Low‐P and high‐T metamorphism of basalts: Insights from the Sudbury impact melt sheet aureole and thermodynamic modelling     

Taus R. C. Jrgensen  Douglas K. Tinkham  C. Michael Lesher 《Journal of Metamorphic Geology》2019,37(2):271-313

Low‐pressure and high‐temperature (LP–HT) metamorphism of basaltic rocks, which occurs globally and throughout geological time, is rarely constrained by forward phase equilibrium modelling, yet such calculations provide valuable supplementary thermometric information and constraints on anatexis that are not possible to obtain from conventional thermometry. Metabasalts along the southern margin of the Sudbury Igneous Complex (SIC) record evidence of high‐grade contact metamorphism involving partial melting and melt segregation. Peak metamorphic temperatures reached at least ~925°C at ~1–3 kbar near the SIC contact. Preservation of the peak mineral assemblage indicates that most of the generated melt escaped from these rocks leaving a residuum characterized by a plagioclase–orthopyroxene–clinopyroxene–ilmenite‐magnetite±melt assemblage. Peak temperatures reached ~875°C up to 500 m from the SIC lower contact, which marks the transition to metabasalts that only experienced incipient partial melting without melt loss. Metabasalts ~500 to 750 m from the SIC contact are characterized by a similar two‐pyroxene mineral assemblage, but typically contain abundant hornblende that overgrew clino‐ and orthopyroxene along an isobaric cooling path. Metabasalts ~750 to 1,000 m from the SIC contact are characterized by a hornblende–plagioclase–quartz–ilmenite assemblage indicating temperatures up to ~680°C. Mass balance and phase equilibria calculations indicate that anatexis resulted in 10–20% melt generation in the inner ~500 m of the aureole, with even higher degrees of melting towards the contact. Comparison of multiple models, experiments, and natural samples indicates that modelling in the Na₂O–CaO–FeO–MgO–Al₂O₃–SiO₂–H₂O–TiO₂–O₂ (NCFMASHTO) system results in the most reliable predictions for the temperature of the solidus. Incorporation of K₂O in the most recent amphibole solution model now successfully predicts dehydration melting by the coexistence of high‐Ca amphibole and silicate melt at relatively low pressures (~1.5 kbar). However, inclusion of K₂O as a system component results in prediction of the solidus at too low a temperature. Although there are discrepancies between modelling predictions and experimental results, this study demonstrates that the pseudosection approach to mafic rocks is an invaluable tool to constrain metamorphic processes at LP–HT conditions.  相似文献   

饶河杂岩中枕状玄武岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义     

曾振  孙雷  张兴洲  崔维龙  蒋力 《地质与资源》2019,28(2):119-127

那丹哈达增生杂岩为中国东部古太平洋板块俯冲最为可靠的地质记录之一，对限定古大洋板块的西向俯冲具有重要的理论意义.饶河杂岩位于那丹哈达增生杂岩的核心位置，发育典型的增生杂岩组合，其中玄武岩类多呈构造透镜体状产出于超镁铁质-镁铁质杂岩带，变形轻微，没有遭受变质.对饶河杂岩中枕状玄武岩样品进行的同位素年代学和地球化学研究结果表明：饶河杂岩中枕状玄武岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为中侏罗世（168±2 Ma），枕状玄武岩大离子亲石元素Rb、Sr亏损，高场强元素Nb、Ta富集，Th元素丰度较高，形成于洋岛（OIB型）环境.饶河杂岩中枕状玄武岩的形成时代和成因环境，对于该区侏罗纪时期构造动力学背景研究具有意义.  相似文献   

