钛粒硅镁石：冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物.pdf

第43 卷第2 期2024年3 月钛粒硅镁石：冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物岩石矿物学杂志ACTAPETROLOGICA ETMINERALOGICAVol.43,No.2:427449Mar.,2024Doi:10.20086/ki.yskw.2024.0211杨文宽12,申婷婷1（1自然资源部深地动力学重点实验室，中国地质科学院地质研究所，北京10 0 0 3 7；2 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京10 0 0 8 3)摘要：蛇纹岩矿物组合简单，主要组成矿物蛇纹石的温压稳定范围很大，这导致确定蛇纹岩的变质温压条件存在困难。本文通过实验岩石学模拟的方法，确定了钛粒硅镁石是蛇纹岩经历超高压变质的特征变质矿物。根据实验观察,压力达到3.0 3.5GPa条件下，6 0 0 7 0 0 范围内均存在钛粒硅镁石的生成反应，说明钛粒硅镁石在压力大于3.03.5GPa条件下才能稳定；温度高于7 50，钛粒硅镁石开始减少直至消失。至于钛粒硅镁石的压力上限，由于实验条件所限，本次实验并未得出。钛斜硅镁石先于钛粒硅镁石出现，晚于钛粒硅镁石消失，稳定的温压范围更大。对实验样品观察发现，普遍存在钛粒硅镁石、钛斜硅镁石和橄榄石互为核边、互相交生的现象，这些实验现象与自然界中观察到的现象一致。低温高压条件下，由于这3 类矿物结构的相似性，钛斜硅镁石与橄榄石通常出现互为核边的现象；随着温度升高，钛斜硅镁石以斑块或者片晶出现在橄榄石中，直至最终分解消失。钛粒硅镁石的出现与否取决于温压条件：低温低压条件下，钛粒硅镁石不稳定，发生分解产生钛斜硅镁石，出现钛斜硅镁石包裹钛粒硅镁石的现象；低温高压条件下，钛粒硅镁石稳定生长，出现钛粒硅镁石发育于钛斜硅镁石边部的现象；高温条件下，钛粒硅镁石不稳定，以片晶形式存在于橄榄石或钛斜硅镁石中。研究表明，钛粒硅镁石稳定于低温高压条件，确定其为冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的标志。同时详细的岩相学显示了钛硅镁石矿物在高压变质过程中的行为，从而为俯冲带超基性岩变质研究提供理论依据。关键词：高温高压实验；蛇纹岩；钛粒硅镁石；钛斜硅镁石；变质反应中图分类号：P588.348Ti-chondrodite:A diagnostic mineral of ultra-high pressure metamorphism(1.Key Laboratory of Deep-Earth Dynamics of Ministry of Natural Resources,Institute of Geology,Chinese Academy ofGeological Sciences,Beijing 100037,China;2.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Abstract:The simple mineral assemblage of serpentinite and the extensive thermobaric stability range of its primarymineral,serpentine,pose challenges in determining the thermobaric conditions of the serpentinite.This paperaddresses this issue by utilizing high-pressure experiments,establishing that Ti-chondrodite serves as a diagnosticmineral for serpentinite undergoing ultra-high pressure metamorphism.Based on experimental observations,Ti-chondrodite is found to form within the temperature range of 600700,r e a c h i n g p r e s s u r e s o f 3.0 3.5 G Pa,signifying its stability at pressures exceeding 3.03.5 GPa.However,temperatures above 750 l e a d t o a g r a d u a l收稿日期：2 0 2 3-12-10；接受日期：2 0 2 4-0 2-10；编辑：尹淑苹；英文审校：王丹基金项目：国家自然科学基金项目（42 2 7 2 0 6 5，418 7 2 0 6 7，9 2 0 6 2 2 15，42 17 2 0 6）；科技部重点研发计划课题（2 0 2 3 YFF0804401）；中国地质科学院基本科研业务费（JB2311）；中国地质调查局项目（DD20221817，D 2 3 0 1-5，D D 2 0 2 3 0 3 40，D D 2 0 2 2 16 3 0）作者简介：杨文宽（2 0 0 0），男，硕士研究生，地质工程专业；通讯作者：申婷婷（19 8 5），女，博士，副研究员，变质地质学方向，E-mail:ttshen 。