差应力在超高压变质岩形成过程中的作用.PDF

维普资讯 第 25卷 第 4期 地 震 地 质 VOI．25．NO．4 2003年 12月 SEISM OLOGY AND GEOLOGY Dec．，2003 差应力在超高压变质岩形成过程 中的作用 来 自石英 一柯石英转化的高温高压实验证据 周永胜 何 昌荣 马胜利 马 瑾 (中国地震局地质研究所 ，中国地震局构造物理开放实验室 ，北京 100029) 摘 要 文 中概述 了超高压变质岩在静水压条件下的形成温压范围和存 在 的问题 ，并重新整理 和 分析 了Hirth等 (1994)在差应力条件下石英 向柯石英转 化 的高温高压实验数据 。结果表 明 ，存在较 大差应力的条件下柯石英 出现需要 的围压 (1．20～1．25GPa)，远小于静水压下 的围压 (2．5～3GPa)， 显然差应力的影响是显著的。榴辉岩 中部分石榴石存在塑性变形 ，这表 明在碰撞造 山的构造 环境 中 构造差应力是客观存在 的，而构造差应力的上限受岩石强度制约 。因此 ，差应力在超高压变质岩 的形 成过程 中起到了重要作用 ，而系统地进行高温高压实验研究是深人探讨这一 问题必要而有效的方法 之一 。 关键词 超高压变质岩 差应力 柯石英 中图分类号：P589．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253—4967(2003)04—0566—08 0 引言 近年来 ，关于大别 山超高压变质岩形成机制 的讨论成为地质学界关注 的热点 ，其 间存在着 一 些争议 (王清晨等 ，1999；吕古贤等 ，1999)，争论 的焦点在于含柯石英榴辉岩 的形成条件和深 度。 目前 ，多数人能够接受 的认识是超高压变质岩形成于 100～150km深处 的地幔并经受超高 压变质作用 ，然后快速折返至地壳浅处 。而与此相反 ，吕古贤等 (1998，1999)提 出在碰撞造 山环 境中存在构造附加静水压力 ，由此 出发得到 的柯石英榴辉岩形成深度为 32km，是壳 内作用 的产 物。显然 ，这些研究结果存在着巨大的差异 。周永胜等 (2000)就此 问题进 行 了综述和讨论 ，提 出在差应力条件下进行高温高压实验研究能为讨论超高压岩石形成条件提供更新 的依据 。本 文以现有的高温高压实验结果为依据 ，对这一 问题开展深入 的讨论 。 1 超高压变质岩形成温压条件研究 中存在 的问题 1．1 根据变质反应和地质温压计得 出的超 高压变质岩形成条件 在变质反应过程 中，会发生一系列 的矿物相转变 ，这些反应 的平衡温度 一压力经过 实验标 定认为 比较 可靠 ，如钠 长石一 硬玉 +石英 在温 度600～800~C条 件 下 的转 化 压力 为 1．4～ 1．8GPa，石英 一柯石英在 温度600～800℃ 下 的压力为 2．6～2．8GPa，石 墨一 金 刚石在 温度 [收稿 日期 ] 2002—03～15收稿 ，2002—07—26改回。 [基金项 目] 国家 自然科学基金 资助 。 中国地震局地质研究所论著 2003130038。 维普资讯 4期 周永胜等 ：差应力在超高压变质岩形成过程中的作用—— 来 自石英 一柯石英转化的高温高压实验证据 567 600～800℃下的压力为 3．3～3．6GPa(王清晨等 ，1999)。根据地质温压计得 出，柯石英榴辉岩 的峰期变质温压条件为 700～930℃、2．8～3．0GPa，石英榴辉岩 的峰期变质温压条件为 600～ 810℃ 、1．2～2GPa(王清晨等 ，1996；刘景波等 ，1996)。其 中，柯石英榴辉岩 的变质压力 ，即超高 压变质岩的形成压力2．8GPa，该压力指静岩压力 ，根据这一压力推测超高压变质岩的形成深 度~90km(王清晨等 ，1999)。金振 民等 (1998)~．0根据榴辉岩中发现 的针状含钛铬磁铁矿 ，认为 榴辉岩形成压力可能大于 10GPa，即形成深度超过 300km。 1．2 根据高温静高压实验得 出