柴北缘超高压地体折返过程中地壳深熔的岩石学研究

宏观、微观岩石学、地球化学和年代学研究表明,柴北缘锡铁山和绿梁山单元富含斜长石的浅色体和富含钾长石的浅色体是超高压地体折返过程中榴辉岩和片麻岩部分熔融的产物。阴极发光图像显示富含斜长石的浅色体中锆石具有明显的核-边双层结构,锆石核部无明显分带特征,并呈现出重稀土平坦和无Eu异常的稀土配分模式,～450Ma的年龄结果与区域上榴辉岩峰期变质时代一致;发光较弱的锆石边部具不明显的环带结构和较低的Th/U比值,～426Ma年龄结果代表了熔体的结晶时代。富含钾长石的浅色体中的锆石U-Pb定年结果记录的～910Ma、～450Ma和～426Ma三组年龄分别代表了片麻岩原岩结晶时代、高压-超高压变质作用时代和熔体结晶时代。富含斜长石的浅色体具有高SiO_2、Al_2O_3、CaO、Na_2O、Sr和LREE,而低MgO、FeO~T、K_2O、Y、Yb和HREE的英云闪长岩-奥长花岗岩的地球化学特征;而富含钾长石的浅色体具有高的SiO_2、Al_2O_3和K_2O+Na_2O,而较低的CaO、MgO、REE的花岗岩地球化学特征。黝帘石和少量的多硅白云母的脱水分解是触发超高压榴辉岩发生部分熔融形成富含斜长石的浅色体的主要机制;而多硅白云母的脱水分解则是触发超高压片麻岩部分熔融形成富含钾长石浅色体的主要机制。这些浅色体显著的促进了柴北缘超高压地体的快速折返,并对大陆俯冲隧道中的元素迁移和壳-幔作用具有重要的影响。     

柴北缘乌兰北部三叠纪辉长岩的年代学和地球化学特征

柴北缘乌兰地区中生代岩浆岩分布广泛，主要出露辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩。乌兰北部两件辉长岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示其加权平均年龄分别为（241.9±0.9） Ma和（245.4±1.9） Ma，说明其形成于中三叠世早期。辉长岩的w（SiO₂）为47.94%和52.01%，全碱质量分数较低（ALK为1.25%和1.47%），里特曼指数为0.33和0.26，属钙碱性系列岩石；w（Cr）（1 661.00×10^-6和1 418.00×10^-6）、w（Ni）（394.00×10^-6和280.00×10^-6）和Mg^#值（81和79）极高，具幔源原生玄武岩浆特征。轻、重稀土元素分馏较弱，LREE/HREE为3.92和3.44，无明显负Eu异常，表明未发生明显的岩浆分异作用；富集K、Rb等大离子亲石元素，不同程度地亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，表现为与俯冲作用相关的弧岩浆岩特征。辉长岩的ε_Hf（t）值（-3.0~9.3）变化较大，暗示来自地幔的基性岩浆中有地壳组分的加入。结合区域地质演化特征研究成果，认为辉长岩形成于古特提斯洋向北俯冲背景下的大陆边缘弧环境，俯冲的洋壳板片脱水产生的流体导致上覆地幔楔部分熔融，形成玄武质岩浆，岩浆上升侵位过程中遭受地壳物质混染或与壳源岩浆发生混合作用。     

陈蔡早古生代俯冲增生杂岩对华夏与扬子地块拼合过程的指示意义

华夏地块与扬子地块的拼合时限与方式长期存在争议。本文对出露于浙江诸暨一带的原"陈蔡岩群"进行了详细的露头尺度解剖。野外地质调查表明,原"陈蔡岩群"主要由不同性质的外来岩块与基质组成。其中：代表外来岩块的大理岩及斜长角闪岩的变质年龄分别为（424.7±2.9）和（420.6±1.8）Ma,成岩年龄分别为（479.2±9.5）~（424.7±2.9）Ma和（507.7±7.8）~（420.6±1.8）Ma,斜长角闪岩原岩为具OIB（洋岛玄武岩）特征的碱性玄武岩,大理岩的原岩为海相碳酸盐岩,二者共同构成了洋岛海山组合。代表原地岩块的变长石石英砂岩主要物源区为3 620~1 530 Ma形成于活动大陆边缘和大陆岛弧环境下的古老地壳物质;与之构造混杂接触的斜长角闪岩变质年龄为（438.0±2.5）Ma,其原岩分别为形成于消减带岛弧环境的岛弧拉斑玄武岩、形成于俯冲环境下的富Nb玄武岩和洋岛海山环境下的具OIB特征的碱性玄武岩类。代表基质的含榴黑云斜长片麻岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试结果表明,其变质年龄为（441.0±3.0）Ma,碎屑²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄多数为840~780 Ma,反映其物源主要来自于新元古代,且最年轻的沉积年龄限定在598 Ma,说明片麻岩原岩可能为早古生代沉积地层。陈蔡地区该套岩石组合的发现表明,原"陈蔡岩群"的构造属性应为早古生代俯冲增生杂岩。结合测区及龙游地区新发现的加里东期麻粒岩和退变榴闪岩,提出扬子与华夏两大地块碰撞于445~420 Ma。     

