华北克拉通吉南夹皮沟新太古代石榴黑云斜长片麻岩的变质P-T-t演化及构造意义

华北克拉通东部陆块新太古代末期的构造体制是近年来备受学界关注的热点议题。本文对地处华北克拉通东部陆块东北部的吉南夹皮沟石榴黑云斜长片麻岩进行了详细的岩相学、矿物化学、变质相平衡模拟、传统地质温压计和锆石U-Pb年代学研究,以明确其变质P-T-t演化,探讨构造过程和动力学机制。石榴黑云斜长片麻岩主要由石榴石、黑云母、斜长石、角闪石、石英和少量钛铁矿组成,记录了逆时针P-T轨迹,可以划分为三个变质阶段。岩石第一阶段的矿物组合为黑云母+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿(+熔体)(Bt 1+Pl 1+Amp 1+Qz+Ilm(+L)),记录的温压条件为790~854℃和0.55~0.88GPa,之后通过升压略降温到达压力峰期阶段,在这个过程中角闪石分解、石榴石生长、基质型斜长石的X_(An)值从核到边降低。第二阶段的矿物组合为石榴石+黑云母+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿(+熔体)(Grt+Bt_(2)+Pl_(2)(核部)+Amp_(2)+Qz+Ilm(+L)),相平衡模拟获得该阶段的温压条件为670~745℃和1.10~1.24GPa,传统地质温压计的结果为707~771℃和0.99~1.18GPa,两者可相互佐证,可能代表了岩石的压力峰期阶段。第三阶段的矿物组合为黑云母+斜长石+石英+钛铁矿(Bt_(3)+Pl_(2)(边部)+Qz+Ilm),形成于压力峰期后的降温降压过程,石榴石边部分解形成斜长石,该类斜长石的X_(An)值从核到边逐渐升高。变质锆石U-Pb定年获得2483±8Ma(MSWD=3.2)的年龄,结合稀土配分模式和锆石Ti温度计计算结果,将该年龄解释为岩石压力峰期阶段前的变质时代。考虑到吉南变质地体新太古代末期岩浆活动与变质作用的时间重叠性、区域上的“穹窿-龙骨”构造样式、前人的变质作用资料以及石榴黑云斜长片麻岩记录的升压轨迹,本文认为吉南新太古代末期变质作用与重力凹沉构造有关。

造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出来再实施原位微区定年的方法,测定微量元素和包裹体矿物组合并不总能准确限定这些定年副矿物结晶于哪个变质阶段,这将影响副矿物年龄意义的解析。观察分析定年副矿物在榴辉岩中的结构,能够厘清它们与岩石主要组成矿物之间的成因联系,进而可通过主要组成矿物限定副矿物的结晶温压条件和年龄意义。因此,具有岩相学结构制约的副矿物原位定年分析(“岩石年代学”方法)是耦合变质岩石学(P-T)和地质年代学(t)结果的重要手段,应在今后的变质作用研究中得到更多的重视和运用。与此同时,进一步研究变质分解/重结晶、熔/流体交代、脆/韧性变形等地质作用对副矿物定年同位素体系的影响。变质作用的时间信息不仅包括通过同位素定年获得的绝对年龄,也包括变质作用所持续的时间。受制于定年测试的精度,一些短时间尺度(≤1Myr)的变质作用难以通过同位素年代学方法进行限制。基于矿物的成分扩散、结构演变、力学性质转变等模拟方法,可用于揭示和限定这类变质事件的时间尺度,以此精细刻画岩石的变质P-T-t轨迹,有助于深入理解造山带榴辉岩的形成过程和机制。

