大别超高压变质带俯冲深度新证据

进一步探讨
作者根据Robinson等 1977） 作者根据Robinson等（1977）的理论编写了计算形成该 Robinson 特殊方位出溶体的寄主矿物晶胞参数的软件。 特殊方位出溶体的寄主矿物晶胞参数的软件。
amin，amax a、c、β 多重循环搜寻 cmin，cmax a c β
出溶矿物
条件：//（401） 条件：//（401） βmin， βmax 可能寄主 矿物
高压斜顽辉石？ 高压斜顽辉石？ 高温斜顽辉石？ 高温斜顽辉石？
从现有的P 轨迹资料来看： 从现有的 P-T 轨迹资料来看 ： 高温斜顽辉石稳定域 岩体经过高温斜顽辉石 岩体经过高温斜顽辉石稳定域 的可能性小；经过高压斜顽辉 的可能性小；经过高压斜顽辉 石稳定域的可能性大 根据Robinson等（1977）的辉石出溶方位理论计算表明从透 等 根据 ） 辉石中出溶高温斜顽辉石的方位应该平行于（ 高温斜顽辉石的方位应该平行于 晶面。 辉石中出溶高温斜顽辉石的方位应该平行于（h 0l ）晶面。 而该出熔体的方位平行于（ ） 而该出熔体的方位平行于（401）。 初始出溶相应为高压斜顽辉石， Arami橄榄岩的来源深 初始出溶相应为高压斜顽辉石，瑞士 Arami橄榄岩的来源深 高压斜顽辉石 >250km。 度>250km。
出溶体晶片平行于普通辉石的 401） （401）晶面 出溶体中存在纳米级反相畴
aPig~//aAug （仅差1-2°） bPig//bAug cPig//cAug
出溶体晶片平行于透辉石的 401） （401）晶面 出溶体中存在纳米级反相畴
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
aClen~//aDi （仅差1-2°） bClen//bDi cClen//cDi
9.630 5.186 105.66 9.59 5.162 105.42
9.277 4.943 9.25
4.933 101.59 //(103) //(101)
9.571 5.148 105.28 9.554 5.138 105.18 9.571 5.148 105.28
9.235 4.911 101.54 //(102) //(101) 9.225 4.907 101.51 //(102) //(101) 9.297 4.959 102.23 //(103) //(101)
Di及Aug的实 Di及Aug的实 验数据
出 溶 条 件 探 讨
Di及 Di及Di80En20的数据来自于 2000）。 Tribaudino 等（2000）。 Aug的数据是依据其Ca含量并 的数据是依据其Ca Dabie Aug的数据是依据其Ca含量并 参照Di Di及 的数据估算获得。 参照Di及Di80En20的数据估算获得。 HPClen的数据来自于Shinmei等 的数据来自于Shinmei HPClen的数据来自于Shinmei等 （1999）。 1999）。 HPPig的数据来自于Nestola等 的数据来自于Nestola HPPig的数据来自于Nestola等 2004）。 （2004）。
9.5GPa
碧溪岭及Arami超高压变质岩的折返路径示意图 碧溪岭及Arami超高压变质岩的折返路径示意图 Arami
D5 D4 D3
D2
D1
碧溪岭
通过计算获得以下新认识： 通过计算获得以下新认识：
1、在理想透辉石（CaMgSi2O6）中//（401）晶面出溶理 在理想透辉石（ //（401） 想高压斜顽辉石（ 需要非常高的压力。因此， 想高压斜顽辉石（Mg2Si2O6）需要非常高的压力。因此， 不论在天然岩石还是在实验岩石中都还没有发现。 不论在天然岩石还是在实验岩石中都还没有发现。 2、Mg被Ca和Fe替代导致出溶体晶胞参数c增大，以及Ca Mg被Ca和Fe替代导致出溶体晶胞参数 增大，以及Ca Mg和Fe替代导致寄主矿物晶胞参数 减小， 被Mg和Fe替代导致寄主矿物晶胞参数c减小，对碧溪岭 Arami出溶体的形成起了关键作用 出溶体的形成起了关键作用。 及Arami出溶体的形成起了关键作用。 3、大别碧溪岭石榴橄榄岩的来源深度可能达到300 km（P 大别碧溪岭石榴橄榄岩的来源深度可能达到300 km（ Gpa）。 ∼ 9.5 Gpa）。 GPa） 4、瑞士Arami岩体则可能来自于400 km（P > 12.5 GPa） 瑞士Arami岩体则可能来自于400 km（ Arami岩体则可能来自于 以下。 以下。
