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内蒙古东南部孔兹岩系进变质过程矿物组合演化——来自锆石中矿物包裹体的证据

2020-09-26 来源:客趣旅游网
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第11卷第2期 2002 }:2月 地 质 通 报 GEoL0C[CAL BULLETIN oF CHINA V0【21 No 2 F 2002 内蒙古东南部孔兹岩系进变质过程矿物组合演化 ——来自锆石中矿物包裹体的证据 刘福来 其韩 赵子然 中国地质科学院地质研究所北京100037) 摘要:果用激光拉曼技术,确认内蒙古中南部 L兹岩系钴石中保存进变质阶段矿物组台蓝晶石+钾长石+石英+磷 脏 蓝晶石+石榴石+钾长 + 英;峰期阶段 物组合夕线 +石榴石+钾长石+石英.夕线石+石榴石+钾长 迹经所了自蓝晶石稳定区向夕线石稳定区 +岳蔓+磷灰 。表明孔兹岩系在变质过程中矿物组台艮相应的 的转变 关键词:激光拉曼;锆 ;矿物包体; L蓝岩系:内蒙占 文献标识码:A 文章编号:1671-2552《2002)一02—0075—04 中图分类号:P588 3 内蒙古中南部凉城一卓资一集宁一带出露火 面积早前寒武纪孔兹岩系”~。近年来,前人已就该 1实验测试方法 在凉城县城北山共采集4件夕线石榴钾长片麻 岩样品(LC99—1.一2、~3、一4),每件样品重3-5kg。 区孔兹岩系的原岩建造、变质作用特征等进行了 较为详细的研究 ,但由于孔兹岩系普遍经历了 峰期麻粒岩相变质作用,难以保存进变质阶段矿 物组合及其演化信息,因此很难限定孔兹岩系进 首先对每件样品进行破碎、筛选和清洗,然后通过磁 选和重液分离出错石,在双目镜下精选50-100Ixm 形态较完整的锆石70-120粒,制成符合激光拉曼测 试要求的标准样品。所有的测试研究工作均在日本 东京工业大学地球与行星科学系实验室完成。实验 步骤是,首先在显微镜下对锆石中矿物包体的分布 特征进行系统观察,然后采NJASCO NRS一2000型 变质阶段温压范围及其演化路径,从而导致对孔 兹岩系峰期变质作用的认识出现某些分歧:一种 观点认为是中压麻粒岩相变质 ;另一种则认为 是低压麻粒岩相变质 】。因此.采用先进的实验测 试手段,在经受麻粒岩相变质的孔兹岩系中寻找 进变质阶段和峰期变质阶段的矿物组合及其演化 信息,足精确限定孔兹岩系 轨迹的有效途径之 一 激光拉曼谱仪对矿物包体进行详细鉴定,再利用 TSM一5310型阴极发光谱仪并配备光学显微镜对矿 物包体的形态及其分布进行照像:所有的矿物代号 均采用Kretz的资料 『。 研究表明,锆石是变质岩常见的副矿物,且可 任较宽的温压条件范围内保持稳定,通常被认为 是变质矿物最好的“容器” 。本文以凉城县城北 山孔兹岩系为对象,重点研究夕线石榴钾长片麻 岩锆石中的矿物包体性质及其分布特征,进而寻 找孔兹岩系进变质阶段、峰期麻粒岩相变质阶段 2锆石中矿物包体类型及其分布规律 44 ̄锆石样品中均发现大量矿物包体,包括蓝晶 石(Ky)、夕线石( )、石榴 ̄(Grt)、钾长石(K )、石英 (Qtz)和磷灰石(Ap)等 依据矿物包体的种类及其分 布规律,可分为 下3种类型:(1)含蓝晶石包体矿物组 的矿物组合及其演化信息,为精确限定进变质一峰 期阶段变质删L迹提供充分的证据 收稿日期:2001-11-20;修订日期:2[x)l一12—1u 基盒项目:国七资源部科技项日(2fgOU4 ̄19)和 家自然科学基金瑚目(49872063)部分成果 作者筒介:刘福来,1963.十生 男.研究员 M事变质地磺学研究 怍 维普资讯 http://www.cqvip.com

