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“四姑墩—七里坪地区高压超高压榴辉岩的变质作用”是“1:5万四姑墩东半幅、七里坪幅区域地质调查联测”项目的重要研究内容之一。在两年多认真的野外地质调查研究的基础上,作者对研究区榴辉岩和退变榴辉岩的分布、分类,岩石、矿物特征,变质作用特征,岩石地球化学特征等进行了系统研究,取得了一些新的认识。
1.查明了研究区榴辉岩和退变榴辉岩的产出和分布规律。区内榴辉岩和退变榴辉岩分四个带产出,并与区内剪切带分布一致。其中高压—超高压榴辉岩带一条,高压榴辉岩带三条。
2.区内的榴辉岩按构造含义可划分为超高压榴辉岩(Eu)、高压榴辉岩(Eh)、高压榴闪岩(Ehc)、残留榴辉岩(Em);按岩石矿物组合可划分五种岩石类型:即普通榴辉岩、含柯石英榴辉岩、(含)金红石榴辉岩、冻蓝闪石榴辉岩、榴闪岩。按岩石化学成分判别,本区榴辉岩均属于C型榴辉岩。
3.系统研究了区内榴辉岩的岩石地球化学特征,并利用各种岩石地球化学特征对榴辉岩的原岩、成因和大地构造环境进行了判别和探讨。
4.对榴辉岩的变质作用进行了较系统的研究,认真研究了变质矿物在变质作用过程中的出现、消失、转变等反应关系,确定了其矿物相转变、变质反应性质及矿物的生成顺序等,在此基础上划分了榴辉岩相和退变质过程的变质矿物世代和变质作用演化阶段。
5.根据各种分析数据,采用各种热力学公式估算了榴辉岩前进变质作用和退变质作用P-T-t轨迹。本区高压榴辉岩相的大致温压条件:T=570~620℃、P>1.5GPa。超高压榴辉岩根据含柯石英,其压力下限亦为柯石英与石英的相转变线,即P>2.6GPa,推测T为600~700℃。高压~超高压榴辉岩退变质作用的温压条件约为T=420~580℃,P=0.5~1GPa。
6.根据榴辉岩矿物组合特征及所处的大地构造部位,对榴辉岩的成因进行了探讨。从榴辉岩地球化学特征看,具大洋中脊拉斑玄武岩特征;另从桐柏~大别地区发现含金刚石或柯石英榴辉岩来看,这种超高压岩石只有在地热梯度很低(洋壳地热梯度低),快速俯冲、快速抬升,才能逃避热平衡作用的干扰得以保存下来。从这两点说明榴辉岩是洋壳与陆壳俯冲碰撞的结果。其碰撞时间应发生在印支期。
研究表明,区内高压超高压榴辉岩带与其西南侧的蓝片岩带共同组成鄂北高压-超高压变质带。在调查研究的基础上,结合榴辉岩地质特征以及近年的众多同位素年龄资料,我们认为高压~超高压变质作用峰期发生在印支期,峰期前以中压变质作用为主,后期经中深度绿帘角闪岩相~低角闪岩相退变质作用。并认为高压绿帘~蓝片岩相,高压榴辉岩相、超高压榴辉岩相是在同一俯冲带内不同深度发生的同期变质作用产物。