榴輝岩

榴輝岩

榴輝岩是一種高溫高壓變質岩  ,含綠輝石、石榴子石,常常含藍閃石等礦物。超高壓環境形成的榴輝岩可含柯石英和(或)金剛石

  • 中文名稱
    榴輝岩
  • 外文名稱
    eclogite
  • 類別
    高溫高壓變質岩類
  • 顏色
    一般為深色
  • 分布
    造山帶的核部
  • 成分
    石榴石和綠輝石

岩石簡介

榴輝岩eclogite是一種變質岩。由區域變質作用形成。主要由綠輝石和富鎂的石榴子石組成的高壓變質岩。其中綠輝石為含透輝石、硬玉等的單斜輝石,石榴子石為含鈣的鐵鎂鋁榴石。可含石英、藍晶石尖晶石頑火輝石、橄欖石、金紅石、硬柱石等,有的還含藍閃石、普通角閃石黝簾石榍石等礦物,但不含斜長石

榴輝岩榴輝岩

榴輝岩主要由石榴石和綠輝石組成,二者含量大於80%,石榴石屬鐵鋁榴石一鎂鋁榴石一鈣鋁榴石系列,綠輝石系含透輝石、鈣鐵輝石、硬玉、錐輝石組分的單鈄輝石。礦物組合中有少量次要礦物柯石英剛玉、金剛石、斜方輝石、多矽白雲母、藍晶石、綠簾石、斜黝簾石、藍閃石、角閃石、金紅石等。

榴輝岩在岩石學分類上屬高溫高壓變質岩類,地表出露十分稀少,產狀十分複雜,一般在造山帶的核部,常常代表古板塊的邊界。它可成為金伯利岩中的包體,也可在石榴橄欖岩中呈條帶產出,榴輝岩可與某些麻粒岩相岩石伴生,也可以在高壓變質帶中同藍閃石片岩相伴。

特徵及成因

榴輝岩一般為深色,粗粒不等粒變晶結構,塊狀構造比重較大,呈塊狀體或層狀體產出。常以次要的特徵礦物命名,如藍晶石榴輝岩等。榴輝岩的化學成分與玄武岩相似,產狀和成因比較複雜。典型的榴輝岩應當是鎂鋁石榴石、綠輝石組合的岩石,榴輝岩顯微結構圖,粒狀變晶結構,放大160倍,綠色為綠輝石,紅色為鎂鋁石榴石。礦物顏色綠輝石呈綠、深綠、淺綠色,鎂鋁石榴石呈淺紅、紅、暗紅色。呈塊狀構造,不等粒變晶結構。少量榴輝岩曾經歷強烈塑性變形,礦物產生應力下的變晶作用。

榴輝岩地質遺址榴輝岩地質遺址

榴輝岩可作為包體產在金伯利岩中;也可在石榴橄欖岩侵入體中呈條帶產出;可與麻粒岩相和角閃岩相的岩石伴生;也可在高壓變質帶的藍片岩中出現。產狀的不同,反映了榴輝岩成因的複雜性。關於榴輝岩的成因,主要觀點有:榴輝岩是在地幔形成的,是地幔物質在一定深度的結晶產物,或是地幔岩石部分熔融殘留體;榴輝岩是玄武岩在大陸地殼深部條件下的變化產物;榴輝岩是在高岩壓下,由玄武質岩漿結晶形成;榴輝岩是地殼深部變質作用的產物,壓力極高,1.1~1.5×10(帕,最高可達3×10(帕,溫度範圍較寬,450~750℃。

有3種產出狀態:①呈包裹體產於金伯利岩和層狀超基性岩中。②呈夾層狀、透鏡體產於角閃岩相和麻粒岩相岩石中。③呈夾層或透鏡體產於藍閃石-硬柱石片岩相岩石中。通常認為它是在極高壓條件下形成的岩石,但溫度變化範圍較大。金伯利岩中的榴輝岩包體波認為是地幔物質的產物。