’h 地质通报GEOLOG/C,IL BI:LLET1N OF CHLSq 2(R ̄2年 台f图la、b);(2)不含蓝晶再包体矿物组台(罔lc、d): (3)具有继承性锆石特征的包体矿物组合(图1e、 在4件锆石样品中均发现蓝晶石(Kv)包件矿 物,且在错石巾的分布规律具有十分一致的 似性~ 通常白』见KY+K +Qtz+Ap(图1 a)、Ky+Grt+K ̄+Qcz 和Sil+Grt+Kfa+Qtz+Ap【图1b),组合与孔兹岩系峰 期麻粒岩相变质 物组合十分吻合 1-21 E述特征 表明,在显微镜下尽管该类锆石自晶体核部至晶体 边缘没有显示明显的光学环带,但却分别记录r孔 兹岩系进变质阶段和峰期变质阶段的矿物组合特 征,也充分证明了孔兹岩系变质演化 轨迹的确经 历了自蓝品 稳定域向夕线石稳定域的转变。 (罔lb)等包体矿物组合集中分 于锆石的棱部,代 表孔照者系进变质阶段矿物组合特征,而该类矿物 组合在以往的岩相学研究中从束发现过;在废类锆 第(2)娄锆石以不含蓝晶石包体矿物为特征,自 锫百晶体桉部至边缘,保存sil+Grt+K矗+Qcz(图lc) 和sil+Grc+K +ot2(图1d)等特征的包体矿物组合, 品体的过渡带(mantle)和边缘fnm),则分布以小 含Ky为特征的矿物组合:Sil+Grt+K ̄s+QtZ(网I a) 1 夕线 榴钾长片席措锆石 矿物包体的分巾特征 Fig 1 1)istrlbution characteristics of mineral mclusiom in zJr ̄orJs. from sillimanite——garnet——K——feldspar gneiss a1L e样品I_C99—1锆 i 的矿物乜休一 偏光);b d、卜样品LC99—2错石中的矿物包体(单偏光 维普资讯 http://www.cqvip.com

第21卷苇2蜘 刘福求等: 蒙古乐南邢扎煞岩系进堂质过程矿物组合演化 77 上述第l I)类锆石晶体过渡带一边缘,以致与 人 昕确定的孔兹岩系峰期麻粒岩相变质矿物组台也f 分吻台 表明该类锆石应形成于孔兹岩系峰期麻 粒岩相变质阶段。 第(3)类锆石的矿物组成及其结构特征明 不 径2~10lain,其激光拉曼光谱如图2a所示,具有典型蓝 晶石487+2 CIn。。主峰 夕线石呈细柱状,粒径.9--35 m 之间,其激光拉曼光谱(图2b)明显不同于蓝晶石(图 2 a) 具有457 ̄2 C|ll 主峰。石榴石呈浑圆状,粒径5~ 15 m,具有907 ̄2 cm。。特征主峰(图2c) 钾长石呈浑 圃状一不规则形状,粒径5.-025 ,其激光拉曼光谱以 510 ̄2 cm。。和482_+2 c|n 双主峰为特征,并在293 ̄ 同干前述两类锆石,在锆石核部明显存在继承性锆 的核,日保存Kfs+Qtz等包体矿物,而s11和Grt等典 变质I面戊的矿物包体则围绕继承性锆石的核的J爿 围分布( 1 e,f)一上述特征表明该类锆石任继承原 碎屑锆石的基础上,于变质峰期阶段进一步重结 2 cnl 呈弱峰(图2d)。石英呈浑圆状一不规则形状,粒 径1一l0 m,且具有466 ̄2cn1 主峰和219 ̄2 C|n 弱峰 (图2e),而磷灰石则在966_+2 cm~呈主峰(图2f)。 晶牛长.并包裹si1和Grt等矿物包体= 4讨论与结论 根据研究区孔兹岩系夕线石榴钾长片麻岩锆石 中的矿物包体分布特征,确认错石中既保存峰前进 变质阶段的矿物组合:Ky+K矗+Qtz+Ap和Ky+Grt+ I 8 3锆石中包体矿物激光拉曼光谱 测试结果显示,研究区4件锆石样品中均保存大 量矿物包体。其中蓝晶石呈浑圆状1 2 1 0 8 不规则形状,粒 释 --0 靛 ¨ 智 晕0 6 仉2 I帅 2帅 3呻 4呻 S呻 680 780 I呻 280 38o 480 5呻 680 7帅 硼 智 0 7 蠼0.5 蓠 0 3 01 100 200 300 4帅 500 60o 7o0 400 500 600 700 800 90o 1000 I100 拉曼位移(cm-l1 拉曼位移(tni-1) 2 夕线亓榴钾长片麻岩错 中典型包体矿物的激光拉曼谱 Fig.2 l aser ILagilall spectrum of typical inclusIOD minera1s in zircons om s ̄llimatnte—garnet K—feldspar gneiss a一蓝鼎 ;b一夕线f】一打榴 ;d一钾长 ;e石英;__磷 石; 包体矿物散光拉生谱圈台有寄 锆石355-357cm。.437 ̄439cm 974cm和1( ̄gcm 的峰 维普资讯 http://www.cqvip.com

