全 文 ：第 3 8 卷 第 17 期
科一 学 通 报
C H I N E S E S C I E N C E B U L L E T IN 15 , 3年 9 月
山东梭罗树岩体橄榄岩中的尖晶石一
石榴石相转变的初步研究*
赵大升 张 旗
(中国科学院地质研究所 , 北京 1。。0 2 9 )
刘若新 樊祺诚 马宝林
(国家地震局地质研究所 , 北 京 1 0 00 2 9 )
关键词 橄揽岩 、 .进变质 、 尖晶石 一石榴石相转变 、 山东梭罗树
大别山一苏北一胶东变质带中有许多的超镁铁质岩与榴辉岩或柯石英榴辉岩相伴 产出 .
刘若新等 1[] 、 从柏林等【2J 和马宝林 31[ 等已论证了该变质带是一高压一超高压变质带 . 一些研究
者 .( 如袁启林 4t] 、 韩宗珠 〔” 、 徐贵忠 〔6] 、 叶德隆等切 、杨建军 团 、 樊祺诚等 9[] 、 叶凯 【1“ )从不同侧面对
该带内部分超镁铁质岩的地质 、岩石 、 地球化学 、形成的 P 一 T 条件及成因等方面进行过论述 ,
但对其是否也经历了高压一超高压变质作用的岩石学依据方面则未见报道 .
最近几年来 ,我们对大别山一苏北一胶东高压 一超高压变质带的观察研究中 , 首次在梭罗
树岩体的橄榄岩中观察到了由尖晶石进变为石榴石的岩石学现象 ,现作一简要报道 。
,
了酬叭。氏树以翼一翰
后水车沟
、 砚
P入 q
,试 p`
图 1 山东省 日照县梭罗树 一袁家庄一带超基性岩分布图
据 1 / 20 万翰榆幅 , 1 9 8 2 , 简化 .
。 超 恭性岩 , , 榴辉岩 , 占闪长岩厂占花岗闪长岩 , 右。 石英正长岩 , 刀。 石英二长
岩 , 丫 . 混合花岗岩 , P : 胶南群 , Q 第四系
1 9 , 3
一 0卜 1 1收稿 , l , 9 3一 0卜 2 0 收修改稿 .
. 国家自然科学基金重点资助项目 .
1 , 8 2 科 学 通 报 第 38 卷
梭罗树岩体是 山东省 日照县梭罗树 一袁家庄超镁铁岩岩体群 (带 ) 中一个最大的岩体 又图
1 )
,位于梭罗树一水车沟河谷的西侧 , 绝大部分被第四系覆 盖 . 据以往勘探工程揭露气 岩体长
4 6 0 o nT ,宽 30 。一 4 O 0m (中部最宽约 52 6m ) ,呈一个 N N W一 s E 向延伸的长透镜状体 , 侵位于
元古界胶南群大山沟组片麻岩中 . 岩体边部蚀变强烈 , 已成为蛇纹岩或片状蛇纹岩 , 也出现滑
石 、 透闪一阳起石和绿泥石等蚀变 , 仅岩体南段及深部尚保留有较新鲜的岩石 . 岩石类型以橄
榄岩为主 , 含有不同蚀变程度的透镜状 、 扁饼状 、 条带状 、 似层状和块状的纯橄岩 (蛇纹岩 ) 、 橄
辉岩 、单辉岩 、 石榴辉石岩和榴辉岩或柯石英榴辉岩 , 此外还见围岩残块 .
本文所研究的石榴一尖晶石橄榄岩 ,采 自岩体中段的深部 . 岩石具糜棱状碎斑结构 , 主要
原生矿物为橄榄石及透辉石 , 顽辉石少量 , 副矿物为铬尖晶石 , 偶见石榴石 . 它们均遭受了不
同程度的次生蚀变 . 橄榄石 、 透辉石等残斑常见碎裂 、 波状消光 , 部分有拉长现象 , 表明它们曾
遭受和经历过塑性和脆性变形 . 铬尖晶石显深褐色至黄揭色 , 呈它形分布于橄榄石和辉石晶
粒间 , 其周围往往被一圈很窄的 (宽约 0 .帆一 0 . 巧m m )由细粒 (粒径 0 . 02 一 0 . 08 m m )状无色石榴
石包围 ,有时其外围又见一不甚完整的由绿泥石组成的次变边 , 呈现了反应边和次变边的双环
圈结构 (图 2 ) .