出溶体的方位与基体和出溶体的晶胞参数a 出溶体的方位与基体和出溶体的晶胞参数a、c及β有关 晶胞参数变化取决于： 温度、 晶胞参数变化取决于： 温度、压力 、化学成分
高温高压实验数据 Di及 的晶体结构参数来自于Tribaudino Tribaudino等 2000） Di及Di80En20的晶体结构参数来自于Tribaudino等（2000） HPClen的晶体结构参数来自于 的晶体结构参数来自于Shinmei 1999） HPClen的晶体结构参数来自于Shinmei 等（1999） HPPig的晶体结构参数来自于Nestola等 2004） 的晶体结构参数来自于Nestola HPPig的晶体结构参数来自于Nestola等（2004）
结论及意义： 结论及意义：
结论： 结论 ： The Bixiling complex is a crustal cumulate, hence this result extends the minimum depth of subduction of continental rocks in the Dabie/SuLu orogen to ~300 km (P > 9 GPa). 意义：大别-苏鲁超高压变质带俯冲深度新证据 意义：大别 苏鲁超高压变质带俯冲深度新证据 Okay A I, et al.(1989): 柯石英（90km) Xu S T, et al. (1992): 金刚石（120km） Ye K, et al. (2000): 石榴石中出溶单斜辉石、金红石、 磷灰石(200km) Liu X W et al. (2007):普通辉石中易变辉石出溶体 普通辉石中易变辉石出溶体 （300km)（本次工作） （本次工作）
大别超高压变质带俯冲深度新证据
刘祥文 中国地质大学（武汉） 中国地质大学（武汉）材料与化学学院 纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心 地质过程与矿产资源国家重点实验室
Liu X W, Jin Z M and Green H W. Clinoenstatite Exsolution in Diopsidic Augite of Dabieshan: Garnet Peridotite from Depth of 300km. American Mineralogist, 2007,92:546-552.
利用Robinson方法计算的从 80En20 中出溶 方法计算的从Di 中出溶HPClen及HPPig的可能方位 利用 方法计算的从 及 的可能方位
寄主矿物 P(GPa) Di80En20 3.9GPa Di80En20 5.4GPa Di80En20 6.6GPa Di80En20 7.5GPa Di80En20 6.6GPa a1 c1 β1 出溶矿物 P(GPa) HPClen 4.02GPa HPClen 5.26GPa HPClen 6.89GPa HPClen 7.32GPa HPPig 6.6GPa a2 c2 β2 101.6 出溶方位 //(103) //(101)
(a2AUG - a2PIG) x2 + (2aAUGcAUGcosβAUG - 2aPIGcPIGcosβPIG) x + (c2AUG - c2PIG) = 0
ai∧Y = ±sin-1(cisinβi /｜Y｜) ci∧Y = ±sin-1(aisinβi｜x｜/｜Y｜) ｜Y｜= [(aix)2 + ci2 + 2aicixcosβi]1/2
(Mg1.57Fe0.25Na0.03Al0.02Ca0.14)Si2.00O6
(Ca0.508Na0.055Mg0.437)(Mg0.756Fe0.103Cr0.0 (Ca0.94Na0.06Mg0.84Fe0.08Cr0.03Al0.04Ti0.01) -Si2.00O6 14Al0.198)(Si1.972Al0.028)O6
易变辉石出溶体中的反相畴