地睡通报CEOLUGIC4L BULLETI OF 6"HL,'d4 2902年 K&+Qtz,也保存峰期麻粒岩相变质阶段矿物组合: Sil+Grt+Kfs+Qtz和Sil+Grt+Ki ̄+Qtz+Ap,表明研究 年代学信息 有关该项研究目前正在进行中。 本文在实验测试过程中得到日本东京工业大学 区孔兹岩系在变质作用过程中,其矿物组合演化及 其相应的PT轨迹经历了自蓝晶石稳定域向夕线 稳定域的转变。根据前人有关AkSiO。固相转变 Grt+Sil+Qtz=Crd 和Grt+Qtz=Opx+Crd 变质反 1.Katayama ̄HMasago博士的帮助,在此表示感谢! 参考文献: 【1:卢良兆.棣学纯,靳是琴.等内蒙古东南部早前寒武纪孔兹岩 系成园艇其含矿性 Mj 长春:吉林科学技术出版社 1992 107- 121 应资料,在650~700 ̄(2条件下 研究区孔兹岩系自进 变质阶段舍蓝晶石矿物组台向峰期麻粒岩相阶段含 2:卢良兆,许学纯.刘福来rf|西北力早前寒武纪孔兹岩最lM: 长春:长春出版针,1996 1 ̄rn39 夕线石矿物组合的转变 变质压力条件不应低于 【)72--4).80GPa,表明研究区 L兹岩系峰期变质臆属 【3 J 月毕.翟明国,郭敬辉华北地台太古代麻粒岩檑带的蕈青 石步线石蛆台低压麻粒岩相的标志Il:岩_右学报.1991, /4):46-56 L于中压麻粒岩相,而并非低压麻粒岩相 尽管部分研 究者依据堇青石一夕线百组台来断定研究区及其邻 区孔兹岩系峰期变质属于低压麻粒岩相。 ,但应指 出的是,这种组合是否真正形成于变质作用的峰期 麻粒岩相阶段,尚值得进~步证实。本文通过4件样 d ̄378粒错石中矿物包体的详细研究,未发现一粒堇 青石,表明孔兹岩系峰期变质阶段稳定矿物组合并 不含有堇青石。有关堇青石的成因机制,前人已进行 了详细研究,普遍认为研究区 L维岩系中的堇青石 是在峰后近等温减压阶段,通过Grt+Sil+Qtz=Crd 和Grt+Qtz=Opx+Crd等一系列典型减压变质反应 而成的 并非是升温进变质的产物 。1。因此,不能单 4 Ye K.Yao Y I .Katayattm 1 Large ateaJ cxre'n ̄of山 h1 一 pressurc metamorphLsm in the Sulu ult=high premure ㈣f East ChJna new implications fi ̄at coesite and ̄mphacite in ciusioos in zircon of granitic gnei ̄]]Lihos.2000.52:157~ t164 [5’Liu F L ×u z Q Yang J S,er Mfoera]inclusions in zircon and UHP metamowhic exfidence from P踮 印e璐and orthogneiss of pre—。pilot dilifhole CCSD—。PP2 in north Jhn ̄u province.China[J Chin ̄e Science BuBetin 2(101.(12): I∞7~1041 【6]Kret ̄R STmbolsfor rock fonmng mJne ̄ald.1]AmerMineral, 1983.68 277q79 :7j Rachardson S W,Gilbert M C and Bd]P M Expefimcn ̄l determination 0f kvmite—andalusit ̄sillirnanlte equilibria the u- minum rihcate trlple point[J】Am 1our Sci.1968.(267): 259 2 纯依据堇青石及其相应矿物组合的出现,来判断研 究医及其邻区孔兹岩系峰期麻粒岩相变质的压力条 件 此外,本文研究发现,即使是在同一样品中 也存 在多种成因类型的锆石。因此,在充分研究矿物包体 分布特征的基础上,采用离子探针技术(SHRIMP) 对锆石不同微区进行测年,可获得具有实际意义的 [8】Weisbrod Refinements of equiifhdum condiitons of the 。phys Lab,Ycaxbook,1973.72:515--522  ̄actaon Fe corcherite almandine+quartz+siBimamte(+H:O/J】 Caneg ̄e[tzst 【9】Hemen B J aad GreenD H Experimental study of the stabi]it2., 'of cordlerite and garnet】 pehuc compe,sifions at high p ̄ssures aad temperatures:Ⅱcomposiionst without exc ̄s alumino— si ̄ca.1e[[]Contr ̄b Mineral petro1.1972,35:33l ̄354 Evolution of mineral assemblages of khondalite series in the process of prograde metamorphism,southeastern Inner Mongolia —Evidence fro12"1 mineral 11"1clusions in zirCOILS Liu Fulai Shen Qihan Zhao Ziran (Institute of Geology Chim,se 4 c(Memy of Geologied Sciences。Beijing 100037.Chinaj Abstract:Irlclusions of the kyan te ̄K—feldspar+quartz+apafite and kvanite+garnet+K—fbldspar+quartz asseln— blages of the prograde metamorphic stage and the sillimanite+gamet+K——feldspar+quartz and sillimanite+gar— net+K—feldspar+quartz+apafite assemblages of the peak metamorphic stage were identiifed by laser Raman spectroscopy in zircons from the khondalite series in south—central Inner Mongolia These data indicate that the minerla assemblages and P—T path of khondalites series experienced transformation from the kyanite sLa— bility field to sillimamte stabiift2,,field Key words:laser Raman spectroscopy zircon:mineral inclusion;khondalites series;Inner Mongolia 

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