古太平洋板块俯冲-增生时限：饶河增生杂岩的地球化学和年代学制约   总被引：1，自引：1，他引：0  

韩伟  周建波 《岩石学报》2020,36(3):703-725

饶河杂岩作为那丹哈达增生杂岩的主体,是古太平洋板块西向俯冲的直接证据。饶河增生杂岩组成与增生过程的研究对限定古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲与增生过程具有重要的指示意义。本文在野外地质调查和饶河大岱地区大比例尺填图基础上,明确了饶河杂岩主要由枕状玄武岩、辉长岩以及大洋板块沉积地层(OPS)组成,这些岩石均呈构造透镜体状分布在海沟沉积物中,并被中生代花岗质岩脉所穿切,因此为限定饶河增生杂岩的组成、增生和就位时代提供了关键制约。地球化学数据表明玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学属性。LA-ICPMS锆石测试结果表明该地区玄武岩和辉长岩的形成时代分别为166±2Ma和214±5Ma,限定了饶河杂岩中镁铁质-超镁铁质岩石的形成时代为晚三叠世至中侏罗世。结合该区粉砂质泥岩和砂岩的沉积时代下限分别为167±3Ma和133±4Ma,表明饶河杂岩的增生时代为167～133Ma,此外样品的碎屑年龄信息表明基质的物源为邻近的佳木斯地块和中亚造山带东段,其中前寒武的碎屑年龄在中国东北的多个陆块均有出现,可能源于早前存在的前寒武纪基底。本文测得侵入饶河杂岩的2个二长花岗岩形成年龄分别为126±1Ma和105±2Ma,表明饶河杂岩中的花岗岩脉主要形成于两个阶段,其中较老的花岗岩侵入体进一步限定了饶河杂岩的最终就位时代为133Ma至126Ma,表明古太平洋板块在中侏罗世至早白垩世存在西向俯冲-增生作用,为古太平洋板块的构造演化提供了重要的制约。  相似文献   

分段光滑曲线边界波动方程数值模拟研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

王忠仁  刘瑞  赵博雄 《地球物理学报》2014,57(4):1199-1208

矩形网格有限差分法在地震波传播数值模拟方面具有计算速度快的显著优势，但该方法在处理复杂边界问题上存在着效率低的严重缺陷.本文针对分段光滑曲线边界定义了尖点处的一种正则导数，给出了矩形网格情形分段光滑曲线网格边界点法向导数的一种插值计算方法.采用矩形网格有限差分法对复杂边界地球介质模型进行地震波场数值模拟，并采用波场系列快照技术揭示地震波在起伏地表和复杂介质中的传播规律.模拟结果表明：法向导数插值计算方法为矩形网格有限差分法处理复杂边界提供了有效途径，采用波场系列快照技术可以清晰地展现地震波在反射界面的反射和透射规律、在尖点的绕射规律以及在自由表面的直达波和多次反射规律.  相似文献   

土层分层参数不确定时对二维工程场址地震动影响分析     

龚凯  苏欣  杨笑梅 《华南地震》2014,(4):27-34

工程场地地震安全性评价中计算二维复杂场地地震反应分析时,如采用一维等效线性化分析模型会带来较大的误差,而直接采用二维的非线性模型在技术上还存在一定的困难和不合理性。目前工程中多采用对一维分析结果进行二维修正的思想给出设计地震动及反应谱。然而在建立二维分析模型时,由于勘测条件的限制使模型建立出现很多不确定性。基于以往提出的二维复杂工程场址设计地震动的修正分析思想,建立了几种可能且工程认可的二维复杂场地模型,主要研究不同分层特征模型及土层剪切波速这一物理参数不确定时对设计地震动的影响,进一步考虑不同场地类别下,不同二维分层模型及土体物理参数对地震动的影响。根据分析结果提出了不同类别场地下,方便且合理建立二维复杂场地地震动分析模型的方法,为实际工程中模型的建立及参数的选取提供一些参考。  相似文献   

High‐T and low‐P metamorphism in the Xilingol Complex of central Inner Mongolia,China: An indicator of extension in a previous orogeny          下载免费PDF全文

Jin‐Rui Zhang  Chun‐Jing Wei  H. Chu 《Journal of Metamorphic Geology》2018,36(4):393-417

