大別山超高壓石榴橄欖巖流變學(xué)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(guān)。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(guān)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(xué)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(yīng)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(xué)和同代史的化學(xué)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(guān)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(biāo)本,對其中橄欖石和輝石的組構(gòu)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(biāo)本呈暗綠—灰黑色.鏡下呈殘碎斑結(jié)構(gòu).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(jié)構(gòu)的橄欖石集合體構(gòu)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(gòu)造;晚期時代橄欖石成細粒重結(jié)晶結(jié)構(gòu)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(dāng)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(jié)構(gòu).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(biāo)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(gòu)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(biāo)本呈鮮綠色,線理構(gòu)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(jié)晶現(xiàn)象十分明顯,為典型的榴輝巖相糜棱巖.巖組測定結(jié)果如圖1.圖中可以看出D95-27和96DB-2中的橄欖石組構(gòu)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(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),顆粒之間邊界平直.中粗粒橄欖石周圍多有細粒重結(jié)晶橄欖石.扭折帶多發(fā)育于重結(jié)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(xué)顯微鏡觀察片.制備過程如下:先將上述標(biāo)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(gòu)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(jié)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(jié)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(gòu)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(fù)作用而殘留下的位錯,后者是區(qū)別動態(tài)恢復(fù)和靜態(tài)恢復(fù)作用的重要標(biāo)志之一.(4)位錯網(wǎng)構(gòu)造.在殘碎斑中十分常見,其實質(zhì)上是一種位錯扭轉(zhuǎn)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(gòu)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(yīng)力計算結(jié)果采用位錯密度法計算古應(yīng)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(yīng)力計算結(jié)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(gòu)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(xué)特征及其所反映的動力學(xué)環(huán)境的研究也就成為解決超高壓巖石折返問題的關(guān)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(jié)晶,現(xiàn)在的主要礦物組合應(yīng)當(dāng)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(gòu)不是超高壓組構(gòu),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