质;晚期抬升到地壳浅部。都兰南带榴辉岩折返过程中经历了高压麻粒岩相变质的改造,高压麻粒岩阶段的p–T条件为p＝1.9~2.0 GPa,T＝873~948℃, 并进一步经历了角闪岩相退化变质,说明都兰南带榴辉岩折返速率较慢,发生了壳幔过渡带（或加厚的深部地壳）层次的强烈热松弛。这种热松弛发生在许多大陆俯冲带的超高压岩石的折返过程中,并且是榴辉岩发生深熔作用的主要机制。都兰两个变质带不同的变质演化轨迹反映了俯冲的大陆地壳具有差异折返的特征。     

北秦岭二郎坪群低压变质作用研究

在对二郎坪群低压变质带进行相图分析后发现，二郎坪群低压变质带是叠加变质带，低压变质作用是在早期中压变质的抬升过程中发生的，中压变质的温压条件为0．5-0．6GPa、560～580℃，低压变质的压力为0．3-0．45GPa，红柱石-十字石带的温度为510～580℃，堇青石带为590-620℃。pT视剖面图在区分岩石中不同条件和期次的矿物组合及分析岩石温压演化历史和温压条件时显得更行之有效。     

麻粒岩相变质作用与花岗岩成因-Ⅱ:变质泥质岩高温-超高温变质相平衡与S型花岗岩成因的定量模拟

高温-超高温变质岩石的矿物组合及组构特点取决于不同的进变熔融反应,不同程度的熔体丢失以及不同程度的退变反应三种过程的综合效应。利用相平衡定量研究方法可以很好地模拟进变熔融反应的类型、P-T条件、熔体含量及其丢失行为、以及熔融过程中熔体与残余物的化学成分变化等,这对探讨高温-超高温变质作用过程以及花岗岩的成因非常重要。对平均泥质岩(APR)进行相平衡模拟表明变质泥质岩在等压(0.8GPa)升温熔融过程中可发生5种熔融反应:饱和流体固相线、白云母脱水熔融、黑云母熔融、钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融,后两种熔融反应主要发生在超高温条件下。减压过程中发生怎样的熔融反应受减压温度控制:在麻粒岩相(如850℃)减压可发生钾长石熔融、黑云母熔融和钾长石-石榴石熔融反应;在高角闪岩相(如750℃)减压主要发生白云母脱水熔融和钾长石熔融;在超高温麻粒岩相(如950~1000℃)减压主要发生钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融。熔体成分受熔融反应和P-T条件控制,如在高角闪岩相发生的饱和流体固相线和白云母脱水熔融可形成弱过铝的奥长花岗质和二长花岗质熔体;在麻粒岩相发生的黑云母熔融和钾长石熔融形成的熔体具有强过铝的二长花岗岩成分;在中压超高温发生的钾长石-石榴石熔融和铝铁镁矿物熔融形成强过铝的二长(钾长)花岗岩质熔体,可形成石榴石花岗岩;在低压超高温下发生的铝铁镁矿物熔融可形成堇青石花岗岩。除了极端超高温下的铝铁镁矿物熔融外,其它熔融反应都会使残余物的成分更贫硅,贫Na_2O和K_2O,富FeO和MgO,但Al_2O_3和Mg#基本不变。高温-超高温下发生深熔的岩石只记录降温过程形成的固相线组合,但固相线的类型与温度条件取决于熔体的丢失行为。在不丢失熔体或者获得熔体的岩石中,岩石最后只记录流体饱和固相线组合;发生熔体部分丢失的岩石会记录缺流体固相线组合,并且熔体丢失越多,缺流体固相线的温度越高;发生全部流体丢失的岩石可记录岩石所达到的最高温度。因此,在一个麻粒岩相区,甚至一个野外露头上不同部位的岩石记录不同的P-T条件。熔体丢失是导致使麻粒岩相组合在升温过程中发生超高温变质,在降温过程中得以部分保存的重要条件。发生部分熔融的高级变质岩中随着温度升高,熔体含量增加,会发生锆石分解,只有在降温过程中发生锆石结晶,因此,麻粒岩中新生锆石只记录降温过程到固相线及以后的年龄,一般不会记录麻粒岩相峰期时代。对泥质高压麻粒岩来说,如果经历ITD型变质演化,会发生递进减压熔融,变质反应易于达到平衡,但如果减压速度快并使岩石直接抬升到地壳浅部,会出现一些ITD型结构标志,如残留金红石、蓝晶石,或在石榴石周围出现堇青石的反应冠状体等,此时锆石记录的退变质年龄会与峰期变质年龄相差不大(如10~30Myr);但如果泥质高压麻粒岩减压至中、深地壳,受其中有滞留熔体影响易于发育IBC型结构特征,表现为麻粒岩组合被(中压)角闪岩相组合叠加,在泥质岩中出现黑云母+夕线石构成的暗色条带,或者出现退变白云母和含白云母的浅色体。在中、深地壳经历IBC过程的麻粒岩锆石记录的退变质年龄会与峰期年龄相差很大(如~100Myr)。高级变质岩中由于出现熔体使水流体活度降低,麻粒岩作为排除部分熔体的残余物,其水活度更低。从这一角度来说,水活度低是麻粒岩相变质作用的结果,而不是条件。某些麻粒岩区之所以出现多期麻粒岩相变质叠加受流体行为控制。在亚固相线下流体饱和岩石变质熔融作用从饱和水固相线开始,然后依次发生含水矿物的脱水熔融和无水矿物熔融,这一过程中流体是内部缓冲的,在麻粒岩相温度峰期形成一组平衡矿物组合,难以保留峰期之前的信息。而流体不饱和岩石(如已形成的麻粒岩或岩浆侵入体)变质作用受外部注入流体控制,与构造变形密切相关。如果发生两期麻粒岩相变质叠加变质,在强应变域会形成晚期麻粒岩组合;在弱应变域,会出现两期麻粒岩组合,其中晚期矿物表现为反应冠状体或细粒交生体;而在一些应变非常弱的区域,可能只保留早期矿物组合。     

