大别山榴辉岩退变质多硅白云母及地

大别山榴辉岩中的多硅白云母可以分成三个世代形成于榴辉岩相进变质阶段的原生Phe1、榴辉岩相退变质晚阶段的Phe2和角闪岩相至绿片岩相退变质阶段的Phe3.电子探针测得,超高压下形成的Phe1,其Si和Fe2++Mg值出乎意料地低于低压下形成的Phe3,这与多硅白云母地压计的基本原理,即多硅白云母的Si和Fe2++Mg含量与其形成压力成正比这一原理产生了矛盾.产生这种矛盾的可能原因是,多硅白云母的成分除了取决于压力因素以外,还取决于主岩的铝-硅比值、Fe2++Mg含量、氧逸度的变化、流体的存在等因素.因此,利用多硅白云母的硅含量来探讨退变质过程压力时必须加倍小心.     

安徽大别山北部榴辉岩的分布及主要特征

安徽大别山北部新发现的榴辉岩主要产于花岗质片麻岩及基性一超基性岩中,与大别山南部的榴辉岩在产出围岩、矿物组成及地球化学特征等方面均十分相似。现今榴辉岩南多北少的分布,主要是在中生代热隆构造体制下剧烈差异抬升剥蚀,中生代花岗岩大面积侵位所致。     

大别山太湖—马庙断裂带两侧变质地体的增温变质作用

大别山榴辉岩地体以太湖 马庙断裂带为南界。该断裂带近东西走向, 向南倾斜。通过对石榴石中 Ｍｇ 含量由核部向边缘增高的生长环带构造的分析和详细的 Ｐ Ｔ 轨迹的计算表明, 断裂带北侧的榴辉岩和南侧的角闪岩及角闪片麻岩均经历了降压增温变质过程。热榴辉岩由地幔深处的折返和地温梯度的升高为可能的热源。     

南大别山碧溪岭榴辉岩加里东期 Ar-Ar年代学信息

笔者曾尝试把热液矿床流体包裹体 Ar- Ar定年技术应用于碧溪岭超高压变质榴辉岩石榴子石流体包裹体定年研究 , 并获得了石榴子石流体包裹体 Ar- Ar等时线年龄～ 450Ma.为了探索这个年龄信息的地质意义 , 继续开展了更广泛的研究工作 , 结果表明,加里东期年龄信息也记录于碧溪岭其他榴辉岩露头的石榴子石流体包裹体中 , 它们的 Ar- Ar年龄谱和等时线非常相似 ; 而碧溪岭榴辉岩体中的花岗片麻岩之角闪石和黑云母的 Ar- Ar年龄谱平坦 , 其等时线年龄分别为 (275± 18) Ma和 (273± 4) Ma, 明显早于当前主流学术观点的超高压峰期变质年龄 240～ 220 Ma.这些 Ar- Ar年龄将有助于进一步认识大别-苏鲁地区超高压变质作用历史.     

大别山北部榴辉岩的大地构造属性及冷却史

岩石地球化学及同位素年代学研究表明，大别山北部榴辉岩的大部分属印支期扬子俯冲陆壳（下地壳）的一部分；大致沿磨子潭－晓天断裂附近分布的含榴辉岩、大理岩和变质橄榄岩的镁铁－超镁失质岩带可能代表扬子与华北2个大陆板块之间的变质构造混杂岩带，它应接近于扬子与华北2个大陆板块之间的缝合线（镁铁－超镁铁质岩带以北），而五河－水吼剪切带则可能代表扬子腐冲陆壳内部的1条拆离带或滑脱带。冷却史研究表明，大别山北部榴辉岩峰期变质后初期（230－210Ma)仅抬升到下地壳水平，因而未经历降温过程并具有比大别山南部榴辉岩较低的抬升速率，峰期变质后较慢的抬升速率及相应的近于等温或局部升温阶段也许是造成大别山北部榴辉岩与南部超高压带中榴辉岩差异的重要原因之一；同时，也许是研究区榴辉岩很少见有保留早期超高压变质证据的重要原因。     

