超高压变质大理岩中的白云石分解结构:大陆地壳物质深循环的新证据

苏鲁超高压变质地体中产出的与柯石英榴辉岩共生的大理岩发生了不同程度的退变,根据退变程度差异识别出三类大理岩:菱镁矿大理岩(弱退变)、滑石大理岩(中等退变)和透闪石大理岩(强烈退变)。菱镁矿大理岩的稳定矿物组合是单斜辉石+白云石+方解石,菱镁矿仅仅在方解石中与方解石集合体镶嵌共存。单斜辉石发育出溶结构且局部形成由角闪石和钠长石组成的后成合晶。另外两类大理岩不含菱镁矿,但含滑石和/或透闪石。在菱镁矿大理岩中观察到白云石的分解反应:(Mg,Ca)(CO3)2=MgCO3+CaCO3,说明这些大理岩是大陆地壳物质俯冲到地幔>180km(甚至超过210km)后返回到地表的产物。所观察到的白云石分解反应表明,苏鲁地区大陆地壳物质在所谓的“地幔禁区”俯冲,俯冲的温度增加梯度可能为-4.2℃/km。大陆地壳物质以如此低的温度梯度俯冲意味着非常高的俯冲速度。如此深循环的大陆地壳物质同时也经历了非常快的折返过程。这是白云石分解结构这种标志超高压条件下进变质反应阶段的证据得到保存的重要原因。