文献标识码：Afor serpentinites in cold subduction zonesYANG Wen-kuan-?and SHEN Ting-tingBeijing 100083,China)文章编号：10 0 0-6 52 4(2 0 2 4)0 2-0 42 7-2 3428reduction and eventual disappearance of Ti-chondrodite.The experimental conditions define the determination of theupper pressure limit for Ti-chondrodite.Ti-clinohumite typically forms earlier than Ti-chondrodite and persists lon-ger,exhibiting a broader range of stability.In this experiment,a noteworthy observation is the intergrowth of Ti-chondrodite,Ti-clinohumite,and olivine.The observed phenomena in this experiment align with natural occur-rences.Under the conditions of low temperature and high pressure,due to the similarity of the structure of thesethree types of minerals,Ti-clinohumite and olivine usually appear each others nuclear edge.With the increase oftemperature,Ti-clinohumite appears in olivine as patches or lamellae until it finally decomposes.The appearance ofTi-chondrodite depends on the temperature and pressure:under the conditions of low temperatures and low pres-sures,Ti-chondrodite is unstable and decomposes into Ti-clinohumite,then the phenomenon of Ti-chondrodite coa-ted with Ti-clinohumite appeares;under the conditions of low temperatures and high pressures,the Ti-chondroditebecomes stable,and the Ti-chondrodite develops on the edge of Ti-clinohumite;at high temperatures,Ti-chon-drodite is unstable and exists in the form of lamellae in olivine or Ti-clinohumite.This study establishes Ti-chon-drodite as an indicator of ultrahigh-pressure metamorphism for serpentinites in cold subduction zones.Detailed pet-rographic investigations elucidate the behavior of titanium-humite minerals during the metamorphic process,offeringa theoretical foundation for the examination of ultramafic rock metamorphism.Key words:high pressure experiment;serpentinite;Ti-chondrodite;Ti-clinohumite;metamorphismFund support:National Natural Science Foundation of China(42272065,41872067,92062215,4217206);The