安徽大别山北部榴辉岩的分布及主要特征

安徽大别山北部新发现的榴辉岩主要产于花岗质片麻岩及基性—超基性岩中 ,与大别山南部的榴辉岩在产出围岩、矿物组成及地球化学特征等方面均十分相似。现今榴辉岩南多北少的分布 ,主要是在中生代热隆构造体制下剧烈差异抬升剥蚀 ,中生代花岗岩大面积侵位所致。     

大别山榴辉岩带的研究进展及评述

系统地总结了大别山地区的榴辉岩的地质学、岩石学、矿物化学、地球化学及地球动力学研究中的最新发展,对存在的问题进行了简要评述。     

南大别山毛屋榴辉岩相岩石组合的矿物学和岩石学特征

不同于大别山其他榴辉岩,太湖县毛屋榴辉岩相岩石组合含顽火辉石,至目前尚未有人对此作过报道.该地榴辉岩相岩石组合包括二矿物榴辉岩,顽火榴辉岩,石榴斜方辉石岩,石榴辉石橄榄岩和顽火辉石糜棱岩等.它们可能是岩浆母岩在深部结晶再经历榴辉岩相变质作用改造而成矿物组合中出现成分很纯的顽火辉石.榴辉岩中的单斜辉石低钠.除二矿物榴辉岩外,石榴石以富镁铝榴石为特征,镁铝榴石端员组分平均达71.8%.根据岩石化学成分,毛屋榴辉岩可划分为铁钛型和镁铬型两类.该榴辉岩相岩石组合的成岩压力介于18-26kb,温度介于931-1076℃之间,属高温榴辉岩.该榴辉岩相岩石组合沿深剪切带快速折返到地壳浅层次,几乎没有受到深部减压迭加变质的影响.     

大别山超高压变质榴辉岩的氦同位素组成及对其形成环境的制约

大别山地区榴辉岩全岩的3He/4 He值分布在0 .0 13×10 - 6 ～0 .76 0×10 - 6 之间,平均0 .2 0 0×10 - 6 ,榴辉岩中石榴子石单矿物的3He/4 He值与其全岩的3He/4 He值基本一致。在3He—4 He分布图上榴辉岩的氦同位素数据点远离地幔氦的分布范围,而位于大气氦与地壳氦的过渡部位。采用真空压碎方法对榴辉岩中石榴子石和绿辉石的氦同位素组成进行了分析,也未找到地幔氦的明显踪迹。结合大别—苏鲁地区榴辉岩中极低的δ1 8O值、εNd(0 )值等地球化学特征,提出大别—苏鲁地区超高压变质榴辉岩可能是在地壳中形成的,并未曾俯冲至10 0多千米的地幔深度。榴辉岩的3He/4 He值与围岩类型密切相关,榴辉岩的δ1 8O值与围岩的δ1 8O值同步变化,以及含柯石英大理岩、片麻岩和硬玉石英岩等非基性超高压变质岩和脉状榴辉岩的发现,均证明榴辉岩与其围岩一起经历了超高压变质过程,榴辉岩及其围岩在变质过程中未发生明显的位移,即榴辉岩是原地成因的。     

