榴輝巖

榴輝巖eclogite是一種變質岩。由區域變質作用形成。主要由綠輝石和富鎂的石榴子石組成的高壓變質岩。其中綠輝石為含透輝石、硬玉等的單斜輝石，石榴子石為含鈣的鐵鎂鋁榴石。可含石英、藍晶石、尖晶石、頑火輝石、橄欖石、金紅石、硬柱石等，有的還含藍閃石、普通角閃石、黝簾石、榍石等礦物，但不含斜長石。

榴輝巖主要由石榴石和綠輝石組成，二者含量大於80%，石榴石屬鐵鋁榴石一鎂鋁榴石一鈣鋁榴石系列，綠輝石系含透輝石、鈣鐵輝石、硬玉、錐輝石組分的單鈄輝石。礦物組合中有少量次要礦物柯石英、剛玉、金剛石、斜方輝石、多硅白雲母、藍晶石、綠簾石、斜黝簾石、藍閃石、角閃石、金紅石等。

榴輝巖在岩石學分類上屬高壓中低温變質岩類，地表出露十分稀少，產狀十分複雜，一般在造山帶的核部，常常代表古板塊的邊界。它可成為金伯利岩中的包體，也可在石榴橄欖岩中呈條帶產出，榴輝巖可與某些麻粒巖相岩石伴生，也可以在高壓變質帶中同藍閃石片岩相伴。

榴輝巖一般為深色，粗粒不等粒變晶結構，塊狀構造，比重較大，呈塊狀體或層狀體產出。常以次要的特徵礦物命名，如藍晶石榴輝巖等。榴輝巖的化學成分與玄武岩相似，產狀和成因比較複雜。典型的榴輝巖應當是鎂鋁石榴石、綠輝石組合的岩石，榴輝巖顯微結構圖，粒狀變晶結構，放大160倍，綠色為綠輝石，紅色為鎂鋁石榴石。礦物顏色綠輝石呈綠、深綠、淺綠色，鎂鋁石榴石呈淺紅、紅、暗紅色。呈塊狀構造，不等粒變晶結構。少量榴輝巖曾經歷強烈塑性變形，礦物產生應力下的變晶作用。

榴輝巖可作為包體產在金伯利岩中；也可在石榴橄欖岩侵入體中呈條帶產出；可與麻粒巖相和角閃巖相的岩石伴生；也可在高壓變質帶的藍片岩中出現。產狀的不同，反映了榴輝巖成因的複雜性。關於榴輝巖的成因，主要觀點有：榴輝巖是在地幔形成的，是地幔物質在一定深度的結晶產物，或是地幔岩石部分熔融的殘留體；榴輝巖是玄武岩在大陸地殼深部條件下的變化產物；榴輝巖是在高巖壓下，由玄武質岩漿結晶形成；榴輝巖是地殼深部變質作用的產物，壓力極高，1.1～1.5Gpa，最高可達3Gpa。温度範圍較寬：450～750℃。

有3種產出狀態：①呈包裹體產於金伯利岩和層狀超基性岩中。②呈夾層狀、透鏡體產於角閃巖相和麻粒巖相的岩石中。③呈夾層或透鏡體產於藍閃石-硬柱石片岩相岩石中。通常認為它是在極高壓條件下形成的岩石，但温度變化範圍較大。金伯利岩中的榴輝巖包體波認為是地幔物質的產物。

根據巖相學、礦物成份化學和熱力學分析表明，該類榴輝巖記錄了6期變質過程，具有“順時針”的PT演化軌跡。由Ⅰ階段、Ⅱ階段至Ⅲ階段顯示了近於等温增壓進變質特徵，並在Ⅲ階段壓力值最高達到P=2.53 GPa; Ⅳ階段和Ⅴ階段則表現為增温降壓退變過程，温度在Ⅴ階段最高達到T=627 ℃；到Ⅵ?階段則為降温降壓過程。該過程暗示了高壓板片在俯衝和折返過程中可能處於一個非勻速的狀態。推測朱家衝榴輝巖後期增温退變的過程可能是源於受擾動的地温線恢復、超高壓榴輝巖退變過程的“散熱”以及該類榴輝巖對温度變化極為敏感所致。

榴輝巖和角閃巖進行了地球化學和構造解析，發現榴輝巖的退變質作用強烈局域化，和變形的局域化相一致。非保守元素（K、Rb、Cs和Ba）在這兩類榴輝巖中的特徵相似。從超高壓榴輝巖相、榴輝巖相到角閃巖甚至更低變質相的退變質作用對非保守元素（K, Rb, Cs, Ba等）的影響很小。在榴輝巖退變質作用中，綠輝石或石榴石分解形成斜長石+角閃石的礦物組合要求相當量的水。由於上述元素在水溶液中可溶且易遷移，如果退變質過程伴隨着大量、彌散性的流體，退變榴輝巖應在這些非保守元素上表現出可觀的變化。因此上述特徵表明：在退變質過程中，基本上沒有外來液體，流體的來源為名譽上無水礦物減壓脱水或分解中形成；這些流體只作有限的遷移，溶解於這些流體中的保守元素近原地重新分佈。

該研究結果與基於同位素、流體包裹體、巖相學、及榴輝巖的變形構造觀測結果一致。來源於名譽上無水礦物減壓脱水作用的有限且內部緩衝的流體，可以解釋（1）在蘇魯強烈退變質的榴輝巖中，退變質和榴輝巖韌性剪切帶為什麼高度局域化；（2）為什麼即使在強烈退變質域還保存有顆粒極大的磷灰石。

上述推斷的流體存在的形式與規模，有助於理解蘇魯超高壓榴輝巖的變形特徵。在CCSD主孔和地表榴輝巖中，韌性變形通常表現為高度區域化，往往與高度退變質域相吻合。這種關係也説明流體的高度局域化，成管道流的形式出現，不僅是促進剪切變形，而且是促進榴輝巖局部退變質的主要因素。

中國大陸科學鑽探主孔位於大別—蘇魯這條典型的超高壓變質帶上，孔內0-2000m的岩心中，各種榴輝巖佔到50%以上。榴輝巖大多經歷了不同程度的退變質。依據榴輝巖中主要礦物綠輝石和石榴石的退變質程度，0-2000m榴輝巖的退變質過程可分為2個大階段，4個亞階段：第一大階段（又分為輕微退變質、部分退變質）、第二大階段（又分為退變質和強退變質）。總的退變質趨勢是：石榴石逐漸被韭角閃石或黑雲母+綠簾石替代；綠輝石逐漸被角閃石+鈉長石後成合晶替代，硬玉（Jd）含量逐漸減少，並部分轉化為霓輝石。榴輝巖在退變質過程中所經歷的温壓條件為：峯期變質温度為697-831℃，壓力3.0Gpa左右；部分退變質階段温度為629-776℃，壓力1.2-1.6Gpa；退變質階段温度為550-650℃，壓力0.5-0.7Gpa；強退變質階段温度為300~400℃，壓力0.30-0.35Gpa。綜合岩石、礦物及形成温壓條件等特徵，推斷榴輝巖的折返過程經歷了兩個大階段：第一大階段是近等温降壓的快速折返（榴輝巖在此期間經歷了第一大階段的退變質），第二大階段是降温降壓的緩慢抬升（榴輝巖繼而經歷了第二大階段的退變質）。綠輝石的完全退變質，既是劃分榴輝巖兩大退變質階段的標誌，同時也是區分兩大折返階段的標誌。