柴北缘鱼卡河超高压变质金红石中Si含量及其地质意义

利用LA-ICP-MS方法对柴达木盆地北缘鱼卡河超高压变质的多硅白云母榴辉岩及共生的石榴角闪钠长岩中的金红石进行了详细的矿物学和LA-ICP-MS原位微量元素研究。结果表明:多硅白云母榴辉岩中金红石显示Si成分环带,且Si含量(质量分数,下同)随变质压力而发生规律性的变化; 从进变质到峰期变质阶段,金红石中Si含量从核部向边部呈升高趋势,峰期金红石的边部Si含量达到最高,退变质阶段金红石中Si含量从核部向边部呈降低趋势; 石榴角闪钠长岩中的金红石主要呈包体产于多硅白云母、石榴子石、角闪石和钠长石中; 在相同的超高压变质条件下,石榴角闪钠长岩中多硅白云母包体金红石的Si含量((1 018～2 741)×10^-6,平均为1 924×10^-6)明显高于多硅白云母榴辉岩中的峰期金红石((450～2 397)×10^-6,平均为952×10^-6)。综合多硅白云母榴辉岩和石榴角闪钠长岩的产状、变质演化和全岩成分以及前人对大别—苏鲁超高压榴辉岩中富硅金红石的研究结果提出,超高压变质岩石中金红石的Si含量与变质压力成正相关关系,金红石中Si含量大于500×10^-6可以作为榴辉岩经历超高压变质作用的指示标志。超高压金红石中Si含量与全岩成分中SiO₂和TiO₂含量有关,随SiO₂含量的升高和TiO₂含量的降低而升高。     

超高压变质带中的变质不均一性

不同造山带的榴辉岩和有关变质表壳岩石中柯石英及金刚石等标志性超高压变质矿物的发现,已证明陆壳岩石能俯冲到大于120 km的地幔深度并折返至地表。超高压变质带中榴辉岩和相关的榴辉岩相岩石常常与具有低级变质矿物组合的岩石(如变质花岗岩、花岗片麻岩、变玄武岩或斜长角闪岩等)密切伴生,然而它们之间的相互关系和成因联系却一直是地质学家长期争议的焦点?查明这两类岩石的变质演化历史以及相互联系,对理解大陆的深俯冲及折返过程具有重要意义。在总结、分析若干陆陆碰撞造山带中变质不均一性的研究成果及成因解释的基础上,讨论了影响岩石保存超高压变质记录的若干关键因素,包括原岩性质、变质流体、构造变形、退变质作用等。     

柴北缘超高压变质带折返过程对金红石成矿的制约:来自鱼卡和铁石观西地区石榴石成分环带的证据

鱼卡和铁石观西榴辉岩均位于柴北缘超高压变质带,近期在鱼卡地区发现了大型以上的榴辉岩型金红石矿床,但在铁石观西地区仅发现钛矿化,两区成矿前景不同。在对两区进行详细野外地质观测、镜下观察及电子探针分析的基础上,通过LA-ICP-MS系统研究了榴辉岩中石榴石的主、微量元素特征等。结果表明:鱼卡和铁石观西榴辉岩虽然产状基本一致,但鱼卡榴辉岩基本无退变,石榴石较自形,含较多的包裹体,石榴石中的主、微量元素成分呈环带分布,幔边部富集稀土元素,而铁石观西榴辉岩退变较强,矿物他形,石榴石包裹体数量较少,部分石榴石单矿物主量元素环带已经被均一化,核幔部相对边部更富集稀土元素。结合年代学等证据,鱼卡榴辉岩的形成经历了相对快速俯冲和折返的动力学过程,钛成矿作用中金红石很少转变为钛铁矿,而铁石观西榴辉岩经历了一个快速俯冲而折返速率较缓慢的动力学过程,钛成矿作用中金红石大多转变成了钛铁矿。揭示鱼卡和铁石观西钛物相、动力学过程等差异的原因及标志,为柴北缘超高压变质带内进一步寻找榴辉岩型金红石矿床提供了依据与方向。     

