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苏北高压-超高压变质带中成矿作用

地球科学（中国地质大学学报） 2006年第4期31卷 520-526页

作者：余金杰王平安黄建平王辉李晓峰中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 江苏省地质调查研究院江苏南京210018

以苏北地区为例,在分析区域岩石学、构造地质学和成矿学资料的基础上,结合江苏省地质调查院和江苏省地质矿产局第六地质大队有关区域地质调查和矿产资料,初步建立了2个成矿系列,即与超高压变质作用有关的金刚石-金红石-蛇纹石-蓝晶石-... 详细信息

以苏北地区为例,在分析区域岩石学、构造地质学和成矿学资料的基础上,结合江苏省地质调查院和江苏省地质矿产局第六地质大队有关区域地质调查和矿产资料,初步建立了2个成矿系列,即与超高压变质作用有关的金刚石-金红石-蛇纹石-蓝晶石-大理石成矿系列和与高压变质作用有关的磷-水晶-蓝晶石成矿系列.前者与印支期巨量物质超深俯冲有关,后者与稍晚发生的高压-超高压变质带的折返事件有关.本区可能存在燕山期金、银多金属成矿系列,在下一步地质找矿时值得注意.

关键词：高压-超高压变质作用金属和非金属矿成矿系列巨量物质超深俯冲苏北.

造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

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岩石学报 2023年第1期39卷 170-186页

作者：陈安平张宏福西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 浙江大学地球科学学院杭州310058

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重... 详细信息

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出来再实施原位微区定年的方法,测定微量元素和包裹体矿物组合并不总能准确限定这些定年副矿物结晶于哪个变质阶段,这将影响副矿物年龄意义的解析。观察分析定年副矿物在榴辉岩中的结构,能够厘清它们与岩石主要组成矿物之间的成因联系,进而可通过主要组成矿物限定副矿物的结晶温压条件和年龄意义。因此,具有岩相学结构制约的副矿物原位定年分析(“岩石年代学”方法)是耦合变质岩石学(P-T)和地质年代学(t)结果的重要手段,应在今后的变质作用研究中得到更多的重视和运用。与此同时,进一步研究变质分解/重结晶、熔/流体交代、脆/韧性变形等地质作用对副矿物定年同位素体系的影响。变质作用的时间信息不仅包括通过同位素定年获得的绝对年龄,也包括变质作用所持续的时间。受制于定年测试的精度,一些短时间尺度(≤1Myr)的变质作用难以通过同位素年代学方法进行限制。基于矿物的成分扩散、结构演变、力学性质转变等模拟方法,可用于揭示和限定这类变质事件的时间尺度,以此精细刻画岩石的变质P-T-t轨迹,有助于深入理解造山带榴辉岩的形成过程和机制。

关键词：榴辉岩 P-T-t轨迹副矿物U-Pb定年高压-超高压变质作用造山带演化

冀北崇礼高压-超高压榴英岩的发现及其矿物化学和锆石U-Pb年代学特征

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岩石矿物学杂志 2023年第3期42卷 313-328页

作者：刘瑶倪志耀牛腾周新潘登田涛中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610000 成都理工大学地球科学学院四川成都610059 西藏地质矿产勘查开发局地热地质大队西藏拉萨850000 陕西省环境科学研究院陕西西安710000

首次在冀北崇礼晚古生代红旗营子变质表壳岩中发现了高压-超高压榴英岩,并对其进行了矿物化学研究及锆石U-Pb年代学限定。该高压-超高压榴英岩呈透镜状产出,直接围岩为石榴黑云斜长片麻岩,矿物成分主要为石榴子石和石英,有少量角闪石、... 详细信息

首次在冀北崇礼晚古生代红旗营子变质表壳岩中发现了高压-超高压榴英岩,并对其进行了矿物化学研究及锆石U-Pb年代学限定。该高压-超高压榴英岩呈透镜状产出,直接围岩为石榴黑云斜长片麻岩,矿物成分主要为石榴子石和石英,有少量角闪石、斜长石和重晶石,副矿物可见磷灰石、钛铁矿以及铜铁硫化物等。石榴子石以高的Grs+And值(23.08%~29.38%)为特征,属铁铝榴石-钙铝榴石-镁铝榴石系列,铁铝榴石分子、钙铝榴石分子和镁铝榴石分子分别为51.70%~61.87%、23.08%~28.45%和11.31%~16.75%,另有少量的锰铝榴石分子(1.25%~2.45%)。磷灰石为氟磷灰石,F含量介于1.65%~3.29%之间,磷灰石包裹体周边石榴子石颗粒常具放射状减压膨胀缝,显示出高压-超高压变质岩的退变质特征。重晶石可能为磷灰石在高压-超高压榴英岩的折返过程中减压分解出溶的结果,该过程同时伴随有铜铁硫化物的形成。榴英岩形成的温压条件为667~710℃、1.189~1.279 GPa,与矿物学特征所显示的压力属性相一致。榴英岩锆石SHRIMP U-Pb定年获得两组不同的年龄数据,其中碎屑锆石的Th/U值较高(0.23~3.81),年龄介于485.5~304.9 Ma之间,主要为369.8~348.8 Ma,加权平均年龄为359.4±3.8 Ma,对应的原岩可能为大陆边缘的陆源碎屑岩,物源主要为晚古生代(约359 Ma)岩浆岩;变质锆石的Th/U值较低(0.05~0.18),年龄介于277.0~259.4 Ma之间,加权平均年龄为268.1±2.9 Ma,应该是高压-超高压榴英岩的峰值变质年龄,表明高压-超高压变质作用发生在晚古生代(约268 Ma),可能与古亚洲洋洋壳向南俯冲消减过程中部分陆壳物质的加入有关。

