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    大别超高压变质带的进变质、超高压和退变质时代的准确限定：以双河大理岩中榴辉岩锆石SHRIMPU-Pb定年为例 [查看] 刘福来、薛怀民、许志琴、梁风华、AxelGerdes
    在大别超高压变质带的双河地区存在一种特殊类型的榴辉岩，该类榴辉岩主要以似层状、条带状以及不规则透镜体赋存于大理岩中。矿物组成主要为石榴石、绿辉石以及少量的金红石、白云石、菱镁矿等。沿石榴石和绿辉石边缘常退变为角闪石+斜长石等，有的岩石完全退变为斜长角闪岩。激光拉曼和阴极发光综合分析表明，该类榴辉岩中的锆石可划分为两种类型：继承性碎屑锆石和变质锆石。继承性碎屑锆石十分少见，阴极发光图像具有明显的双层结构，即强发光的核和弱发光的边，核部和边部的包体矿物分别为Pl+Ap和Qtz+Pl。SHRIMP U-Pb定年结果表明，继承性碎屑锆石和核部记录的207Pb/206Pb年龄为2701±15Ma，Th/U比值明显偏高为1.05，稀土元素配分模式显示重稀土明显富集，具有典型岩浆结晶锆石的特点；边部记录的207Pb/206Pb年龄为1801±12Ma~1735±22Ma，Th/U比值则明显偏低，为0.19~0.22之间，稀土元素配分模式显示重稀土相对平坦，具有典型变质锆石的特点。上述特征表明该类继承性碎屑锆石可能来源于太古代的基底，并经历了早元古代变质热事件的改造。新生的变质锆石无论是矿物包体还是阴极发光图象均与继承性碎屑锆石存在明显差异。有的变质增生拾石具有弱发光的核(阴极发光图象呈灰色)和强发光的边(阴极发光图象呈白色)。核部包体矿物组合为Qtz+Grt+Omp+Phe+Dol+Ap，具有典型石英榴辉岩相矿物组合特征，而边部则保存含柯石英的超高压包体矿物组合Coe+Grt+Omp+Mgs+Arg+Ap，表明该类锆石的核部和边部分别形成于俯冲进变质阶段和超高压变质阶段。另一部分变质增生锆石具有强发光的核(阴极发光图象呈白色)和弱发光的边(阴极发光图象呈黑色)。核部保存的标志性超高压包体矿物组合为Coe+Grt+Omp+Mgs+Arg+Ap，边部则保存Qtz+Cal等退变质矿物组合，有的则缺乏矿物包体，表明该类锆石自超高压变质阶段开始生长，并经历了后期退变质作用的改造。从不同微区矿物包体组合的性质及其转变特征可以明显看出，自石英榴辉岩相进变质阶段到超高压峰期变质阶段存在下列转变反应：Qtz→Coe和Dol→Mgs+Arg；而自超高压峰期变质阶段到后期退变质阶段则存在下列退变反应：Coe→Qtz和Arg→Cal。SHRIMP U-Pb定年结果表明，含石英榴辉岩相矿物包体的锆石微区记录的206Pb/238U年龄为249~241Ma，加权平均值为244±4Ma，代表了深俯冲石英榴辉岩相进变质阶段的变质年龄；含柯石英等超高压矿物包体的锆石微区记录的206Pb/238U年龄为239~231Ma，加权平均值为234±3Ma，代表超高压阶段的峰期变质年龄；而含石英和方解石的退变边记录的206Pb/238U年龄为219~211Ma，加权平均值为216±6Ma，应代表后期折返阶段的角闪岩相退变质年龄。上述两类变质增生锆石微区的Th/U比值和稀土元素配分模式十分相似，Th/U比值变化于0.02~0.18之间，稀土元素配分模式显示重稀土相对平坦，稀土元素总量明显低于继承性碎屑锆石，具有典型变质锆石的特点。