沿[010]带轴方向拍摄的高分辨晶格像，易变辉石出溶体（100）晶面 [010]带轴方向拍摄的高分辨晶格像，易变辉石出溶体（100） 带轴方向拍摄的高分辨晶格像 清晰可见，并可见位移型的反相畴界，图中以“=−” −=” 清晰可见，并可见位移型的反相畴界，图中以“=−”和“−=”示出了反 相畴界处的位移情况。 相畴界处的位移情况。
据刘忠光和许志琴修改
Bozhilov 等 1999 年 在 Science 报 道 在 瑞 士 Arami橄榄岩的透辉石中首次发现了具有特殊微结 构特征的斜顽辉石出溶体，推测Arami橄榄岩的来 源深度大于250km。 。 我们在碧溪岭石榴橄榄岩的普通辉石中发现 我们在 具有类似特殊微结构特征的易变辉石出溶体，并 探讨了其对俯冲深度的指示意义。
Bozhilov等 1999）工作的不足： Bozhilov等（1999）工作的不足： 出溶体//（401）晶面生长？ 出溶体//（401）晶面生长？ // 与超高压有怎样的对应关系？ 与超高压有怎样的对应关系？
单斜辉石中出溶单斜辉石晶片最佳方位的理论
Robinson等 1977） Robinson等（1977） 给出了单斜辉石中出溶单斜辉 石的可能方位的计算方法： 石的可能方位的计算方法：
碧溪岭与Arami出溶体特征对比： 碧溪岭与Arami出溶体特征对比： Arami出溶体特征对比
碧溪岭 基体为普通辉石 基体为普通辉石 出溶体为P21 /c型易变辉石
Mg1.72Fe0.14Ca0.12Cr0.01Si2O6 (>5 mol% CaSiO3)
Bozhilov等,1999） Arami （ Bozhilov等,1999） 基体为透辉石 基体为透辉石 出溶体为P21 /c型低斜顽辉石
成因探讨
出溶体中的反相畴表明： 出溶体中的反相畴表明： 反相畴表明 经历了C 2/c→ P21/c 转变 顽火辉石有4种同质多象变体： 顽火辉石有4种同质多象变体： Pbca 顽火辉石(En) 顽火辉石(En) 低斜顽辉石（ Lclen） 低斜顽辉石（ Lclen） P21/c 高压斜顽辉石(HPclen) 高压斜顽辉石(HPclen) C2/c 高温斜顽辉石(HTclen) 高温斜顽辉石(HTclen) C2/c 初始出溶相有两种可能性： 初始出溶相有两种可能性： 高压斜顽辉石 或 高温斜顽辉石
碧溪岭石榴橄榄岩样品
普通辉石中易变辉石出溶体的TEM研究结果 普通辉石中易变辉石出溶体的TEM研究结果 TEM
a.普通辉石（Aug）中易变辉石（Pig）出溶体的TEM明场像及相应的SAED花样。b.为 a.普通辉石（Aug）中易变辉石（Pig）出溶体的TEM明场像及相应的SAED花样。b.为a 普通辉石 TEM明场像及相应的SAED花样 中寄主矿物普通辉石（Aug） 射线能谱成分分析图。 c.为 中易变辉石（Pig） 中寄主矿物普通辉石（Aug）的X射线能谱成分分析图。 c.为a中易变辉石（Pig）出溶体 射线能谱成分分析图。d.为寄主矿物普通辉石[010]带轴和易变辉石出溶体[010]带轴 为寄主矿物普通辉石[010]带轴和易变辉石出溶体[010] 的X射线能谱成分分析图。d.为寄主矿物普通辉石[010]带轴和易变辉石出溶体[010]带轴 的复合SAED花样。e.为明场像 f.为利用 SAED花样 为明场像。 为利用g =300衍射束所成的中心暗场像 衍射束所成的中心暗场像。 的复合SAED花样。e.为明场像。f.为利用gPig=300衍射束所成的中心暗场像。
超高压变质带俯冲深度问题
典型超高压矿物： 典型超高压矿物 柯石英(90km)，金刚石(120km) 特殊出溶结构： 特殊出溶结构 橄榄石中出溶杆状钛铁矿及 橄榄石中出溶杆状钛铁矿及含钛铬磁 铁矿(400km) 石榴石中出溶单斜辉石、金红石、磷 灰石(200km) 单斜辉石中出溶斜顽辉石（300km） 单斜辉石中出溶斜顽辉石（300km）
出溶条件探讨
Di及 Di及Di80En20的数据来自 2000）。 Tribaudino 等（2000）。 Aug的数据是依据 Dabie Aug的数据是依据 其Ca含量并参照Di及 Ca含量并参照Di及 含量并参照Di 的数据估算获得。 Di80En20的数据估算获得。 HPClen的数据来自于 HPClen的数据来自于 Shinmei等 1999）。 Shinmei等（1999）。 HPPig的数据来自于 HPPig的数据来自于 Nestola等 2004）。 Nestola等（2004）。