麻粒岩(granulite)是一种高级 变质岩 ,属高温低压区域 变质作用 产物。麻粒岩相(granulitefacies)是一种高温麻粒岩相区域变质相。它与角闪岩相之间的界线以 紫苏辉石 开始出现为标志。麻粒岩虽然在 显生宙 也有产出,但是主要分布在 太古宙 至 古元古代 变质岩系 中。
分类
粒变岩具粒状 变晶 结构,具不明显的片麻状构造或块状构造。常见的类型有:①长英麻粒岩,由 粉砂岩 、硅质 页岩 、中酸性岩浆岩等变质而成。例如中国河北宜化 庞家堡镇 的石榴二长麻粒岩(又称白粒岩),主要由 铁铝榴石 、 正长石 、 斜长石 和 石英 组成。② 辉石 麻粒岩,常由基性岩浆岩变质而成。如中国 宣化区 产有辉石麻粒岩,主要由铁铝榴石、 透辉石 (部分变为 角闪石 )和中基性斜长石组成。
形成条件
麻粒岩可以形成在高温(700-900°C)到超高温(900-1100°C)条件下,并且变质压力一般为0.7-1.3GPa,相当于地下25-40km的深度(Harley, 2008)。相对于 榴辉岩 ,麻粒岩石变质程度以温度较高但是压力较低为特点,是高热 梯度 (>30°C) 变质作用 产物。Dallwitz(1968)东 南极洲 泥质 变质岩 中发现了含 假蓝宝石 的麻粒岩,变质矿物组合所记录的温度达到1100°C。这个发现得到Ellis等(1980)的证实,嗣后在世界各地克拉通造山带变质岩中陆续发现变质温度超过900°C的麻粒岩(Harley, 1998, 2008)。
麻粒岩相变质作用的发生机制是近年来变质地质学研究中的一个前沿问题(Harley, 1989, 2008;Keysey & Hand, 2015; Zheng & Chen, 2017)。早先认为是原先位于 地壳 上部的岩石因 构造运动 而逐渐埋藏到地下深处,受到高温 变质作用 而成。20世纪70年代以后,有的地质学家认为是由 上地幔 来源 岩浆 上升侵入地壳底部,引起地壳岩石在高温高压下发生变质而成。还有一种看法, 岛弧 火山岩 之下地壳受到 地幔 加热变质形成。尽管这类 变质岩 毫无例外地出现在汇聚板块边缘,但是这些岩石一般都叠加在先前变质的榴辉岩相变质岩上,并且板块汇聚年龄都不同程度地老于麻粒岩相变质年龄。这种时空叠加关系导致麻粒岩一方面表现出高温条件下脱水熔融的特点,另一方面表现出结构和成分上的继承性。
Zheng & Chen(2017)根据汇聚板块边缘麻粒岩与同时代 混合岩 和 花岗石 之间的共生关系以及对俯冲带榴辉岩相变质岩的叠加关系,提出造山带 岩石圈 拉张引起的变质脱水和部分熔融是引起 地壳 岩石发生麻粒岩相 变质作用 的基本机制,并将这类变质作用概括为裂熔变质作用。
研究麻粒岩需要解决如下关键科学问题:(1)麻粒岩在造山带的分布范围及其与 角闪岩 之间的时空关系?(2)麻粒岩相变质作用的 P-T 轨迹是顺时针还是逆时针?(3)麻粒岩相变质作用的持续时间尺度是多大?(4)麻粒岩相变质作用与榴辉岩相变质作用之间的时空关系是什么?(5)麻粒岩相变质作用是与挤压型还是拉张型造山作用有关?(6)麻粒岩相变质作用是与 超大陆 聚合还是裂解有关?
岩石组成
麻粒岩在1803年由魏斯首次命名。大面积分布在早前 寒武纪 (尤其是 太古宙 和 古元古代 )的高级变质地区(Harley, 1998; Kelsey & Hand, 2015)。主要由 长石 、 石英 、 辉石 ( 紫苏辉石 、 透辉石 等)组成,有时含 石榴石 、 硅线石 、 蓝晶石 等。岩石中暗色矿物以紫苏辉石、透辉石、 石榴子石 等 碘化钠 暗色矿物为主, 角闪石 、 黑云母 等,主要为不含或基本不含水的矿物。浅色矿物主要为 斜长石 、条纹长石、反条纹长石和石英,有时可含矽线石、 堇青石 等。岩石中含水矿物不稳定,一般不含或少含。
目前对麻粒岩的定义尚存在不同的认识:有人认为麻粒岩中 辉石 等暗色矿物的含量不大于30%;有人认为麻粒岩的暗色矿物应以 紫苏辉石 为主;有人主张只把具麻粒岩相典型矿物组合的 变质岩 称作麻粒岩。还有人把含 紫苏辉石 和不含紫苏辉石的麻粒岩相变质岩(除 大理石 、 石英岩 外)均称为麻粒岩,等等。
一般来说,麻粒岩具有粗粒 花岗石 变晶 结构,片理构造不清楚,块状构造。它们是麻粒岩相 变质作用 的典型岩石,由于原岩成分不同,可出现不同类型的麻粒岩。镁铁质麻粒岩(maficgranulite)中暗色矿物( 紫苏辉石 、 透辉石 、 角闪石 )含量为30-85%,其余为浅色矿物例如 长石 和 石英 ,有时含 石榴石 等。长英质麻粒岩(felsic granulite),暗色矿物含量小于30%。主要由长石、石英、 辉石 ( 紫苏辉石 等)组成,有时含石榴石、 硅线石 、 蓝晶石 等。