吉南龙岗岩群四道砬子河岩组泥质片麻岩变质作用

吉南新太古代泥质片麻岩出露于龙岗岩群四道砬子河岩组中,本文通过系统的岩相学、矿物化学、激光拉曼和锆石U Pb同位素年代学等分析,研究其变质演化特点、变质作用时代及构造意义.结果表明:龙岗岩群四道砬子河岩组泥质片麻岩记录了３个变质演化阶段,其中峰前期进变质阶段(M１)的矿物组合为石榴石＋黑云母＋斜长石＋石英＋白云母;峰期变质阶段(M２)的矿物组合为石榴石＋矽线石＋钾长石＋黑云母＋斜长石＋石英,达到麻粒岩相;峰后期退变质阶段(M３)以矽线石转变为蓝晶石为特征标 志,矿物组合为蓝晶石＋石榴石＋黑云母＋斜长石＋石英＋白云母.变质矿物地质温压计限定其变质作用,峰前期(M１)T 为４６８~５１５ ℃,p 为(３．８~４．３)×１０５ kPa;峰期(M２)T 为７０３~７６０ ℃,p 为(６．６~７．１)×１０５kPa;峰后期(M３)T 为５５２~５９１℃,p 为(５．５~６．０)×１０５kPa;具有典型的近等压冷却型逆时针变质作用p T 演化轨迹特征,可能是在地幔柱与岩石圈相互作用的环境中变质作用与大量的幔源岩浆底侵作用有关.LA ICP MS锆石U Pb定年结果显示麻粒岩相变质作用时代为２４９５~２４４２Ma,属于新太古代变质热事件产物.     

吉林中部呼兰群泥质岩递进变质带特征及其地质意义

下古生界呼兰群变质岩系位於吉林褶皱带南端,其中泥质岩变质片岩段具有明显的递进变质作用,并可划分为:铁铝石榴石带、十字石带、蓝晶石带、硅线石带四个矿物带,呈中压中温巴洛式变质带特征。本文对该变质带矿物组合、原岩建造、变质作用演化、成因机理及其地质意义进行了探讨。     

内蒙古乌拉山地区变质作用演化及其动力学研究

研究区经历了麻粒岩相变质作用,并可划分为初期、主期、峰期和晚期四个变质阶段。各变质阶段具有特定的矿物组合、变质反应、温压条件和流体特征。变质泥质岩和变质基性岩具有一致的变质演化特点和相对应的标志。高密度的CO_2流体占主导和低H_2O逸度是麻粒岩相变质流体的特点。变质作用演化的P-T-t轨迹与变质流体的演化特点是一致的,具有典型造山带型变质作用演化特征。反映了变质作用与地壳演化的关系及其动力学机制。     