超高压榴辉岩中高场强元素的分配——以大别山碧溪岭为例

本文通过对来自大别山中部碧溪岭地区的3块含柯石英榴辉岩中石榴子石、绿辉石以及角闪石进行主量、微量元素分析，研究了榴辉岩中微量元素，特别是高场强元素在峰期变质作用阶段以及随后的角闪岩相退变质作用阶段的分配特征。榴辉岩中代表峰期变质作用的石榴子石与绿辉石颗粒的δEu呈现出相关性，线性拟合斜率为0.75，与前人结论相似，说明微量元素在它们之间的分配达到平衡。绿辉石颗粒中的Na2O含量(6.14%~7.92%)和硬玉组分含量(＞50%)较高，且通过石榴子石 单斜辉石地质温度计得到平均变质温度为T=699℃，表明这些绿辉石属于超高压榴辉岩相原生矿物。在超高压变质作用过程中，Zr (Kd=0.18~0.91)倾向于进入石榴子石，而Hf (Kd=0.60~3.92)相对于Zr更倾向于进入绿辉石。绿辉石中高场强元素(Zr)的含量与Mg、Fe2+含量之和呈正相关，说明Zr在绿辉石中占据八面体M1位置。Zr在绿辉石中的含量与硬玉组分含量呈负相关性，其原因为伴随着硬玉含量降低，绿辉石中M1 O键长缩短从而更适合Zr进入。而中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较低(28.4%~42.8%)，碧溪岭地区榴辉岩中绿辉石的硬玉含量较高(44%~55%)。这解释了中阿尔卑斯地区幔源榴辉岩捕虏体中Zr倾向于进入绿辉石，而大别山地区榴辉岩中Zr倾向于进入石榴子石的原因，也说明了寄主矿物的化学成分是影响高场强元素分配行为的主要因素。具有明显转变关系的绿辉石与角闪石的微量元素组成表明，在角闪岩相退变质阶段，绿辉石中轻稀土元素与重稀土元素发生明显分异，其中轻稀土元素倾向于进入次生角闪石中，而重稀土元素则倾向于保存在绿辉石中。微量元素在角闪石与绿辉石之间虽然未达到平衡，但Zr、Ba倾向于进入角闪石而Sr倾向于保存在绿辉石中。     

关于大别山榴辉岩相变质作用

大别山产出的榴辉岩相岩石包括石榴橄榄岩、榴辉岩、榴云片岩、榴辉片麻岩、榴玉英岩和榴辉大理岩等不同系列,它们均分布于花岗质片麻岩中。矿物共生序列研究表明,榴辉岩相岩石经历了从绿帘角闪岩相、柯石英榴辉岩相、角闪榴辉岩相、绿帘角闪岩相到绿片岩相的演化过程。花岗质片麻岩及变质火山—沉积岩系并未经历超高压变质作用,但却与榴辉岩相岩石经历了同一期绿帘角闪岩相变质事件,证明二者在地壳范围内发生了构造合并     

大别山榴辉岩岩石学及地球化学特征

本文分析了大别山地区榴辉岩的产出特点,矿物化学、岩石化学及元素地球化学特征。所获资料表明大别山榴辉岩与围岩一起经历了超高压变质作用,但其化学成分特征与围岩存在一定的差异,兼有大陆玄武岩和大洋玄武岩的特征。这些岩石大部分可能为板块俯冲过程中带入的大洋岩石残片。在深部变质形成榴辉岩后又随大别杂岩一起被抬升到地表,在抬升过程中经历了不同程度的退变质作用。     

大别高压和超高压榴辉岩中绿辉石的透射电镜研究

近年来有关大别山超高压变质岩的研究取得了重要进展。但对榴辉岩的显微和超微构造的研究仍然不足。榴辉岩主要由石榴石和绿辉石组成,其中石榴石基本上相当于刚性体,除非在很高温条件下石榴石才发生韧性变形［１～４］。因此,笔者对高压和超高压榴辉岩中的绿辉石进行了...     

大别山北部榴辉岩的Sm-Nd年龄测定及其对麻粒相退变质时间的制约

报道了大别山北部三个榴辉岩样品的矿物 Sm- Nd等时线年龄，它们分别为 (210± 6) Ma或 (214± 6) Ma、 (208± 38) Ma和 (208± 4) Ma。氧同位素研究表明，这些样品中的石榴子石与绿辉石之间处于氧同位素平衡状态，因此，该 Sm- Nd等时线定年结果可靠。本区榴辉岩的高压麻粒岩相退变质阶段的冷却年龄为 210 Ma左右；榴辉岩的钕同位素初始比ε Nd(t)(两个样品一个为－ 10左右，另一个为－ 2)基本上表现为陆壳岩石特征，可能类似于南部超高压带中的榴辉岩，为印支期扬子陆壳俯冲变质成因。它们的全岩δ 18O值较低，为＋ 2.4‰～＋ 3.6‰，可能指示其原岩同大别山南部超高压带中榴辉岩一样，在板块俯冲之前，经受过高温地表水热液蚀变。年代学结果表明，大别山北部榴辉岩在 230～ 210 Ma期间经历的是一等温或升温过程，这与大别山南部含柯石英榴辉岩在这一时期的快速冷却过程形成强烈对比，这对理解俯冲陆壳中不同构造岩片折返过程的差异有重要意义。     

