白云母/黑云母Ti地质温度计的适用性:桂东北资源韧性剪切带例析

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.140

摘要/Abstract

摘要：

自然界中不同的应力体制、应变速率都可能影响岩石脆-韧性变形的转换温度,而韧性剪切带中糜棱岩的变形变质温度估算对热年代学结果的解释具有重要制约。为了讨论地质温度计(白云母/黑云母Ti地质温度计)在伸展韧性剪切带中的适用性,本文利用糜棱岩的矿物动态重结晶以及EBSD石英<c>轴组构等塑性变形特征,估算出桂东北资源韧性剪切带的变形变质温度在400~550 ℃之间。结合电子探针分析技术,对韧性剪切过程中由于动态重结晶作用新形成的细粒白云母、黑云母进行化学成分分析,利用白云母/黑云母Ti温度计估算出该韧性剪切带中糜棱岩的变形变质温度分别为409~528 ℃和458~605 ℃。通过对比分析,利用地质温度计获得的温度与利用塑性变形特征估算出的温度在误差允许范围内基本一致,为白云母/黑云母Ti温度计在伸展韧性剪切带中的应用提供了依据。

关键词: 桂东北, 韧性剪切带, 糜棱岩, 地质温度计, 变形变质温度

Abstract:

Different stress regimes and strain rates in nature can influence the transition temperature of rocks from brittleness to ductility, estimating the deformation and metamorphism temperatures of mylonite in ductile shear zones is crucial for interpreting thermochronological results. To assess the applicability of geothermometers(biotite/muscovite Ti geothermometers) in ductile shear zones, our study employed mineral dynamic recrystallization of mylonite and plastic deformation features, such as EBSD quartz <c>-axis fabrics, to estimate the deformation and metamorphism temperatures of Ziyuan ductile shear zones in Northeastern Guangxi, ranging from 400 to 550 ℃. Through the utilization of electron probe analysis techniques, chemical composition analyses were conducted on newly formed fine-grained biotite and muscovite resulting from dynamic recrystallization during ductile shearing. By employing biotite/muscovite Ti thermometers, the metamorphic deformation temperature of mylonite in the Ziyuan ductile shear zone were estimated to be between 409-528 ℃ and 458-605 ℃, respectively. Through comparative analysis, the temperatures obtained using geothermometers were essentially consistent within the allowable error range with those estimated using plastic deformation features, providing a basis for the application of biotite/muscovite Ti thermometers in extensional ductile shear zones.

Key words: Northeast Guangxi, ductile shear zone, mylonite, geothermometer, metamorphic-deformation temperature

中图分类号:

P588.3

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图/表 12

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样品号	采样位置	基质矿物组合	残斑矿物组合	长石变形特征	石英变形特征	估算温度(℃)
Z21002	N26°09'50.83″, E110°43'19.02″	Qtz+Ms +Bt+Kfs	Qtz+Ms+Bt+Kfs	显微破裂+塑性拉长	亚颗粒旋转+ 颗粒边界迁移	400~550
Z21004	N26°09'28.79″, E110°43'55.64″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21010	N21°57'29.72″, E110°01'55.52″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21012	N21°58'10.61″, E110°02'50.87″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21032	N21°52'24.05″, E109°53'02.01″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21041	N21°51'54.71″, E109°50'30.60″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	亚颗粒旋转+ 颗粒边界迁移	400~550

样品号	采样位置	基质矿物组合	残斑矿物组合	长石变形特征	石英变形特征	估算温度(℃)
Z21002	N26°09'50.83″, E110°43'19.02″	Qtz+Ms +Bt+Kfs	Qtz+Ms+Bt+Kfs	显微破裂+塑性拉长	亚颗粒旋转+ 颗粒边界迁移	400~550
Z21004	N26°09'28.79″, E110°43'55.64″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21010	N21°57'29.72″, E110°01'55.52″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21012	N21°58'10.61″, E110°02'50.87″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21032	N21°52'24.05″, E109°53'02.01″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	颗粒边界迁移	400~550
Z21041	N21°51'54.71″, E109°50'30.60″	Qtz+Ms+Bt+Pl	Qtz+Ms+Bt+Pl	显微破裂+塑性拉长	亚颗粒旋转+ 颗粒边界迁移	400~550