青藏高原羌塘中部榴辉岩岩石学研究进展

羌塘中部低温高压变质带是青藏高原内部延伸规模最大的高压变质带,是了解青藏高原早期形成与演化的重要窗口。该高压变质带沿龙木错—双湖缝合带出露,主要由多硅白云母片岩、蓝片岩和榴辉岩等组成,其中榴辉岩在片石山、果干加年山、戈木及冈玛错等地区出露。羌塘中部榴辉岩以透镜体状、块状和互层状产出于多硅白云母片岩或变沉积岩中。现有资料表明,榴辉岩变质作用峰期阶段矿物组合为石榴石+绿辉石+多硅白云母+金红石±蓝闪石±石英;部分地区榴辉岩石榴石中发现的盒子状绿帘石+钠云母两相包裹体和传统地质温压计结果均表明,榴辉岩变质作用峰期可能达到了硬柱石榴辉岩相。尽管部分榴辉岩中保留了绿辉石出溶叶片状石英,石榴石出溶金红石、石英、角闪石针状体和磷灰石出溶金红石等疑似超高压变质作用证据,但迄今为止,榴辉岩中还未发现柯石英、金刚石等典型超高压指示矿物,并且石榴石成分“超高压指针”以及传统地质温压计重新计算均表明羌塘中部榴辉岩并未经历超高压变质作用。榴辉岩折返P-T轨迹具有近等温降压的特点,经历了多期退变质作用。     

柴北缘鱼卡榴辉岩变质P-T演化历史

鱼卡榴辉岩-片麻岩地体位于柴北缘超高压变质岩带的北西端,以榴辉岩系为主的高压-超高压变质岩主要以透镜状、布丁状或似层状赋存于片岩、片麻岩中。区内榴辉岩的典型矿物组合为石榴石+绿辉石+多硅白云母+金红石。石榴石变斑晶普遍保存进变质生长环带,从核部到边部石榴石的化学成分、包体矿物的种类和粒度皆呈现出规律的分带性。岩相学和矿物化学研究显示榴辉岩经历了4期与俯冲和折返作用有关的变质演化历史:进变质角闪岩相(P=0.91~0.98 GPa,T=527~600℃)、峰期榴辉岩相(P=2.62~3.07 GPa,T=675~711℃),减压降温过程中的麻粒岩相-高角闪岩相(P=1.33~1.72 GPa,T=633~687℃)和低角闪岩相(P=0.56~0.88 GPa,T=490~587℃)。榴辉岩中的各类超高压变质矿物组合完整的记录鱼卡榴辉岩从俯冲到折返整个变质过程,即从最初增温增压的进变质到温度和压力都达到顶峰的峰期变质,再到降温降压的退变质这样一个顺时针P-T演化过程。     

榴辉岩变质演化P-T轨迹研究新进展

榴辉岩研究是变质岩石学领域研究的热点与前沿,在解决高压和超高压变质作用、大洋和大陆地壳俯冲作用、碰撞造山作用等地质学问题和地球动力学研究中具有十分重要的意义。对榴辉岩研究的重要内容之一就是确定其变质P-T条件及其演化的P-T轨迹。本文对近年来在榴辉岩研究中确定榴辉岩变质P-T条件的方法-传统地质温压计方法和相平衡方法进行了简要的评述,着重分析了在大别山西段高压和超高压榴辉岩变质演化P-T轨迹研究方面所取得的最新进展。分析认为,榴辉岩变质演化P-T轨迹研究仍将是未来该领域的重要研究内容,而相平衡方法的运用则是其重要发展方向。     

