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造山带橄榄岩中锆石的成因及其地质意义

地球科学 2019年第4期44卷 1067-1082页

作者：郑建平赵伊熊庆中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

造山带橄榄岩记录了板块俯冲、碰撞、折返等复杂过程信息,可分为壳源和幔源两种类型.造山带橄榄岩(特别是幔源类型)中锆石极为罕见,锆石内部具有橄榄岩的特征矿物或组合包裹体说明这些锆石可以生长于地幔中.造山带橄榄岩在经历板块汇聚... 详细信息

造山带橄榄岩记录了板块俯冲、碰撞、折返等复杂过程信息,可分为壳源和幔源两种类型.造山带橄榄岩(特别是幔源类型)中锆石极为罕见,锆石内部具有橄榄岩的特征矿物或组合包裹体说明这些锆石可以生长于地幔中.造山带橄榄岩在经历板块汇聚(例如超高压变质等)复杂作用过程中,经历了不同时期的熔/流体的交代作用,对橄榄岩的矿物组合和元素组成都能产生重要影响.橄榄岩中锆石作为典型的交代作用产物,它的形成受控于熔/流体的化学组成、来源属性以及形成物理化学环境等.幔源型造山带橄榄岩中锆石的形成过程可能包括:(1)锆石结晶能力强,在地幔环境变化中Zr优先与其他地幔硅酸盐矿物中的Si结合,形成锆石;(2)原始锆石的溶解和含Zr矿物相(如石榴石等)的破坏或晶间熔体析出,在亚固相线条件下形成锆石;(3)再循环地壳物质来源的熔/流体,交代地幔楔并结晶形成锆石.因此利用锆石可以揭示特定岩石圈域的演化历史,有助于深刻理解大陆克拉通及其边缘过程.

关键词：造山带橄榄岩锆石成因结晶能力 Zr元素饱和地幔交代作用岩石学

造山带橄榄岩岩石学与构造过程:以松树沟橄榄岩为例

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地球科学 2019年第4期44卷 1057-1066页

作者：张宏福于红西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

造山带橄榄岩不仅是地幔地球化学,而且是造山带形成与演化过程研究的主要对象.造山带橄榄岩主要有3种类型:(1)阿尔卑斯型橄榄岩,即岩石圈地幔构造-热侵位就位于造山带浅部地壳的橄榄岩;(2)前期层状基性-超基性堆晶岩经俯冲变质形成的橄... 详细信息

造山带橄榄岩不仅是地幔地球化学,而且是造山带形成与演化过程研究的主要对象.造山带橄榄岩主要有3种类型:(1)阿尔卑斯型橄榄岩,即岩石圈地幔构造-热侵位就位于造山带浅部地壳的橄榄岩;(2)前期层状基性-超基性堆晶岩经俯冲变质形成的橄榄岩;(3)蛇绿岩型橄榄岩.松树沟糜棱岩化橄榄岩及其相关高级变质岩详细的岩石学和地球化学研究发现这些橄榄岩记录了洋岩石圈形成到角闪岩相变质的全过程.即1 000～800 Ma洋岩石圈形成阶段,主要形成纯橄岩;岩石圈演化阶段,岩石圈被交代形成大量方辉橄榄岩;500～480 Ma快速深俯冲和榴辉岩相变质阶段;460～335Ma角闪岩相退变质阶段,此阶段在松树沟橄榄岩中形成大量富镁的直闪石类矿物,包括透闪石、阳起石和镁闪石.由此可见,蛇绿岩型造山带橄榄岩能够记录造山带形成与演化的全过程,通常会经历4个形成和演化阶段:(1)洋岩石圈(蛇绿岩)形成阶段,形成纯榄岩;(2)洋-陆转换阶段,陆岩石圈演化阶段,岩石圈受交代形成方辉橄榄岩;(3)岩石圈深俯冲,榴辉岩相变质;(4)俯冲板片抬升至角闪岩相时退变质,此时在橄榄岩中形成富镁的直闪石类矿物.不同造山带中蛇绿岩型橄榄岩的区别可能只是俯冲深度和退变质程度不同而已.最后,蛇绿岩一定要强调是什么时代的蛇绿岩.同时,造山带进变质作用产物经常会被后期抬升过程中退变质作用彻底改造,这应该引起重视.

