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榴辉岩

榴辉岩是一种高温高压变质岩 ,含绿辉石、石榴子石,常常含蓝闪石等矿物。超高压环境形成的榴辉岩可含柯石英和(或)金刚石

榴辉岩eclogite是一种变质岩。由区域变质作用形成。主要由绿辉石和富镁的石榴子石组成的高压变质岩。其中绿辉石为含透辉石硬玉等的单斜辉石,石榴子石为含钙的铁镁铝榴石。可含石英蓝晶石尖晶石顽火辉石橄榄石金红石、硬柱石等,有的还含蓝闪石、普通角闪石黝帘石榍石等矿物,但不含斜长石

榴辉岩主要由石榴石和绿辉石组成,二者含量大於80-,石榴石属铁铝榴石一镁铝榴石一钙铝榴石系列,绿辉石系含透辉石、钙铁辉石、硬玉、锥辉石组分的单钭辉石。矿物组合中有少量次要矿物柯石英刚玉金刚石斜方辉石、多硅白云母、蓝晶石、绿帘石斜黝帘石、蓝闪石、角闪石、金红石等。

榴辉岩在岩石学分类上属高压中低温变质岩类,地表出露十分稀少,产状十分复杂,一般在造山带的核部,常常代表古板块的边界。它可成为金伯利岩中的包体,也可在石榴橄榄岩中呈条带产出,榴辉岩可与某些麻粒岩相岩石伴生,也可以在高压变质带中同蓝闪石片岩相伴。

榴辉岩一般为深色,粗粒不等粒变晶结构,块状构造比重较大,呈块状体或层状体产出。常以次要的特征矿物命名,如蓝晶石榴辉岩等。榴辉岩的化学成分玄武岩相似,产状和成因比较复杂。典型的榴辉岩应当是镁铝石榴石绿辉石组合的岩石,榴辉岩显微结构图,粒状变晶结构,放大160倍,绿色为绿辉石,红色为镁铝石榴石。矿物颜色绿辉石呈绿、深绿、浅绿色,镁铝石榴石呈浅红、红、暗红色。呈块状构造,不等粒变晶结构。少量榴辉岩曾经历强烈塑性变形,矿物产生应力下的变晶作用

榴辉岩可作为包体产在金伯利岩中;也可在石榴橄榄岩侵入体中呈条带产出;可与麻粒岩相角闪岩相的岩石伴生;也可在高压变质带的蓝片岩中出现。产状的不同,反映了榴辉岩成因的复杂性。关于榴辉岩的成因,主要观点有:榴辉岩是在地幔形成的,是地幔物质在一定深度的结晶产物,或是地幔岩石部分熔融残留体;榴辉岩是玄武岩在大陆地壳深部条件下的变化产物;榴辉岩是在高岩压下,由玄武质岩浆结晶形成;榴辉岩是地壳深部变质作用的产物,压力极高,1.1~1.5Gpa,最高可达3Gpa。温度范围较宽:450~750℃。

有3种产出状态:①呈包裹体产于金伯利岩和层状超基性岩中。②呈夹层状、透镜体产于角闪岩相和麻粒岩相的岩石中。③呈夹层或透镜体产于蓝闪石-硬柱石片岩相岩石中。通常认为它是在极高压条件下形成的岩石,但温度变化范围较大。金伯利岩中的榴辉岩包体波认为是地幔物质的产物。

根据岩相学、矿物成份化学和热力学分析表明,该类榴辉岩记录了6期变质过程,具有“顺时针”的PT演化轨迹。由Ⅰ阶段、Ⅱ阶段至Ⅲ阶段显示了近于等温增压进变质特征,并在Ⅲ阶段压力值最高达到P=2.53 GPa; Ⅳ阶段和Ⅴ阶段则表现为增温降压退变过程,温度在Ⅴ阶段最高达到T=627 ℃;到Ⅵ?阶段则为降温降压过程。该过程暗示了高压板片在俯冲和折返过程中可能处于一个非匀速的状态。推测朱家冲榴辉岩后期增温退变的过程可能是源于受扰动的地温线恢复、超高压榴辉岩退变过程的“散热”以及该类榴辉岩对温度变化极为敏感所致。