东昆仑高压变质带榴辉岩和榴闪岩地球化学特征及形成动力学背景

大陆造山带的高压—超高压变质带是古板块汇聚边界及古大洋俯冲和大陆碰撞造山的重要标志,榴辉岩作为高压变质作用形成的岩石,历来被广为关注。根据近几年东昆仑新发现的加当、苏海图、温泉、浪木日上游、宗加、五龙沟西（大格勒）等榴辉岩及榴闪岩,厘定出一条超过500 km的高压变质带,它是青藏高原北部一条重要的古板块接合带。在野外调查基础上,综合大量前人资料,从岩相学、矿物学及岩石地球化学等方面对东昆仑榴辉岩进行了系统的分析和研究。结果表明:东昆仑高压变质带榴辉岩可分为两种类型,即榴辉岩和退变质榴辉岩;石榴石矿物化学成分均表明榴辉岩为C型;榴辉岩主要为拉斑玄武岩系列,球粒陨石标准化稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型,主要介于富集型洋中脊玄武岩（E-MORB）与正常型洋中脊玄武岩（N-MORB）之间,原始地幔标准化微量元素蛛网图基本一致,显示出洋中脊玄武岩（MORB）特征;榴辉岩、榴闪岩温压条件近于一致,形成压力介于1.2~2.0 GPa或更高,温度不小于575 ℃,具有一个顺时针“发卡”型P-T轨迹,其变质峰期温压达到榴辉岩相;峰期变质年龄出现3个明显峰值,分别为451、432、412 Ma,432 Ma主峰期变质年龄约束了东昆仑早古生代洋盆关闭时间。     

柴北缘滩间山群构造对南祁连加里东造山及超高压变质岩折返的启示

柴北缘原滩间山群依构造与岩性可肢解为3部分：下岩组为岛弧中-基性火山岩系,已部分变形变质为绿片岩相糜棱岩;中岩组为弧后盆地喷流-沉积岩系,为锡铁山式铅锌矿床赋矿层位,已产生绿片岩相变形分解;上岩组为弱变形变质的紫红色含砾砂岩。构造解析表明：应将原滩间山群下岩组置于上寒武统-下奥陶统,为洋-陆碰撞体制下产物;中岩组置于中-上奥陶统,为弧后盆地产物;上岩组置于下志留统,为陆-陆碰撞体制下前陆盆地产物。下岩组或中岩组与早元古界达肯大坂群以基底剥离断层接触,上岩组或达肯大坂群逆冲岩席与中岩组以上剥离断层接触,二剥离断层组成双重构造。在造山带伸展垮塌前,未含榴辉岩的达肯大坂群逆冲堆垛于滩间山群之上,且在后造山伸展中被上剥离断层挫失,仅局部可残存。造山带伸展之后,柴北缘叠加了板内造山,原滩间山群、推覆岩席、推覆断层、剥离断层一并转入豆荚状倒转向斜,并上叠晚泥盆世磨拉石盆地。在造山带伸展期,阿尔金走滑断裂调节了柴北缘与南阿尔金超高压变质岩的早期折返,并在造山带后续多期次挤压与伸展体制下调节了超高压变质带的剥蚀出露。     

大别山宿松变质带花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分

宿松变质带位于大别碰撞造山带南部,是一个相对低级变质的构造岩石单位。该带岩石类型丰富,如云母石英片岩、花岗片麻岩、变玄武岩/斜长角闪岩、变质辉长岩、异剥钙榴岩、大理岩、石墨片岩和含磷岩系等。然而,它们的形成时代和岩石成因一直存在较大争议。为此,重点对大别山宿松变质带中花岗片麻岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年及Hf同位素分析。锆石定年结果表明,这些花岗片麻岩的原岩形成时代包括晚太古代(2.5~2.7 Ga)和新元古代(770~830 Ma)两大类,经历了晚三叠纪的绿帘角闪岩相变质作用。新元古代花岗片麻岩的原岩是由经历了约2.0 Ga变质作用的晚太古代岩石在新元古代大陆裂解过程中发生重熔作用形成的。鉴于花岗片麻岩的新元古代岩浆锆石年龄记录与大别造山带超高压正变质岩的原岩形成时代一致,结合变质作用特点和已有资料与区域地质背景,进一步证明宿松变质带花岗片麻岩等参与了扬子板块的三叠纪俯冲,并发生了绿帘角闪岩相变质作用,局部可能达到高压榴辉岩相变质作用,是扬子俯冲板块在较浅深度折返的岩片。由于大陆碰撞→造山后的逆冲、推覆以及构造堆叠与剥蚀作用,造成宿松变质带中有可能卷入较深俯冲的岩片。     