根據岩相學、礦物成份化學和熱力學分析表明,該類榴輝岩記錄了6期變質過程,具有"順時針"的PT演化軌跡。由Ⅰ階段、Ⅱ階段至Ⅲ階段顯示了近於等溫增壓進變質特徵,並在Ⅲ階段壓力值最高達到P=2.53 GPa; Ⅳ階段和Ⅴ階段則表現為增溫降壓退變過程,溫度在Ⅴ階段最高達到T=627 ℃;到Ⅵ?階段則為降溫降壓過程。該過程暗示了高壓板片在俯衝和折返過程中可能處於一個非勻速的狀態。推測朱家沖榴輝岩後期增溫退變的過程可能是源於受擾動的地溫線恢復、超高壓榴輝岩退變過程的"散熱"以及該類榴輝岩對溫度變化極為敏感所致。

構造解析

榴輝岩和角閃岩進行了地球化學和構造解析,發現榴輝岩的退變質作用強烈局域化,和變形的局域化相一致。非保守元素(K、Rb、Cs和Ba)在這兩類榴輝岩中的特徵相似。從超高壓榴輝岩相、榴輝岩相到角閃岩甚至更低變質相的退變質作用對非保守元素(K, Rb, Cs, Ba等)的影響很小。在榴輝岩退變質作用中,綠輝石或石榴石分解形成斜長石+角閃石的礦物組合要求相當量的水。由於上述元素在水溶液中可溶且易遷移,如果退變質過程伴隨著大量、彌散性的流體,退變榴輝岩應在這些非保守元素上表現出可觀的變化。因此上述特徵表明:在退變質過程中,基本上沒有外來液體,流體的來源為名譽上無水礦物減壓脫水或分解中形成;這些流體只作有限的遷移,溶解於這些流體中的保守元素近原地重新分布。

榴輝岩構造分析榴輝岩構造分析

該研究結果與基於同位素、流體包裹體、岩相學、及榴輝岩的變形構造觀測結果一致。來源於名譽上無水礦物減壓脫水作用的有限且內部緩衝的流體,可以解釋(1)在蘇魯強烈退變質的榴輝岩中,退變質和榴輝岩韌性剪下帶為什么高度局域化;(2)為什么即使在強烈退變質域還保存有顆粒極大的磷灰石

上述推斷的流體存在的形式與規模,有助於理解蘇魯超高壓榴輝岩的變形特徵。在CCSD主孔和地表榴輝岩中,韌性變形通常表現為高度區域化,往往與高度退變質域相吻合。這種關係也說明流體的高度局域化,成管道流的形式出現,不僅是促進剪下變形,而且是促進榴輝岩局部退變質的主要因素。

退變過程

中國大陸科學鑽探主孔位於大別-蘇魯這條典型的超高壓變質帶上,孔內0-2000m的岩心中,各種榴輝岩占到50%以上。榴輝岩大多經歷了不同程度的退變質。依據榴輝岩中主要礦物綠輝石和石榴石的退變質程度,0-2000m榴輝岩的退變質過程可分為2個大階段,4個亞階段:第一大階段(又分為輕微退變質、部分退變質)、第二大階段(又分為退變質和強退變質)。總的退變質趨勢是:石榴石逐漸被韭角閃石或黑雲母+綠簾石替代;綠輝石逐漸被角閃石+鈉長石後成合晶替代,硬玉(Jd)含量逐漸減少,並部分轉化為霓輝石。榴輝岩在退變質過程中所經歷的溫壓條件為:峰期變質溫度為697-831℃,壓力3.0Gpa左右;部分退變質階段溫度為629-776℃,壓力1.2-1.6Gpa;退變質階段溫度為550-650℃,壓力0.5-0.7Gpa;強退變質階段溫度為300~400℃,壓力0.30-0.35Gpa。綜合岩石、礦物及形成溫壓條件等特徵,推斷榴輝岩的折返過程經歷了兩個大階段:第一大階段是近等溫降壓的快速折返(榴輝岩在此期間經歷了第一大階段的退變質),第二大階段是降溫降壓的緩慢抬升(榴輝岩繼而經歷了第二大階段的退變質)。綠輝石的完全退變質,既是劃分榴輝岩兩大退變質階段的標誌,同時也是區分兩大折返階段的標誌。