样品	Z21002		Z21004			Z21010				Z21012				Z21032	Z21041
矿物	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms
SiO₂	44.66	45.78	45.36	46.58	45.89	46.71	47.59	45.95	45.33	46.22	46.01	46.58	46.53	47.21	46.08
TiO₂	0.99	0.88	0.99	1.25	1.14	0.99	0.52	0.84	1.40	0.80	0.88	0.86	1.06	1.03	0.87
Al₂O₃	33.90	33.21	31.78	33.79	34.73	26.53	29.08	33.88	32.57	34.16	34.07	34.52	34.82	33.04	33.93
FeO	2.08	2.09	2.59	2.85	2.11	2.29	2.45	2.21	2.36	2.12	2.18	2.28	1.98	2.84	2.40
MnO	0	0.06	0.04	0	0.03	0.02	0.06	0.03	0	0.01	0	0	0.03	0.07	0.05
MgO	0.87	0.93	1.21	1.20	0.95	1.08	1.2	1.11	1.22	1.31	1.22	1.19	1.21	1.21	0.85
CaO	0.01	0	0.02	0.10	0.02	0	0	0.01	0.05	0	0	0	0	0.35	0
Na₂O	0.35	0.29	0.30	0.35	0.47	0.35	0.30	0.33	0.31	0.51	0.35	0.32	0.44	0.35	0.36
K₂O	11.13	10.95	10.87	10.73	10.57	10.19	10.17	11.12	11.00	10.65	11.16	11.05	10.98	10.15	11.00
Total	94.35	94.47	93.24	97.05	95.91	88.64	91.36	95.68	94.34	95.81	95.98	97.09	97.15	96.40	95.54
Si	3.05	3.11	3.13	3.08	3.05	3.38	3.31	3.08	3.09	3.08	3.07	3.08	3.06	3.13	3.09
Al^IV	0.95	0.89	0.87	0.92	0.95	0.62	0.69	0.92	0.91	0.92	0.93	0.92	0.94	0.87	0.91
Al^VI	1.77	1.76	1.71	1.72	1.78	1.64	1.70	1.76	1.70	1.76	1.76	1.76	1.76	1.72	1.77
Ti	0.05	0.04	0.05	0.06	0.06	0.05	0.03	0.04	0.07	0.04	0.04	0.04	0.05	0.05	0.04
Fe	0.12	0.12	0.15	0.16	0.12	0.14	0.14	0.12	0.13	0.12	0.12	0.13	0.11	0.16	0.13
Mn	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Mg	0.09	0.09	0.12	0.12	0.09	0.12	0.12	0.11	0.12	0.13	0.12	0.12	0.12	0.12	0.09
Ca	0	0	0	0.01	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0.02	0
Na	0.05	0.04	0.04	0.04	0.06	0.05	0.04	0.04	0.04	0.07	0.05	0.04	0.06	0.04	0.05
K	0.97	0.95	0.96	0.91	0.90	0.94	0.90	0.95	0.96	0.91	0.95	0.93	0.92	0.86	0.94
Mg/(Mg+Fe)	0.43	0.44	0.45	0.43	0.44	0.46	0.47	0.47	0.48	0.52	0.50	0.48	0.52	0.43	0.39
P96(GPa)	0.08	0.25	0.33	0.23	0.13	1.02	0.74	0.17	0.28	0.16	0.15	0.16	0.16	0.34	0.17
WMT15	451	454	477	494	477	502	409	445	528	445	454	447	480	475	437