Na-tional Key Research and Development Project of China(2023YFF0804401);Foundation of Chinese Academy of Geo-logical Sciences(JB2311);Project of China Geological Survey(DD20221817,D2301-5,DD20230340,DD20221630)钛粒硅镁石（TiCh，T i-c h o n d r o d i t e）和钛斜硅镁and Evans,1980;Scambelluri et al.,1991;Okay,石（TiCl，T i-c lin o h u m it e）是蛇纹岩中经常出现的副1994;Rahn and Bucher,1998;Trommsdorff et al.,矿物，属于硅镁石族矿物，研究它们有助于推断蛇纹2001;Yang,2003;Lopez Sanchez-Vizcaino et al.,岩的变质温压条件，对研究蛇纹岩的变质作用有重2005）。值得注意的是，产出在碳酸岩中的斜硅镁石要意义。硅镁石族矿物的化学分子式为：和粒硅镁石通常富F,贫Ti（Ba l a s s o n e e t a l.，2 0 0 2;n(M,SiO4)M-Ti.（O H,F)2-2 O 2,其中 M为 Mg,Ehlers and Hoinkes，19 8 7）,而超基性岩中出现的大Fe，M n，Ni，Zn，x 0.5。硅镁石族矿物有4个不连部分为富Ti，贫F（Smi t h，19 7 7；D y me k e t a l.，续端员：n=1为块硅镁石；n=2为粒硅镁石；n=31988;Rahn and Bucher，19 9 8;Lo p e z Sa n c h e z-为硅镁石；n=4为斜硅镁石。它们的成分与橄榄石Vizcainoetal.，2 0 0 5）。实验岩石学和野外观察证的成分共线,结构上是由橄榄石层（O）和块硅镁石明,F的加人可以使硅镁石矿物稳定到更高的温度层（N)以不同的比例堆垛而成。粒硅镁石为ON；硅(Engi and Lindsley,1980;Weiss,1997;Hermann镁石为0 0 N；斜硅镁石为0 0 0 N（T h o mp s o n，19 7 8；et al.,2007;Lopez Sanchez-Vizcaino et al.,2005,EhlersandHoinkes，19 8 7）。硅镁石族矿物中普遍存2009）。低温条件下产生的硅镁石通常富Ti,而不含在3 种交代作用：FeMg-1、O H F-,和 TiO,Mg-（O H,F。自然界中,斜硅镁石的发现比较普遍：蛇纹岩、金F)-2,因此硅镁石族矿物中通常含有F和Ti(Evans伯利岩和石榴橄榄岩中都报道了斜硅镁石的存在，and Trommsdorff，19 8 3）。这些元素的加人，对硅镁而且这些寄主岩石都出现在高压变质带中,或者来石族矿物的稳定性有很大的影响。自于深地慢。与斜硅镁石相比,粒硅镁石在自然界自然界中,硅镁石族矿物特别是斜硅镁石和粒中较为少见。除了碳酸岩中出现含F的变种外,超硅镁石通常出现在接触变质带或石灰岩（Rice，基性岩中多发现的是含 Ti 的钛粒硅镁石：如 Buell1977;Franz and Ackermand,1980;Kearns and Lucil-Park金伯利岩中（Arizona，U SA；A o k i e t a l.，19 7 6;le，19 8 0；Eh le r s a n d H o i n k e s，19 8 7）,以及碳酸岩和Smith，19 7 7）、变质纯橄岩中（Isua Supracrustal Belt,超基性岩中（McGetchin et al.，19 7 0；A o k i e t a l.，western Greenland；D y m e k e t a l.，19 8 8)以及蛇纹岩1976;Evans and Trommmsdorff,1978;Trommsdorff中（如Alps,中国大别山和西南天山地区）。在大洋岩石矿物学杂志第43 卷第2 期俯冲带的蛇纹岩中目前报道最多的是钛斜硅镁石(Trommsdorff and Evans,1980;Scambelluri et al.,1991;Rahn and Bucher，19 9 8;Lo p e z Sa n c h e z-Vizcaino et al.,2005)。杨文宽等：钛粒硅镁石：冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物PhB10.0F42912.0MSHPhBChu很多研究者探讨了粒硅镁石和斜硅镁石的稳定性。Yamamoto 和 Akimoto(1974)在 MSH(Mg0-SiO,-H,O)体系下进行实验,发现了粒硅镁石。随后仍旧在 MSH体系下,Yamamoto 和 Akimoto(1977)首次在实验室条件下（2.9 7.7 GPa和8 0 0 10 0 0）合成粒硅镁石和斜硅镁石，并研究了它们的稳定域。