The Xilingol Complex comprises biotite gneisses and amphibolite interlayers with extensive migmatization. Four representative samples were documented and found to record either two or three metamorphic stages. Phase modelling using thermocalc suggests that the observed assemblages represent the final stages that underwent cooling from temperature peaks, and are consistent with a fluid‐absent solidus in P–T pseudosections. Their P–T conditions are further constrained to be 5–6 kbar/680–725°C and 4–5 kbar/650–680°C for two garnet‐bearing gneiss samples, 4–5 kbar/660–730°C for a cordierite‐bearing gneiss sample, and 4–5 kbar/680–710°C for an amphibolite sample based on mineral composition isopleths, involving measured Mg content in biotite, anorthite in plagioclase, grossular and pyrope in garnet and Ti content in amphibole. The peak temperature conditions recovered are 760–790°C or >760°C at 5–6 kbar based on the composition isopleths of plagioclase, biotite, garnet and especially the comparison of melt contents between the calculated and observed. A pre‐peak heating process with slight decompression can be suggested for some samples on the basis of the core–rim increase in the plagioclase anorthite, and the stability of ilmenite. Zircon U–Pb dating using the LA‐ICP‐MS method provides systemic constraints on the metamorphic ages of the Xilingol Complex to be 348–305 Ma, interpreted to represent the post‐peak cooling stages. Moreover, metagabbroic dykes that intruded into the Xilingol Complex yield 317 ± 3 Ma from magmatic zircon, and are considered to have played a significant role for heat advection triggering the high‐T and low‐P metamorphism. Thus, the clockwise P–T paths involving pre‐peak heating, peak and post‐peak cooling recovered for the Xilingol Complex are consistent with an extensional setting in the Carboniferous that developed on a previous orogen in response to addition of mantle‐derived materials probably together with upwelling of the asthenospheric mantle.  相似文献   

高温高压条件下彭灌杂岩的强度对汶川地震发震机制的启示   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

牛露  周永胜  姚文明  邵同宾  马玺  党嘉祥  何昌荣 《地球物理学报》2018,61(5):1728-1740

采用汶川地震震源区彭灌杂岩中代表性细粒花岗岩样品，在固体围压介质三轴实验系统上开展了高温高压流变实验研究.实验的温度和压力条件按照龙门山断层带5~30 km深度对应的温度和压力（静岩压）设定.利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察.实验结果表明，实验样品在10~20 km深度都具有很高的强度，彭灌杂岩在该深度处于脆性破裂-脆塑性转化域，而在20~30 km实验样品强度显著降低，彭灌杂岩进入塑性流变域，这与流变结构中的极限强度很接近.以花岗岩为代表的彭灌杂岩的破裂强度决定了中上地壳的强度，在15~20 km深度不仅强度达到最大值，而且控制了断层不稳定滑动，具备地震成核条件.因此，把彭灌杂岩强度随深度变化规律与流变结构和滑动稳定性参数（a-b）结合起来得出，彭灌杂岩在15~20 km的高强度是汶川地震的孕育和发生的必要条件.  相似文献   

考虑地形起伏和障碍体破裂的汶川地震强地面运动数值模拟   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

赵由佳  张国宏  单新建  尹昊  屈春燕 《地球物理学报》2018,61(5):1853-1862

2008年5月12日四川汶川地区发生M_W7.9地震，震中位置103.4°E，31.06°N.这次地震造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域建筑物的严重破坏和人员的重大伤亡，且因为高山等地形复杂区域抢险救灾的艰巨性，为及时救援造成很大干扰.为更好理解地形因素对于强地面数值模拟结果的影响，建立了包含地形起伏影响及去除地形影响的两类模型.同时，依据震源破裂过程运动学反演结果，建立了包含障碍体破裂过程的震源滑动模型，实现断层分段、空间倾角以及滑移角的动态设定.基于动力学的地震动模拟方法，通过对地震波传播过程的数值计算和后处理分析，模拟由地震激发的区域强地面运动过程.结果显示：（1）强震动台站的断层距对地形效应具有放大或抑制作用，距离断层破裂带越近，地形效应越明显，反之，距离越远，则地形效应越微弱；（2）因为地形高差与障碍体的影响，地震造成的峰值可能出现在震中区域之外；（3）考虑地形影响模型的地表峰值速度（PGV）区域位于汶川与北川附近；而未考虑地形影响模型的PGV区域位于灌县—江油断层的后半段，处清平、安县附近；对汶川地震近实时强地面运动波场的模拟、峰值图谱的圈定及未来大地震强地面运动特征的预测都有重要指示意义.  相似文献   