新疆阿勒泰红柱石-矽线石型递增变质带特征及其PT条件研究

新疆阿勒泰地区发育了红柱石-矽线石型递增变质带,由绿泥石-黑云母带、黑云母-石榴石带、石榴石-十字石带、十字石-红柱石带和矽线石带组成,根据石榴石成分环带、变质与变形关系、矿物共生组合演化等特征,将变质作用分为峰前期、峰期和峰后期3个演化阶段。峰前期、峰期为连续的递增变质过程,形成典型的中-低压过渡型递增变质带,峰后期属于退变质过程。据石榴石一斜长石一黑云母-白云母-石英组合内部一致地质温压计估算出峰期温度-压力：T=580℃～670℃,P一0．4GPa～0．5GPa。变质作用演化具有顺时针的PTt轨迹,代表陆壳有一定程度的构造增厚,但幅度不大,没有大规模的陆壳俯冲或拆沉作用,这种增厚可能以陆壳的构造叠置机制为主。总体相当于地体间斜向走滑兼有一定垂直分量的拼合过程的地球动力学机制。     

内蒙古色尔腾山地区花岗绿岩带糜棱岩变形变质过程探讨

采用不同研究方法分析和解读岩石和矿物的显微构造特征，能再造结晶基底岩石复杂的变形和变质演化过程和条件。通过对色尔腾山地区花岗绿岩带中韧性剪切带的糜棱岩显微构造、石英组构、矿物化学等综合分析，发现该区糜棱岩在经历了低角闪岩相区域变质及绿帘角闪岩相退变质变形之后，发生了不均匀进变质重结晶作用及中低绿片岩相退变质变形等几个演化阶段。由不同阶段温压条件所限定的p-T演化轨迹为一个在早期顺时针的基础上叠加了一个晚期逆时针环的复杂图像。     

豫西东秦岭造山带低压变质带的变质变形和变质反应

豫西西峡北部低压变质带受到４次变形改造。低压变质作用主要发生在Ｄ１和Ｄ２变形间期，形成黑云母－红柱石、石榴石－红柱石、十字石－红柱石和堇青石－红柱石４个递增变质带。由矿物变质反应识别出堇青石－红柱石带ｐ－Ｔ趋势具有减压增温特点，这一演化特征可能反映变质作用具有地壳拉张的地球动力学特点。     

阿尔泰海西造山带区域变质作用类型与地壳演化

新疆阿尔泰海西造山带主要发育两期区域变质作用.第一期变质作用属于区域低温动力变质作用类型,以形成低绿片岩相矿物组合为特征,变质温度较低,而应力作用较强,是造山作用初期热流活动较弱,构造变形强烈环境下的产物.第二期变质作用属于区域动力热流变质作用类型,以形成典型的递增变质带为特征.这一期代表造山作用主期热流活动强烈,伴随有构造变形和岩浆活动.不同的变质作用类型代表了不同的大地构造环境,记录了造山带的演化历史和动力学过程.     

阿尔金南缘构造带西段新元古代-早古生代变质岩系的变质作用

阿尔金南缘构造带西段新元古代-早古生代变质岩系为一套绿片岩相-低角闪岩相的中浅变质岩系,并形成绢云母-白云母带、黑云母带和石榴石-角闪石带3个递增变质带。通过对石榴石-角闪石带变质作用p-T轨迹的深入研究表明,其经历了3个阶段变质作用:即经历了俯冲碰撞深埋到30～35 km深度的中高压变质作用(M₁),压力可达7.27×10⁸～9.63×10⁸ Pa;随后经历了快速抬升所导致的近等温降压变质过程(M₂),压力降至4.1×10⁸～5.62×10⁸ Pa;晚期经历了降温降压退变质作用（M₃）。整个过程为顺时针方向演化的p-T轨迹,其地质动力学过程属于较典型的板块俯冲碰撞→抬升模式,表明阿尔金南缘构造带的地质构造演化经历了俯冲碰撞及碰撞后的快速抬升过程。     

燕山地区褶皱冲断带和盆地中的晚侏罗世土城子组/后城组形成分析（英文）

高级变质-深熔作用中伴随有熔体的形成,在缺失流体的不一致熔融条件下,如果熔体的萃取不完全,原地结晶熔体与残留体之间可发生特殊的退变反应———逆(熔)反应,这种反应与进变质脱水熔融恰好相反。逆(熔)反应的最佳判断标志就是在浅色体和早期深熔过程中形成的不一致熔融相之间含水矿物组合的生长。逆(熔)反应形成的退变组合是深熔作用过程的一部分,而不是另外期次的变质事件叠加。逆(熔)反应的地质意义在于它可能会影响到熔体和流体组成、流体-岩石的相互作用以及对质量平衡的研究,尤其是对p-T路径恢复的影响,从而影响到构造和热流模型的推断。     

