超高压和高压榴辉岩和片岩地质温度压力计对石榴石....doc

超高压和高压榴辉岩和片岩地质温度压力计对石榴石-单斜辉石-蓝晶石-多硅白云母-柯石英/石英之间平衡态的一个评价克罗赫拉夫纳（E. J . Krogh Ravna）和泰瑞（M. P. Terry）摘要 由于石榴石-单斜辉石铁-镁交换温度计在含绿辉石的聚集体中可靠性的严重问题，榴辉岩和其它高压（HP）/超高压（UHP）岩石地质温度计已经成为了一个挑战。同样地，也缺少榴辉岩和相关高压/超高压岩石可靠的地质压力计。本文中对超高压聚集体，石榴石-单斜辉石-蓝晶石-多硅白云母-柯石英和相应的高压聚集体，石榴石-单斜辉石-蓝晶石-多硅白云母-石英之间的反应明确写出了一组内部自洽的地质温度压力计表达式。在KCMASH（K2OCaOMgOAl2O3-SiO2H2O）系统中，端员石榴石中的钙铝榴石（Grs）和镁铝榴石（Prp），单斜辉石中的透辉石（Di），多硅白云母中的白云母（Ms）和鳞石（Cel）以及蓝晶石和柯石英或者石英分别定义了柯石英和石英稳定域中的不动点，取决于哪种二氧化硅的同质异像体是稳定的。于是，一组包括这些端员的净迁移反应将唯一地定义含多硅白云母-蓝晶石-二氧化硅的榴辉岩的平衡温度和压强。应用于世界各地相关的榴辉岩显示了和岩相学证据良好的一致性。含有柯石英或者多晶石英假相包体的榴辉岩都处于柯石英的稳定区域，而典型的没有前述柯石英迹象的含有石英的榴辉岩处于石英稳定区域。含金刚石的柯石英-蓝晶石榴辉岩和金伯利岩中的榴辉蓝晶岩捕虏体都处于金刚石稳定区域。目前这个方法和这些种类岩石的石榴石-单斜辉石铁-镁地质温度计相比较也得出了一致的值，但也显示出后一种温度计一定的非系统性的弥散。这篇文章中提出的净迁移地质温度压力计方法较通常的阳离子交换温度计受到晚些时候的二次热平衡的影响更小。 关键词：地质压力计；地质温度计；高压；蓝晶石-多硅白云母榴辉岩；超高压引言直到最近，还没有对榴辉岩精确压强进行估计的方法，而通常只能得到基于和石英共存的绿辉石（不含钠长石）的翡翠成分的极小值估计。 偶尔存在柯石英或者多晶石英假相包体作为石榴石或绿辉石（例如，肖平（Chopin），1984；史密斯（Smith），1984），甚至微小金刚石（例如，奥凯（Okay），1983）的内含物为超高压（UHP）岩石提供了另外一个极小的但是高一些的压力限制。沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1983）基于赫兰德（Holland）和鲍威尔（Powell）（1990）对相当常见的榴辉矿物聚集体石榴石+单斜辉石+多硅白云母的反应6透辉石+3白云母=2钙铝榴石+1镁铝榴石+3鳞石 （1）的热力学数据提出了一个新的地质压力计。这个压力计有一个小的dP/dT斜率，整体估计的不确定度2千巴（kbar），并且已经被证明对于来自中国大别山（卡斯威尔（Carswell）等，1997；施密德（Schmid），2001），挪威南部的西部片麻岩复合体（Western Gneiss Complex）（唯恩（Wain），1998；库斯伯特（Cuthbert）等，2000；唯恩（Wain）等，2001）和阿尔卑斯山（诺兰（Nowlan）等，2000）的含多硅白云母的高压（HP）和超高压（UHP）榴辉岩是成功的。沙普（Sharp）等（1992）在其他方法中使用了平衡3透辉石+2钙铝榴石=1蓝晶石+1镁铝榴石+2柯石英 （2）来对来自南非罗伯茨威克特（Roberts Victor）金伯利岩的超高温和超高压柯石英-透长石榴辉蓝晶岩捕虏体进行了限制。他们对这个包体在1200100C得到了455千巴（kbar）的压强，这和其它对同一样品进行的估计差不多。中村（Nakamura）和班诺（Banno）（1997）将CFMASH（CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O）系统中石榴石、单斜辉石、蓝晶石和柯石英之间的平衡应用到来自多拉玛依拉（Dora Maira）和苏鲁的含蓝晶石-柯石英的榴辉岩。他们对两个地点的压强估计接近于或者处于柯石英的稳定区域。拉夫纳（Ravna）和泰瑞（Terry）（2001）指出，使用石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-二氧化硅（柯石英/石英）聚集体，可以唯一地确定多硅白云母-蓝晶石榴辉岩的压强和温度。这篇文章介绍了基于赫兰德（Holland）和鲍威尔（Powell）（1998）的数据库用热力学方法得出的端员钙铝榴石-镁铝榴石-透辉石-铝-鳞石-白云母以及蓝晶石和二氧化硅（柯石英或石英）之间的P-T-X关系的线性表达式。