关键词：造山带橄榄岩交代方辉橄榄岩岩石圈深俯冲角闪岩相退变质蛇绿岩岩石学

造山带橄榄岩记录的大陆俯冲带多期壳幔相互作用

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地球科学 2019年第12期44卷 4095-4101页

作者：陈仁旭郑永飞中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问... 详细信息

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问题的理想样品.通过对大别-苏鲁和柴北缘造山带橄榄岩进行系统的岩石学和地球化学研究,发现地幔楔橄榄岩由于俯冲地壳的交代作用而含有新生锆石和残留锆石,它们能为地壳交代作用时间、交代介质来源、性质和组成提供制约.地幔楔橄榄岩在大陆碰撞过程的不同阶段受到了俯冲大陆地壳衍生的多期不同性质流体的交代作用.地幔楔橄榄岩还受到了陆壳俯冲之前古俯冲洋壳衍生流体的交代作用.深俯冲陆壳衍生熔体与橄榄岩反应形成的石榴辉石岩具有高的水含量,能提供高水含量的地幔源区.

关键词：造山带橄榄岩超高压变质作用壳幔相互作用流体活动俯冲带

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

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矿物岩石地球化学通报 2019年第3期38卷 459-484页

作者：陈仁旭尹壮壮夏春鹏中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果... 详细信息

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。

关键词：造山带橄榄岩碰撞造山带俯冲带壳-幔相互作用地球化学传输大别-苏鲁造山带

大别山东部毛屋地区造山带橄榄岩的地幔属性及演化

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大别山东部毛屋地区造山带橄榄岩的地幔属性及演化

大陆俯冲带超高压变质岩部分熔融与壳幔相互作用研究进展

2016中国地球科学联合学术年会

作者：赵伊郑建平中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室

毛屋超基性岩体位于大别超高压变质造山带,在早中生代三叠纪经历了扬子地块与华北地块俯冲碰撞而形成的超高压变质作用。对于毛屋造山带橄榄岩的原岩属性、侵位机制以及后期的动力学演化过程,学者们有幔源和壳源两种不同的认识。本文利... 详细信息

毛屋超基性岩体位于大别超高压变质造山带,在早中生代三叠纪经历了扬子地块与华北地块俯冲碰撞而形成的超高压变质作用。对于毛屋造山带橄榄岩的原岩属性、侵位机制以及后期的动力学演化过程,学者们有幔源和壳源两种不同的认识。本文利用XRF荧光光谱、电子探针、LA-ICPMS等综合手段对毛屋造山带橄榄岩的全岩及矿物组成进行了主、微量元素及铂族元素(PGE)的全面分析,讨论了大别山毛屋造山带橄榄岩的地幔属性及超高压变质作用的演化过程。大别山东部的毛屋橄榄岩主要由橄榄石(55-58%)、斜方辉石(30-32%)、蛇纹石(10%)及少量的石榴子石(5-7%)组成。橄榄岩蛇纹石化后具有明显的网状结构,蛇纹石化程度不等(S≈0.36-0.79)。毛屋地区的蛇纹石化石榴方辉橄榄岩符合幔源橄榄岩特征,具有较高的Mg#(88-92)、Ni含量(2368-2603ppm)和Mg/Si比值(1.00-1.07),以及较低的Ca O和Al2O3(Ca O+Al2O3≈1.18-2.24%)。石榴方辉橄榄岩主要显示出稀土含量较低,轻稀土不同程度富集,具有Pb、Sr、P正异常、Hf、Ti负异常的特点。毛屋地区的造山带橄榄岩经历了中到高度(8-26%)的熔体抽取,并遭受后期熔体的交代改造,其源区属于过渡到难熔型岩石圈地幔。铂族元素(PGE)是判别幔源和壳源造山带橄榄岩的有效手段。毛屋造山带橄榄岩具有较高的IPGE含量,与原始上地幔成分相似。IPGE/PPGE和Ir/(Pt+Pd)比值较高,与华北岩石圈地幔包体(信阳、鹤壁等)成分类似,具有幔源橄榄岩PGE特征。而碧溪岭壳源橄榄岩的IPGE含量较低,且具有相对较低的IPGE/PPGE和Ir/(Pt+Pd)比值,相比之下,与不同构造背景下堆晶超基性岩的成分类似。通过对毛屋地区石榴方辉橄榄岩地幔属性的研究,与前人壳源堆晶岩不符,其原岩属于幔源的地幔楔型橄榄岩。说明毛屋地区的地幔楔型橄榄岩和华北克拉通古老岩石圈地幔具有亲缘性,并受到了俯冲的扬子地块熔流体交代作用的影响。在整个演化过程中,位于浅部地幔楔的毛屋方辉橄榄岩在扬子地块俯冲时受到熔流体交代,并被刮削到俯冲通道中,经历超高压变质作用,形成石榴石方辉橄榄岩,之后随陆壳物质折返到地表,并再次发生低级变质作用;而两种蛇纹石化程度不同的橄榄岩说明了两者位于不同深度的层位,因而在熔流体交代时发生了差异蛇纹石化。