图 2 石榴尖晶石橄榄岩的双环圈结构
尖晶石部分被石榴石代替而呈晶骸伏并在 周围形成一由细拉石榴石组成的反应边 ,此
外在石榴石反应边的外围还发育一不完整的绿泥石 (浅绿色 )的次变边
表 1中的主要矿物电子探针成分表明 : 橄榄石属镁橄榄石 ( F伪 : . : 一 , : . , ;) 单斜辉石为透辉
石 ( W o ; 。 。 , 一 , 。 . : 1 E n 二 , 3一 ; , . ; 。 F s , , ,卜 , . “ ) ;斜方辉石属顽辉石 ( E n , , 2卜 , L. 2。 ) ; 尖晶石的 10 o x C r / C r
+ A I 变化于 10 . 9一 1 3 . 4 之 I’de , gM o 含量介于 1 6
.
3 8一 18 4 6多 , T i o Z 含量低 ( 0 . 0 1一 0 . 0 5 ) , 属
铭尖晶石 ; 石榴石的战分变化很小 , 它们的 P yr (镁铝榴石 ) 、 lA m (铁铝榴石十锰铝榴石 )和
C : o( 钙铝榴石十钙铁榴石十钙铬榴石 )组分分别为 “ . 61 一 “ . 4 8 , 2 , . 59 一 24 . “ 和 8 . 87 一 7 . 8 1 ,
属富镁铝榴石的石榴石 .
我们采用 w e ls lt 的二辉石温度计与 B e r : r a dn 等【,刀 的斜方辉石一石榴石压力计 , 计算
劲所研究的石榴尖晶石橄榄岩的平衡温压值 : 温度介于 7 84 一 9 13℃ (平均 8 56 ℃ ) , 压力变化
! 、 据 l / 2。 万城 喻幅区城地质调查报告 , 19 8 2 .
第 17 期 科 学 通 报 1 5 8 3
表 1 石榴尖晶石橄榄岩的矿物电子探针分析 . ’
橄榄石 斜方辉石 单斜辉石 铬尖晶石 尖晶石反应边石榴石
5 10
:
4 1
,
3 3 4 1
.
2 今 5 5 。 嘴0 , 5 . 8 8 5 2 。 8 9 5 2 。 4 1 0 . 艺6 0 。 19 0 。 19 0 。 2 9 4 1 。 0 0 耳 1 . 13 咭 l 。 4 , 4 1 。 3 3
T 1 0
2 0 0 0 0 0
。
6 5 0
。
4斗 0 . 0 1 0 . 0 2 0 。 0 5 0 。 0 , 0 0 0 。 0 8 0
A l
:
0 , 1
,
0 6 0
,
93 4
。
53 3
。
4 4 6
.
6 4 7
。
7 3 5 5
。
2 8 5 7
。
7 4 , 6
.
1 5 5 5
。
5 1 2 3
。
5 4 24
.
2 5 2 3
。
2 6 2 3
。
3 0
C r
:
0
, 0
。
0 1 0 0
.
3 8 O
。
2 6 l
。
10 l
。
1 3 12
。
2 8 10
。
5 1 1 2
。
0 3 1 2
。
7 8 0
。 斗5 0 。 8 1 0 。 略7 0 。 7 ,
( F e o ) 8
。
4 2 8
.
, 9 5
.
6 7 5
.
5 3 2
。 弓 2 1。 8 2 l , 。 1 2 1 2 。 ` 4 13 。 2 7 14 。 0 0 12 。 16 12 。 7 2 12 . 5 , 1 2 。 8 3
M n O 0
。
0 6 0
.
12 0
.
1 2 0
。
0 8 0
。
1 7 0 0
.
0 7 0 0 0 0
。
6 1 0
。
9 1 0
。
4 5 0
。
5`
M g o 4 9
.
3 0斗 9 . 5 1 3 1。 8 7 3 3 . 4 1 13 。 0 8 1 3 。 8 7 1 6。 3 5 1 8 。 4 6 18 。 0 7 17 。 7 2 17 。 6 1 17 . 3 2 18 。 斗8 1 8 。 3 8
C a o 0 0
.
0 7 0
.
8 5 0
.
1 1 20
。
3 8 19
。
15 0
。
0 3 0 0
。
0 2 0 3
。
9 , 3
。
9 6 3
。
0 1 3
。 斗 1
N a
:
0 0 0 0
.
, 4 0
.
2 6 2
。
3 3 2
。
5 5 0 0 0 0 0 0 0 0
K
:
O 0 0 0 0
。
0 4 0
.