榴輝岩演化過程榴輝岩演化過程

遺蹟現狀

中國安徽六安市舒城境內發現了全球罕見的榴輝岩地質遺蹟月前已啟動遺蹟保護工程,為申報世界地質公園創造條件。榴輝岩是一種變質岩,由區域變質作用形成,主要由綠輝石和富鎂的石榴子石組成的高壓變質岩。榴輝岩地質遺蹟是國內外罕見的地質遺蹟,由原輝長岩、玄武岩等陸殼岩石經深俯衝到地球100多千米地慢深度,經超高壓變質作用,快速折返到地表形成的特殊地質形態,具有極高的科研及觀賞價值。

榴輝岩中國分布帶榴輝岩中國分布帶

榴輝岩地質遺蹟主要分布於中國大別山(六安)國家地質公園舒城縣萬佛湖園區廬鎮白丈崖一帶,為了走出一條積極開發與有效保護相結合的發展道路,大別山(六安)國家地質公園管委會積極實施萬佛湖園區廬鎮白丈崖榴輝岩地質遺蹟保護工程,打造一條融科考和旅遊觀光為一體的精品線路。

目前,保護工程已委託山東曲阜古建園林設計有限公司進行設計,並邀請省市資深專家進行了評定。計畫工期5個月,2009年初主體工程完工並達到驗收標準。屆時,大別山(六安)國家地質公園又將增加一條世界級的科考與旅遊相結合的精品線路,為國內外地學專家及廣大旅遊愛好者提供探求地球深部奧秘的絕佳場所。

通過開闢旅遊線路的形式對遺蹟進行保護,同時以該遺蹟為重點,申報世界地質公園。

相關歷史事件

2003年國際榴輝岩會議上,中國西部的3個新確認的超高壓地體和中國東部的大別山、蘇魯2個已有的超高壓地體一起,被國際學術界列入全球22個典型的超高壓地體之中。地質學報2003年岩和鈣質矽酸岩包含有大量含柯石英的榴輝岩透鏡體。

2002年在東秦嶺北帶秦嶺群的榴輝岩和片麻岩的鋯石中發現微粒金剛石,據此在中國中部確定一條新的早古生代超高壓變質帶。

榴輝岩相關信息榴輝岩相關信息

2001年,中國大陸科學鑽探工程舉行開工儀式前,彩虹公司特地與南京藝術學院專家合作,設計出了以榴輝岩為基座、以水晶地球為主體的工藝品。

1999年 曾對大別山蘇魯超高壓變質帶研究的進展進行過概述和評論總結出前人研究過程中有爭議的 5個焦點問題即 榴輝岩是"就地的"還是"外來的"

1999年以來 在毛北地區已做了大量詳查以詳細揭示柯石英榴輝岩塊的產狀與位置。通過對鎂鐵質-超鎂鐵質岩帶內岩石的組合特徵觀察研究,支持李曙光等及Jahn等在1998年的意見,有兩類鎂鐵質-超鎂鐵質岩石,一類是變形的方輝橄欖岩、純橄欖岩等組合,與超高壓-高壓榴輝岩體形態、組構及幾何關係緊密相關,另一類是輝石岩、角閃輝石岩及輝長岩組合,多為年輕的侵入體,受斷裂控制,有明確的與圍岩侵入接觸關係、岩漿組構及Jahn等於1998年的年代學證據。1998年在柴達木北緣發現榴輝岩之後,1998年野外工作過程中在另一地點也發現了典型的榴輝岩,並經室內研究確定為含柯石英榴輝岩。

高壓變質作用形成的榴輝岩高壓變質作用形成的榴輝岩

1998年,該課題研究人員在大別山北部青山以東及磨子潭等地發現數十處榴輝岩露頭,且榴輝岩石榴子石中的金紅石、磷灰石、單斜輝石出溶,表明大別山北部超高壓帶內榴輝岩的形成與俯衝和碰撞作用有關,並經歷過超高壓變質作用。