关键词：大别山毛屋造山带橄榄岩地幔楔俯冲折返流体交代

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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矿物岩石地球化学通报 2021年第1期40卷 36-59页

作者：赵子福陈仁旭陈伊翔戴立群郑永飞中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲... 详细信息

自20世纪80年代在大陆地壳岩石中发现柯石英和金刚石等超高压变质矿物以来,大陆深俯冲和超高压变质作用就成为了固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。经过三十余年的研究,已经在大陆地壳的俯冲深度、深俯冲岩石变质P-T-t轨迹、俯冲地壳岩石的折返机制、深俯冲岩石的原岩性质、大陆碰撞过程中的熔/流体活动与元素活动性、俯冲隧道内部不同类型壳幔相互作用、碰撞后岩浆岩的成因、大陆碰撞造山带成矿作用等方面取得了许多重要成果。本文重点对大陆俯冲带超高压岩石部分熔融和不同类型壳幔相互作用近十年来的研究进展进行回顾和总结,并对存在的相关科学问题和未来的研究方向进行了展望。深俯冲大陆地壳的部分熔融主要出现在两个阶段:折返的初期阶段和碰撞后阶段,前者产生了碱性熔体,后者产生了钙碱性熔体。大陆俯冲带壳幔相互作用有两种类型,涉及地幔楔与两种俯冲带流体的交代反应:一是来自深俯冲陆壳的变质脱水/熔融,二是来自先前俯冲古洋壳的变质脱水/熔融。

关键词：大陆俯冲带部分熔融壳幔相互作用造山带橄榄岩造山带岩浆岩

高压-超高压变质带中超基性岩的成因类型及其流体活动

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地学前缘 2007年第1期14卷 117-124页

作者：李旭平张立飞山东科技大学地球信息科学与工程学院山东青岛266510 北京大学地球与空间科学学院北京100871

超基性岩的地质过程提供了地幔岩在造山带形成过程中所作的贡献,并记录了地质构造以及壳-幔之间相互作用的信息。根据现有的研究,可将俯冲带橄榄岩大致分为陆下地幔橄榄岩、基性-超基性堆晶杂岩和大洋地幔橄榄岩。文中简要评述了不同类... 详细信息

超基性岩的地质过程提供了地幔岩在造山带形成过程中所作的贡献,并记录了地质构造以及壳-幔之间相互作用的信息。根据现有的研究,可将俯冲带橄榄岩大致分为陆下地幔橄榄岩、基性-超基性堆晶杂岩和大洋地幔橄榄岩。文中简要评述了不同类型造山带橄榄岩的岩石学和地球化学特征。不同类型的橄榄岩所经历的地质历史不同,而留有不同的岩石学和地球化学特征。大多数造山带橄榄岩经历了高压-超高压变质作用,并受到蛇纹岩化等多期次流体和融体的交代作用,因而俯冲造山带的辉石岩和橄榄岩无论在岩石学的组成、结构和地球化学等特征方面通常表现得复杂多变。

关键词：造山带橄榄岩成因类型岩石地球化学特征流体作用

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俯冲带橄榄岩及其记录的壳幔相互作用

中国科学：地球科学 2019年第7期49卷 1037-1058页

作者：郑建平熊庆赵伊李文博中国地质大学(武汉)地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩... 详细信息

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系.

关键词：俯冲带蛇绿岩造山带橄榄岩地幔楔交代作用壳幔相互作用