Wunder(1998）也在MSH体系下做了实验，研究粒硅镁石和斜硅镁石的稳定域，该可逆实验与Yamamoto和Akimoto（19 7 7）的实验相比,粒硅镁石的稳定域没有太大变化，而斜硅镁石的稳定域扩大到更低的温度和压力（图1）。Engi和Lindsley（19 8 0）利用天然的钛斜硅镁石（Malenco，It a l y）在0.2 2.4GPa和480800的实验条件下研究钛斜硅镁石的分解反应：钛斜硅镁石=橄榄石+钛铁矿+水,得到了钛斜硅镁石的分解曲线（图1）,并发现F的加人可以将钛斜硅镁石的稳定域推到较高的温度，可能到深部地慢条件下的温度。同时,该实验在59 0 和2.4GPa的条件下合成了钛粒硅镁石。Weiss（19 9 7）使用天然钛斜硅镁石进行分解实验,压力上限为6.0 GPa，得到的实验结果与Engi和Lindsley（19 8 0）相似（图1)。在MSH体系中,斜硅镁石和粒硅镁石稳定在高温区域,低于6 0 0 则不出现。但是在自然界中,这两种矿物的含Ti变种出现在低于6 0 0 的地质环境（Sh e n e t a l.，2 0 15）。由此推测,Ti的加入使斜硅镁石和粒硅镁石的稳定域向低温低压方向迁移。综上所述，为了探索钛粒硅镁石和钛斜硅镁石的稳定域，学者们从研究天然样品到实验室合成实验都做出了努力，但是结论不尽相同,这就使得对这两种矿物的稳定域的认识更加模糊不清。自然界中,McGetchin等(（19 7 0)在金伯利岩中发现了钛粒硅镁石，认为该金伯利岩形成于50 150 km深度，1000条件,并认为钛粒硅镁石是上地慢中主要的挥发分的载体。Aoki等(19 7 6)认为钛粒硅镁石和钛斜硅镁石可以从10 0 km和10 0 0 条件下的岩浆中结晶出来。但是,Trommsdorff 和Evans(1980)通过研究天然样品,认为在地壳压力范围内（1.5GPa），不含F的钛斜硅镁石的稳定域包含在叶蛇纹石的稳定域（不超过6 8 0 7 0 0）内,这与Engi和Lindsley（19 8 0)的实验结果是一致的；但是在高压条件下B8.06.04.02.0F0400图1MSH体系中斜硅镁石和粒硅镁石的稳定域(据申婷婷等，2 0 16)Fig.1Stability field of clinohumite and chondrodite in theMSH system(after Shen Tingting et al.,2016)黑色实线代表MSH体系下Perplex计算的结果；红色实线代表Wunder(1998）的实验结果；蓝色虚线代表Yamamoto和Akimoto（19 7 7）的实验结果；绿色实线分别代表Engi和Lindsley（19 8 0）（E&L，8 0）和Weiss（19 9 7）（W，9 7）的实验结果。根据Wunder（19 9 8)的实验结果,绿色区域代表粒硅镁石的稳定域；粉色区域代表斜硅镁石的稳定域；符号缩写见正文the black solid lines represent the results calculated using Perplex inthe MSH system;the red lines represent the experimental results fromWunder(1998);the blue dotted lines represent the experimental re-sults from Yamamoto and Akimoto(1977);the green solid lines repre-sent the decomposition reaction of Ti-clinohumite and the experimentalresults that are from Engi and Lindsley（19 8 0)(E&L,8 0)a n d W e i s s(1997)(W,97);the green area represents the stability field of chon-drodite and the pink area represents the stability field of clinohumite;（1.5 2.5G Pa）,钛粒硅镁石稳定范围扩大，可以稳定到叶蛇纹石的稳定域之外。Shen等（2 0 15）利用天然钛粒硅镁石和钛斜硅镁石做了高压实验，得出了钛粒硅镁石的最低稳定压力为2.6 GPa（550），并得到了超基性岩变质演化的p-T格子（图2)。本文再次研究该实验样品,得到一些新的发现,并验证了之前的研究结果。