北祁连地区早古生代弧岩浆作用及变质作用事件:以门源-柯柯里地区为例

位于祁连地块北缘的门源-柯柯里杂岩体出露一套早古生代高级变质岩,其中长英质片麻岩的矿物组合以石榴子石+夕线石+黑云母+长石+石英为特征,变基性岩以石榴子石+单斜辉石+角闪石+斜长石+石英为特征,具有典型的高角闪岩相-麻粒岩相组合特征。岩相学观察、相平衡模拟和地质温压计估算结果显示门源地区石榴黑云斜长片麻岩和石榴角闪岩的峰期变质作用的温压条件分别为780℃、9.0kbar和790℃、8.4kbar。相平衡模拟揭示石榴黑云斜长片麻岩经历了近等压降温的逆时针P-T轨迹,可能反映了处于中地壳的岩石经历了与洋壳俯冲相关的弧岩浆岩和弧火山岩所带来大量的热所导致的高温变质及随后的等压冷却过程。锆石U-Pb定年显示门源-柯柯里地区2个高级变质岩的变质年龄和1个闪长岩的弧岩浆作用年龄分别为495±2Ma、493±3Ma和495±3Ma,表明门源-柯柯里一带共同经历了北祁连洋壳俯冲导致的500Ma左右的弧岩浆作用和变质作用。门源-柯柯里高温低压变质带和其北侧百经寺-清水沟一带出露的HP/LT变质岩组成了双变质带,并指示了北祁连洋早古生代时期的向南俯冲。     

北阿尔金地区早古生代洋壳俯冲时限:来自斜长花岗岩和花岗闪长岩的证据

蛇绿岩在不同演化阶段自身形成的花岗质岩石和侵入到蛇绿岩中的花岗质岩石对于蛇绿岩的精确定年具有重要意义,是揭示洋壳俯冲时限的有力证据。对北阿尔金红柳沟—拉配泉蛇绿岩中斜长花岗岩和花岗闪长岩的锆石U-Pb及Lu-Hf同位素分析表明,红柳沟斜长花岗岩和花岗闪长岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果分别为(501±3)Ma和(496±2)Ma,表明北阿尔金洋的俯冲时限可能开始于中寒武世或更早。斜长花岗岩和花岗闪长岩的锆石εHf(t)值均为正值,结果分别为1.6~5.6和3.3~6.9,反映其源区均为亏损型地幔。全岩地球化学分析结果表明,斜长花岗岩具有高Si O2、高Sr、低Y和相应的高Sr/Y等类似于埃达克质岩石的特征,可能来自热的洋壳俯冲到石榴角闪岩相条件下变基性岩发生小比例部分熔融形成,且其形成深度应该在40~50 km;花岗闪长岩属于高钾钙碱性系列岩石,可能代表了岛弧环境下下地壳基性岩石部分熔融的产物。年代学分析表明,北阿尔金洋可能存在南北双向俯冲,并且北阿尔金洋向北俯冲可能略早于向南俯冲。北阿尔金和北祁连的俯冲时限对比研究表明,北阿尔金早古生代缝合带是北祁连早古生代缝合带的西延部分。     

柴北缘欧龙布鲁克地块东段古元古代基性麻粒岩:岩石学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素证据

在欧龙布鲁克地块东部地区的正片麻岩中识别出呈透镜状产出的基性麻粒岩,部分已转变为斜长角闪岩。其主要矿物组合为单斜辉石、斜方辉石、斜长石、角闪石等,为典型中低压麻粒岩相组合。锆石SHRIMP U-Pb定年得到基性麻粒岩1928±9Ma的变质年龄,片麻岩围岩得到了1927±20Ma的变质年龄,以及2368±5Ma、2377±7Ma的岩浆结晶年龄。片麻岩锆石Hf同位素数据显示变质锆石及岩浆锆石均具有相似的Hf同位素成分,其二阶段模式年龄为2590~2830Ma,显示其可能源于太古代地壳物质的再造。欧龙布鲁克地块古元古代岩浆及变质演化历史与塔里木克拉通及华北克拉通很高的相似性,预示着在古元古代三者可能具有一定的亲缘性。     

大陆碰撞过程中的巴罗式变质作用及原地深熔作用:以南阿尔金为例

南阿尔金吐拉地区所出露的变质泥质岩和变质基性岩普遍经历了中压麻粒岩相变质作用,其中变泥质岩以出现石榴子石+夕线石+长石+黑云母+石英为特征,而基性麻粒岩则以石榴子石+单斜辉石+紫苏辉石+斜长石+石英为特征,具有典型中压相系的麻粒岩相变质作用矿物组合,即显示"巴罗式"变质作用特征。野外宏观特征显示这套变泥质岩普遍经历了原地深熔作用,并局部发生混合岩化作用。岩相学观察结果显示泥质片麻岩保留了关键的深熔作用显微结构证据:(1)石榴子石内部发育有钾长石、石英和斜长石组成的矿物集合体,可能代表了早期熔体的假象;(2)黑云母颗粒边界发育尖锐的、不规则的微斜长石,而且黑云母边界溶蚀明显,形成锯齿状不规则的边界,指示深熔作用可能与黑云母的分解密切相关,即黑云母可能为深熔作用的主要反应相;(3)石英、斜长石或石榴子石颗粒边界发育圆珠状不规则的钾长石,而且颗粒边界或三联点中尖锐状钾长石与周围矿物的形成较小的二面角,有些甚至相互连通呈网络状,这也与它们继承了熔体结构特征一致;(4)不规则钾长石(或微斜长石)分布在石榴子石和夕线石附近,指示石榴子石和夕线石可能为深熔作用的残留相。锆石U-Pb定年结果显示麻粒岩相变质作用和相关深熔作用时代基本一致,主要发生在~450Ma。因此,吐拉地区的中压麻粒岩相变质作用和深熔作用明显要晚于南阿尔金地区榴辉岩和高压麻粒岩的峰期变质时代40~50Myr,而是与榴辉岩折返过程中麻粒岩相叠加变质作用的时代较为接近。但南阿尔金~450Ma的变质作用、深熔作用和岩浆作用是否为独立的构造热事件抑或深俯冲板片折返阶段的产物,这还需要今后进一步的工作验证。