在KCMASH系统中，这些聚集体唯一地定义了超高压和高压榴辉岩中的P-T条件，取决于存在柯石英或者石英。人们也已经在一些超高压和高压变质地体中的一些泥质聚集体中观察到了不含单斜辉石的聚集体di, grs。这篇文章中介绍的地质温度计表达式被应用于世界范围内的各种相关的榴辉岩，从低温蓝片岩地体到金伯利岩中含金刚石的捕掳体。这个方法的热力学在这篇文章中，我们在KCMASH系统中对石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-石英/柯石英矿物之间的三个线性独立的净迁移反应进行了评价。反应的右手边代表高压聚集体。（1） 没有蓝晶石-二氧化硅参加的反应ky, coe/qtz6CaMgSi2O6+3KAl2AlSi3O10(OH)2 透辉石 白云母=2Ca3Al2Si3O12+1Mg3Al2Si3O12 钙铝榴石 镁铝榴石+3KalMgSi4O10(OH)2 , 绿鳞石 （1）和（2a（2b）没有多硅白云母参加的反应ms,cel3CaMgSi2O6+2Al2SiO5 透辉石 蓝晶石=Ca3Al2Si3O12+Mg3Al2Si3O12+2SiO2 钙铝榴石 镁铝榴石 柯石英/石英 （2a（2b） 的平衡常数可以分别表示为和 基于近似在选定的P-T窗口的中心演化的相的温度、压强和焓、熵以及摩尔体积之间的关系，这两个反应可以简化为地质压力计的形式P=A+BT+CTlnK .在这些表达式中A=-HrP,T/Vr，B=SrP,T/Vr，C=-R/Vr，K=平衡常数，P=压强而T=以K为单位的温度。此外，对于没有单斜辉石的聚集体di, grs有两个反应（(3a，(3b），它们分别是反应（1a）和（2a，（2b）的线性组合：1Mg3Al2Si3O12+3KAl2Si3O10(OH)2+ 镁铝榴石 白云母4SiO2=3KalMgSi4O10(OH)2+ 4Al2SiO5 柯石英/石英 铝-绿鳞石 蓝晶石 (3a, 3b)在这篇文章中计算这五个平衡态中的每一个不同ln K值的P-T的位置使用了程序FRENDLY（科诺利（Connolly）, 1990）以及赫兰德（Holland）和鲍威尔（Powell）（1998）的热力学数据库。对于反应（1a）P-T窗口设为1.0GPaP4.0GPa和T=500-1000C。对于含柯石英的平衡态反应（2a）和（(3a），选取2.0GPaPP1.0GPa和T=500-1000C。对这些数据进行了线性回归以对每个反应得到lnK，压强以及温度之间的简单关系。反应（2a）和（2b）以及类似的（(3a）和（(3b）通过柯石英-石英转化相联系。于是反应（2a）和（2b）以及（(3a）和（(3b）的等lnK曲线应该在柯石英-石英转化曲线上相交。使用迭代的方法我们可以对最终的地质压力计表达式加上这个限制。最终的含有各个反应的回归常数的温度压力计表达式在表1中给出。现在这个反应（1a）的表达式（表1）与沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1993）；沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1996）给出的不同，但是和科根（Coggon）和赫兰德（Holland）（2002）给出的相似。如果含有蓝晶石-多硅白云母的榴辉岩和柯石英或者石英平衡，反应（1a）（2a）和（(3a）或（1a），（2b）和（(3b）表1. 文中讨论的五个反应的地质压力计表达式。反应地质压力计表达式1 ky, qtz, coeP1 (GPa) = 1.801 + 0.002781T + 0.0002425T ln K12a mu, cel, qtzP2a (GPa) = 7.235 - 0.000659T + 0.001162T ln K2a2b ms, cel, coeP2b (GPa) = 11.424 - 0.001676T + 0.002157T ln K2b3a di, grs, qtzP3a (GPa) = -2.624 + 0.005741T + 0.0004549T ln K3a3b di, grs, coeP3b (GPa) = -0.899 + 0.003929T + 0.0002962T ln K3b图1（图1注）对含柯石英的榴辉岩的反应（1a）（2a）和（(3a）以及对含石英的榴辉岩的反应（1a）（2b）和（(3b）用THERMOCALC计算的平衡曲线束，显示了现在这个地质温度压力计方法的偏差。