内蒙古锡林浩特岩群岩石学特征及变质温压条件

锡林浩特岩群出露于内蒙古锡林浩特市东南部,指原锡林郭勒杂岩中表壳岩部分,为一套片麻岩夹层状斜长角闪岩、磁铁石英岩和变粒岩等的变质岩组合。选取岩群中片麻岩及斜长角闪岩进行岩石学及岩相学分析,其中斜长角闪岩主要矿物组合为角闪石+斜长石;片麻岩样品中见夕线石+钾长石矿物组合,石榴子石具明显进变质环带,所以在计算其形成条件时选取了生长于峰期变质阶段的特定部位。运用角闪石斜长石、石榴子石黑云母矿物温压计分别估算锡林浩特岩群中准同时形成的变质基性火山岩及变质碎屑岩的变质温压区间。综合二者计算结果,得锡林浩特岩群峰期变质温压条件为660~707 ℃,0.5~0.6 GPa。变质达高角闪岩相。其变质年龄为1 000 Ma左右,推测锡林浩特岩群角闪岩相变质为中元古代末期锡林浩特微陆块与其他陆块碰撞的结果。     

青藏高原羌塘中部不同时代榴辉岩的识别及其意义——来自榴辉岩及其围岩~（40）Ar-~（39）Ar年代学的证据

羌塘中部高压变质带由榴辉岩、石榴子石白云母片岩、蓝片岩等组成,与蛇绿混杂岩、晚古生代浅变质地层岩片等共同构成了龙木错-双湖板块缝合带这一构造混杂岩带。目前已先后在片石山地区、果干加年山地区和冈玛错地区发现典型的榴辉岩,以片石山和果干加年山地区的榴辉岩为研究对象。片石山地区的榴辉岩为低温型榴辉岩,围岩为石榴子石白云母片岩,变质作用峰期温压条件为T=500℃,p=2.3GPa。已获得230～244Ma锆石SHRIMP U-Pb年龄和石榴子石Lu-Hf等时线年龄,代表榴辉岩相变质作用的时代。榴辉岩及其围岩在误差范围内具有相同的Ar-Ar年龄,为210～220Ma,代表了榴辉岩及其围岩冷却抬升至近地表的时代。果干加年山地区的榴辉岩具有和片山地区榴辉岩相似的野外产状、矿物组合、温压条件和围岩。Ar-Ar年代学研究显示,果干加年山地区的榴辉岩在240Ma左右即已折返并抬升至近地表,其变质作用峰期时代明显要早于片石山地区。     

苏鲁芝麻坊超镁铁岩的岩石成因:大陆科学钻探卫星孔(CCSD-PP1)岩心研究

苏鲁超高压变质带(UHP)中的芝麻坊超基性岩体是一个不寻常的地幔岩块,由高度亏损的橄榄岩组成,因地幔交代作用而富集REE和LILE.岩体由交替出现的石榴石橄榄岩和不含石榴石橄榄岩层组成.2种类型的岩石具有许多共同的成分特征,并在相同的温压p-T条件下形成.岩石记录了数期地质事件,但没有进变质作用的证据.平衡矿物对计算出的p-T条件为6~7GPa.发生在中元古代的部分熔融的差异造成了互层状的2种岩石类型.橄榄岩中锆石220Ma的U—Pb同位素年龄记录了扬子板块和北中国板块碰撞,但此年龄也许并不代表岩石UHP变质峰期的年龄,而可能记录了俯冲带中地幔楔的碎块从深部折返时的年龄.我们认为石榴石可能不是由于俯冲变质作用形成,有可能是岩石从地幔深部上升过程中从斜方辉石中出溶而成。      

桂东南云开岩群斜长角闪岩的变质作用PT轨迹及其动力学意义

桂东南中新元古界云开岩群是一套中浅变质岩系,并形成一系列绿片岩相-角闪岩相的递增变质带,通过对云开岩群角闪岩相变质带(十字石-蓝晶石带)中斜长角闪岩变质作用的PT轨迹的系统研究显示,其包括了由早期绿片岩相变质阶段(M1)→峰期角闪岩相变质阶段(M2)→近等温降压变质阶段(M3)→近等压降温变质阶段(M4)→晚期绿片岩相退变质阶段(M5)五个阶段的顺时针PT演化轨迹,其地质动力学过程属于典型的板块俯冲碰撞→抬升模式,表明云开地块北缘造山带的地质构造演化经历了俯冲碰撞及碰撞后的快速抬升过程。