中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中重晶石的发现及其意义

在中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中发现了重晶石。重晶石以包裹体形式保存在石榴子石中,多为浑圆状,表面积平均约250μm2。通过电子探针测试,重晶石中SrO含量大多超过20%,为锶重晶石,其化学分子式为(Ba0.4836~0.6180Sr0.3787~0.4722Ca0.0064~0.0889)S0.9688~0.9963O4。同时还发现榴辉岩中的石榴子石有柯石英假象,温压条件计算表明该榴辉岩的峰期温压条件为696~730℃,2.9~3.2GPa。电子探针成分测定包裹这些重晶石的石榴子石为峰期变质矿物,这进一步说明重晶石也经历过超高压变质。重晶石通常形成于强氧化和高盐度流体作用的条件下,本文的研究表明超高压变质过程中至少出现了一定范围内的强氧化环境和高盐度流体作用,但其地球动力学意义有待进一步研究。     

中国大陆科学钻探（CCSD）榴辉岩磷灰石脉体中铁的氧化物、重晶石和独居石出溶物的发现及其意义

CCSD主孔榴辉岩等UHP岩石中存在团块状到不规则脉体状的磷灰石集合体，它们多与石英脉共生，显微镜下观察发现这些磷灰石脉体存在大量出溶物，电子探针和激光拉曼光谱仪联合测定显示磷灰石主要为氟磷灰石，其中出溶物主要有四类：A．不规则状的磁铁矿和赤铁矿的连生体；B．针状赤铁矿；C．板状到菱型的独居石；D．针状锶重晶石。A类出溶物的延长方向平行于磷灰石的C轴，长度介于10～50μm；B类主要沿磷灰石的C轴方向排列，宽仅为0．5～2μm，多数在1．5μm左右，长度变化较大，为6～50μm；C类独居石出溶体宽约6～10μm，多为6μm，长约50～75μm；D类锶重晶石主要与B类赤铁矿出溶物共生，宽多1．5μm左右，长约60～70μm。其中A，B和D类出溶物是在磷灰石中首次发现。四类出溶物的长轴和生长方向均基本平行于磷灰石之C轴，显示它们可能是基本同时出溶的。CCSDUHP岩石中氟磷灰石脉体的存在及其铁氧化物、磷酸盐和硫酸盐出溶体的发现，显示UHP岩石在折返的过程中，快速减压曾造成矿物的分解和大量出溶体的形成，伴随脱水和SiO2等硅酸盐熔体的出溶，还存在少量的磷酸盐熔体，同时可能曾经有铁氧化物的熔浆的加入。磷灰石中铁氧化物等出溶物的出溶是在氧逸度较高的环境下进行的．     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩的分类及测井识别

榴辉岩是中国大陆科学钻探主孔的主要岩性之一, 分布在3245m之上.根据测井响应特征, 如自然伽玛、密度、中子孔隙度等, 可以很好地区分榴辉岩与主孔的其他岩类.由于主孔榴辉岩具有不同的矿物成分、全岩化学成分和测井响应特征, 这为进一步详细划分榴辉岩亚类奠定了基础.从原岩的起源、氧化物含量、次要矿物等3个角度对主孔榴辉岩进行分类, 研究了基于多元统计学的榴辉岩亚类的测井识别方法; 利用该方法对重构的11种榴辉岩亚类进行测井评价, 将可以利用测井资料识别的榴辉岩亚类归并为6种; 根据对榴辉岩亚类的识别结果, 将主孔中榴辉岩划分为20个层段, 分析了各种榴辉岩亚类在主孔中的深度分布特征, 为地学研究提供了资料.      

中国大陆科学钻探工程主孔榴辉岩原岩研究及其成因指示

榴辉岩是造山带中最为常见的高级变质岩石,无论是自身还是其原岩均蕴含着丰富的地球动力学信息。以中国大陆科学钻探工程主孔0～2000m范围内揭露的榴辉岩为对象,按其与围岩接触关系,划分为与片麻岩类共生的榴辉岩、与超基性岩毗邻的榴辉岩以及与超基性岩共生的榴辉岩3种类型。据此对比分析了此3类榴辉岩的地球化学组成的差异,提出了这些岩石的原岩可能是由单一岩浆房岩浆经堆晶及分离结晶作用演化而来的基性—超基性杂岩体,物质来源主要为富集地幔物质的部分熔融,其构造环境应位于洋壳对大陆俯冲的消减带,但并非岛弧环境,应是弧后拉张岩浆作用的产物。     

