研究表明位于德國(guó)薩克森厄爾士山地區(qū)的片巖-榴輝巖巖石單元在華里西造山過(guò)程中，經(jīng)歷了超高壓的變質(zhì)作用。該巖石單元主要包括正、副片麻巖、大量的榴輝巖透鏡體以及少量的橄欖巖透鏡體（圖1）。由于金剛石包裹體的發(fā)現(xiàn)，該巖石單元得到了大量的關(guān)注。盡管超高壓變質(zhì)條件已經(jīng)在少數(shù)變質(zhì)巖體得到了地質(zhì)溫壓計(jì)算的證實(shí)，但是超高壓變質(zhì)作用的礦物學(xué)證據(jù)-柯石英或者金剛石包裹體-依然十分有限。而且，超高壓變質(zhì)作用的范圍也沒(méi)有得到很好約束。

圖1 德國(guó)薩克森地區(qū)厄爾士山高壓變質(zhì)巖石單元地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

針對(duì)以上科學(xué)問(wèn)題，德國(guó)哥廷根大學(xué)Sch?nig等對(duì)該區(qū)域河流流域中出露的700顆包含礦物包裹體的碎屑石榴石進(jìn)行了詳細(xì)的礦物包裹體和礦物化學(xué)研究。

該研究共采取了不同流域的7個(gè)石榴石沙樣（圖1）。結(jié)果表明：

（1）在26顆石榴石中發(fā)現(xiàn)了46個(gè)柯石英的包裹體，其中39顆柯石英為單礦物，<13μm，并且未發(fā)現(xiàn)破裂，而另外的7顆柯石英則存在大量的退變質(zhì)石英組分，并且通常可見(jiàn)愈合的裂隙（圖2）；（2）在22顆石榴石中發(fā)現(xiàn)了41顆金剛石包裹體，其中22顆為單礦物，另外19顆為多相的包裹體（圖2）；（3）最大流域地區(qū)采集的碎屑石榴石具有最大礦物化學(xué)組分變化范圍，但缺乏與榴輝巖中石榴石類似的端元（圖3）；（4）含金剛石碎屑石榴石的化學(xué)組成與含金剛石副片麻巖中的石榴石類似（圖3）。

圖2 碎屑石榴石中的柯石英和金剛石包裹體。A樣品JS-Erz-3s石榴石中的4顆柯石英包裹體及其拉曼譜峰，B樣品JS-Erz-9s石榴石中6顆金剛石包裹體及其拉曼譜峰

圖3 碎屑石榴石的化學(xué)組成，不同顏色的區(qū)域代表了基底巖石中石榴石的化學(xué)組成

該研究發(fā)現(xiàn)該地區(qū)碎屑石榴石中廣泛出露柯石英包裹體，表明研究區(qū)域廣泛存在超高壓變質(zhì)作用。根據(jù)含柯石英包裹體碎屑石榴石的礦物化學(xué)組成可以得知，這些石榴石主要來(lái)自榴輝巖和長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖2個(gè)源區(qū)，其中大約77%來(lái)自榴輝巖，主要證據(jù)為：（1）相似的地球化學(xué)組成，（2）共存的綠輝石包裹體，以及（3）不同流域樣品中石榴石的豐度。另外的19%則來(lái)自長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖，主要證據(jù)為：（1）相似的地球化學(xué)組成，（2）綠輝石包裹體的缺失，以及（3）不同流域樣品中石榴石的豐度。

含金剛石包裹體的碎屑石榴石僅在樣品JS-Erz-9s中出露，表明含金剛石的超高壓變質(zhì)巖體出露較少。

該項(xiàng)研究表明：

（1）含柯石英的碎屑石榴石在德國(guó)厄爾士山地區(qū)出露廣泛，表明該地區(qū)普遍經(jīng)歷了柯石英穩(wěn)定域的超高壓變質(zhì)作用；

（2）含金剛石碎屑石榴石出露較有限，表明含金剛石的變質(zhì)巖石出露較少；

（3）小顆粒的礦物包裹體（<20μm）更容易得到保存；

（4）碎屑石榴石中柯石英和金剛石包裹體的研究是揭示超高壓變質(zhì)作用區(qū)域的有效途徑。 

文章發(fā)表在Geology上：

Sch?nig J., von Eynatten H., Meinhold G. and Lünsdorf N. K. (2019) Diamond and coesite inclusions in detrital garnet of the Saxonian Erzgebirge, Germany. Geology 47, 715-718.