大别山金河桥榴辉岩名义上无水矿物中水含量研究

论文摘要

大陆板块俯冲到弧下深度后（约>80 km）,含水矿物大多无法稳定存在。因此,超高压岩石中的名义上无水矿物（NAMs）成为俯冲板块中水的主要载体,是示踪超高压变质流体的重要途径。本文应用傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）技术,对大别造山带中部金河桥超高压榴辉岩中的名义上无水矿物石榴石和绿辉石进行了详细的水研究,石榴石颗粒的分析结果表明,石榴石的吸收峰位置分别出现在3400-3435cm-1（M型）、3540-3580cm-1（Ⅰ型）、3600-3630cm-1（Ⅱ型）和3635-3655cm-1（Ⅲ型）。第一组为分子水峰,后三组为OH形式存在的结构水。M型与Ⅰ型水含量呈现明显相关,大多数石榴石颗粒中M型与Ⅲ型水含量也存在相关性。绿辉石颗粒的分析结果显示绿辉石的OH吸收峰位置分别为3435-3460cm-1（Ⅰ型）、3520-3550cm-1（Ⅱ型）和3600-3630cm-1Ⅲ型),均为结构OH,Ⅰ型与Ⅱ型水含量之间存在明显相关性。石榴石不同种型水含量变化范围都较大,其中分子水含量为<1-1195 ppm,羟基水含量为<1-1917 ppm,总水含量为<1-3293 ppm。金河桥榴辉岩中绿辉石的水含量为48-625 ppm。金河桥榴辉岩石榴石平均总水含量为749～1164 ppm,绿辉石平均水含量为132-324 ppm。这说明石榴石具有与绿辉石相当或更强的水储存能力,也是俯冲板片向地幔水传输的重要介质。大多数样品石榴石平均羟基含量与平均Ca、Si、Ti、Na、Zr、Pr呈现明显相关性,表明表明羟基结合机制以水榴石替代为主并伴有其它机制。大多数样品绿辉石平均水含量与Al、Ca和Na呈现一定相关性,表明绿辉石的Ⅰ和Ⅱ型峰是由M2空位和Al替代Si这两种羟基结合机制导致的。绿辉石Ⅲ型峰未发现与其它元素之间存在相关性,暗示着其可能是由多种羟基结合机制导致的。石榴石颗粒水含量存在不同类型的分布特征,表明石榴石中分子水可以是折返过程中流体加入形成,也可以是原始流体包裹体或由原始结构羟基转化形成。大部分样品中观察到分子水含量和组成存在一定的相关性,暗示石榴石中分子水主要是内部来源,由折返过程中羟基降压出溶转化形成。由此可见,峰期石榴石水是可以达到饱和的。榴辉岩中石榴石变化的水含量受原岩性质、变质过程中流体可获得性、温度和压力等多种因素控制。超高压岩石折返过程中压力降低导致的羟基和分子水出溶是石榴石水含量巨大变化的主要原因。由于折返过程中的水丢失,石榴石最大水含量反映了超高压条件下水储存能力。因此,根据名义上无水矿物中水含量在不同尺度的分布特征,可以表征大陆俯冲带变质流体活动和地壳俯冲-折返的动力学过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 石榴石和绿辉石中H的赋存
•     1.2.2 石榴石和绿辉石羟基含量的影响因素
•     1.2.3 石榴石和绿辉石水含量的研究
•   1.3 存在的科学问题、研究内容、主要工作
• 第2章 区域地质背景和样品
•   2.1 大别造山带
•   2.2 金河桥榴辉岩
•   2.3 样品及岩相学特征
• 第3章 样品处理及分析方法
•   3.1 红外光谱分析
•   3.2 电子探针分析
•   3.3 LA-ICP-MS矿物微量元素分析
• 第4章 金河桥超高压榴辉岩石榴石和绿辉石的水和组成
•   4.1 引言
•   4.2 石榴石和绿辉石主微量元素组成
•   4.3 石榴石和绿辉石红外吸收光谱特征
•     4.3.1 石榴石红外吸收光谱特征
•     4.3.2 绿辉石红外吸收光谱特征
•   4.4 石榴石和绿辉石水含量
•     4.4.1 石榴石水含量
•     4.4.2 绿辉石水含量
•   4.5 石榴石和绿辉石不同种型水之间的关系
•   4.6 石榴石与绿辉石颗粒水含量剖面
•   4.7 石榴石和绿辉石成分与水含量的关系
• 第5章 讨论
•   5.1 石榴石中水
•     5.1.1 石榴石中羟基的结合机制
•     5.1.2 石榴石中分子水来源
•     5.1.3 石榴石水含量的控制因素
•     5.1.4 石榴石水含量
•   5.2 绿辉石中水
•     5.2.1 绿辉石中不同种型水及水含量控制因素
•     5.2.2 绿辉石水含量
•   5.3 榴辉岩水储存能力及其对俯冲带水传输的启示
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋素会

导师: 郑永飞,陈仁旭

关键词: 金河桥,榴辉岩,石榴石,绿辉石,流体,大陆深俯冲

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国科学技术大学

基金: 中科院先导项目(XDB18020303),国家自然科学基金项(41590624,41873033),国家重点基础研究发展计划(2015CB856106)

分类号: P588.3

总页数: 110

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