19 0
。
1 4 0 0
。
0 4 0 0
。
0 1 0 0 0 0
。
0 4
总计 10 0 . ! 7 10 ) 。 斗7 9 9 。 3 8 99 。 0 2 9 9 。 9 5 9 9 。 2 3 9 9 。 4 1 9 9 。 6 0 9 9 。 7 7 10 0 。 3 , 9 8 。 7` 10 1 。 1 0 9 9 。 7多 100 。 6 1
S i 1
。
0 0 1 0
.
9 9 8 1
。
9 2 7 1
.
9呼 1 l 。 9 14 l 。 8 9 7 0 。 0 0 7 0 。 0 0 5 0 。 0 0 , 0 。 0 0 8 2 。 9 5 9 2 。 9 , 7 2 。 9 8 , 2。 9 6 2
A 1 Q
。
0 3 0 0
,
0 27 0
。
18 6 0
.
1斗1 0 。 2 8 3 0 。 3 30 1 。 7 3 8 l 。 7 79 l 。 7峪l 【。 7 2 1 2 。 0 0 2 2 。 0峪0 1 . 9 7` 1 . ,` 8
C r 0 0 0
。
0 10 0
。
0 0 7 0
。
0 3 1 0
。
0 3 2 0
。
2 5 9 0
。
2 1 7 0
。
2 5 0 0
。
2` 6 O。 0 2 6 0 。 0 4 6 0 。 0 2 7 0。 0 4 2
T i 0 0 0 0 0
。
0 18 0
。
0 12 0 0 0
。
0 0 1 0
。
0 0 1 0 0 0
。
0 0 4 0
F e
, + 0
。
17 0 0
。
17斗 0 。 16 5 0 。 16 0 0 。 0 7 6 0 。 0 5 5 O 。 3 3 7 0 。 2 7 6 0 。 2 9 2 0 。 3 0 8 0 。 3 6 3 0 。 0 3斗 0 。 0 19 Q 。 0 7 2
尸 e Z+ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 。 2 6 0 0 。 7 2 4 0 . 7 3 5 0 。 6 9略
N i 0
。
0 0 1 0
。
0 0 2 0
.
0 0 4 0
。
0 0 2 0
。
0 0 5 0 0
。
0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
_
M n 1 , 口 n 1 , n ` 1
.
6 5 2 l
。
7 2 9 0
。
7 06 0
。
7 4 8 O
。
6 , l 0
.
7 19 0
。
7 08 0
。
6 9 5 0
。
0 3 , 0
。
0 5 5 0
。
0 2 7 O
。
0 3 4
M g 0
。
03 2 0
。
00 4 0
。
79 0 0
。
7 4 3 0
。
0 0 1 0 0
。
00 1 0 1
。
8 9咭 l 。 84 2 1 。 , 8 6 l 。 9 6 3
C a 0 0
.
0 0 2 0 0 0
。
16 3 0
。
17 9 0 0 0 0 0
。
3 0 , 0
。
3 0 3 0
。
2 3 3 0
。
2` 2
N a 0 0 O 0 0
。
0 0夕 0 。 0 0 6 0 0 。 0 0 1 0 O 0 0 0 0
K 0 0 3
.
9 7 5 3
。
9 85 3
。
99 7 4
。
0 03 2
。
9 9 4 2
。
9 9 7 2
。
9 9 8 2
。
9 8 8 0 O 0 0
总量 2 。 9 8 4 2 。 9 8 9 7。 8 4` 8。 0 0 0 7。 99 6 7。 9 9 ,
a
) 由有色金属研究总 院侧试中心作电子探针分析 .
, 扁
、 .
勺`
于 1 8 6 3一 1 9 8 2M P a 之间 , 相当于 52 一 5 9 km . 鉴于石榴尖晶石橄榄岩中的石榴石与构成尖晶
石反应边石榴石成分的一致性 , 因此 , 我们推测上述求出的平衡温压值有可能也是代表尖晶石
相转变为石榴石相的近似物理化学条件 . 0 ’ N ie n l31t 和 O ’ H a ar 等 〔14 等的高温高压实验证明 ,
尖晶石相橄榄岩与石榴石相橄榄岩之间的转变大约发生在 2 0 0 0 M aP 左 右 , 而 eP r k i sn 等 1t,J
则提出这种相转变甚至可以发生在 1 , 0 0 M aP 以下 , 这与我们上述计算的结果是很近似的 。
目前已有的高温高压实验及岩石学 、地球化学的研究表明 , 地慢岩按其富铝矿物相 , 一般
将其分为斜长石橄榄岩 、 尖晶石橄榄岩及石榴石橄榄岩 . 它们分别代表了形成于不同条件的
地慢相岩石类型 , 并被视为是在不同温压条件下相转变的产物 ( iR gn w 。 。 d 汇“ , ) , 也就是 说 从
斜长石相转变为尖晶石相或尖晶石相转变为石榴石相是在压力增加的条件下形成的 .
