大别山双河硬玉石英岩的超高压变质和退变质事件——SHRIMP测年的证据

应用北京SHRIMPⅡ,精确地测定了大别山双河硬玉石英岩中超高压变质锆石的中心、幔和壳的年龄。大部分锆石中心和幔的年龄集中于239～255Ma之间,加权平均值为243±1Ma(n=23)。壳和含矿物包体的晶域年龄集中在225～234Ma,加权平均值为228±2Ma(n=8)。这些锆石的中心、幔和壳都具有极低的Th/U(0.01～0.09)和REE总量,以及重REE平坦型的配分模式。因此,以锆石内部结构、矿物包体、Th/U值和REE地球化学特征为依据,本文提出了大别山超高压变质作用发生于243±1Ma,退变质作用发生于228±2Ma的新观点。     

大别山榴辉岩的退变质过程与流体作用

根据矿物成分及其结构演变,将大别山榴辉岩的退变质过程分为三个阶段:贫流体阶段、弱流体阶段和富流体阶段。贫流体阶段发生于榴辉岩相环境中,其主要作用是柯石英-石英和文石- 方解石等同质多象转变、石榴子石和绿辉石等的重结晶,以及绿辉石中硬玉和钠长石的固溶体出溶等。弱流体阶段发生于榴辉岩相退变质的晚期,含水矿物闪石、绿帘石和云母,以及钠长石等低压矿物大量形成之前,其标志是蓝晶石变斑晶和金红石脉的形成,以及浸染状金红石的富集成矿。富流体阶段始于低级角闪岩相退变质环境,并可能一直持续到近地表处。该阶段以出现大量含水和挥发份的矿物(如闪石、绿帘石、多硅白云母、钠云母、黑云母、磷灰石和碳酸盐等)为特征。围绕石榴子石和绿辉石的闪石次变边、闪     

南大别花凉亭冷榴辉岩退变质作用过程的元素地球化学变异

在南大别花凉亭地区冷榴辉岩退变为斜长角闪岩的过程中，Fe、Mg、Mn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Li、Sc、Cr、Co、Zr、HfNb、Ta逐渐降低，而Si、Ca、Na、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Sr、Sn、Pb、Th、U逐渐升高。这一变异特征受折返减压退变过程中矿物相转变和流体的作用控制。多硅白云母和黑云母是制约退变冷榴辉岩元素Rb、Cs、Ba、Sr、K的主要矿物相．     

中国东部大别山超高压变质杂岩中的石英硬玉岩带

大别山的石英硬玉岩是大别山超高压变质杂岩中的重要成员,与大理岩和榴辉岩紧密共生,呈大小不等的构造透镜体产出在云母斜长片麻岩和含硬玉片麻岩中,分布在长约４０ｋｍ,宽约１ｋｍ的带内。透镜体中心常为花岗变晶结构,边部有不同程度退变并面理化,向外围逐渐变为含硬玉片麻岩。岩石的主要矿物组成为硬玉、石英、石榴石、金红石。退变的石英硬玉岩中还有钠长石、霓石、霓辉石、榍石等。硬玉和石榴石中都有柯石英包体。硬玉的Ｊｄ端元组分为８１．２５％～９０．２７％。恢复的石英硬玉岩的原岩为硬砂岩,与大理岩伴生的榴辉岩的原岩为泥灰岩。因此,石英硬玉岩与共生的大理岩和榴辉岩都属于榴辉岩相变质的表壳岩系,它的成带分布、其中有柯石英的产出,进一步证明大陆地壳能够俯冲到１００ｋｍ左右深度并迅速折返地壳后使其中的高压标志保存完好。     

大别山超高压硬玉石英岩中的水:来自红外光谱的证据

为了探讨大别山“名义上无水矿物”(NAMs)中结构水的分布特征, 研究相关的流体活动、矿物变形以及板块俯冲和折返动力学过程提供重要的微观信息.对大别山双河和碧溪岭地区超高压硬玉石英岩中的石英、硬玉、石榴石和金红石进行了傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析, 研究结果显示这些矿物都含有以OH-或者H₂O形式存在的氢, 硬玉中结构水平均含量在1000×10-6左右; 石榴石结构水含量在(900~1600)×10-6之间, 各样品颗粒结构水的分布不均匀; 副矿物金红石结构水含量在2000×10-6以上, 而石英结构中基本不含或仅含微量水(< 4×10-6).双河和碧溪岭地区的硬玉石英岩全岩含水量分别为(490~600)×10-6和545×10-6, 不同地区同一种NAMs中结构水含量基本相同.表明在高压-超高压变质岩的形成过程中, 地壳或原岩中的水可以通过这些超高压变质岩中的NAMs携带到地球深部.      