这些曲线是从一个理论上的矿物成分计算的。在这个和随后的图中的石英-柯石英转变是由THERMOCALC线性化得到的。（下为正文）将正好交于各自SiO2的同质异像体稳定区域的一个P-T点（图1），这里提出的线性化的表达式产生的曲线并不正好交于一点。这里使用的线性方法计算的压强和温度和从THERMOCALC得到的相比只引入了小的差异（10C, 0.02GPa）。在图2中显示了基于检索得到的方程（表1）的反应（1a），（2a），（2b），（(3a）和（(3b）的lnK-P-T关系。这些反应中的任意两个的相交将唯一地定义一个样品的P和T。由于实际的原因，对多硅白云母-蓝晶石榴辉岩推荐使用反应（1a）（压力计）和反应（2a）或（2b）的组合，这两种榴辉岩分别在柯石英和石英稳定区域稳定。反应（1a）它在P-T图上有平缓的正的或负的斜率已经被证明是多硅白云母榴辉岩中可靠的地质压力计（沃特斯（Waters）和马丁（Martin）, 1993; 卡斯威尔（Carswell）等, 1997; 唯恩（Wain）, 1998; 库斯伯特（Cuthbert）等, 2000; 诺兰（Nowlan）等, 2000; 施密德（Schmid）, 2001; 唯恩（Wain）等, 2001）。对各种样品使用THERMOCALC（鲍威尔（Powell）和赫兰德（Holland）, 1988）的方法，这个相交的平均标准差在柯石英区域是65C和0.32GPa而在石英稳定区域是82C和0.32GPa。尽管是对温度敏感的，平衡（2a）和通常的石榴石-单斜辉石铁-镁地质温度计结合可以充当不含多硅白云母的含有蓝晶石的柯石英榴辉岩中的地质压力计。然而，得到的压力的误差范围大，（在大约3.5GPa/700C处是0.55GPa，40C；在大约6.0GPa/1200C处是0.7GPa，70C；THERMOCALC）。平衡（(3a）和（(3b）被认为是没有单斜辉石的超高压/高压泥质片岩有用的压力指示物，只要能有一个独立可靠的温度估计的话。然而，在柯石英稳定的区域，对于反应（(3a），等lnK曲线的斜率非常陡（图2c）。一个可供下载的excel电子表格提供了制作石榴石-单斜辉石-蓝晶石-二氧化硅（Grt-Cpx-Ky-SiO2）温度压力计的方法。这种新的地质温度压力计的应用在这篇文章中选用了赫兰德（Holland）和鲍威尔（Powell）（1998）提出的多硅白云母固体溶液的活动性模型，赫兰德（Holland）（1990）的单斜辉石活动性模型和甘古力（Ganguly）等（1996）的石榴石活动性模型的一个组合（见附录1）。对于单斜辉石，三价铁是假设了四个阳离子和六个氧原子计算的。多硅白云母的结构式已经归化为 SiAlTiCrFeMnMg=12.00。石榴石归化为 CaMnFetotMgAlTiCr=5.00，其中Ca+Mn+Fe2+Mg=3.0而Al+Ti+Cr+Fe3+=2.00。这里Fe3+=3.00-(Al+Ti+Cr)而Fe2+=Fetot-Fe3+。根据反应（4），对于特定的榴辉岩最大可记录压强的条件应该由有最大的石榴石，有最小（以及相应最大Xjd）的绿辉石以及有最大（硅含量最多）的多硅白云母来表示（卡斯威尔（Carswell）等，2000）。这个新的地质温度压力计表达式早先已经被应用于来自挪威西部片麻岩地区（Western Gneiss Region，WGR）（泰瑞（Terry）等，2000；拉夫纳（Ravna）和泰瑞（Terry），2001）和格陵兰（吉洛提（Gilotti）和拉夫纳（Ravna），2002）的超高压和高压榴辉岩。下面，这个方法被用于来自世界各地更多种类的高压和超高压岩石。蓝晶石-多硅白云母榴辉岩挪威，西部片麻岩地区（Western Gneiss Region）含蓝晶石-多硅白云母的榴辉岩在挪威南部的西部片麻岩（WGR）是相当常见的（例如，库斯伯特（Cuthbert）等，2000）。卡纳本丹姆（Krabbendam）和唯恩（Wain）（1997）用挪威的西部片麻岩地区（WGR）的北峡湾/孙墨勒（Nordfjord/Sunnmre）地区定义了由混合的高压/超高压地带分开的一个高压榴辉岩和一个超高压榴辉岩地带（图3）。这里从图2（图2注）基于文字部分描述的线性方程对这篇文章中描述的五个反应计算的等lnK曲线。（a）反应（1的等lnK曲线；（2）反应（2a）和（2b）的等lnK曲线；（c）反应（(3a）和（(3b）的等lnK曲线；（下为正文）图3（图3注）外北峡湾/孙墨勒（Nordfjord-Stadlandet）地区（西部片麻岩地区（WGR）的构造和变质地图，显示了用于P-T计算的样本的来源地。