CCSD主孔揭示的东海超高压榴辉岩中的金红石：微量元素地球化学及其成矿意义

金红石是榴辉岩中的主要含钛副矿物。中国大陆科学钻探工程主孔100-2000m岩心样品中,金红石榴辉岩、多硅白云母榴辉岩和蓝晶石榴辉岩中都程度不等地含有金红石。金红石既可以与其它矿物一起包裹在主要变质矿物中,也可以呈粒间矿物,但在榴辉岩经受角闪岩相退变质作用过程中,金红石亦会退变为榍石。本文利用电子探针除了分析了金红石的主要元素外,还仔细测量了Nb、Cr、Zr含量。结果显示,Nb平均含量为147ppm,最高含量为670ppm,Cr的平均含量为614ppm,最高含量为3630ppm,低Nb特征(<1000ppm)显示榴辉岩原岩为镁铁质岩石;此外,三类榴辉岩也具有不同的金红石Nb、Cr地球化学特征,即金红石榴辉岩中的金红石表现为低Cr(<500ppm)、Nb变化大(0-670ppm)的特征,多硅白云母榴辉岩中的金红石以中等Cr含量(500-1200ppm)、Nb变化较大(0-480ppm)为特征,而蓝晶石榴辉岩中的金红石显著富Cr(2000-3630ppm),而Nb则非常贫乏(<140ppm)。在总共289个金红石Zr含量数据中,大部分Zr含量分布在150-240ppm之间,均值约为200ppm;利用Zacketal.(2004)提出的金红石温度计,计算得到金红石的形成温度介于690℃和7870℃之间。研究结果表明,金红石的微量元素分析是研究榴辉岩原岩特征及其钛成矿作用的实用方法之一。     

中国大陆科学钻探主孔100~2000 m测井磁化率和磁三分量分析

对比分析了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔100~2 000 m测井磁化率与岩心样本磁化率的测量结果,二者具有较好的一致性。测井磁化率统计结果表明CCSD主孔100~2 000 m超高压变质岩的磁化率从高至低依次为:蛇纹岩、石英榴辉岩、金红石榴辉岩、正片麻岩、退变质榴辉岩、多硅白云母榴辉岩、副片麻岩、绿泥石角闪岩、角闪岩。由CCSD主孔100~2 000 m磁三分量测量数据得到磁异常的△BZ、△BH和△BT值,结合前人所做的岩石学研究分析发现:主孔530~575 m的磁异常主要由岩石的金红石矿化、钛磁铁矿化和磁铁矿化引起,604~643 m和652~678 m的磁异常主要由岩石的蛇纹石化引起;钻孔中岩层的磁化率对磁三分量异常起着主要的决定作用,高磁化率岩层都表现出较大的磁三分量异常。     

榴辉岩退变质过程中的微量元素地球化学行为：对CCSD主孔退变质榴辉岩的研究

对中国大陆科学钻探工程主孔榴辉岩退变质过程中的微量元素地球化学行为进行了研究。对退变质程度连续变化样品的不同部分的对比研究表明，流体作用下的退变质过程中大离子亲石元素（Cs、Rb、Ba、Sr、K、Th、U）和轻稀土元素表现出较大的活动性，重稀土元素和高场强元素变化相对较小。退变质后大离子亲石元素的显著增加和高场强元素、重稀土元素的轻微变化（甚至相对降低），表明与退变质作用有关的流体中的络阴离子含量很少，并不富集高场强元素和重稀土元素。退变质后总体上表现出的Si、大离子亲石元素和轻稀土元素的明显变化，表明外来流体参与了榴辉岩的退变质过程，带入和带出了一些元素。结合榴辉岩中单矿物微量元素组成以及前人对D^Mineral/Fluid的研究成果，对流体-榴辉岩作用形成的退变质分带（富石英条带→角闪岩→退变质榴辉岩→新鲜榴辉岩）的微量元素组成变化进行了详细研究。结果表明在流体作用下的榴辉岩退变质过程中，大离子亲石元素、轻稀土元素和高场强元素含量的变化除了受退变质流体性质的影响外，更大程度上取决于退变质过程中的矿物相（尤其是副矿物）的变化。     

