大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水：对原岩性质和动力学过程的制约.pdfVIP

_______________________________________________________________________________ 大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水：对原岩性质和 动力学过程的制约 夏群科 盛英明 于慧敏 杨晓志 中国科学技术大学地球和空间科学学院，化学地球动力学研究实验室 合肥 230026 中国 E-mail: qkxia@ 摘要 运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术，对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行 了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水，以 OH- 的形式存在，含量可达~2000ppm (H2O wt.) 。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(~150km)上是不均一的，而黄镇绿辉石是均一 的(至少在 3km 的尺度上) 。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分 布都反映的是原岩特征，碧溪岭榴辉岩原岩经历的水－岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是 “弥散式”的。碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。 碧溪岭绿辉石的水含量(1400ppm) 明显低于黄镇绿辉石(~1850ppm)，这是原岩水含量差异的 体现，原岩性质的不同和经历的水－岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。 关键词 结构水 红外光谱 绿辉石 榴辉岩 大别山 大陆深俯冲过程中形成的高压超高压变质岩的最主要构成矿物是一些“名义上的无水 矿物”（即理想化学式中不含氢的矿物），如石榴石、绿辉石、石英、金红石等。近年来的分 子光谱学研究表明，这些“名义上的无水矿物”中都可以含有微量/少量氢，以 OH-或者 H O 2 的形式存在于矿物的结构中(Rossman et al.1989; Langer et al.1993; Su et al.2002; Katayama and Nakashima 2003; 夏群科等 2000; 章军锋等 2000; 盛英明等 2004) ，按地质学上的习惯称 之为“结构水”。其中，绿辉石的结构水含量(表示为 H2O wt.，下同)可达到~1500ppm(Katayama and Nakashima 2003) ；石榴石的结构水含量可达到~2500ppm(Langer et al.1993; 盛英明等 2004) 。在板块俯冲过程中这些矿物是将地表水带入地球深部的重要途径，它们携带的水存 在于板块俯冲和折返的全过程, 并成为变质反应的有效“催化剂”。 通过高压超高压变质岩中“名义上无水矿物”的观察，不仅证实了它们是地表水进入 地球深部的有效载体，而且通过不同尺度上水的分布特征，还可以对板块俯冲和折返的动力 学过程提供制约。盛英明等(2004)利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术, 对大别山碧溪岭地 区榴辉岩中的石榴石进行了详细的观察, 发现水的分布在不同岩石样品之间以及同一样品 不同颗粒之间都存在不均一性，这种不均一性表明：(1)超高压变质过程中自由流体的活动 范围是非常有限的(可能在 cm 级的尺度上) ；(2)板块的俯冲和折返都是十分快速的。 本文报道大别山碧溪岭超高压榴辉岩和黄镇低温榴辉岩中绿辉石的 FTIR 分析结果， 通过不同类型样品和不同尺度上水分布的特征，探讨原岩性质和地球动力学意义。 1. 地质背景和样品 本文的 16 个榴辉岩样品分别采自安徽岳西的碧溪岭(9 个)和安徽太湖的黄镇(7 个) ，碧 溪岭和黄镇在大别山的位置示于图 1。 碧溪岭是大别山最大的超高压变质岩岩体，9 个榴辉岩均采自碧溪岭水畈桥东侧新开土 _____________________________________________________