关键词：高压-超高压变质作用晚古生代榴英岩古亚洲洋冀北崇礼

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俯冲带变质岩中磷灰石地球化学研究

俯冲带变质岩中磷灰石地球化学研究

作者：陈茂雨中国科学技术大学

学位级别：硕士

磷灰石是俯冲地壳中磷、卤素和氢的重要载体,研究其在俯冲带变质过程中的行为对于认识相关元素在地球内部的分布和循环具有重要意义。本学位论文基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析技术(LA-ICP-MS),建立了磷灰石U-Pb年龄测定、微量... 详细信息

磷灰石是俯冲地壳中磷、卤素和氢的重要载体,研究其在俯冲带变质过程中的行为对于认识相关元素在地球内部的分布和循环具有重要意义。本学位论文基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析技术(LA-ICP-MS),建立了磷灰石U-Pb年龄测定、微量元素和Cl含量测定的联合分析方法。该联合分析方法能够同时获得多种原位地球化学信息,对磷灰石的地球化学分析具有重要意义。在此基础上,对不同变质等级变基性岩、富水溶液和含水熔体成因脉体及相关岩石中磷灰石进行了系统研究。结果探究了不同变质成因磷灰石的C1元素含量和微量成分特征,建立了俯冲带变质岩中不同变质成因磷灰石的识别和区分方法。进一步,结合U-Pb定年结果和其它地球化学特征,探讨了俯冲带变质过程中磷灰石行为。基于LA-ICP-MS分析技术和Iolite数据处理软件,结合显微图片分析和矿物主量元素分析,在不同束斑条件下,对6个磷灰石标样进行了 U-Pb同位素年龄、微量元素和Cl元素含量进行了测定。发现在44 μm和32 μm的束斑条件下,均能够得出与参考值一致的分析结果。通过对比不同的C1元素含量校正方法,发现采用多个磷灰石标样和内标元素43Ca建立标准校正曲线的方法能够克服磷灰石“表观卤素信号”的影响,获得与电子探针(EPMA)一致的测试结果。通过一系列条件实验,建立了磷灰石U-Pb年龄、微量元素和Cl元素含量的同时原位分析方法。对俯冲带不同变质等级变基性岩中磷灰石进行了对比研究,结合全岩主微量元素分析结果,发现不同变质等级变基性岩中磷灰石组成上存在差异。高压-超高压榴辉岩中磷灰石主要形成于高压-超高压变质阶段,部分在后期折返过程中遭受退变质作用改造,高压-超高压变质之前的磷灰石很难能够保存下来。由超高压榴辉岩退变质形成的角闪岩中,主要为角闪岩相变质成因的磷灰石,还有榴辉岩相峰期变质成因的磷灰石以及更晚的退变质成因磷灰石。不同变质阶段形成的磷灰石具有不同的微量元素特征,主要在LREE和Sr含量以及Eu负异常上表现出差异。高压变质成因的磷灰石通常具有较低的LREE含量、较低的Sr/Y比值、低Cl含量和缺乏Eu负异常;超高压变质成因的磷灰石通常具有较高的LREE含量、高Sr/Y 比值、高Cl含量和微弱或无Eu负异常。角闪岩相退变质成因的磷灰石通常具有较高的LREE含量、较低的Sr/Y 比值,变化的Cl含量和明显的Eu负异常。磷灰石中微量元素和C1含量受到矿物共生组合、体系的P-T条件和流体交代作用的共同控制。高压榴辉岩中磷灰石由于U含量极低,不适合用于U-Pb定年。超高压榴辉岩中超高压变质成因磷灰石,由于U-Pb同位素体系低的封闭温度导致与REE脱耦的U-Pb年龄,主要记录了超高压榴辉岩折返阶段的角闪岩相退变质作用时间。角闪岩中角闪岩相变质成因的磷灰石记录了角闪岩相变质作用的时间。对俯冲带富水溶液和含水熔体成因磷灰石开展了对比研究,对西南天山富水溶液成因脉体及寄主榴辉岩中磷灰石进行了原位微量元素分析,对柴北缘造山带含水熔体成因脉体及相关岩石中磷灰石开展了原位U-Pb定年、微量元素和C1含量联合分析。结合其它地球化学分析,发现流体成因磷灰石相较于熔体成因磷灰石具有更低的LREE、U和Th含量以及更高的Sr含量,主要受流体和熔体成分控制。熔体成因磷灰石本身REE、Sr、Mn、U和C1含量的变化以及Eu负异常程度,反映了磷灰石结晶时与之平衡的熔体成分上的差异。片麻岩和变基性岩部分熔融形成的磷灰石在微量元素组成上存在差异,可以通过特征元素含量和比值进行识别。流体成因磷灰石由于相对较低的U含量,很难获得理想的U-Pb定年结果。熔体成因磷灰石由于具有高的U含量,可以获得较精确的U-Pb年龄,该年龄可以用于限定部分熔融发生的时间。