文中使用的矿物缩写代号为：Atg一叶蛇纹石；Al-Atg一高铝叶蛇纹石；Alm一铁铝榴石；Brc一氢氧镁石；Chl一绿泥石；Chn一粒硅镁石；Chu一斜硅VdBrcW.97TiCIH.OOf+1lm+600mineral abbreviations are indicated in the textOH+CoeQ2ChFo+BrcE&L,80800温度/100012004305.04.03.02.01.0图2 基于实验结果和Schreinemaker定律得出的含钛粒硅镁石和钛斜硅镁石的超基性岩的变质演化p-T格子（引自 Shen et al.,2015)Fig.2 p-T grid for TiCh and TiCl in ultramafic rocks basedon experimental results and Schreinemakers rule(cited from镁石；Chr一铬铁矿；Coe一柯石英；Cpx一单斜辉石；En一顽火辉石；Fo镁橄榄石；Grs一钙铝榴石；Grt一石榴子石；Mgn一菱镁矿；O1一橄榄石；Opx一斜方辉石；Ilm一钛铁矿；Per一方镁石；PhA一矿物相phase A;Table 1The bulk composition and mineral compositions of the initial materials used in high pressure experiments初始矿物来源西南天山Malenco(Italy)TiChTiCl含量3.0Si0233.19TiO28.67Al,030.00Cr,030.18Feo7.47Mno0.35MgO45.61Cao0.00Na200.00K200.00Nio0.00LIO2.99F总量一表示低于检出限，空白表示未检测。岩石矿物学杂志PhB一矿物相phase B；Pr p 一镁铝榴石；Qz一石英；Spl一尖晶石；Sps一锰铝榴石；Sti一斯石英；TiCh一OH+1OOH+I+OBrc,Atg,Ol,Atg,TichTiChoCTiCh+AtgtTICI+H,Og+Brco,Atg,TiClTiCh+AtgtAtgBre,Atg,TiChTiCITiCI+mRiH,OOl,Atg,TiCI400500Shen et al.,2015)36.305.500.000.0010.900.8045.600.000.000.000.201.4898.46100.78第43 卷钛粒硅镁石；TiCl一钛斜硅镁石；Tlc一滑石。ol,Opx,Ol,Opx,RtTiCh()H+1010/km+ul+Ioi1不变点：(TiCh,Ticl,Ol,Opx,Rt,H,O)(0)TiCh+Opx+Ol=-TiCI+H,O(i)TiCh+OI+Rt-TiCI(ii)TiCh+Opx=TiCI+Rt+H,O0物组合：OL,Opx,Ticl6007001/表1高压实验初始物质的矿物成分和全岩成分Cerro del AlmirezDuria peridotite合成试剂(Spain)Atg9.873.041.600.023.030.443.980.0836.720.000.000.000.0012.0797.941高压实验方法和分析测试技术本次高压实验在澳大利亚国立大学地球科学系高压实验室完成，使用的设备为活塞圆筒高压设备。反应的初始物质组成为：钛粒硅镁石（TiO，=8.67%；西南天山，质量分数3.0%），钛斜硅镁石（T i 0,=5.50%；M a l e n c o，It a l y，9.8%）,叶蛇纹石(Al06-4,Cerro del Almirez,Spain;Padron-Navarta etal.,2008,73.0%),橄榄石(Fo90;San Carlos,3.0%),8009001000氢氧镁石（合成样品，9.0%）和钛铁矿（Duriaperido-tite,Alps;Herman et al.，2 0 0 6,2.2%)。这些矿物经混合后在研钵中充分研磨,研磨至粒径 2 0 m。按照矿物成分计算得到全岩成分,其中TiO，含量为2%（表1）。该全岩成分与天然样品的全岩成分相似,但是TiO，含量相对高一些,这样做的目的是为了增加全岩中Ti 的浓度，从而方便观察分析含Ti硅镁石类的变质反应。样品粉末装在金质胶囊中。胶囊的制作方法为：取直径为2.3 mm的金管，切下约10 mm长，用电弧焊将一端封闭，然后称取2 0 mg样品，装入胶WB/%计算的初始物质的San Carlos(Alps)BrcIlm9.02.20.000.000.0052.650.000.000.000.000.0047.350.000.0069.110.000.000.000.000.000.000.000.000.0030.890.00100.00100.00全岩成分013.040.870.000.000.009.780.0049.350.000.000.000.000.00100.0036.692.002.240.335.620.1540.950.000.000.000.0212.00100.00第2 期囊中。将胶囊口和接近口的内壁处理干净，确保没有样品附着，然后用电弧焊封闭胶囊的另一端。装人样品前后分别称取胶囊的质量，从而得到实际装入的样品量。将制成的胶囊先放入MgO管内,后放人石墨管内,再套入NaCl制成的管内,最后外层包裹聚四氟乙烯薄膜,放人高压腔内。实验的温压范围为6 0 0 7 50 和2.5 5.5GPa,每个实验持续16 8 h。