CCSD主孔超高压榴辉岩金红石中的矿物包裹体研究

金红石是榴辉岩中的主要含钛副矿物。中国大陆科学钻探工程（CCSD）主孔100～2000m岩心样品中，金红石榴辉岩、多硅白云母榴辉岩和蓝晶石榴辉岩中都程度不等地含有金红石。金红石既可以与其他矿物一起被石榴石、绿辉石等主要变质矿物包裹，也可以包裹其他矿物。本文利用电子探针技术，对CCSD所揭示的超高压榴辉岩的金红石中的矿物包裹体进行了鉴定和分析。结果显示，绿辉石、富铪锆石、高铝榍石、韭闪石和红闪石、斜黝帘石等矿物包裹体形成于榴辉岩相进变质至峰期变质阶段；随着超高压变质带快速折返，榴辉岩经受强烈的退变质作用，包括金红石、绿辉石在内的多种矿物都经受了退变质作用，与金红石共生的钛铁矿完全或者部分退变成含铁金红石和钛铁晶石。在退变的金红石中，还发现了透辉石＋斜长石后成合晶、低铝榍石、镁绿闪石等退变质矿物组合。     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔100-2000m区间磁化率的变异特征及其地质意义

对中国大陆科学钻探主孔100—2000m区间岩心样品磁化率与钻孔原位测井磁化率进行系统时比研究。结果表明,控制岩石磁化率的主要因素是岩性和退变质作用,其中蛇纹石化石榴石橄榄岩的磁化率最大,样品平均磁化率为86．277×10-3SI,正片麻岩,退变质榴辉岩,榴辉岩,副片麻岩次之,角闪岩的磁化率最小,样品平均磁化率为1．698×10-3SI。不同退变质程度榴辉岩的磁化率特征具有明显的差异:中-强程度退变质榴辉岩由于退变质过程所产生的磁铁矿和钛铁矿-钛磁铁矿,其磁化率最大;随着退变质作用的进一步加剧,这些磁铁矿和钛铁矿-钛磁铁矿被完全分解,导致完全退变质榴辉岩的磁化率最小;新鲜榴辉岩的磁化率介于两者之间。在该深度区间,约70％岩心样品磁化率与测井磁化率的比值小于4．0,其中以<2．0为主,相同岩性岩石(如榴辉岩,退变质榴辉岩和副片麻岩)磁化率的比值随深度变化较小。岩心样品磁化率和测井磁化率之间的欧氏距离位于3．0-6．4范围,且随深度变化不明显,如在100～600m和1500～2000m两个深度范围的欧氏距离分别为3．0-5．2和3．2～5．3,表现出相似的变化特征,显示了在此区间深度范围内,地层压力对磁化率的基本没有影响。     

CCSD超高压榴辉岩中的水:红外光谱分析

超高压变质岩中名义上无水矿物(NAMs) 在板块俯冲过程中可以携带一部分地表水进入上地幔, 这些水储存于地球深部并对地幔动力学有着重要的影响.对中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中的绿辉石和石榴石进行了详细的显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR) 分析, 结果显示所有绿辉石和石榴石颗粒都含有结构水, 其水含量范围分别在68~29μg/g和20~75μg/g.榴辉岩全岩的水含量为150~300μg/g.绿辉石和石榴石结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 不均匀分布, 表现为水含量从核部到幔部到边部随之增加或水含量核部、边部低而幔部高.电子探针结果表明水含量分布不均与矿物化学成分无直接关系.位错分布不均匀可能导致了颗粒内部结构水分布的不均匀.      

A Study on the Classification and Well-Logging Identification of Eclogite in the Main Hole of Chinese Continental Scientific Drilling Project

Eclogite, one of the important lithologies in the main hole of the Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) Project, exists above the depth of 3 245 m and has distinctive responses of gamma-ray, compensating density and neutron well-logging, and so on. In this study, according to the diversities of minerals and chemical components and well-logging responses, eclogites are classified from three aspects of origin, content of oxygen, and sub-mineral. We studied the logging identification method for eclogite sub-classes based on multi-element statistics and reconstructed 11 kinds of eclogite. As a result, eclogites can be divided into 6 types using well logs. In the light of this recognition, the eclogite in the main hole is divided into 20 sections, and the distribution characters of all sub-classes of eclogite are analyzed, which will provide important data for geological research of CCSD.     

中国大陆科学钻探主孔自然放射性测井及其解释

为了认识江苏东海超高压变质带上地壳岩石自然放射性的垂向分布特征, 榴辉岩退变质程度对放射性元素浓度的影响, 以及放射性产热率对地温梯度的影响, 利用中国大陆科学钻探(CCSD) 主孔100~5000m自然放射性测井(自然伽马和自然伽马能谱) 资料统计了CCSD主孔各类岩石的自然放射性强度和铀、钍、钾元素的浓度, 计算出产热率曲线.自然伽马, 铀、钍、钾浓度和产热率从蛇纹岩到榴辉岩、角闪岩、副片麻岩、正片麻岩依次增大.随着榴辉岩退变质程度的增强, 其铀、钍、钾元素的浓度值逐渐增大.CCSD主孔自然放射性的垂向分布特征主要受岩性控制, 自然放射性随深度增加有增强趋势.产热率与自然伽马测井值之间有很好的线性关系, 在高放射性岩层的上部, 地温梯度会出现较强扰动和低值异常.      

