大別山超高壓石榴橄欖巖流變學研究

大別山超高壓石榴橄欖巖流變學研究

在整個蘇魯超高壓變質(zhì)帶中，純橄巖、石榴橄欖巖和石榴輝石巖等變質(zhì)超鎂鐵巖通常與榴輝巖密切相關。它們與巨鹿巖或它們的起源不同。雖然對這些超鎂鐵巖的物源和成因有不同的看法，但與巨鹿巖密切相關的基本地質(zhì)事實表明，它們與偉鹿巖有一個長或短的共同變形歷史。事實上，一些超基巖，如青溪嶺的石榴橄欖巖，被公認為超高壓巖石，因此，對其變形史的研究對解決超高壓巖石的歸來具有特殊意義。目前，對超基巖流變學性質(zhì)的研究主要集中在造山帶中的蛇綠巖和玄武巖中的帶源體。通過對其成分、位錯特征和古代應力計算，我們收集了大量比較的數(shù)據(jù)。相對來看，雖然對超高壓巖石的研究已經(jīng)10年，但它主要集中在巖石地球化學和同代史的化學方面。1體間的生長碧溪嶺地區(qū)的超基性巖為石榴橄欖巖和橄欖二輝巖.它們以條帶或透鏡體的形式分布于碧溪嶺榴輝巖體之中,總共有數(shù)十條之多.寬一般為1～5m,長幾米到幾十米;其長軸方向多為NE向,產(chǎn)狀陡直,并與圍巖榴輝巖面理協(xié)調(diào),未見穿插關系.80年代以來,韓宗珠等2殘斑橄欖石u我們在碧溪嶺兩個不同的超基性巖塊上分別采集了兩塊標本,對其中橄欖石和輝石的組構進行了系統(tǒng)的測定,樣品描述如下:D95-27.采自2km界碑往北約70m處公路旁.手標本呈暗綠—灰黑色.鏡下呈殘碎斑結構.主要礦物由橄欖石(50%)、石榴子石(25%)和輝石(20%)組成,其次有少量金紅石.殘碎斑由中粗粒板狀-粒狀變晶結構的橄欖石集合體構成.殘斑橄欖石本身無明顯定向,但其集合體具明顯的定向構造;晚期時代橄欖石成細粒重結晶結構分布于早期時代橄欖石周圍或礦物粒間.石榴子石多為等粒自形,集合體有壓扁拉長形成連續(xù)面理的跡象.蛇紋石呈不規(guī)則細脈穿插于礦物之間.在這個樣品中見有相當數(shù)量的含鈦斜硅鎂石,部分鈦斜硅鎂石因減壓分解而形成橄欖石-鈦鐵礦交生蠕蟲狀結構.97DB-2.為取自碧溪嶺小河河床上的超基性巖巖塊,巖性為石榴二輝橄欖巖.該巖塊為寬約1～2m,長3～5m的透鏡體夾于圍巖榴輝巖之中,走向NNE,傾角直立,并與榴輝巖產(chǎn)狀協(xié)調(diào).巖塊本身可見夾10～30cm左右的榴輝巖透鏡體.手標本呈暗黑色,蝕變極為強烈,發(fā)育大量蛇紋石剪切脈.鏡下絕大部分橄欖石都已蝕變?yōu)樯呒y石,輝石具定向構造,單斜輝石和斜方輝石的含量基本相等.97DB-10.為緊挨上述超基性巖塊的圍巖榴輝巖.手標本呈鮮綠色,線理構造極為明顯,為拉長綠輝石及其集合體顯示.組成礦物為石榴子石、綠輝石、石英和多硅白云母等.薄片下綠輝石亞顆粒動態(tài)重結晶現(xiàn)象十分明顯,為典型的榴輝巖相糜棱巖.巖組測定結果如圖1.圖中可以看出D95-27和96DB-2中的橄欖石組構十分相似.Christensen等(見文獻3普通光片的制備D95-27(石榴橄欖巖)為殘碎斑變晶結構,殘碎斑為中粗粒橄欖石顆粒和其集合體,其集合體本身具板狀或粒狀變晶結構,顆粒之間邊界平直.中粗粒橄欖石周圍多有細粒重結晶橄欖石.扭折帶多發(fā)育于重結晶顆粒之中,在殘斑大顆粒中少見.利用費氏臺可觀測到的滑移系有如下兩種:我們用氧化綴飾法制備了96DB-2和D95-27的光學顯微鏡觀察片.制備過程如下:先將上述標本磨成普通光片;然后將光片放在高溫爐中,在溫度850～900℃條件下恒溫1h,自然緩慢冷卻即可.橄欖石在高溫塑性流動過程中,形成了位錯構造.本區(qū)所揭示的橄欖石位錯組態(tài)主要有以下幾種:(1)自由位錯.是一些非邊界型的單個游歷位錯,在蠕變過程中未被編制進亞顆粒位錯壁之中,分布十分不均勻,在殘碎斑集合體中比較少見,但在單個殘碎斑和動態(tài)重結晶顆粒中很發(fā)育.(2)位錯壁.為橄欖石內(nèi)一系列近乎平行的位錯,在殘斑或重結晶顆粒中都十分發(fā)育,某些平行位錯壁發(fā)生彎曲,位錯壁之間可見弓彎現(xiàn)象.(3)亞顆粒構造.在殘碎斑中十分發(fā)育,在其內(nèi)部可見參與動態(tài)恢復作用而殘留下的位錯,后者是區(qū)別動態(tài)恢復和靜態(tài)恢復作用的重要標志之一.(4)位錯網(wǎng)構造.在殘碎斑中十分常見,其實質(zhì)上是一種位錯扭轉壁,它是由兩組縱橫交叉的螺型位錯密集排列而成.(5)位錯環(huán)構造.前人工作指出橄欖石中的位錯環(huán)為(010)位錯環(huán),薄片中可見單個封閉的位錯環(huán),并可見螺旋型向外發(fā)散的位錯環(huán).以上的分析表明,本區(qū)橄欖石位錯現(xiàn)象十分豐富,經(jīng)歷了強烈的塑性變形.4般剪切帶和斷裂的古應力計算結果采用位錯密度法計算古應力,所用公式為Twiss(據(jù)文獻Δ資料表明,一般剪切帶及斷裂的古應力計算結果多為20～200MPa,其中以50～150MPa為多,另據(jù)金振民(私人交流)和何永年等5巖石組構的確定超高壓巖石的折返是超高壓巖石研究的難點之一,而對超高壓巖石的流變學特征及其所反映的動力學環(huán)境的研究也就成為解決超高壓巖石折返問題的關鍵.樣品Cpx劉若新等對超高壓的定義是:柯石英、金剛石等和石榴子石、綠輝石共生.碧溪嶺地區(qū)石榴子石和綠輝石多已發(fā)生動態(tài)重結晶,現(xiàn)在的主要礦物組合應當代表石英+石榴子石+綠輝石階段的組合,因此橄欖石中單斜輝石和榴輝巖中綠輝石的組構不是超高壓組構,而是代表超高壓巖石折返或上升到殼幔邊界的產(chǎn)物.另外,我們認為綠輝石LPO是非超