样品	Z21002		Z21004			Z21010				Z21012				Z21032	Z21041
矿物	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms	Ms
SiO₂	44.66	45.78	45.36	46.58	45.89	46.71	47.59	45.95	45.33	46.22	46.01	46.58	46.53	47.21	46.08
TiO₂	0.99	0.88	0.99	1.25	1.14	0.99	0.52	0.84	1.40	0.80	0.88	0.86	1.06	1.03	0.87
Al₂O₃	33.90	33.21	31.78	33.79	34.73	26.53	29.08	33.88	32.57	34.16	34.07	34.52	34.82	33.04	33.93
FeO	2.08	2.09	2.59	2.85	2.11	2.29	2.45	2.21	2.36	2.12	2.18	2.28	1.98	2.84	2.40
MnO	0	0.06	0.04	0	0.03	0.02	0.06	0.03	0	0.01	0	0	0.03	0.07	0.05
MgO	0.87	0.93	1.21	1.20	0.95	1.08	1.2	1.11	1.22	1.31	1.22	1.19	1.21	1.21	0.85
CaO	0.01	0	0.02	0.10	0.02	0	0	0.01	0.05	0	0	0	0	0.35	0
Na₂O	0.35	0.29	0.30	0.35	0.47	0.35	0.30	0.33	0.31	0.51	0.35	0.32	0.44	0.35	0.36
K₂O	11.13	10.95	10.87	10.73	10.57	10.19	10.17	11.12	11.00	10.65	11.16	11.05	10.98	10.15	11.00
Total	94.35	94.47	93.24	97.05	95.91	88.64	91.36	95.68	94.34	95.81	95.98	97.09	97.15	96.40	95.54
Si	3.05	3.11	3.13	3.08	3.05	3.38	3.31	3.08	3.09	3.08	3.07	3.08	3.06	3.13	3.09
Al^IV	0.95	0.89	0.87	0.92	0.95	0.62	0.69	0.92	0.91	0.92	0.93	0.92	0.94	0.87	0.91
Al^VI	1.77	1.76	1.71	1.72	1.78	1.64	1.70	1.76	1.70	1.76	1.76	1.76	1.76	1.72	1.77
Ti	0.05	0.04	0.05	0.06	0.06	0.05	0.03	0.04	0.07	0.04	0.04	0.04	0.05	0.05	0.04
Fe	0.12	0.12	0.15	0.16	0.12	0.14	0.14	0.12	0.13	0.12	0.12	0.13	0.11	0.16	0.13
Mn	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Mg	0.09	0.09	0.12	0.12	0.09	0.12	0.12	0.11	0.12	0.13	0.12	0.12	0.12	0.12	0.09
Ca	0	0	0	0.01	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0.02	0
Na	0.05	0.04	0.04	0.04	0.06	0.05	0.04	0.04	0.04	0.07	0.05	0.04	0.06	0.04	0.05
K	0.97	0.95	0.96	0.91	0.90	0.94	0.90	0.95	0.96	0.91	0.95	0.93	0.92	0.86	0.94
Mg/(Mg+Fe)	0.43	0.44	0.45	0.43	0.44	0.46	0.47	0.47	0.48	0.52	0.50	0.48	0.52	0.43	0.39
P96(GPa)	0.08	0.25	0.33	0.23	0.13	1.02	0.74	0.17	0.28	0.16	0.15	0.16	0.16	0.34	0.17
WMT15	451	454	477	494	477	502	409	445	528	445	454	447	480	475	437