压力直接从承载压计算得到,可以精确到0.1 GPa,温度通过Type B thermocouples(Ptg4Rhg/PtRh3o）控制,可以精确到10。实验的淬火过程是快速将压力卸载掉，然后温度降低到200以下，以上过程在10 s内完成。具体的描述见Herman等（2 0 0 5）和Shen等（2 0 15）。实验样品取出后将胶囊制成样品靶,抛光喷碳，以待分析测试。扫描电镜和能谱（SEM+EDS)测试工作在中国地质科学院成矿作用与资源评价国家重点实验室完成。扫描电镜型号为JSM-IT500（日本电子）,能谱型号为JEOL-EX-74600U4L2Q，分辨率为3.0 nm，加速电压为13 kV,最大放大倍数为3 0 0 万倍，元素探测范围为 Be(4)U(92)。电子探针显微分析仪（EPMA）型号为JEOL公司的JXA-8100（日本电子），分析参数：加速电压15kV,束流2 10-8 A,摄谱时间10 s,束斑5m，ZAF校正,SPI组合标样校正。2实验结果2.1岩相学特征为了方便阅读,将实验中可能发生的变质反应和矿物结构关系整理成表2。压力2.5GPa、温度6 2 0 的样品D1512中,初始物质中的氢氧镁石(Brc)已经消失,发生了变质反应：叶蛇纹石+氢氧镁石=橄榄石+水（图2）。明显观察到钛斜硅镁石和橄榄石边部生长了次生橄榄石边（图3 a、3 b）；有的橄榄石周围生长了钛斜硅镁石的边（图3 c）,这些次生边看起来多孔,形状不规则。样品中钛斜硅镁石和橄榄石的含量明显增多，钛粒硅镁石的含量减少，未检测到钛铁矿，推测钛粒硅镁石发生分解形成钛斜硅镁石，钛元素转移到钛斜硅镁石中。叶蛇纹石发生部分脱水分解反应产生少量绿泥石。温度7 0 0 的样品C4420中，叶蛇纹石发生完全脱水反应：叶蛇纹石=橄榄石+斜方辉石+绿泥石+水。样品中,橄榄石的含量很高,斜方辉石的颗杨文宽等：钛粒硅镁石：冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物431粒粗大，钛斜硅镁石以斑块状出现在橄榄石或者斜方辉石中，钛粒硅镁石完全消失，出现了新的含钛矿物相金红石（图3 d、3 e、3 f）。钛斜硅镁石基本不以单独矿物相存在，说明温度升高后钛斜硅镁石也开始消减。在温度7 50 的样品C4474中，橄榄石中的钛斜硅镁石斑块明显减小，有的仅以小的片晶存在。斜方辉石颗粒变小，多呈棒状，说明发生了快速的脱水反应,未见钛粒硅镁石，金红石仍存在，可能发生了如下反应：钛粒硅镁石/钛斜硅镁石+斜方辉石=橄榄石+金红石+水（图3 g、3 h、3 i）。上述3 个不同温度的高压实验结果说明,在2.5GPa的压力条件下，钛粒硅镁石不稳定，逐渐发生分解形成钛斜硅镁石或橄榄石。而且温度越高，钛粒硅镁石越容易分解。700750条件下，钛斜硅镁石也开始减少,残留的钛斜硅镁石以斑块或者片晶出现在橄榄石中,并且随着温度升高，斑块或者片晶逐渐缩小，分解后产生的TiO,形成金红石。压力3.0 GPa条件下进行的高压实验只有1个样品D1526（6 50）（图4），样品的状态与样品D1512(620,2.5G Pa)很相似：钛斜硅镁石的边部生长了不规则形状的橄榄石包边（图4b）；有的橄榄石边部也生长了类似的次生橄榄石（图4c）；高钛斜硅镁石边部生长低钛斜硅镁石（图4d），代表了低温条件下，新生成的钛斜硅镁石或者橄榄石附着已有矿物边部生长。样品中没有检测到钛铁矿，相比较于初始样品，目测钛斜硅镁石的含量明显增加，钛粒硅镁石含量没有太大变化,因此认为，这个温压条件下,钛铁矿和橄榄石反应生成了钛斜硅镁石，而钛粒硅镁石含量没有发生明显变化，无法判断是否发生了分解或者生成反应。压力3.5GPa、温度6 0 0 的样品C4408中,叶蛇纹石发生部分脱水分解，观察到钛粒硅镁石、钛斜硅镁石和橄榄石有互生的现象。钛粒硅镁石生长橄榄石或者钛斜硅镁石次生边，或者钛斜硅镁石生长橄榄石次生边，这些次生边也呈现出多孔不规则的特征（图5a、5b）。高钛的钛斜硅镁石边部发育低钛的钛斜硅镁石（图5c）。部分橄榄石边部也会生长低钛的钛斜硅镁石（图5a）。观察到钛铁矿生成钛粒硅镁石的反应发生（图5c）。温度6 50 的样品C4429中,叶蛇纹石仍旧发生部分脱水分解反应，钛斜硅镁石的橄榄石次生边变大，钛斜硅镁石开始以斑块状出现在橄榄石中（图5d）。钛铁矿与橄榄石反应形成钛斜硅镁石或者钛斜硅镁石和钛粒硅镁石432岩石矿物学杂志第43 卷￥影（+）V*(+)1 (+)1(-)L(4)10“(-)“0“(+)xdo(+)10(+)10L(0(+)xdo“(+)10(+)10LV“(+)10(+)0(+)4OB(+)10(+)O(+)O4 15*(-)ul“(-)V(+)10(+)0(+)O(r)400(-)u(-)o(+)1(+)O()OV(+)10(+)(+)O4“(-)S(+)10(+)(O140“10(+)xdo(-)xo(+)10“(+)“()O“1(+)xdo*(+)10(+)1L=8023456780第2 期杨文宽等：钛粒硅镁石：冷俯冲带蛇纹岩超高压变质的特征变质矿物b433ChrTiCIAtgdTiCIOpxRIChlTiCOIChlOpxChlTiCI图3 压力2.5CPa不同温度条件下高压实验样品中橄榄石、钛斜硅镁石和钛粒硅镁石的关系Fig.3 The relationships of olivine,Ti-clinohumite and Ti-chondrodite in experimental runs at 2.5 GPa with different温度6 2 0 的高压实验样品D1512,叶蛇纹石发生部分脱水分解反应：a一钛斜硅镁石生长了橄榄石包边；b一橄榄石边部再生了橄榄石次生边，包裹了钛斜硅镁石；C一橄榄石被钛斜硅镁石包边。