虚线标志了高压和超高压地带和高压/超高压混合地带的界限。从库斯伯特（Cuthbert）等（2000）修改得到。（下为正文）库斯伯特（Cuthbert）等（2000）的数据库中选取了来自挪威西部片麻岩地区（WGR）的一系列石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-二氧化硅聚集体。最大压强条件下的矿物组分在表2-4中介绍。这些样品是用带EDAX X射线能谱仪（EDS）分析器的JEOL 840 扫描电子显微镜（SEM）分析的，使用了EDAX SEM-Quant无标准方法，SEC因子基于对各种各种矿物标准的分析优化过。数据处理是用ZAF方法完成的。所有总和归化为100%。运行条件是加速电压20千伏（kV），束电流310-9安培（A）。来自高压/超高压混合地带以及其北边的三个西部片麻岩地区（WGR）样品（3/97, UHPM-13, UHPM-70）含有柯石英和/或多晶石英假像包体。来自这些榴辉岩的石榴石一般没有分区性，除了靠外的边缘，那里的Mg#和XCa降低。多硅白云母通常在中心区硅含量高，边缘含量较低，铁/镁相当规则地随硅的减少而增加。绿辉石只有很弱的分区性。这些特征归结为抬升过程中的扩散性的调节。来自这个混合地带南边一点的其他三个样品（HPM-24, HPM-36和HPM-33）（图3）的石榴石有强的进变质生长带，没有之前那样柯石英存在的证据。如前所述，P-T条件是对假设的最大压强组分计算的。这些计算的结果在图4a和表5中给出。含有残余柯石英和/或多晶质石英的样品都处于柯石英稳定区域，而没有柯石英存在证据的样品都处于石英稳定区域。也应该注意，对所有这些样品用石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁地质温度计（拉夫纳（Ravna），2000）计算的温度在现在方法计算的温度误差范围内。中国，大别山来自大别山的多硅白云母-蓝晶石榴辉岩（卡斯威尔（Carswell）等，1997）的两个含石英的（来自黄镇的CD107和DB53）和一个含柯石英的样品（来自碧溪岭（bixilian？）的CD48）在这里也使用石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计和石榴石-多硅白云母-蓝晶石-柯石英温度计的组合重新进行了计算。含柯石英的榴辉岩能进入柯石英稳定区域，3.70GPa和794C，离石墨-金刚石转变不远，而两个有很好的进变质生长带的含石英的样品正好在石英稳定区域（CD107: 2.47GPa/545C; DB53: 2.52GPa/502C）内，表2. 对图4a, c中介绍的P-T条件的计算中使用的来自西部片麻岩地区（WGR）的超高压和高压榴辉岩中的石榴石的分析。表3. 对图4a, c中介绍的P-T条件的计算中使用的来自西部片麻岩地区（WGR）的超高压和高压榴辉岩中的绿辉石的分析。趋向冈本（Okamoto）和丸山（Maruyama）（1990）的柱石榴辉岩区域。在两个情况下，使用鲍威尔（Powell）（1985）的石榴石-单斜辉石温度计结合沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1993）的石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计（图4b，表5），对于同样的样品我们的方法相比卡斯威尔（Carswell）等（1997）计算的结果都给出相当低的温度和较高的压强。我们也对卡斯威尔（Carswell）等（1997）描述的另一种不含蓝晶石的多硅白云母榴辉岩重新计算了P-T条件，表5中给出了这些结果和卡斯威尔（Carswell）等（1997）的结果，同时也画在了图4b和5b中。我们对压强的计算与卡斯威尔（Carswell）等（1997）的差异既来自石榴石活动性模型的选择也来自对石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计得到的不同的地质压力计表达式。其他榴辉岩和片岩相联系的不含蓝晶石的低温多硅白云母榴辉岩低温多硅白云母榴辉岩缺乏蓝晶石于是这里介绍的内部自洽的温度压力计不能充分发挥作用。但是可以使用反应（1a）和石榴石-单斜辉石铁-镁温度计（Ravna，2000）的组合。图4c显示了对一个来自美国加州詹纳（Jenner）的弗朗希斯科（Franciscan）（克罗赫（Krogh）等，1994），一个来自挪威西部片麻岩（WGR）的克温奈斯特（Kvineset）（克罗赫（Krogh），1990）的两个含闪石的多硅白云母榴辉岩样品的计算结果。