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。

中国大陆科学钻探主孔位于大别苏鲁这条典型的超高压变质带上,孔内0-2000m的岩心中,各种榴辉岩占到50-以上。榴辉岩大多经历了不同程度的退变质。依据榴辉岩中主要矿物绿辉石石榴石的退变质程度,0-2000m榴辉岩的退变质过程可分为2个大阶段,4个亚阶段:第一大阶段(又分为轻微退变质、部分退变质)、第二大阶段(又分为退变质和强退变质)。总的退变质趋势是:石榴石逐渐被韭角闪石黑云母+绿帘石替代;绿辉石逐渐被角闪石+钠长石后成合晶替代,硬玉(Jd)含量逐渐减少,并部分转化为霓辉石。榴辉岩在退变质过程中所经历的温压条件为:峰期变质温度为697-831℃,压力3.0Gpa左右;部分退变质阶段温度为629-776℃,压力1.2-1.6Gpa;退变质阶段温度为550-650℃,压力0.5-0.7Gpa;强退变质阶段温度为300~400℃,压力0.30-0.35Gpa。综合岩石、矿物及形成温压条件等特征,推断榴辉岩的折返过程经历了两个大阶段:第一大阶段是近等温降压的快速折返(榴辉岩在此期间经历了第一大阶段的退变质),第二大阶段是降温降压的缓慢抬升(榴辉岩继而经历了第二大阶段的退变质)。绿辉石的完全退变质,既是划分榴辉岩两大退变质阶段的标志,同时也是区分两大折返阶段的标志。

中国安徽六安市舒城境内发现了全球罕见的榴辉岩地质遗迹月前已启动遗迹保护工程,为申报世界地质公园创造条件。榴辉岩是一种变质岩,由区域变质作用形成,主要由绿辉石和富镁的石榴子石组成的高压变质岩。榴辉岩地质遗迹是国内外罕见的地质遗迹,由原辉长岩玄武岩等陆壳岩石经深俯冲到地球100多千米地幔深度,经超高压变质作用,快速折返到地表形成的特殊地质形态,具有极高的科研及观赏价值。

榴辉岩地质遗迹主要分布于中国大别山(六安)国家地质公园舒城县万佛湖园区庐镇白丈崖一带,为了走出一条积极开发与有效保护相结合的发展道路,大别山(六安)国家地质公园管委会积极实施万佛湖园区庐镇白丈崖榴辉岩地质遗迹保护工程,打造一条融科考和旅游观光为一体的精品线路。

目前,保护工程已委托山东曲阜古建园林设计有限公司进行设计,并邀请省市资深专家进行了评定。计划工期5个月,2009年初主体工程完工并达到验收标准。届时,大别山(六安)国家地质公园又将增加一条世界级的科考与旅游相结合的精品线路,为国内外地学专家及广大旅游爱好者提供探求地球深部奥秘的绝佳场所。

通过开辟旅游线路的形式对遗迹进行保护,同时以该遗迹为重点,申报世界地质公园

2003年国际榴辉岩会议上,中国西部的3个新确认的超高压地体和中国东部的大别山、苏鲁2个已有的超高压地体一起,被国际学术界列入全球22个典型的超高压地体之中。地质学报2003年岩和钙质硅酸岩包含有大量含柯石英的榴辉岩透镜体

2002年在东秦岭北带秦岭群的榴辉岩和片麻岩锆石中发现微粒金刚石,据此在中国中部确定一条新的早古生代超高压变质带

2001年,中国大陆科学钻探工程举行开工仪式前,彩虹公司特地与南京艺术学院专家合作,设计出了以榴辉岩为基座、以水晶地球为主体的工艺品。

1999年 曾对大别山苏鲁超高压变质带研究的进展进行过概述和评论总结出前人研究过程中有争议的 5个焦点问题即 榴辉岩是“就地的”还是“外来的”

1999年以来 在毛北地区已做了大量详查以详细揭示柯石英榴辉岩块的产状与位置。通过对镁铁质超镁铁质岩带内岩石的组合特征观察研究,支持李曙光等及Jahn等在1998年的意见,有两类镁铁质超镁铁质岩石,一类是变形的方辉橄榄岩、纯橄榄岩等组合,与超高压高压榴辉岩体形态、组构及几何关系紧密相关,另一类是辉石岩、角闪辉石岩及辉长岩组合,多为年轻的侵入体,受断裂控制,有明确的与围岩侵入接触关系、岩浆组构及Jahn等于1998年的年代学证据。1998年在柴达木北缘发现榴辉岩之后,1998年野外工作过程中在另一地点也发现了典型的榴辉岩,并经室内研究确定为含柯石英榴辉岩。

1998年,该课题研究人员在大别山北部青山以东及磨子潭等地发现数十处榴辉岩露头,且榴辉岩石榴子石中的金红石磷灰石、单斜辉石出溶,表明大别山北部超高压带内榴辉岩的形成与俯冲和碰撞作用有关,并经历过超高压变质作用