关键词：磷灰石 LA-ICP-MS 俯冲带高压-超高压变质作用流体部分熔融微量元素 Cl U-Pb年龄

矿物包裹体弹性拉曼频移温压计原理及其地质应用

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岩石学报 2021年第4期37卷 974-984页

作者：高晓英夏梅周善勇王思翔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

与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。其原理是利用激光拉曼频移标定矿物包裹体在常压条件下储存的残余应力,结合包裹体与寄主两相矿物弹性物理特性,... 详细信息

与目前广泛存在的传统热力学温压计相比,矿物包裹体拉曼弹性温压计是一种独立于化学平衡之外的基于力学平衡的新型温压计。其原理是利用激光拉曼频移标定矿物包裹体在常压条件下储存的残余应力,结合包裹体与寄主两相矿物弹性物理特性,可准确恢复包裹体捕获时的温度和压力条件,是一个潜在的优质温压计。作为新发展起来的技术和方法,越来越多地引起地质学家的关注,但是目前大量的研究还集中于对该温压计自身的推演和校正,而对于天然样品的研究还相对缺乏。近来年,学者们成功地将拉曼弹性矿物温压计应用到各类天然样品的研究中。有限的研究表明拉曼弹性矿物温压计具有较大的应用范围,不仅是一个潜在的优质地质温压计,而且可广泛应用于恢复俯冲带受后期热事件强烈改造的高压-超高压变质信息,进而示踪地球早期俯冲带演化的动力学过程。因此矿物包裹体拉曼弹性温压计具有广泛的地质用途和应用前景。

关键词：俯冲带地质温压计高压-超高压变质作用石英包裹体石榴石

榴辉岩相高压-超高压变质岩的He同位素地球化学研究现状与问题

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中国地质 2011年第4期38卷 909-916页

作者：李兆丽李天福大陆构造与动力学国家重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037

He同位素是区分地壳、地幔物质,研究壳-幔相互作用最灵敏的示踪剂之一,但其在高压-超高压变质作用过程中的地球化学行为目前仍不清楚,因而制约其在榴辉岩研究中的应用。中国作为高压-超高压榴辉岩带分布的重要地区,榴辉岩产出得天独厚,... 详细信息

He同位素是区分地壳、地幔物质,研究壳-幔相互作用最灵敏的示踪剂之一,但其在高压-超高压变质作用过程中的地球化学行为目前仍不清楚,因而制约其在榴辉岩研究中的应用。中国作为高压-超高压榴辉岩带分布的重要地区,榴辉岩产出得天独厚,大洋、大陆两种俯冲成因榴辉岩均有分布。本文在归纳榴辉岩相高压-超高压变质岩研究进展的基础上,分析了He同位素示踪在榴辉岩研究中的应用现状。

关键词： He同位素榴辉岩高压-超高压变质作用

南大别黄镇低温榴辉岩多同位素体系年代学研究

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中国科学（D辑） 2003年第9期33卷 828-840页

作者：陈道公 E.Deloule 程昊夏群科吴元保中国科学技术大学地球与空间科学系合肥230026 CRPG-CNRS Nancy France

首次对南大别黄镇低温榴辉岩和围岩花岗片麻岩进行了锆石U/Pb热电离质谱(TIMS)和二次离子质谱(SIMS)定年、云母和角闪石^(40)Ar-^(39)Ar定年和矿物内部Sm-Nd同位素体系研究。一个榴辉岩样品锆石U-Pb SIMS权平均年龄为231.6±9.7Ma,云母... 详细信息

