中國大陸科學(xué)鉆探工程（CCSD）主孔2000-3000m超高壓變質(zhì)巖巖石學(xué).pdf

1、大別-蘇魯超高壓變質(zhì)地體是華北與楊子板塊俯沖-碰撞作用的產(chǎn)物，被認為是目前世界上已知的最大的超高壓變質(zhì)帶。中國大陸科學(xué)鉆探工程(CCSD)主孔位于江蘇省東海縣毛北村附近，構(gòu)造上位于蘇魯超高壓變質(zhì)帶南部。該鉆孔獲取了多種重要的超高壓變質(zhì)巖巖心，為研究超高壓變質(zhì)作用及大陸造山帶動力學(xué)提供了重要的樣品。本文選取CCSD主孔2000-3000m巖心，進行了較深入的巖石學(xué)、礦物化學(xué)和巖石化學(xué)研究，取得了如下初步研究成果： 1、CCSD主孔

2、2000～3000米巖心主要由正、副片麻巖組成，夾有薄層榴輝巖、退變榴輝巖和斜長角閃巖。正、副片麻巖主要由鉀長石、斜長石和石英組成，含少量石榴石、角閃石、黑云母、綠簾石、榍石、磁鐵礦以及鋯石等?？偟貋砜矗閹r具有較低的暗色礦物含量，多在5﹪左右，副片麻巖具有較高的暗色礦物含量，為在20﹪左右。正、副片麻巖呈互層狀，多為突變接觸關(guān)系。榴輝巖的礦物組成主要是石榴石和綠輝石，次要礦物主要有：金紅石、磷灰石、石英、綠簾石，多硅白云母、藍晶石

3、、鈦鐵礦、磁鐵礦和鋯石等。角閃巖主要由斜長石、角閃石、云母，石榴石、綠簾石及少量磁鐵礦、榍石和鈦鐵礦組成。 2、榴輝巖的超高壓變質(zhì)礦物組合包括：石榴石+綠輝石+多硅白云母+石英+金紅石，石榴石+綠輝石+多硅白云母+石英，石榴石+綠輝石+多硅白云母+石英，石榴石+綠輝石+石英+金紅石。鉆孔中的榴輝巖大多經(jīng)歷了不同程度的退變質(zhì)作用，依據(jù)主要礦物的退變質(zhì)程度，將榴輝巖退變質(zhì)過程劃分為輕微退變質(zhì)、部分退變質(zhì)、退變質(zhì)、強退變質(zhì)四個階段。依

4、據(jù)暗色礦物的含量和兩種長石的含量，副片麻巖可劃分為角閃石黑云綠簾石二長片麻巖、綠簾黑云斜長片麻巖、綠簾二云二長片麻巖、二云斜長片麻巖。正片麻巖可劃分含石榴石和白云母的二長花崗質(zhì)片麻巖、綠簾石黑云母的二長花崗質(zhì)片麻巖、含磁鐵礦二長花崗質(zhì)片麻巖、含黑云母和白云母二長花崗質(zhì)片麻巖、含角閃石和綠簾石的二長花崗質(zhì)片麻巖，和基本不含暗色礦物的二長花崗質(zhì)片麻巖。斜長角閃巖的礦物組合包括：石榴石+角閃石+斜長石+綠簾石+黑云母和角閃石+斜長石+綠簾石+

5、黑云母。片巖可劃分為綠簾石榴石二云片巖、含磷灰石石榴石綠簾黑云片巖和石榴石二云石英片巖。 3、礦物化學(xué)分析表明，榴輝巖中的石榴石具有相近的化學(xué)成分，鎂鋁、鐵鋁+錳鋁榴石、鈣鋁榴石組分的變化范圍分別是：19.2～37.7﹪、34.8～48.7﹪和26.1～40.9﹪。相比之下，正片麻巖中的石榴石的鎂鋁榴石含量很低，其中鎂鋁、鐵鋁+錳鋁榴石、鈣鋁榴石組分分別為：0.1～3.7﹪、43.3～85.7﹪和13.9～55.0﹪；部分正片麻

6、巖中的石榴石變斑晶具有明顯的成分環(huán)帶。榴輝巖中的單斜輝石全部是綠輝石，其硬玉組分含量為47﹪～58﹪，霓石組分0～18﹪。角閃石受其所替代礦物成分的制約成分變化較大，代替石榴石的角閃石主要是鈣-鎂韭閃石和鐵鈣-鎂韭閃石，代替綠輝石的角閃石主要是凍藍閃石和含鐵凍藍閃石。榴輝巖中的白色云母均屬于多硅白云母。大多數(shù)多硅白云母具有擴散成分環(huán)帶，表明超高壓變質(zhì)階段的高Si多硅白云母已經(jīng)在早期退變質(zhì)過程中轉(zhuǎn)變成了較低硅的多硅白云母。 4、巖

7、石化學(xué)分析顯示，正片麻巖主元素成分較為相近，主要表現(xiàn)為SiO2含量偏高，而MgO、CaO、Al2O3和全鐵含量明顯偏低，MgO=0.02～0.78﹪，Na2O和K2O含量分別為3.83～5.41﹪和1.97～4.34﹪之間。同時，正片麻巖表現(xiàn)出較強的輕、重稀土元素分餾，具較強烈的負Eu異常，Eu/Eu*=0.11～0.58，平均值為0.36。富集大離子親石元素，Nb、Sr呈中等負異常。除個別樣品外，絕大多數(shù)顯示出明顯的負Ba異常。不同于

8、正片麻巖，副片麻巖具有較低的SiO2含量，較高的Al2O3、FeO、MgO和CaO含量，而Na2O+K2O含量則與正片麻巖相當。副片麻巖多具較弱的輕、重稀土元素分餾，弱的負Eu異常，富集大離子親石元素，中等的負Nb異常，Ba、Pb和Gd顯示正異常。片巖與副片麻巖具有相似的主量元素含量，但Eu呈正異常，Ba、Gd具中等的正異常，Nb、Hf為明顯副異常。榴輝巖輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，多具弱的負Eu異常和明顯的Hf負異常，Eu/Eu*

9、=0.89～1.21，比較富集Rb、Ba、La、Pb、Gd和Lu，虧損Ce、Th、Nb、Sr和Hf。 5、地球化學(xué)特征顯示，CCSD主孔2000～3000米榴輝巖的原巖相當于玄武巖或玄武安山巖，副片麻巖原巖相當于英安質(zhì)和粗面安質(zhì)的火碎屑巖或變質(zhì)沉積巖，正片麻巖的原巖相當于花崗巖。 6、CCSD主孔2000-3000米榴輝巖中的石榴石含柯石英的多晶石英假象包體。在榴輝巖、片巖、正片麻巖和副片麻巖的副礦物鋯石的變質(zhì)增生微區(qū)中