湖北蕲春花岗岩类锆石SHRIMP年龄：大别山造山带内弱变质—未变质晋宁期花岗岩类的发现

蕲春花岗质杂岩体包括斑状二长花岗岩和花岗岩两部分,它们之间在化学性质上存在着很大的差异,前者表现为高Al 2O3(15.73%)、相对高CaO(2.46%)、Na2O含量明显高于K2O(Na2O/K2O=1.27),尤以强烈亏损重稀土元素和极强的轻、重稀土元素分馏程度[(La/Yb)N=46.8]为特征而类似于太古宙高Al2O3的TTG岩石.而后者则以较低的Al2O3含量(14.05%)、贫CaO(0.82%)、K2O含量明显高于Na2O(Na2O/K2O=0.81)为特征,轻、重稀土元素的分馏程度[(La/Yb)N=10.89]也较片麻状二长花岗岩中弱得多.两类岩石中锆石的U-PbSHRIMP年龄分别为824.6±17.6 Ma和784±20 Ma,该时代与大别山造山带内花岗片麻岩的原岩形成年龄类似.大别山造山带内弱变质-未变质晋宁期花岗岩的出现表明扬子板块印支期向北俯冲时,该花岗质杂岩处于俯冲板片的后缘,可代表造山带内扬子基底的原地露头.而岩体周围的高压变质杂岩应是折返上来的无根构造岩片,大别山造山带内高压超高压变质杂岩的出露不是整体性抬升剥蚀的结果.     

湖北新春花岗岩类锆石SHRIMP年龄:大别山造山带内弱变质—未变质晋宁期花岗岩类的发现

蕲春花岗质杂岩体包括斑状二长花岗岩和花岗岩两部分,它们之间在化学性质上存在着很大的差异,前者表现为高Al_2O_3(15.73％)、相对高CaO(2.46％)、Na_2O含量明显高于K_2O(Na_2O/K_2O=1.27),尤以强烈亏损重稀土元素和极强的轻、重稀土元素分馏程度[(La/Yb)_N=46.8]为特征而类似于太古宙高Al_2O_3的TTG岩石。而后者则以较低的Al_2O_3含量(14.05％)、贫CaO(0.82％)、K_2O含量明显高于Na_2O(Na_2O/K_2O=0.81)为特征,轻、重稀土元素的分馏程度[(La/Yb)_N=10.89]也较片麻状二长花岗岩中弱得多。两类岩石中锆石的U-PbSHRIMP年龄分别为824.6±17.6 Ma和784±20 Ma,该时代与大别山造山带内花岗片麻岩的原岩形成年龄类似。大别山造山带内弱变质-未变质晋宁期花岗岩的出现表明扬子板块印支期向北俯冲时,该花岗质杂岩处于俯冲板片的后缘,可代表造山带内扬子基底的原地露头。而岩体周围的高压变质杂岩应是折返上来的无根构造岩片,大别山造山带内高压-超高压变质杂岩的出露不是整体性抬升剥蚀的结果。     

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。     

大别山超高压榴辉岩中金红石的微量结构水

对6个大别山超高压榴辉岩中的粒间金红石进行了显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)观察和电子探针(EMP)分析。结果显示所有金红石颗粒都在3280cm-1和3295cm-1出现强的吸收峰,少数颗粒在约3360cm-1出现较弱且宽的峰,这3组峰都是由金红石中的结构OH引起的。与高温高压合成实验结果比较发现,3280cm-1峰主要是由Ti3 H Ti4 取代引起的,3295cm-1峰可能是由Fe3 H Ti4 造成的,而约3360cm-1的峰与Mg2 取代Ti4 的电荷补偿有关。由目前认为较可靠的两个金红石红外吸收系数获得结构水的含量(质量分数)分别为:161×10-6~854×10-6和202×10-6~1075×10-6,不同的IR吸收系数导致计算的水含量相差4~5倍,因此,前人所得到的金红石高水含量可能需要重新评估。与共存的石榴石和绿辉石相似,不同样品间的金红石水含量也表现出不均一分布,指示着超高压过程中有限的流体活动和快速的板块俯冲-折返过程。