有趣的是，两个样品都靠近冈本（Okamoto）和丸山（Maruyama）（1999）的蓝闪石-榴辉岩相变区域，弗朗希斯科（Franciscan）样品在比WGR样品更高压（2.21GPa）和稍低一些的温度（大约434C）的柱石-榴辉岩区域，WGR样品显示出随温度升高而增大的压强，分别基于内含物（1.85GPa，430C）和边缘组分（2.04GPa，509C），暗示连续的进变质生长。克罗赫（Krogh）等（1984）对詹纳（Jenner）地区给出在450-500C最小压强为1.2-1.3GPa。库斯伯特（Cuthbert）等（2000）使用沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1993）的压力计以及来自伯尔曼（Berman）（1990）的石榴石活动性得出克温奈斯特（Kvineset）的最小压强（1.62-1.82Gpa）。表4. 对在图4a，c中介绍的P-T条件的计算中用到的来自西部片麻岩（WGR）的超高压和高压榴辉岩中的多硅白云母的分析。来自阿尔卑斯山中部阿杜拉-西马伦加（Adula-Cima Lunga）地区（unit？）的榴辉岩和不含绿辉石含有石榴石的蓝晶石-多硅白云母片麻岩和片岩海因里希（Heinrich）（1986）描述了来自阿杜拉-西马伦加（Adula-Cima Lunga）地区南北方向截面的五块榴辉岩。从瓦尔斯（Vals）往南，Heinrich（1986）报告了如下增加的P-T的一般趋势：瓦尔斯（Vals）：1.0-1.3GPa，450-550C；孔非因（Confin）: 1.2-2.2Gpa，450-550C；特莱斯科尔门（Trescolmen）：1.5-2.2GPa，550-650C；伽农（Gagnone）：1.5-2.5GPa，600-700C；阿拉米（Arami）：1.8-3.5GPa, 750-900C（表5）。对于低温瓦尔斯（Vals）榴辉岩，压强通过假设的绿辉石-钠长石-石英平衡聚集体估计。对其它地点，压强的下限处于Jd50+石英稳定区域。孔非因（Confin）和特莱斯科尔门（Trescolmen）的压强上限从钠云母稳定区域的上界确定，而石榴石二辉橄榄岩中的方辉石的铝成分被用于确定伽农（Gagnone）和阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）榴辉岩的压强上限。迈尔（Meyre）等（1999）报告了基于计算的钠白片岩（Z6-50-12）平衡相图得到的对于特莱斯科尔门（Trescolmen）在600-700C大约2.5GPa的峰值压强条件（石英稳定区域的最大压强）。尼米斯（Nimis）和特罗姆斯多夫（Trommsdorff）（2001a）提出了来自伽农的西马（Cima di Gagnone）（3.00.4GPa，74038C）和阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）（3.20.3GPa，84423C）的石榴石二辉橄榄岩新的温度压力计数据。Paquin和Altherr（2001a）对来自阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）的橄榄岩体基于均匀碎斑岩芯得到了高很多的值（5.90.3GPa，118040C）。他们称之前对这一岩体的P-T结果是错误地基于非平衡态的聚集体的。在一篇讨论性的快报文章中，尼米斯（Nimis）和特罗姆斯多夫（Trommsdorff）（2001b）指出，他们的结果代表了阿尔卑斯俯冲变质有代表性的较晚的低温阶段。在一篇回复文章中，帕奎因（Paquin）和阿尔瑟尔（Altherr）（2001b）坚持了他们的论点，并得出结论，在榴辉岩750-800C的平衡之后，榴辉岩和橄榄岩是构造合并的。多布钦涅茨卡娅（Dobrzinetskaya）等（2002）描述了来自阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）榴辉岩的绿辉石中的二氧化硅溶出物，并计算了最终产物铁铝榴石-镁铝榴石-钙铝榴石-透辉石-钙铁辉石-钙-镁钙闪石（Alm-Prp-Grs-Di-Hd-CaTs）之间反应在7.04GPa，1118C的不动点。在这篇文章中，我们重新对一些在文献中有矿物化学数据的样品计算了压强和温度。