中文摘要

蔡憲璋

本研究以中國蘇魯超高壓變質帶東海青龍山地區6個榴輝岩樣品為對象,利用光學、掃描式、穿透式電子顯微鏡(TEM)及拉曼儀鑑定岩石組織及礦物組成,並以礦物析出物為研究重點。岩象觀察發現,岩石礦物組成為石榴子石+綠輝石+角閃石+綠簾石+金紅石±石英±矽白雲母±藍晶石±柯石英假形±磷灰石±滑石,其中綠輝石、磷灰石含有平行排列之析出物。 綠輝石中經TEM觀察到單獨析出的角閃石,單獨析出之角閃石與綠輝石在結構上有良好的順構關係,兩者對應結晶軸互相平行,a、c兩軸長度對應相等,角閃石b軸為綠輝石b軸長度之兩倍,單獨析出的角閃石可能經離析作用自綠輝石中析出。 綠輝石中平行排列析出物經電子顯微分析(EPMA)及TEM電子繞射確認為石英,以石英之長軸方向與綠輝石結晶方位依TEM電子繞射圖像及相關文獻資料進行歸納,推論石英析出位置與綠輝石解理或裂理面有關。另外,石英長軸未必是石英之c軸,石英析出物周邊發現角閃石(韭閃石)與之交生,石英與角閃石之量有正相關,角閃石成分含綠輝石未有的鉀,且石英、角閃石與綠輝石三者結晶結構上無明顯關係,推論交生之石英與角閃石並非由離析作用自綠輝石中析出,而是後期反應產生。 本文提出斜輝石中石英與角閃石析出之二階段成因假設: (I)受過高壓或超高壓變質作用岩石中之斜輝石,因高壓及高溫作用,使得超量的Si進入斜輝石中,產生Ca-Eskola端成分並具有陽離子空缺,岩石減壓初期斜輝石在解理或裂理面經離析作用(或流體滲入引發)析出微小SiO2(石英或柯石英)並在綠輝石主晶與石英析出物之間產生介面。 (II) SiO2析出後造成其周邊綠輝石成分中SiO2減少及斜輝石解理或裂理裂隙之擴大,在角閃岩相退變質時,外來流體沿裂隙進入綠輝石中發生流體+綠輝石轉變為石英+角閃石的反應,並隨反應的程度升高,角閃石與石英同步增加。 磷灰石中有兩種不同析出物出現於不同的榴輝岩中,一種為硫酸鈣(硬石膏或石膏),另一種為鐵硫化物(可能為磁黃鐵礦),其中硫酸鈣析出物以往未有相關報導。兩種析出物內之硫元素分別以氧化及還原態存在,顯示其形成時氧的逸壓不同。綜合前人與本研究在磷灰石中所發現的析出物相當多樣且均含矽酸鹽不相容元素研判,雖無法排除離析作用造成此現象之可能,但磷灰石更可能扮演矽酸鹽類礦物不相容元素匯集處,而後依所含元素種類配合相關氧化還原條件產生不同的析出物而非由離析作用造成。

關鍵詞:榴輝岩、析出物、綠輝石、石英、角閃石、磷灰石、石膏、硬石膏