流体流动在超高压榴辉岩形成和抬升中的作用

韦必则

　　现今裸露于地表的以含柯石英榴辉岩和含微粒金刚石榴辉岩质片麻岩为代表的超高压变质岩，是如何从深度大于90　km，甚至达140　km的岩石圈深处抬升至地表并得以保存的这一地球动力学问题一直是地质学家和地球物理学家们关注的重大课题之一。然而，现在的一个根本问题是天然柯石英(其稳定的温度条件为800　℃，压力大于2.9　GPa)和金刚石(其稳定的压力一般为4　GPa)的形成深度究竟是多少才更加符合地质实际也许，对大别含超高压榴辉岩剪切带中岩石的体积变化与流体作用特征的研究能够带来一些启迪。
(1) 关于岩石的体积变化　通过对安徽花凉亭、双河和河南熊店等地剪切带内超高压榴辉岩和榴辉岩质片麻岩在榴辉岩相、角闪岩相至绿帘角闪岩相退变质阶段的成分变异研究，得到从超高压榴辉岩退变质成榴闪岩、再到榴云角闪片岩的体积变化率分别为扩容23.5%和28%；从榴辉岩质片麻岩退变质到榴云角闪片岩、再到角闪白云片岩的体积变化率分别为扩容11%和3.4%。这种体积的扩容作用对于高密度的高压超高压变质岩的抬升具有重要的地质意义。
(2) 关于流体作用存在的证迹　大别含超高压榴辉岩剪切带中流体作用存在的证据主要表现为：① 在大别杂岩表壳岩系经高压超高压变质作用形成含超高压榴辉岩、榴辉岩和榴辉岩质片麻岩的进变质脱水反应过程中，会生成岩石中的孔隙水。② 在湖北英山、安徽石马和河南熊店等地超高压榴辉岩中石英、柯石英和蓝晶石等矿物内，发现了原生流体包裹体、玻璃质和流体熔融包裹体。③ 在大别超高压榴辉岩中，普遍存在4个世代次生流体包裹体。它们的捕获温度分别与角闪岩相或绿帘角闪岩相、绿片岩相、低绿片岩相和更低的温度条件相当。④ 超高压榴辉岩中普遍发育的石榴石和绿辉石等矿物的后成合晶冠状体结构及其后成合晶中大型含水矿物的形成。⑤ 含超高压榴辉岩剪切带中沿面理发育的石英和方解石析离脉。⑥ 含超高压榴辉岩剪切带中从超高压榴辉岩到榴闪岩，再到榴云角闪片岩的流体/岩石比值分别为0.57～2.87和10.02～50.1。这些证迹说明了超高压榴辉岩无论是在其形成过程中，还是在其抬升过程中，都存在显著的流体作用。
(3) 关于岩石体积变化和流体作用的意义　从含超高压榴辉岩剪切带中岩石的体积变化研究可以得到这样的启迪：超高压榴辉岩在其抬升过程中，退变质阶段因剪切流变作用而发生的成分变异所导致的扩容变化将使其岩石的密度变小，有利于以榴辉岩为代表的高压超高压变质岩从岩石圈深处揭顶抬升。
(4) 关于流体作用的意义　① 流体的软化作用有利于超高压榴辉岩发生塑性流变。② 流体的存在不仅有利于矿物变质反应的完成，而且有利于岩石中物质的交换、迁移和重新分配。③ 岩石中可能存在的空隙流体压力不仅会降低岩石变形所需的有效应力，有利于剪切带的成核与扩展，而且有利于岩石块体(高压超高压变质体)的运移和抬升。④ 岩石中可能存在的局部性流体超压有利于超高压变质矿物(柯石英和金刚石等)的形成和保存。同时，可能存在的局部流体超压作用，对天然柯石英和金刚石的形成深度的传统认识及其估算方法将提出一个新的挑战。