使用石榴石-单斜辉石-蓝晶石-二氧化硅（Grt-Cpx-Ky-SiO2）和石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁平衡的组合，恩斯特（Ernst）（1977）的来自阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）的含有石榴石-绿辉石-蓝晶石-石英得到榴辉岩样品，样品（F-53）和海因里希（Heinrich）（1986）的样品（Mg9-5-2c）分别给出3.20GPa，764C和3.49GPa，676C。使用石榴石-单斜辉石-多硅白云母（Grt-Cpx-Phe）压力计和石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计的组合，海因里希（Heinrich）（1986）来自瓦尔斯（Vals）（Ad42-9-14）和来自科非因（Confin）（Ad48-9-5）的样品分别给出1.88GPa，484C和2.26GPa，512C。使用石榴石-单斜辉石-蓝晶石-二氧化硅（Grt-Cpx-Ky-SiO2）和石榴石-单斜辉石-多硅白云母（Grt-Cpx-Phe）平衡的组合，对海因里希（Heinrich）来自特莱斯科尔门（Trescolmen）（Ad25-9-3）和来自伽农（Gagnone）（CH271）的样品重新计算的P-T值分别为2.91GPa，650C和3.11GPa，624C。另一个来自特莱斯科尔门（Trescolmen）的含有石榴石-单斜辉石-多硅白云母-蓝晶石-石英（Grt-Cpx-Phe-Ky-Qtz）（扎克（Zack）等，2001，2002）的样品（Z6-50-13）给出2.78GPa，667C。图4（图4注）（a）对来自WGR的三个含蓝晶石-多硅白云母的超高压和三个高压榴辉岩样品计算的最大压强条件（见图3中的位置）。误差椭圆基于来自THERMOCALC的值。变质相格来自冈本（Okamoto）和丸山（Maruyama）（1999）。这个图和下面的图中的石墨-金刚石转化曲线是从THERMOCALC线性化的。（b）对来自中国大别山的两个高压和一个超高压多硅白云母-蓝晶石榴辉岩计算的P-T条件（卡斯威尔（Carswell）等，1997）。也显示了卡斯威尔（Carswel）等（1997）的估计。点表示不含蓝晶石的超高压样品（卡斯威尔（Carswell）等，1997）用石榴石-单斜辉石-多硅白云母（Grt-Cpx-Phe）压力计（这篇文章）和石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx）温度计（拉夫纳（Ravna），2000）的组合得到的结果。（c）对来自WGR东南部（克罗赫（Krogh），1980）以及来自弗朗西斯科层（Franciscan Formation）（克罗赫（Krogh）等，1994）的低温（蓝片岩型）不含蓝晶石的多硅白云母榴辉岩，使用反应（1a）和石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx）温度计（拉夫纳（Ravna），2000）的组合计算的P-T条件。（d）对来自西阿尔卑斯山的阿杜拉 纳佩（Adula Nappe）的榴辉岩和片麻岩的P-T估计。海因里希（Heinrich）（1986）的估计表示为V1，C1，T1，G1和A1。对同样的样品用现在的方法进行的相应的估计是V2，C2，T2，G2和A2。A3是来自Ernst（1977）的样品F-53，T3是来自特莱斯科尔门（Trescolmen）（扎克（Zack）等，2001，2002）的样品Z-6-50-13用现在的方法计算的结果，而T4对来自特莱斯科尔门（Trescolmen）的白片岩（迈尔（Meyre）等，1999）计算的喷稳定压强的峰值。也显示了来自特莱斯科尔门（Trescolmen）的石榴石-白云母-蓝晶石片岩CHM-1和石英岩CHM-39（迈尔（Meyre）等，1999）的石榴石-多硅白云母-蓝晶石-二氧化硅曲线。曲线图标在（图4）中给出。（下为正文）反应（(3a）（(3b）可以在不含单斜辉石的石榴石蓝晶石-多硅白云母片岩中作为压强指示器，如果可以得到一个独立的温度估计的话。我们已经把这个方法用于来自特莱斯科尔门（Trescolmen）的石榴石-多硅白云母-蓝晶石片岩和石英岩中共存的石榴石和多硅白云母（CHM-1和CHM-39；迈尔（Meyre）等，1999）。对样品CHM-1和CHM-39计算的石榴石-多硅白云母-蓝晶石-二氧化硅曲线通过靠近样品Z6-50-13的石榴石-单斜辉石-蓝晶石-石英（Grt-Cpx-Ky-Qtz）和石榴石-单斜辉石-多硅白云母（Grt-Cpx-Phe）曲线之间交点的地方（图4d），正好在石英-柯石英转变点下方，显示了在这个区域榴辉岩和片岩同相的性质。