由尖晶石相进变为石榴石相的现象 , 在金伯利岩及火山岩的超镁铁质深源包体中已有较
多的报道 , 如在我国东部的河北汉诺坝 、 山东栖霞和海南文昌 (樊祺诚等`17 )及澳大利亚东南
部 ( G r i if n 等 lt8 , ) 的新生代碱性玄武质火 山岩中 . 但在超镁铁质岩体中 ,这种现象仅见于前
苏联乌拉尔及挪威西部 ( C a r o w e U 等 ` , ,)] , 在国内尚未见有文献报道 .
梭 罗树石榴尖晶石橄榄岩中所观察到的石榴石呈反应边包裹尖晶石残核的现象 , 显示出
由低压尖晶石相向高压石榴石相转变的一个很好实例和证据 . 这一发现将对研究和探讨上地
[ , 8 4 科 学 通 报 第 3亏卷
慢相转变及大别山一苏北一胶东高压一超高压变质带的形成和演化历史是很有意义的 .
致谢 矿物电子探针分析 由有色金属研究总院测试中心 电子探针实验 室完成 . 本文成
文后承 中国科学院地质研究所周云生研究员提 出了宝贵的修改意见 , 特致诚挚感谢 .
参 考 文 献
刘若新等 , 地震地质 , 19 8 9 , 1 1 ( l ) : 斗7一 , 4 .
从柏林等 , 中国科学院地质研究所岩石圈构造演化开放实验室年报 ( 1 , 8 ,一 1 , , 0) , 1 , , 1 , ` 8一 , .2
马宝林 , 地展地质 , 1 99 1 , 13 ( 1) : 3 3一 4 4 .
袁启林 , 中国科学院地球化学研究所年报 , l , 8 6 , 2 77一 2 7 .8
韩宗珠 , 岩石学报 , 1 9 89抖 : 2 2一 3 2 .
徐贵忠 ,长春地质学院学报 , ” 89 , :2 165 一 1 74 .
叶德隆等 , 地球科学 。 l , , l , 1 6 ( 2 ) : l咭3一 l , 2 .
杨建军 , 苏鲁榴辉岩及有关超基性岩 ,地质出版社 , 北京 , 1 , , 1 .
樊棋诚等 ,岩石学报 , x 9 9 2 , (一) : , o一 , 6 .
叶凯等 , 岩石学报 , 19 9 2 , ( 1 ) : 2 7一 3 , .
W e l l s
,
P
.
R
.
A 二 C o 移 r 护该b . M i移 尸 r . P 口 r r o l . , 1 9 7 7 , 6 2 : 1 2 9一 1 3 9 。
B e r r r a n d
,
P
. ` r a l . , C o ” , r `吞. M i 邝君 r . P ` r r o l , , 1 9 8 6 , 9 3 : 16 8 一 1 78 ,
0
’
N i e l l
,
S t
.
C
. ,
C o 作` r i b 、 M i界` r
.
P ` 盆r o l二 1 9 8 1 , 7 7 : 1 5 8 一 19 4 .
0
,
H a r a
,
M
.
J
. 口r a l . , C a 月 t r i b
.
M i
n 口 r 一 P ` r r o l . , 19 71 , 3 2 : 今8一 6 7 .
P e r k i n s D
.
e t a l
· ,
N a r u r 亡 孟Z d l 27 2 : 1 9 3 1一 1 9 8 2 .
R i n g w o o d
,
A
.
E 二 G o 拼 P ` 口 , 11 10 ” a o d p o r r o l o g y o f 多人。 E a , t几, , 用 a 月 r l , M c G r a w 一 H i l l B o o k C o . , N e 份
Y o r k
,
1 9 7 ,
.
樊祺诚等 , 中国上地慢特征与动力学论文集 , 地震出版社 , 北京 . 1 , 9。 , 7 2一 .2
G r i f f i
n
.
W
·
L
·
e , 。 I 二 J o 即 r n o l o f P , t r o l o g y , 19 8今. 4 5: , 3一 8 7 .
C a r一 w e l l
.
D
.
A
. ` r a l . , B “ 11 . M i ` 产 r a l . , 1 9 8 3 , 10 6 : 7 1 7一 7 , 0 。
1月J飞.J1,JJI胜IJ, .,且23
月
,一尹O,产O乃9. r`r
Ló.LfLl`. r.
.ó
l01[j[2]网54r6
1., .月J加了89,几
.1,ór`.Lr.LrL