北大別山石榴單輝岩斜輝石中析出物與離溶片晶之研究

On the precipitates and exsolution lamellae in clinopyroxene in garnet clinopyroxenite from the North Dabie Mountains

 

研究生:郭妍伶

指導教授:蔡金河、蕭炎宏

 

摘要

在超高壓(UHP)變質帶的榴輝岩或石榴單輝岩所含的斜輝石中,常見有順向排列的石英析出物(precipitates)。以往這些石英析出物的產出常被用來作為超高壓變質的指標,代表一個超高壓變質形成的超矽斜輝石在減壓時,經由離溶作用(exsolution)產生石英析出物。但是也有研究認為這些石英析出物是和流體有關的礦物反應所形成,且它們也出現在僅受過高壓(HP)變質的斜輝石中。為了瞭解石英析出物的形成機制是否確為離溶作用,以及其成因是否與超高壓變質有關,本研究針對中國北大別山地區鐃鈸寨的石榴單輝岩,利用光學與電子顯微分析以及電子背向散射繞射(EBSD),研究這些石榴單輝岩所含斜輝石中石英析出物之微組織、礦物組合與礦物結晶方位等特徵。研究結果顯示,這些石榴單輝岩經歷從榴輝岩相、麻粒岩相、角閃岩相到綠片岩相之變質階段,其所含斜輝石粒狀變晶有核心和外環的區別,其核心區域的成份為富鈉透輝石,且具有順向排列之長柱狀石英、角閃石和少數的斜長石析出物(長5100微米,寬110微米,其長軸平行斜輝石c軸),最常見的析出物共生組合為石英+角閃石;外環區域不含上述析出物,但有兩組細長之鎂鐵輝石片晶(lamellae,寬0.51微米),主晶為透輝石成份。石英析出物常具有自形到半自形八邊形晶形,其晶面分別平行於輝石的(110)和(10)解理面,及(100)和(010)裂理面,其呈現的是斜輝石中的一種負晶體(negative crystal)外型。

雖然石英析出物的長軸平行於斜輝石主晶的c軸,但是EBSD結果明確顯示,石英析出物具有多組不同的結晶方位,亦即其與斜輝石主晶間並沒有結晶方位上的順構衍生關係,這與一般離溶作用所形成之析出物與主晶間會具有結晶順構關係並不相符。至於外環區域的鎂鐵輝石片晶與透輝石主晶間則有順構關係,代表它們是由一個普通輝石經由離溶作用所產生。根據析出物之負晶體微組織與EBSD分析結晶方位的結果,應可排除石英析出物的形成機制是由離溶作用所形成的,並且推論析出物的前身可能是具負晶體外形的原生液包體,並且藉由液包體提供促進礦物反應和角閃石析出物形成所需的流體,此流體在減壓降溫過程中與斜輝石反應,形成石英和角閃石析出物。

 

關鍵詞:石榴單輝岩、斜輝石、石英析出物、離溶作用、北大別山、電子背向散射繞射