1996年,Scaillet進一步研究了Dora Maira榴輝岩中的多矽白雲母,研究了其中的過剩氬的運移範圍、運移機理和來源。

1995年在中國大別山舉行國際榴輝岩現場學術會。1995年,國際榴輝岩野外會議在大別山召開。

1994年初,王潤三在國家305項目工作會議上,報告在庫米什發現了麻粒岩(與上述榴輝岩屬同一地點)。

1994年法國學者Cab屍'首次在非洲大陸西部前寒武紀榴輝岩質變質沉積岩和不純大理岩中發現了柯石英及其假像。

1990年在中國安徽大別山群榴輝岩中發現柯石英、金剛石等高溫高壓礦物。

1989年,安徽地礦局的徐樹桐教授又在潛山縣新店的榴輝岩中發現了金剛石包體,說明大別超高壓變質帶曾經下沉到地下160公里左右的深度。

1989年發現柯石英榴輝岩帶以後,1990、1991年又首次在皖、蘇、魯柯石英榴輝岩中發現了微粒金剛石和慢源金。

1989年以來,華中高壓變質帶陸續發現含柯石英和金剛石榴輝岩而為國內外地學界所關注,並相繼取得重要研究成果,但在地球化學和年代學研究方面意見分歧較大。

1989年報導在中國大別山榴輝岩中發現柯石英以來,大別山超高壓變質帶成為當前造山帶研究的熱點,並取得了許多重要進展。

1989年,中國安徽地礦局的徐樹桐教授又在潛山縣新店的榴輝岩中發現了金剛石包體,說明大別超高壓變質帶曾經下沉到地下約160km。

1988年始,在膠東地區採用新的地質理論和填圖方法開展1:2.0萬區域地質調查和魯東榴輝岩專題研究,取得一些新的認識和進展。1987年,正在法國進修的許志琴博士回國蒐集論文資料,在大別山嶽西縣南部某榴輝岩露頭中發現有一種特殊的礦物──柯石英。

榴輝岩榴輝岩

1987年,正在法國進修的許志琴博士回國蒐集論文資料,在大別山嶽西縣南部某榴輝岩露頭中發現了一種特殊的礦物-柯石英。

1987年,中國著名的地質科學家許志琴院士,在天柱山西邊的岳西榴輝岩露頭中發現了柯石英,為世界範圍內第三次發現,在亞洲和中國系首次發現。

1987年以來已經開過多次榴輝岩或高壓變質岩國際會議。

1987年,正在法國進修的許志琴博士(現為中國大陸科學鑽探工程n)回國蒐集論文資料,在大別山嶽西縣南部某榴輝岩露頭中發現有一種特殊的礦物-柯石英(柯石英是石英在幾萬巴的超高壓變質作用下形成的,通常要在深度為80km才達到這種圍壓)。

1984年,Smith首次在挪威加里東造山帶的榴輝岩中發現了以包體形式存在的柯石英或其假象,近兩年來又陸續有不少這方面的報導。

1983年9月,美國地質學會在華盛頓貝林哈姆和西雅圖舉行國際性藍片岩和有關榴輝岩研究討論會

1983年9月,美國地質學會在華盛頓貝林哈姆和西雅圖舉行國際性藍片岩和有關榴輝岩研究討論會。

1981年,Gill[川認為絕大多數火山弧鈣鹼性玄武岩安山岩英安岩一流紋岩不可能由俯衝的MORB在榴輝岩相條件下熔融形成,而可能由俯衝洋殼釋放的流體所交代的地慢楔熔融形成。1980年代,含柯石英、微粒金剛石的榴輝岩為最終標誌的超高壓變質帶的確立,大別山已成為國內外地質界關注的焦點,現已成為國際上最著名的造山帶之一,也是國際地質界專業旅遊的熱線。

榴輝岩加工產品榴輝岩加工產品

1979年在澳大利亞的東金伯利找到迄今世界上品位最高、儲量最大的阿爾蓋撖欖鉀鎂煌斑岩後,又在世界各地的方輝橄欖岩、純橄岩、鹼性超基性岩、鹼性煌斑岩片麻岩中的榴橄岩、榴輝岩中發現了金剛石,說明金剛石不是金伯利岩的專屬品。

1958年,地質科技人員在榴輝岩體中已發現2-3處剛玉產地。

1889年在金伯利岩的榴輝岩捕虜體中發現金剛石以後,有一部分地質學家一直認為金剛石為捕虜晶。

1399年鮑奈在金伯利岩捕虜體-榴輝岩中發現了金剛石,榴輝岩成分同隕石有明顯的相似性,並含有金剛石;這種呈包裹體,結核或捕虜體狀產出的超基性岩,在全球各地其成分有明顯的一致性。

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