1996年,Scaillet进一步研究了Dora Maira榴辉岩中的多硅白云母,研究了其中的过剩氩的运移范围、运移机理和来源。

1995年在中国大别山举行国际榴辉岩现场学术会。1995年,国际榴辉岩野外会议在大别山召开。

1994年初,王润三在国家305项目工作会议上,报告在库米什发现了麻粒岩(与上述榴辉岩属同一地点)。

1994年法国学者Cab尸’首次在非洲大陆西部前寒武纪榴辉岩质变质沉积岩和不纯大理岩中发现了柯石英及其假像。

1990年在中国安徽大别山群榴辉岩中发现柯石英、金刚石等高温高压矿物。

1989年,安徽地矿局的徐树桐教授又在潜山县新店的榴辉岩中发现了金刚石包体,说明大别超高压变质带曾经下沉到地下160公里左右的深度。

1989年发现柯石英榴辉岩带以后,1990、1991年又首次在皖、苏、鲁柯石英榴辉岩中发现了微粒金刚石和慢源金。

1989年以来,华中高压变质带陆续发现含柯石英金刚石榴辉岩而为国内外地学界所关注,并相继取得重要研究成果,但在地球化学和年代学研究方面意见分歧较大。

1989年报道在中国大别山榴辉岩中发现柯石英以来,大别山超高压变质带成为当前造山带研究的热点,并取得了许多重要进展。

1989年,中国安徽地矿局的徐树桐教授又在潜山县新店的榴辉岩中发现了金刚石包体,说明大别超高压变质带曾经下沉到地下约160km。

1988年始,在胶东地区采用新的地质理论和填图方法开展1:2.0万区域地质调查和鲁东榴辉岩专题研究,取得一些新的认识和进展。1987年,正在法国进修的许志琴博士回国搜集论文资料,在大别山岳西县南部某榴辉岩露头中发现有一种特殊的矿物──柯石英

1987年,正在法国进修的许志琴博士回国搜集论文资料,在大别山岳西县南部某榴辉岩露头中发现了一种特殊的矿物柯石英。

1987年,中国著名的地质科学家许志琴院士,在天柱山西边的岳西榴辉岩露头中发现了柯石英,为世界范围内第三次发现,在亚洲和中国系首次发现。

1987年以来已经开过多次榴辉岩或高压变质岩国际会议。

1987年,正在法国进修的许志琴博士(现为中国大陆科学钻探工程n)回国搜集论文资料,在大别山岳西县南部某榴辉岩露头中发现有一种特殊的矿物柯石英(柯石英是石英在几万巴的超高压变质作用下形成的,通常要在深度为80km才达到这种围压)。

1984年,Smith首次在挪威加里东造山带的榴辉岩中发现了以包体形式存在的柯石英或其假象,近两年来又陆续有不少这方面的报道。

1983年9月,美国地质学会在华盛顿贝林哈姆和西雅图举行国际性蓝片岩和有关榴辉岩研究讨论会

1983年9月,美国地质学会在华盛顿贝林哈姆和西雅图举行国际性蓝片岩和有关榴辉岩研究讨论会。

1981年,Gill[川认为绝大多数火山弧钙碱性玄武岩安山岩英安岩流纹岩不可能由俯冲的MORB在榴辉岩相条件下熔融形成,而可能由俯冲洋壳释放的流体所交代的地慢楔熔融形成。1980年代,含柯石英、微粒金刚石的榴辉岩为最终标志的超高压变质带的确立,大别山已成为国内外地质界关注的焦点,现已成为国际上最著名的造山带之一,也是国际地质界专业旅游的热线。

1979年在澳大利亚的东金伯利找到迄今世界上品位最高、储量最大的阿尔盖撖榄钾镁煌斑岩后,又在世界各地的方辉橄榄岩、纯橄岩、碱性超基性岩、碱性煌斑岩片麻岩中的榴橄岩、榴辉岩中发现了金刚石,说明金刚石不是金伯利岩的专属品。

1958年,地质科技人员在榴辉岩体中已发现2-3处刚玉产地。

1889年在金伯利岩的榴辉岩捕虏体中发现金刚石以后,有一部分地质学家一直认为金刚石为捕虏晶。

1399年鲍奈在金伯利岩捕虏体榴辉岩中发现了金刚石,榴辉岩成分同陨石有明显的相似性,并含有金刚石;这种呈包裹体,结核或捕虏体状产出的超基性岩,在全球各地其成分有明显的一致性。

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