CCSD超高压变质金红石U-Pb定年及其约束意义

本文尝试性地对来自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔及地表的超高压(UHP)变质榴辉岩中的金红石进行了U-Pb定年研究,初步获得了211±22Ma的等时线年龄,这是苏北地区榴辉岩型金红石矿床的第一个直接的年龄结果,结合前人在大别山地区获得的首个准确的金红石U-Pb年龄218Ma及金红石U-Pb体系大约500℃的封闭温度分析,该年龄代表的是UHP变质峰值期后板块折返过程的冷却年龄,峰值期形成的金红石在此时发生了变质重结晶作用.此年龄对整个苏鲁UHP变质地体的俯冲-折返历史及本地区榴辉岩型金红石矿床的形成过程都有重要的约束意义.     

纵波频谱特征与裂缝带关系初探——在中国大陆科学钻探中的应用

裂缝带的识别和判断,对于实现中国大陆科学钻探的研究目标,为地学研究提供基础的井中物性参数具有很重要的意义。阵列声波测井的纵波频谱参数为实现这个目标提供了可能。通过对纵波频谱特征的分析得到这样的认识:对于断裂构造,纵波的频谱特征有着明显的变化,如纵波的主频位置向低频偏移,在低频位置上其幅度(能量)急剧地增大,与上下未破碎的岩层有着非常明显的差别。通过这些明显的特征,可以很好地识别和判断构造破碎带。利用主峰位置漂移、主峰幅度、主峰的半幅值高宽、主峰的能量这几个参数,对中国大陆科学钻探主孔的裂缝带进行了识别和判断。     

磁化率和密度对中国大陆科学钻探主孔100～2000 m岩石类型的判别

为查明磁化率和密度对于中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔100~2000m岩性的响应和判别特征,利用SPSS10.0统计分析软件进行了判别分析.研究结果显示,岩石的密度和体积磁化率主要受岩性的控制.采用迫入法建立全模型,对CCSD主孔100~2000m井段岩心的岩性判别率达84.8%.其中,蛇纹石化橄榄岩、正片麻岩、副片麻岩、榴辉岩、角闪岩和退变质榴辉岩的判别率分别为100%、87.1%、89.7%、89.6%、96.7%和63.7%.该研究表明,密度和磁化率可以为超高压变质岩石的岩性鉴别和区分提供定量约束,有利于地球物理探测成果和测井资料的准确解析.同时,本文也是SPSS统计分析软件在超高压变质岩石类型判别方面的一个应用实例,对于其他岩石类型的判别分析具有借鉴意义.     

Acoustic Borehole Images for Fracture Extraction and Analysis in Second Pre-pilot Drillhole of CCSD

INTRODUCTIONThesecondpre pilotdrillholeofChineseContinentalScientificDrilling (CCSD PPⅡ)ProjectislocatedintheeastofDabie Suluultra highpressuremetamorphic (UHPM)belt,andthesouthofSuluareainthenorthofMaobeiVil lage ,DonghaiCounty ,JiangsuProvince ,China .PPⅡwasdrilleddownto 10 2 8.6 8mdepthwith 75 .5cmbits ,andcasedatadepthof 6 9.5m .TheinvestigationintodrillcoresrevealsthatPPⅡpenetratesmetamorphicformations .Fivemajorlithologicalunitsareidentifiedasfollows :parag neiss,ortho…     

CCSD主孔3000 m岩心构造产状特征及其地质意义

对CCSD主孔3 000 m岩心叶理、具断层擦痕的微断层及断层擦痕产状特征进行了统计分析, 并分析了脆、韧性剪切带的运动学特征, 研究表明(1) 榴辉岩类叶理产状明显较片麻岩类陡, 可能与其岩石能干性较强有关, 因而在挤压褶皱变形过程中表现出不同的变形行为.韧性变形主体表现为顺层剪切, 含断层擦痕的微断层最主要的一组产状与叶理面一致或接近一致, 部分伴随与之呈共轭关系的另一组微断层. (2) 脆、韧性变形以SEE-NWW向剪切为主, 部分为近SN向, 脆性、韧性变形域断层运动方向基本一致.但现在所保留下来的构造变形中韧性变形以SEE向NWW的逆冲型剪切为主, 部分为近SN向韧性剪切作用; 而脆性变形以NWW向SEE的正滑作用为主. (3) 主孔构造应力场初步可划分为4期, 现在所保留的主期构造为SEE-NWW向挤压构造应力场所致.