样品	Z21002		Z21004			Z21010				Z21012				Z21032	Z21041
矿物	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt	Bt
SiO₂	33.04	34.63	35.17	34.02	34.10	36.03	34.39	34.71	35.60	36.53	36.38	36.78	37.08	35.98	34.40
TiO₂	2.10	1.90	1.97	2.32	2.33	2.28	1.80	2.30	2.44	1.60	1.43	1.83	1.76	1.97	1.99
Al₂O₃	17.86	18.24	17.28	17.49	17.74	17.01	16.73	17.18	17.20	17.67	17.65	17.54	17.58	17.38	17.86
FeO	23.97	23.23	22.57	23.22	23.09	22.18	22.00	21.91	22.61	16.34	16.36	16.40	16.08	23.41	22.80
MnO	0.34	0.45	0.34	0.48	0.39	0.36	0.36	0.39	0.41	0.20	0.18	0.34	0.23	0.35	0.41
MgO	5.85	5.80	7.04	6.43	6.74	7.18	7.22	7.52	7.18	12.35	12.54	12.29	12.53	5.95	6.77
CaO	0	0.02	0.02	0.01	0.12	0	0.01	0	0.02	0	0	0.02	0.02	0	0
Na₂O	0.09	0.03	0.06	0.08	0.10	0.14	0.05	0.06	0.09	0.09	0.03	0.03	0.05	0.09	0.07
K₂O	8.97	9.48	9.64	9.22	9.07	9.77	9.92	9.83	9.82	9.92	9.88	9.96	9.85	9.41	9.47
Total	92.83	94.42	94.95	93.54	94.14	95.38	92.73	94.37	96.04	95.22	94.99	95.63	95.75	95.55	93.77
Si	2.68	2.74	2.77	2.72	2.70	2.80	2.76	2.74	2.77	2.76	2.76	2.77	2.78	2.82	2.72
Al^IV	1.32	1.26	1.23	1.28	1.30	1.20	1.24	1.26	1.23	1.24	1.24	1.23	1.22	1.18	1.28
Al^VI	0.38	0.44	0.37	0.36	0.36	0.36	0.35	0.34	0.34	0.34	0.34	0.33	0.34	0.42	0.39
Ti	0.13	0.11	0.12	0.14	0.14	0.13	0.11	0.14	0.14	0.09	0.08	0.10	0.10	0.12	0.12
Fe	1.63	1.54	1.49	1.55	1.53	1.44	1.48	1.45	1.47	1.03	1.04	1.03	1.01	1.53	1.51
Mn	0.02	0.03	0.02	0.03	0.03	0.02	0.02	0.03	0.03	0.01	0.01	0.02	0.01	0.02	0.03
Mg	0.71	0.68	0.83	0.77	0.80	0.83	0.86	0.88	0.83	1.39	1.42	1.38	1.40	0.69	0.80
Ca	0	0	0	0	0.01	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Na	0.01	0.01	0.01	0.01	0.02	0.02	0.01	0.01	0.01	0.01	0	0	0.01	0.01	0.01
K	0.93	0.96	0.97	0.94	0.92	0.97	1.02	0.99	0.97	0.96	0.96	0.96	0.94	0.94	0.96
X_Ti	0.05	0.04	0.04	0.05	0.05	0.05	0.04	0.05	0.05	0.03	0.03	0.04	0.03	0.04	0.04
X_Mg	0.25	0.25	0.29	0.27	0.28	0.30	0.31	0.32	0.30	0.49	0.49	0.49	0.49	0.25	0.28
X_Fe	0.57	0.55	0.53	0.55	0.54	0.52	0.53	0.52	0.53	0.36	0.36	0.36	0.35	0.55	0.54
Ps(GPa)	0.15	0.15	0.24	0.24	0.24	0.35	0.35	0.35	0.35	0.17	0.17	0.17	0.17	0.22	0.24
WBT15	605	599	562	599	593	579	543	570	587	472	458	487	483	597	572
Fe²⁺	1.51	1.44	1.39	1.45	1.43	1.35	1.38	1.36	1.38	0.99	0.99	0.99	0.97	1.43	1.41
Fe³⁺	0.11	0.10	0.09	0.10	0.10	0.09	0.09	0.09	0.09	0.05	0.05	0.05	0.04	0.10	0.10