榴辉岩相

作者&投稿:穰侨 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
榴辉岩的构造解析~

榴辉岩和角闪岩进行了地球化学和构造解析,发现榴辉岩的退变质作用强烈局域化,和变形的局域化相一致。非保守元素(K、Rb、Cs和Ba)在这两类榴辉岩中的特征相似。从超高压榴辉岩相、榴辉岩相到角闪岩甚至更低变质相的退变质作用对非保守元素(K, Rb, Cs, Ba等)的影响很小。在榴辉岩退变质作用中,绿辉石或石榴石分解形成斜长石+角闪石的矿物组合要求相当量的水。由于上述元素在水溶液中可溶且易迁移,如果退变质过程伴随着大量、弥散性的流体,退变榴辉岩应在这些非保守元素上表现出可观的变化。因此上述特征表明:在退变质过程中,基本上没有外来液体,流体的来源为名誉上无水矿物减压脱水或分解中形成;这些流体只作有限的迁移,溶解于这些流体中的保守元素近原地重新分布。该研究结果与基于同位素、流体包裹体、岩相学、及榴辉岩的变形构造观测结果一致。来源于名誉上无水矿物减压脱水作用的有限且内部缓冲的流体,可以解释(1)在苏鲁强烈退变质的榴辉岩中,退变质和榴辉岩韧性剪切带为什么高度局域化;(2)为什么即使在强烈退变质域还保存有颗粒极大的磷灰石。上述推断的流体存在的形式与规模,有助于理解苏鲁超高压榴辉岩的变形特征。在CCSD主孔和地表榴辉岩中,韧性变形通常表现为高度区域化,往往与高度退变质域相吻合。这种关系也说明流体的高度局域化,成管道流的形式出现,不仅是促进剪切变形,而且是促进榴辉岩局部退变质的主要因素。

橄榄岩 侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。 玄武岩 一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。

榴辉岩-基性麻粒岩-辉长岩之间有密切不可分的关系。榴辉岩的特征矿物组合是石榴子石(富镁铝榴石-钙铝榴石)、绿辉石,缺乏任何成分的斜长石,还包括少量蓝晶石、石英和金红石。基性麻粒岩的典型矿物组合为单斜辉石、斜方辉石、斜长石,还可以有石英和石榴子石。

Ringwood等(1966)用玄武质岩石当初始材料,通过实验研究玄武岩向辉长岩、辉石麻粒岩、石榴子石麻粒岩和榴辉岩的相转换。实验使用的初始材料包括四种饱和的石英拉斑玄武岩和四种不饱和的玄武岩。图4-11 中主要总结了石英拉斑玄武岩(样品2 和3)的实验结果。当温度在1100℃、压力在5~13.5 kbar间变化时,斜长石量与辉石相比相对减少,压力为13.5 kbar时,主要的矿物组合仍为辉石和斜长石(辉长质集合体),但在1100℃、压力大于13.5 kbar时,斜长石随着压力增加迅速地减少。压力大于20.2 kbar时,斜长石就消失,但石英还存在。与此相应的是,在相同的温度下,从13.5 kbar开始,石榴子石成为稳定相,因而13.5~20.2 kbar范围内,矿物集合体为石榴子石、辉石和斜长石,并随着压力的增大,斜长石减少,石榴子石增加,石榴子石的折射率也明显减小。在1100℃、13.5 kbar附近TiO2的赋存状态也有明显的变化,13.5 kbar以下,TiO2以磁铁矿-钛铁晶石固溶体出现,在压力超过13.5 kbar时,这种固溶体减少,然后消失,而金红石含量越来越高。在1100℃、压力超过21 kbar时,石英拉斑玄武岩变成典型的榴辉岩,其矿物组合为“单斜辉石+石榴子石(镁铝榴石-铁铝榴石)+石英+金红石”。总的来说,当温度处于1000℃和玄武岩的固相线(BD)之间时,玄武质初始材料在AB以下的低压下出现的矿物组合相当于辉长岩或辉石麻粒岩,在CD以上的高压下形成的矿物集合体相当于天然榴辉岩,在两者之间是基性麻粒岩(石榴子石麻粒岩)。另外,从图4-11也可以看出,石英拉斑玄武岩中Mg/(Mg+Fe2+)值越大时,第一次出现石榴子石所需要的压力越大(Ringwood等,1966)。把榴辉岩相与麻粒岩相联系起来的是反应:斜方辉石+斜长石=石榴子石+单斜辉石+石英。具体的反应是通过对实验产物的成分测定而获得的。在图4-11的AB线以下,压力增加时,随着斜长石的减少,辉石增加,辉石中的Al2O3也增加,这时Al2O3作为契尔马克分子出现:

图4-11 石英拉斑玄武岩中石榴子石的出现和斜长石消失的压力-温度关系

实验及理论岩石学

在图4-11的AB和CD之间,随着压力的增加,石榴子石的量增加,同时石榴子石更富镁铝榴石,这是因为:

实验及理论岩石学

直到18~20kbar压力下,辉石中硬玉组分并不高。在图4-11的AB和CD之间,虽然斜长石一直存在,但随着压力加大,斜长石变得越来越富钠,压力超过20kbar后,钠长石分解,作为硬玉进入单斜辉石,构成“绿辉石”:

实验及理论岩石学

所以,从图4-11的实验资料和反应(4-1)~(4-5)可以看出,玄武质岩石形成榴辉岩的过程就是斜长石中钠长石分解出硬玉组分进入“绿辉石”,钙长石提供Ca、Al和Si进入石榴子石的过程。

在图4-11中,玄武岩、辉长岩与榴辉岩之间夹“基性麻粒岩”构成的过渡带,过渡带的宽度和过渡的p-t条件决定于岩石的总成分。正如图4-12 表明的,1100℃时开始出现石榴子石的压力可以变化于10~15 kbar之间。从中可以看出两方面的规律,第一,与氧化硅饱和的岩石相比,氧化硅不饱和的岩石(含橄榄石标准矿物)中首次出现石榴子石的压力较低。第二,岩石的Fe/Mg比较高时出现石榴子石的压力也较低。另外,在出现石榴子石以后,当压力进一步增加时,斜长石逐渐减少并消失,形成典型榴辉岩相的“石榴子石+绿辉石”集合体。1100℃时斜长石消失的压力变化于12~29 kbar,这决定于岩石总成分中Na2O及Ca/Na比。这是因为当压力增加时,只有斜长石中的钠长石组分可以在高压下稳定,Ca/Na低、Na2O高的岩石含有高压下稳定的钠长石。两种玄武岩中矿物成分变化与压力的关系见图4-13。在石英拉斑玄武岩中,温度为1100℃时,石榴子石出现在14 kbar;斜长石在富集钠长石组分后大约在 22 kbar压力时消失;斜方辉石在20 kbar时消失。在碱性玄武岩中,约12 kbar时橄榄石反应成为斜方辉石,石榴子石出现在12kbar,斜长石消失在19kbar(Ringwood,1975)。

图4-12 各种火成岩从麻粒岩相向榴辉岩相过渡的压力变化(t=1100℃)

不同类型的玄武岩,在地球深部能形成适当类型的榴辉岩,野外地质证据及上述实验结果已证明了这一点。但在某些区域变质地体中,有时能发现具有枕状构造或具有火山岩外貌的玄武岩过渡为角闪岩,这也为实验所证实。在Yoder和Tilley(1962)的实验中,那些含有过量水的玄武岩浆在淬火后直接变成了角闪岩。事实上,洋壳玄武岩和海底沉积物在聚敛板块边缘向深处俯冲,在温度上升过程中导致部分脱水,压力增加则使岩石发生转化,在较浅部分、压力较小时变成角闪岩,在较深处则变成榴辉岩(Morse,1980),相关系如图4-14所示。

图4-13 从麻粒岩向榴辉岩过渡的实际矿物百分含量-压力图解(t=1100℃)

图4-14 洋壳橄榄拉斑玄武岩俯冲到上地幔深度发生的变化




榴辉岩相关历史事件
1988年在胶东地区进行的地质调查和榴辉岩专题研究也带来了新的认识。1984年,Smith在挪威的榴辉岩中首次发现包体形式的柯石英,进一步丰富了研究内容。1981年,Gill的研究否定了火山弧岩类由榴辉岩相条件下的熔融形成的假设。1980年代,大别山因含柯石英和微粒金刚石的榴辉岩而成为地质研究的焦点,国际地质...

镁铁质(基性)变质岩类的递增变质作用
高p\/T(高压)相系有蓝片岩相和榴辉岩相。各变质相的矿物组合和典型岩石参阅表3-18。 表3-18 镁铁质(基性)变质岩类在递增变质作用的矿物和典型岩石 1.沸石相 原岩为镁铁质火山凝灰岩和含有杂质的基性岩屑砂岩中,出现浊沸石、斜钙沸石,岩石中还出现绿泥石、钠长石等矿物。沸石相的矿物组合主要为:浊沸石+...

俯冲带地壳岩石的相关系
因此,在俯冲的所有地壳岩石中,在榴辉岩相地质条件下,反应7-6是多硅白云母分解的基本反应。多硅白云母的熔化曲线具有正的斜率,在800℃时压力为2.0 GPa,在1000℃时压力为5.5 GPa。在8 GPa处也没有达到多硅白云母稳定的压力上限。如果俯冲板片中超基性岩层的蛇纹石或基性岩层的硬柱石脱水,在有流体存在时,可以发生...

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矿体形态与构造剪切迹象
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