首次对南大别黄镇低温榴辉岩和围岩花岗片麻岩进行了锆石U/Pb热电离质谱(TIMS)和二次离子质谱(SIMS)定年、云母和角闪石^(40)Ar-^(39)Ar定年和矿物内部Sm-Nd同位素体系研究。一个榴辉岩样品锆石U-Pb SIMS权平均年龄为231.6±9.7Ma,云母的^(40)Ar-^(39)Ar等时年龄为232.6±2.1Ma,最低坪年龄为221.7±2.4Ma;另一榴辉岩锆石U-Pb TIMS一致年龄为221.3±1.4～222.5±2.3Ma,围岩花岗片麻岩锆石SIMS下交点年龄为221±35Ma。退变质角闪岩中角闪石^(40)Ar-^(39)Ar等时年龄为205.9±1.0Ma.除云母可能含有过剩氩外,上述各年龄代表了低温榴辉岩峰期变质作用和退变质作用时间。南大别黄镇低温榴辉岩变质时代不同于北大别北部熊店低温榴辉岩,它和南大别高温榴辉岩同属统一的南大别高压-超高压地体,高温榴辉岩和低温榴辉岩的区别可能在于它们不同的俯冲深度或折返时不同的冷却速率。

关键词：大别山低温榴辉岩多同位素体系年代学高压-超高压变质作用退变质作用变质岩

大别山东段江岭地区高压—超高压云母片岩的相平衡研究

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自然科学进展 2008年第8期18卷 891-900页

作者：初航魏春景苏尚国中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100029 北京大学地球与空间科学学院北京100871

大别山东段江岭地区高压—超高压变质地体由大面积花岗质片麻岩、云母片岩和榴辉岩块体组成.其中石榴云母片岩由石榴石、(多硅)白云母、黑云母、斜长石、石英和金红石组成,有时出现少量绿帘石和角闪石.岩相学和相平衡研究表明云母片岩... 详细信息

大别山东段江岭地区高压—超高压变质地体由大面积花岗质片麻岩、云母片岩和榴辉岩块体组成.其中石榴云母片岩由石榴石、(多硅)白云母、黑云母、斜长石、石英和金红石组成,有时出现少量绿帘石和角闪石.岩相学和相平衡研究表明云母片岩现有矿物组合不是平衡的,以石榴石和多硅白云母为代表的早期矿物组合反映高压—超高压条件,石榴石的成分和多硅白云母硅含量反映的温压条件为580—600℃,2.6—2.8GPa,石榴石成分环带主要记录了早期进变质历史,与石榴石生长对应的矿物组合中还可能出现蓝闪石、硬玉和硬柱石;而以出现黑云母和斜长石为特征的晚期矿物组合所反映的温压条件为620—635℃,0.9—1.1GPa.江岭地区云母片岩的主要矿物组合中记录了比较完整的高压—超高压变质作用过程.

关键词：高压-超高压变质作用相平衡云母片岩大别山

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大别山东段江岭地区云母片岩的相平衡研究

大别山东段江岭地区云母片岩的相平衡研究

作者：初航中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

充分的野外地质考察和详细的岩石学研究表明,大别山东段江岭地区高压-超高压变质地体由大面积花岗质片麻岩、云母片岩和榴辉岩块体组成。其中石榴云母片岩由石榴石、(多硅)白云母、黑云母、斜长石、石英和金红石组成,有时出现少量绿帘... 详细信息

充分的野外地质考察和详细的岩石学研究表明,大别山东段江岭地区高压-超高压变质地体由大面积花岗质片麻岩、云母片岩和榴辉岩块体组成。其中石榴云母片岩由石榴石、(多硅)白云母、黑云母、斜长石、石英和金红石组成,有时出现少量绿帘石和角闪石。岩相学和相平衡研究表明云母片岩现有矿物组合不是平衡的。石榴石普遍存在成分环带,白云母分为多硅白云母和普通白云母,斜长石也可以分为钠长石和更长石。以石榴石和多硅白云母为代表的早期矿物组合反映高压-超高压条件,石榴石的成分和多硅白云母硅含量反映的温压条件为580～600℃,2.6～2.8 GPa,首次从云母片岩的主要矿物中的到超高压条件,石榴石成分环带主要记录了早期进变质历史,与石榴石生长对应的矿物组合中还可能出现蓝闪石、硬玉和硬柱石;而以出现黑云母和斜长石为特征的晚期矿物组合所反映的温压条件为620～635℃,0.9～1.1 GPa。江岭地区云母片岩的主要矿物组合中记录了比较完整的高压-超高压变质作用过程。

关键词：高压-超高压变质作用相平衡云母片岩大别山