根据锆石微区矿物包体的化学成分，采用Grt-Omp和Grt-Omp-Phe温压计，结合前人的变质反应实验资料的综合分析，确定榴辉岩的原岩在深俯冲过程的石英榴辉岩相进变质阶段的变质温压条件为T=588~668℃，P=1.7~1.8GPa；超高压峰期阶段的温压条件为T=784~849℃，P＞5.5GPa；而构造折返过程中角闪岩相退变质阶段的温压条件为T=550~720℃，P=0.8~1.4GPa。由此可见，大别超高压变质岩的原岩——元古代（部分可能是太古代）的陆壳物质在早三叠纪发生俯冲至55~60km深处，并经历了石英榴辉岩相变质作用。随后这些变质岩石继续深俯冲至165~175km的地慢深处，于中三叠纪发生了超高压变质作用，石英榴辉岩相矿物组合转变为超高压榴辉岩相矿物组合。最后这些超高压变质岩石发生构造折返，至晚三叠纪抬升到约30km的中下地壳深度，并经历了角闪岩相退变质作用的改造，超高压榴辉岩相矿物组合退变为角闪岩相矿物组合。由此推断，大别超高压变质带俯冲和折返速率分别为11~12km Myr-1和7.5~8.1km Myr-1。该项成果不仅确定了大别超高压变质地体的石英榴辉岩相进变质一超高压榴辉岩相峰期变质一角闪岩相退变质的年代谱系，而且对于重塑大别超高压变质地体的快速俯冲一折返的动力学模式有着重要的科学意义。
    苏鲁—大别超高压岩石中锆石SHRIMP U-Pb定年研究——综述和最新进展 [查看] 刘福来、薛怀民
    如何建立苏鲁一大别超高压岩石深俯冲一超高压一快速折返过程连续而完整的P-T-t轨迹及精细的年代谱系，是目前地学界研究的热点。而变质拾石是否记录深俯冲石英榴辉岩相进变质阶段的年代学信息和超高压峰期变质时代的准确归属，是目前苏鲁一大别超高压变质带需要深入研究的核心问题。本文在对前人同位素年代学方面所取得的成果进行系统总结的基础上，采用锆石中矿物包体激光拉曼和电子探针测试、锆石阴极发光图像成因分析以及SHRIMP U-Pb定年等综合研究手段，确定苏鲁一大别地体榴辉岩及其强退变质围岩在深俯冲一构造折返过程中主要经历了四个阶段的变质演化:深俯冲石英榴辉岩相进变质(I)、超高压峰期变质(II)、构造折返初期石英榴辉岩相退变质(III)和构造折返晚期角闪岩相退变质(W)。研究发现，扬子板块(中)新元古代巨童的陆壳物质在早三叠纪(246~244Ma)俯冲到华北板块之下约65km的深处，发生了石英榴辉岩相进变质，相应的变质温压条件为T = 542 ~693°C , P =1.7 - 2.02GPa。这些高压石英榴辉岩相岩石在中一新三登纪继续向下俯冲，在235~225 Ma期间，俯冲的深度至少达到了170km的地慢深处，并发生了峰期柯石英榴辉岩相超高压变质，相应的变质温压条件为T = 722~866°C , P > 5.5GPa。苏普一大别超高压地体自石英榴辉岩相进变质阶段到超高压峰期变质阶段的俯冲速率为7.0km/Myr。这些超高压岩石在219~216Ma期间，发生了第一次构造抬升至75km的深处，并经历了石英榴辉岩相退变质作用的改造，退变质温压条件为T = 730~780°C , P=1.7~2.6GPa。这些退变质岩石在212~205Ma期间，又经历了第二次抬升至25km中一下地壳深处，并受加了角闪岩相退变质作用，该阶段变质温压条件为T=610~710°C, P=0.7~1.2GPa。苏普一大别超高压地体两次构造抬升的速率大致相同，为5. 6km/Myr。该项成果不仅确定了苏鲁一大别榴辉岩及其强退变质岩石深俯冲过程石英榴辉岩相进变质一超高压峰期变质、构造折返过程石英榴辉岩相一角闪岩相退变质连续而完整的变质演化P-T-t执迹及精细的年代谱系，而且对于重新建立苏鲁一大别巨量陆壳物质快速超深俯冲一快速折返的动力学模式有着重要的科学意义。
    苏鲁超高压变质带含褐帘石正、副片麻岩中变质锆石的地球化学性质及其SHRIMP U-Pb定年 [查看] 刘福来、薛怀民