柯石英-蓝晶石榴辉岩的不含多硅白云母的捕虏体和来自金伯利岩的榴辉蓝晶岩随着压强增加，反应（2a）的平衡曲线渐渐变得平坦并且可以作为压力计（例如，Sharp等，1992）。然而，在这些极端条件下，在地质压力计的结果中引入了大的误差（图5a）。反应（1）和石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计（拉夫纳（Ravna），2000）的组合已经被应用于来自罗伯特威克特矿（Roberts Victor Mine）（组I），南非（沙普（Sharp）等，1992；舒尔茨（Schulze）等，2000）的五个样品，来自蕾丝（Lace），南非的三个样品和来自雅库特神秘地带（Zagadochnaya，Yakutia，俄语： ，）（舒尔茨（Schulze）和海尔姆施泰德（Helmstaedt），1988）的四个样品。图5a显示，罗伯茨威克特（Roberts Victor）和雷斯（Lace）样品都位于金刚石区域，但是较卡斯威尔（Carswell）和吉布（Gibb）（1987）定义的平均莱索托（Lesotho）地质温度计要高。来自神秘地带（Zagadochnaya，俄语：）的不含金刚石的榴辉蓝晶岩（舒尔茨（Schulze）和海尔姆施泰德（Helmstaedt），1988）都位于石墨+柯石英区域，在莱索托（Lesotho）地质温度计的高温一侧。讨论榴辉岩温度计主要使用一个或多个版本的石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计（例如，埃利斯（Ellis）和格林（Green），1979；派特森（Pattison）和牛顿（Newton），1989；艾（Ai），1994；拉夫纳（Ravna），2000）。这个方法的主要问题是铁的氧化态的不确定性。普遍接受的根据电荷平衡估计Fe3+/Fetot的方法最近变得有争议了（例如，卡尼尔（Canil）和欧尼尔（ONeill），1996；卡斯威尔（Carswell）和张（Zhang），1999；Sobolev等，1999；施密德（Schmid）等，2003；拉夫纳（Ravna）和帕奎因（Paquin），2004）。拉夫纳（Ravna）和帕奎因（Paquin）（2004）已经指出，对于一个样本，对同质的绿辉石40个不同位置的分析结合石榴石单一位置的分析给出在4.0GPa，Grt-Cpx温度散布在646-914C，平均值为86758。这个大的弥散归为广泛被接受的用单斜辉石的化学计量学假设（四个阳离子和六个氧）进行的Fe2+/Fe3+计算引入的变化，因为计算的Fe3+/Fetot和温度之间有一个明显的负相关。施密德（Schmid）（2001）用迭代的方法分析了同样样品中单斜辉石的Fe2+成分，计算出Fe3+/Fetot比为0.35。使用这个值，计算得得温度变为75812C。这显示石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计是高度不可靠的。卡斯威尔（Carswell）和张（Zhang）（1999）提出，即使用高质量的EMP分析，单一的石榴石-单斜辉石Fe2+-Mg应该有100C的误差，就是因为绿辉石中Fe3+ 和Fe2+的比例的不确定性。另外，晚些时候的热作用有可能导致石榴石和单斜辉石间部分Fe2+和Mg的重新分布，并因此使得结果更不明朗。于是普遍使用的石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计的可靠性被高估了，通常引用的30C的不确定性很有可能是太乐观了。根据拉夫纳（Ravna）和帕奎因（Paquin）（2004）给出的结果，这个不确定性可能大约60C。现在涉及石榴石-单斜辉石-蓝晶石-二氧化硅的方法应该被视为另外一种温度估计的更可靠的方法，即使误差在柯石英区域是65C，在石英区域是85C（1；THERMOCALC）。这里介绍的石榴石-单斜辉石-多硅白云母（Grt-Cpx-Phe）压力计总是给出比相应的沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1993）更高的压强（表5）。这既来源于不同的压力计表达式也来源于首选的石榴石活动性模型，后面的作者们使用了牛顿（Newton）和哈塞尔顿（Haselton）（1981）模型。然而，如果使用贝尔曼（Berman）（1990）或者刚古力（Ganguly）等（1996）的石榴石活动性模型，使用沃特斯（Waters）和马丁（Martin）（1993）方法，压强会高大约0.2GPa（例如，库斯伯特（Cuthbert）等，2000）。