大别山北部榴辉岩的退变质特征及其地质意义

研究了大别山北部榴辉岩的变质岩岩石学。结果表明，该区榴辉岩相变质作用可分为早期(超高压)和晚期(高压)两个阶段，并在折返过程中形成了一系列特征性的退变质显微构造。其中，退变质结构主要包括：(1)由于压力降低而出溶形成的一些定向针状或叶片状矿物包裹体，如钠质单斜辉石中石英及石榴子石中的金红石、单斜辉石和磷灰石等；(2)冠状体或后成合晶，特别是石榴子石外围发育两期(“双层”)后成合晶；(3)反应边或退变边，如绿辉石的透辉石退变边、透辉石的角闪石退变边和金红石的钛铁矿退变边等。这些退变质结构为本区榴辉岩高级变质岩的快速折返过程和抬升历史提供了强有力的岩石学依据；石榴子石中针状矿物出溶体进一步证明研究区榴辉岩早期经历了超高压变质作用，峰期变质压力应大干4．0GPa，甚至可能达到5～7GPa或更高。     

大别山榴辉岩富流体退变质阶段的白色云母

大别山榴辉岩的退变质过程可分为贫流体、弱流体和富流体3个阶段。贫流体阶段的主要作用是榴辉岩造岩矿物的重结晶、同质多象转变和固溶体出溶;弱流体阶段有少量流体参与,并且其压力、温度较高,形成的白色云母主要为多硅白云母;富流体阶段在大量流体参与下,形成大量的低压含水矿物,其中包括多种白色云母。富流体阶段早期的白色云母主要为多硅白云母,其Si原子数介于6．5pfu和7．2pfu之间;晚期白色云母成分复杂,包括钠云母、白云母和珍珠云母。黑云母是退变质作用最晚期形成的云母。退变质云母具环带结构,其内带为钠云母,中带为白云母和珍珠云母的交生体,外带为黑云母。     

大别山超高压变质岩的退变质赤微构造：折返过程的启示

大别山超高压变质岩中发现了一系列退变质显微构造,其主要类型有：①由于出溶而产生的定一包裹物;②由于多型转变而产生的假像替代;③固→固反应产生的冠状体;④涉及流体的退变质反应产生的冠状体或后成合晶。借助显微构造关系,可以建立超高压变质岩的退变质演化阶段,从而构筑其ＰＴ演化趋势、识别出碰撞造山和超高压变质峰期之后的两阶段隆升历史;早期为“挤出”作用诱发的近等温减压退变质;晚期则是地壳伸展体制下的退变质     

大别山双河硬玉石英岩石英中的纳米-亚微米级流体包裹体

用透射电子显微镜(TEM)观察产于大剐山双河地区含柯石英硬玉石英岩矿物石英中纳米级至亚微米级的流体包裹体超微观结构特征发现：大多数包裹体呈圆形或负晶形(粒径大多为10nm～350nm),构成宽的密集的包裹体串。TEM揭示了柯石英和寄主矿物石英之间为共晶格取向连生关系,并寻找到在峰期变质条件下高盐流体存在的有力证据。流体包裹体经常伴随着许多相互连接的位错,并且与位错和位错壁等交生在一起,形成网络分布,这是在光学显微镜尺度下所不能探测到的。非爆裂的流体渗漏可能通过H2O或CO2分子沿位错的管道扩散,从包裹体进入寄主矿物石英,因而导致原来包裹体密度和成分的变化。     

安徽省大别山东段江岭地区榴辉岩及其围岩的变质作用研究

安徽省大别山东段江岭地区的南大别碰撞杂岩主要由榴辉岩、云母片岩－变粒岩及片麻岩系组成,这三套岩石具有不同的变质演化阶段和Ｐ－Ｔ轨迹：榴辉岩有５个变质阶段,早期出现超高压型、高压型、晚期为中压型;云母片岩－变粒岩有４个变质阶段,早期出现高压型,晚期为中压型;片麻岩系仅有一期中压绿帘角闪岩相变质。三套岩石变质历史的差异,反映其所经历的构造过程不同,三者在构造作用下混杂到一起,构成碰撞混杂岩。     