温度7 0 0 的高压实验样品C4420,叶蛇纹石发生脱水反应后产生矿物组合橄榄石+斜方辉石+绿泥石：d一钛斜硅镁石以包裹体或者残留体出现在橄榄石或者斜方辉石颗粒中间，富钛矿物出现金红石，橄榄石、斜方辉石和绿泥石为主要矿物；e一金红石和橄榄石、斜方辉石共生，钛斜硅镁石以残余体出现在斜方辉石和橄榄石中；f一钛斜硅镁石与橄榄石和斜方辉石的接触关系。温度7 50 的高压实验样品C4474：g，h 和i样品中的矿物组合为橄榄石+斜方辉石+绿泥石+金红石，钛斜硅镁石以in experimental run D1512 at 620,p a r t i a l d e h y d r a t i o n o f a n t i g o r i t e o c c u r r e d:a T i-c l i n o h u m i t e r i m m e d b y n e w f o r m e d o l i v i n e;b t h e o l i v i n erimmed by secondary olivine,and including Ti-clinohumite;c-the olivine rimmed by Ti-clinohumite.in experimental run C4420 at 700,a n t i g o r i t ecompletely dehydration and produces mineral assemblage of olivine+orthopyroxene+chlorite:d-Ti-clinohumite appears as inclusions or residuesinside of olivine or orthopyroxene,and rutile appears as titanium-rich mineral,and olivine,orthopyroxene and chlorite are the main minerals;erutileassociated with olivine and orthopyroxene,and Ti-clinohumite occurs as a residue in orthopyroxene and olivine;fcontact relationship of Ti-clinohu-mite,olivine and orthopyroxene.in experimental run C4474 at 750:t h e mi n e r a l a s s e mb l a g e i n t h e g,h a n d i i s o l i v i n e+o r t h o p y r o x e n e+c h l o r i t e+混合体（图5e、5f)。在温度7 0 0 的样品C4428中，叶蛇纹石发生完全脱水分解，形成了橄榄石+斜方辉石+绿泥石矿物组合。样品中的橄榄石的含量明显高于初始反应物质,斜方辉石以针状或者棒状出现（图5g）,钛斜硅镁石以斑块状出现在橄榄石中，与AtgTiCIAtgTiCI5umeChlOpxOpXTiCIChIOpx10umhiCIO1OpxO1OIrutile,and Ti-clinohumite occurs as patches or lamellae in olivine and orthopyroxeneTiCIAtgAtgumfChrOpxTiCIRIChlTiCIRTTiCIChl10umtemperatures斑块或片晶出现在橄榄石或者斜方辉石中C4408(600,3.5G Pa)相比,样品C4428中钛斜硅镁石的橄榄石生长边变大变致密，钛斜硅镁石占比逐渐减少（图5h）。钛铁矿反应生成钛粒硅镁石或者钛斜硅镁石的反应仍旧发生，而且局部观察到钛铁矿的残余转变成了金红石（图5i）。实验10umTiCIChlOpXChlTiCI10umTiCIO1ChlO1ChrChIRtTiCI10umChlO1Opx10um20um434岩石矿物学杂志aD1526(650C,3.0GPa)第43 卷TiCIChr500umdAtg欧生0 1TiCIIAtg图4压力3.0 CPa、温度6 50 下样品D1526中的矿物组合和结构关系Fig.4The mineral assemblage and structure in run D1526 at pressure of 3.0 GPa and temperature of 650a一样品胶囊的剖面全貌；b一钛斜硅镁石