    含褐帘石正、副片麻岩是苏鲁地体重要的超高压变质岩石。矿物包体激光拉曼鉴定、阴极发光图像分析、锆石微区LA-ICP-MS成分测试及SHRIMP U-Pb定年结果表明，含褐帘石正、副片麻岩中的锆石具有明显的三层结构，即弱发光效应的继承性(碎屑或岩浆结晶)锆石的核、强发光效应的含柯石英变质增生慢部和弱发光效应的退变边。继承性岩浆结晶锆石核部记录了新元古代(> 810Ma)的原岩形成年龄，含柯石英锆石微区记录了241~223Ma的超高压变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为230±7Ma和229±7Ma) ,锆石的退变边记录了217~200Ma的角闪岩相退变质年龄(正、副片麻岩的加权平均年龄分别为211±3Ma和210±2Ma )，由此限定苏鲁地体构造抬升速率为5.3km/Myr，表明苏鲁超高压岩石经历了一个相对快速抬升的变质演化过程。与苏兽一大别其它超高压岩石变质增生锆石对比，含褐帘石正、副片麻岩中的超高压变质增生锆石微区具有十分独特的地球化学性质，主要表现为重稀土元素(HREE)明显富集，U含量明显偏低(10-29x10-6)，而Th/U比值则明显偏高(0.45~0.92)。HREE的明显富集与寄主岩石普遍存在超高压矿物褐帘石(富集轻稀土元素)有关，而低U含量和高Th/U比值的特点则表明超高压峰期变质阶段处在高氧逸度(fO2)的体系环境。
    中国大陆科学钻探工程主孔斜长角闪岩中锆石的SHRIMP U-Pb定年及其地质意义 [查看] 叶建国、刘福来
    矿物包裹体激光拉曼测试、阴极发光图像分析和SHRIMP U-Pb定年综合研究结果表明，中国大陆科学钻探主孔料长角闪岩(样品G12)中的锆石可划分为2种类型:第一类颗粒粗大，含有大量矿物包裹体和杂质;第二类颗粒细小，含有少量矿物包裹体且十分千净。第一类锆石具有明显的双层结构，核部阴极发光图像显示典型的岩装结晶环带，相应的矿物包裹体为单料辉石((Cpx)+斜长石(Pl)+磷灰石((Ap)士石英(Qtz)，表明其寄主岩石的原岩为基性岩浆岩;边部阴极发光图像十分均匀，保存柯石英((Coe)+石榴子石(Grt)+绿辉石(Omp)+多硅白云母(Phe)+磷灰石((Ap)等标志性超高压包裹体矿物组合，记录的变质温压条件为T=732-839℃,p=3.0~4.0 GPa，表明该类变质增生锆石微区形成于超高压变质阶段。第二类锆石阴极发尤图像十分均匀，发光性明显增强，保存角闪石(Amp) +料长石(P1)等标志性角闪岩相包裹体矿物组合，记录的变质温压知件为T=612~698℃ ,p=0.76~1.05GPa，表明该类锆石形成于后期角闪岩相退变质阶段。SHRIMP U-Pb定年结果显示，继承性岩浆结晶锆石核部记录的，206Pb/238U的年龄为685~650 Ma，表明其原岩形成于新元古代;含柯石英等超高压矿物包襄体的边部记录的206Pb/238U的年龄为243~225Ma，表明超高压变质时代应归属于晚三叠世。第二类含低压包裹体矿物的锆石微区记录的206Pb/238U的年龄为219~210Ma，应代表后期角闪岩相退变质作用的时代。上述研究结果表明，苏鲁地体料长角闪岩的原岩在晚三叠世深俯冲至上地慢100~120km的地慢深处并经历了超高压变质作用，约15 Ma之后，这些超高压岩石抬升到约25 km的中部地壳，并经历了后期角闪岩相退变质作用的改造，相应的折返速率为0.57 cm/y。
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