大别地区的变质作用及与碰撞造山过程的关系

大别造山带从南到北可分为５个变质构造单元：扬子北缘蓝片岩带、突松变质杂岩带、南大虽碰撞杂岩带、北大别变质杂岩带和北淮阳变质带。各个变质构造单元中不同岩石的变质作用可划分为３种类型：（１）超高压型。以含柯石英（及金刚石）的榴辉岩为代表,仅见于南大别碰撞杂岩带中,这类岩石的ＰＴ轨迹反映洋壳Ｂ型俯冲的特点。（２）高压型。见于大别山南部的蓝片岩带、宿松变质杂岩带和南大别杂岩中的变质沉积岩及部分片麻岩中,与     

胶东威海地区榴辉岩退变质的地球动力学信息

威海地区榴辉岩退变质过程表现为三个阶段：第一阶段,原生绿辉石分解形成钠质单斜辉石＋斜长石合晶体;第二阶段,原生石榴石及钢质单斜辉石＋斜长石合晶体,周边出现角闪石＋斜长石　状反应边;第三阶段,石榴石及钢质单斜辉石消失。其后榴辉岩相退变质的ｐ－ｔ演化轨迹是压力相对温度快速降低的顺时针形式,反映本区榴辉岩折返的地球动力学过程可能是在经历了快速上升的构造侵位同时,晚元古宙巨量花岗岩浆可将相辉岩块体携带到上部地壳。     

大别剪切构造带中榴辉岩的成分变异-体积变化和流体流动

研究了大别山区剪切构造带内榴辉岩在退变质阶段塑性变形过程中的成分变异、体积变化和流体流动特征，得到：（１）随着变形程度的增强，榴辉岩中除Ａｌ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５和Ｔｈ的含量基本保持不变外，其他组分或元素都发生了明显的变异；（２）ＳｉＯ２在超高压榴辉岩带中表现为明显的流失，而在高压中温榴辉岩带内表现为明显的获得；（３）从榴辉岩到榴闪岩再到榴云角闪片岩的退变质阶段变形过程中，岩石体积发生了明显扩容，其体积变化率为－３．５％～－２８％；（４）流体／岩石比值约为１～５０．１，说明了流体在高压超高压变质岩形成和抬升过程中起了重要的作用     

大别山超高压变质带的构造背景

大别山南部的超高压变质带具有特征的榴辉岩相矿物组合，榴辉岩的岩石化学及稀土元素特征及其伴生的岩石组合，表明这个带是以陆壳成分为主混有少量上地幔及洋壳成分的混杂岩，榴辉岩相围岩和大别群具有不同的变质和变形特征。超高压变质带形成于扬子和中朝板块大陆碰撞的构造环境，是扬子板块陆壳向北俯冲到一定深度的变质产物。     

大别山北部的变质复理石推覆体

大别山北部的变质复理石推覆体属华北大陆板块南部的盖层推覆体,主要包括佛子岭群和卢镇关群。其时代主要为震旦纪—早古生代至泥盆纪。变质作用主要为角闪岩相—绿片岩相,在靠近变质蛇绿混杂岩带附近的部分（佛子岭群）可能曾经因卷入变质蛇绿混杂岩带而有过麻粒岩相或榴辉岩相（？）变质作用。变质复理石推覆体中岩石变形强烈,但不同地段变形程度不等。     

大别山超高压正片麻岩：岩石学及变质演化

大别山超高压片麻岩与正常（中低压）片麻岩呈互层状产生，原岩相当于安山质火山岩。超高压片麻岩的特征矿物组合为石榴子石＋绿辉石＋多硅白云母＋斜黝帘石＋石英／柯石英＋金红石±蓝晶石±纳云母，高压矿物包体、冠状反应结构、假象结构和局部不平衡结构可作为其岩相学鉴别标志。它们经历了与含柯石英榴辉岩可对比的超高压变质（＞2．7GPa、672～725℃）和中低压绿帘角闪岩相退变质（0．3～0．7GPa、450～520℃）两个主要演化阶段，其退变质作用与围岩区域变质作用的一致性有可能说明二者自始至终经历了同一演化过程。     

大别山榴辉岩一片麻岩杂岩的成因

大别山榴辉岩由辉长岩、大陆拉斑玄武岩和少量泥灰质经高压变质作用形成。大别地块可划分出四个形成条件不同的榴辉岩区,它们代表一种构造－岩石组合体。片麻岩杂岩中各种高压变质岩类的发现证明它们与榴辉岩一起经历了原地高压变质过程。二者变质作用Ｐ－Ｔ参数的差异归因于抬升过程中退变质反应速度的不同。不同地区榴辉岩退变质组合及Ｐ－Ｔ条件与围岩的一致性表明,大别杂岩现今所展示的“递增”变质带是由榴辉岩相退变质作用形成的。高压榴辉岩－片麻岩杂岩的产生是印支期扬子与华北两个大陆板块碰撞的结果。