表5. 对文中讨论的榴辉岩估计的压强（以GPa为单位）和温度（以C为单位）。来自挪威西部片麻岩地区（WGR），阿尔卑斯（Alps）的阿杜拉-锡马伦加（Adula-Cima Lunga）地区，大别山的榴辉岩现在这些值（表5）明显定义了高达大约4.0GPa，800C，6-7C km-1的一个P-T数组（图5b）。这个趋势外插到更高的P和T值径直穿过阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）橄榄岩岩体大约5.9GPa，1180C的最大值条件（帕奎因（Paquin）和阿尔瑟尔（Altherr），2001a），以及这里对雷斯（Lace）和罗伯茨威克特（RobertsVictor）包体计算的P-T区域。现在的这个趋势也穿过刘（Liou）等（2002）提出的有代表性的大别-苏鲁榴辉岩和石榴石橄榄岩的P-T区域的较低部分。图5（图5注）（a）来自金伯利岩的柯石英蓝晶石榴辉岩和榴辉蓝晶岩的P-T估计。来自Roberts Victor Mine的五个租I的样品（沙普（Sharp）等，1992；舒尔茨（Schulze）等，2000），来自南非的Lace的三个样品，以及来自雅库特神秘地带（Zagadochnaya Yakutia，俄语： ）的四个样品（舒尔茨（Schulze）和海尔姆斯塔德（Helmstaedt），1988）应用了反应（2a）和石榴石-单斜辉石铁/镁温度计（拉夫纳（Ravna），2000）的组合。莱索托（Lesotho）地质温度计取自卡斯威尔（Carswell）和吉布（Gibb）（1987）。曲线图标在（图4）中给出。（b）来自各个地点和各种环境的高压-超高压样品现在的计算的总结。作为参考，显示了来自帕奎因（Paquin）和阿尔瑟尔（Altherr）（2001a）的阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）橄榄岩（AA）和来自多布钦捏茨卡娅（Dobrzinetskaya）等（2002）的相邻的榴辉岩（AA*）的最大P-T估计，以及来自沙普（Sharp）等（1992）的罗伯茨威克特（Roberts Victor）（RV1）样品的估计和刘（Liou）等（2002）给出的大别和苏鲁（DB1）样品的P-T估计。（下为正文）这里显示的来自西部片麻岩地区（WGR）的超高压和高压榴辉岩的区别表观上是非常明显的。然而，库斯伯特（Cuthbert等）（2000）显示，P-T从低到高方位从南到北，穿过整个WGR有一个或多或少连续的P-T条件。更有趣的是莫尔斯塔德（Maurstad）处的超高压榴辉岩（UHPM-13：3.17GPa和645C）和列夫道尔（Levdal）处的高压榴辉岩（HPM-24：2.37GPa和639C）之间在2-2.5km距离上0.8GPa的大压强差。对这个情况至少可以提出两个假设：（1）这两个地点之间有一个大的构造断裂；以及（2）两个地点的榴辉岩处于相同的超高压条件，但是列夫道尔（Levdal）的榴辉岩由于某种原因冻结在了较低压强的条件，没能响应最大压强条件。为解决这个问题，需要对这个地区进行测绘和采样。基于石榴石-单斜辉石-蓝晶石-柯石英（Grt-Cpx-Ky-Coes）平衡结合石榴石-单斜辉石（Grt-Cpx） 铁-镁温度计，阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）榴辉岩的最大压强条件在650-750C时在3.5GPa附近，这远低于多布钦捏茨卡娅（Dobrzinetskaya）等（2002）得到的最大值条件（大约7.0GPa，1100C）。然而，他们的压强估计对绿辉石中的钙-镁钙闪石组分测定的精确度非常敏感（多布钦捏茨卡娅（Dobrzinetskaya）等，2002）。现在的这个结果表观上页不同于他们的3.7GPa，950C处的抬升阶段IIb。但是，多布钦捏茨卡娅（Dobrzinetskaya）等（2002）指出，他们的热力学计算得到的在一个给定压强的温度估计比用石榴石-单斜辉石铁镁温度计得到的值高大约（或至少）70C。考虑到这一点，结合后一种方法的不确定性，他们的IIb阶段的条件和我们对阿尔卑斯阿拉米（Alpe Arami）榴辉岩的条件相同。如果恩斯特（Ernst）（1977）和海因里希（Heinrich）（1986）分析的样品中的石榴石-绿辉石-蓝晶石-二氧化硅真的代表了最大压强条件的平衡，根据现在的计算（图4d），由于这个聚集体的负斜率，最大压强不可能超过3.5GPa很多。于是这和多布钦捏茨卡娅（Dobrzi