大别超高压变质带榴辉岩中金红石SHRIMP原位U-Pb定年及其年代学意义

对大别超高压变质带榴辉岩中金红石进行了SHRIMP原位U-Pb定年,得到金红石U-Pb年龄为(219±4)Ma, 与前人利用TIMS方法获得的金红石年龄结果在误差范围内是一致的,验证了金红石用于SHRIMP原位U-Pb定年的可行性。通过对比发现,不同赋存状态的金红石U-Pb年龄无明显差别。根据本次测得的年龄数据,结合前人的研究成果,金河桥榴辉岩中金红石的U-Pb年龄为冷却年龄,代表了大别超高压变质带构造折返阶段的时代。     

柴达木盆地多种能源矿产同盆共存及其地质意义

柴达木盆地是中国石油、天然气、煤和铀等多种能源矿产同盆共存的盆地之一。在平面分布上,目前已进入勘探开发阶段的油气藏分布于柴达木盆地西部、北缘及东部地区,煤和砂岩型铀矿分布在盆地北缘;在赋存层位上,石油及部分天然气（油型气、煤成气）以侏罗系煤系地层为源岩,以侏罗系、古近系—新近系为储层,煤赋存于侏罗系大煤沟组和小煤沟组,已知的铀矿化位于侏罗系、古近系—新近系地层。结合单种能源矿产的时空分布特征以及相互之间的组合形式,柴达木盆地石油、天然气、煤和砂岩型铀矿等多种能源矿产在空间上有明显的同盆共存关系,且在成藏成矿中相互作用。柴达木盆地西北地区石油与天然气、柴达木盆地北缘煤与煤成气呈同盆共存关系;柴达木盆地北缘铀矿化发育在煤层之上且在油气运移指向的边部有多个铀矿化点,油气及煤系地层为其提供还原剂。通过柴达木盆地北缘烃源岩生烃模拟试验,元素U及其伴生元素（Mn、Mo、V和Cs）的富集对烃源岩生烃有明显的催化作用,表现为生烃量大幅度增加和生烃高峰提前。综上所述,有机矿产对无机铀矿的形成起到了重要的还原作用,无机铀矿及其伴生元素对于有机油气的生成有明显的催化作用。     

Fluid flow on centimeter-scale in deep paleosubduction zones in western Tianshan, China: Evidence from high-pressure veins

High-pressure（HP） veins were extensively developed in western Tianshan high-pressure（HP） metamorphic belt. The HP vein and host-rocks were analyzed by electronic microprobe to trace the origin of vein-forming fluids. Analytical data show that the immediately adjacent host-rocks of the studied HP vein are eclogites and gradually turned into blueschist as the distance from the veins increases, which indicates that the vein-forming fluid was derived from adjacent host-rocks; the boundaries between the vein and the host-rocks are sharp, which indicates that the fracture of the host-rocks is brittle during the vein-forming process. It is suggested that this type of HP veins is precipitated from the liquid formed by the dehydration of the host-rocks during the prograde metamorphism from blueschist to eclogite facies, which results in hydrofracturing of the rocks and provides the space for the vein to precipitate. The width of the eclogite-facies host-rocks is usually 1-2 cm, which provides the direct evidence that the fluid flow is on centimeter-scale.