关于巴罗式变质带的最新研究及其对研究秦岭杂岩的意义   总被引：1，自引：1，他引：0  

任留东  李崇  王彦斌  李淼 《岩石学报》2018,34(4):913-924

本文对苏格兰高地Grampian造山运动中产生的经典巴罗变质带进行了讨论,重点介绍了近年来关于其变质作用的特征及发生机制认识方面的重大变化。强调巴罗变质作用仅发生在整个造山运动过程中的部分时段,纪录了短暂的加热过程,时空上与区域内大规模的双峰式岩浆活动有关。经典的巴罗变质系列并非形成于地壳增厚及其热弛豫,而是代表了中地壳内大规模的接触变质作用。参考经典地区的变质特征,对发育巴罗式变质作用的秦岭杂岩进行了初步对比分析,指出其中与夕线石有关的变质P-T-t轨迹可能是等压冷却过程,而不是等温降压的顺时针演化模式。秦岭杂岩的变质作用时间仍需要进一步准确厘定。结合其它相关地质特征的分析和对比,得出如下推论:巴罗式变质带发育地区的变质作用、混合岩与花岗岩均属于同一动力系统作用的结果,花岗质岩体不是变质作用的原因;基性岩浆可能提供了巴罗式变质作用发生所需要的热能,但不是必要条件;巴罗式变质作用可以发生在正常地壳厚度情况下,不是碰撞构造的标志;伴随热异常的变形过程中产生了变质带的梯度分布(巴罗式变质带)和一些花岗岩,形成类似于底辟的冲起构造。  相似文献   

塔里木板块东北缘坡北杂岩体矿物成分和铂族元素特征:对硫化物熔离和构造环境的约束   总被引：1，自引：1，他引：0  

王梦玺  陈炳龙  焦建刚 《岩石学报》2018,34(8):2223-2244

坡北杂岩体位于塔里木板块东北缘北山裂谷带,主要由橄榄岩相、单辉辉石岩相、二辉岩相、辉长岩相、苏长岩相和辉长苏长岩相组成。坡一岩体中硫化物矿体赋存于超镁铁质岩中,而坡东岩体中硫化物矿体赋存于辉长苏长岩相中。坡一和坡东岩体不同岩相中单斜辉石的MgO和CaO含量、斜长石的An值和SiO_2含量连续变化且呈负相关,说明二者可能是同一原始岩浆分离结晶的产物。根据前人计算的原始岩浆成分,我们利用MELTS软件模拟了坡北杂岩体的分离结晶过程。结果表明矿物结晶顺序为:橄榄石→橄榄石+单斜辉石→橄榄石+单斜辉石+斜长石→单斜辉石+斜长石+斜方辉石,与岩相观察一致。坡北杂岩体原始岩浆经过20%分离结晶达到S饱和而发生早期硫化物熔离,形成坡一岩体中矿体。因此,在利用具有最高Fo值(90.9mol%)的橄榄石成分进行的模拟中,坡一岩体早期结晶的纯橄榄岩中橄榄石成分与分离结晶趋势线一致,而斜长橄榄岩中橄榄石成分低于趋势线,可能形成于早期硫化物熔离之后。随后岩浆中S再一次不饱和,但坡一岩体橄榄单辉辉石岩和辉长岩中橄榄石Fo和Ni含量在分离结晶趋势线之下,同时坡东岩体不含矿岩石中铂族元素总量主要在8.9×10~(-9)～29.0×10~(-9)之间,且相对于Ni和Cu明显亏损,说明在岩浆分离结晶晚期再次发生硫化物熔离,而且可能是地壳混染引起的,并形成了坡东岩体中的硫化物矿体。坡东岩体橄榄二辉岩和橄榄辉长苏长岩中橄榄石Fo值(74.5mol%～81.0mol%)较低,但变化范围较大,且Fo和Ni呈负相关关系,这可能是由于橄榄石和硫化物熔体在不平衡状态下发生成分交换造成的。坡北杂岩体超镁铁质岩石中单斜辉石Ti O2含量为0.21%～0.83%,阳离子中呈四次配位的Al(AlZ)为0.8mol%～7.8mol%,与裂谷环境堆晶岩中单斜辉石成分相似。因此,坡北杂岩体可能形成于和塔里木二叠纪地幔柱活动相关的裂谷环境。然而,超镁铁质岩石全岩Nd同位素指示其来源于亏损地幔,并不是地幔柱物质熔融的直接产物。纯橄榄岩和异剥橄榄岩La/Sm,Sm/Yb和La/Yb比值指示其源区为尖晶石二辉橄榄岩地幔。因此,坡北杂岩体源区应为浅部以尖晶石二辉橄榄岩为主的亏损岩石圈地幔,地幔柱在源区部分熔融过程中提供了大量的热。  相似文献