胶北地体多期变质事件的P-T-t轨迹及其对胶-辽-吉带形成与演化的制约

胶北地体位于华北克拉通东部陆块胶-辽-吉带南端,主要由闪长质-TTG-花岗质片麻岩、变质表壳岩系和变质镁铁-超镁铁质岩所组成。本文通过对胶北早前寒武纪变质岩系的岩石学、矿物化学、变质反应结构和序列、变质温度和压力估算与同位素年代学资料的综合研究和总结,得出以下重要结论：（1）与华北克拉通东部陆块其它地区太古宙变质基底类似,本区也存在～2500Ma区域性新太古代变质事件,且与本区2550～2500Ma岩浆作用在时间上非常接近,其变质作用发生的时间比岩浆作用要晚10～50Myr,指示本区～2500Ma区域性变质事件可能与大规模的幔源岩浆底侵作用存在密切的成因关系。（2）胶北还存在1950～1850Ma区域性古元古代变质事件,并导致了大量高压基性和泥质麻粒岩的形成,高压基性麻粒岩主要以不规则透镜体、变形岩墙群或岩脉群的形式赋存于闪长质-TTG-花岗质片麻岩之中,并集中分布在安丘-平度-莱西-莱阳-栖霞一带,大致沿北东-南西向断续带状分布,构成了一条长约300km的古元古代高压麻粒岩相变质带。（3）本区古元古代高压麻粒岩以记录近等温减压（ITD）及随后近等压降温（IBC）的顺时针P-T-t轨迹为特征,指示本区变质杂岩在古元古代晚期曾强烈地卷入了与俯冲-拼贴-碰撞造山有关的构造过程,并可能经历了如下复杂的构造演化：（I）在古元古代晚期2000～1950Ma,随着有限大洋地壳的持续俯冲作用,本区各类变质岩的原岩开始经历一次构造增厚事件,并导致了它们的原岩经历了早期绿片岩相-角闪岩相进变质作用;（II）1950～1870Ma,大洋地壳俯冲作用结束,本区开始发生弧-陆拼贴和陆-陆碰撞作用,大陆地壳持续缩短和加厚,在加厚下地壳或岛弧根部带约50km的深度,发生了区域性高压麻粒岩相变质作用,并导致了本区变基性岩和变泥质岩分别形成了石榴石＋单斜辉石＋斜长石±角闪石±石英±铁-钛氧化物和石榴石＋蓝晶石＋钾长石＋斜长石＋黑云母＋石英＋铁-钛氧化物＋熔体的高压麻粒岩相矿物组合。（III）1870～1800Ma,在同碰撞峰期变质结束之后,本区造山作用进入了后碰撞构造折返-伸展演化阶段,先后经历了早期快速构造折返和晚期缓慢冷却降温两个构造热演化阶段。其中,在早期快速构造折返阶段,高压麻粒岩经历了峰后近等温或略微增温减压退变质作用的叠加,高压基性麻粒岩表现为沿石榴石边部形成了含斜方辉石的后成合晶。与此同时,早期快速构造折返阶段还伴随着热松弛和伸展作用,出现一系列的幔源基性岩浆活动,不仅导致了本区大量未经历高压麻粒岩相变质的变基性岩群的形成,同时也诱发了区内大规模的地壳深熔作用的发生。自温度高峰期之后,本区地壳岩石还经历了一个近等压冷却降温过程,并发生了区域性角闪岩相退变质作用,高压基性麻粒岩表现为石榴石和斜方辉石边部常出现含角闪石的退变边或后成合晶。最终,在1800Ma左右,本区含电气石花岗伟晶质岩脉的大量出现,则标志着胶北地体古元古代晚期（2000～1800Ma）俯冲-拼贴-碰撞造山作用的最终结束。

黑龙江依兰地区蓝片岩的变质演化P-T-t轨迹

黑龙江省依兰地区出露了一套经高压变质形成的蓝片岩、云母片岩、长英质糜棱岩和少量超基性岩及大理岩并经历了强变形作用改造,一直被认为是佳木斯地块与其西侧松嫩地块碰撞拼贴所形成的缝合带产物。本次研究,通过岩相学与矿物化学分析,根据矿物组合的不同,识别出研究区内三种不同类型的蓝片岩;并获得了绿帘蓝闪石片岩（T=350～550℃,P=10～14kbar）、蓝闪霓辉石片岩（T=350～550℃,P=10～14kbar）和石榴石冻蓝闪石片岩（T=500～540℃,P=10～12kbar）的峰期变质温压条件。结合前人发表的地质年代学数据,建立了变质演化P-T-t轨迹。其中,绿帘蓝闪石片岩具＂发卡式＂变质演化P-T-t轨迹;而蓝闪霓辉石片岩与石榴石冻蓝闪石片岩具顺时针的演化轨迹。我们推测其成因可能为不同类型的蓝片岩形成于不同的俯冲阶段,由动力学机制的变化所造成。该研究成果为进一步探索佳木斯地块与松嫩地块碰撞拼贴的构造演化过程提供重要的依据。

榍石:U-Pb定年及变质P-T-t轨迹的建立

榍石在各类岩石中普遍存在,其稳定性受全岩成分、氧逸度和水活度以及温度和压力等因素影响。它在岩浆岩中主要存在于高Ca/Al比值的岩石中,在变质岩中常见于绿片岩相、蓝片岩相和角闪岩相岩石,在钙质变质岩中其稳定范围可达榴辉岩相或高压麻粒岩相。一般榍石结构中U含量较高,且具有高达高角闪岩相上限的U-Pb同位素体系封闭温度,是理想的U-Pb定年矿物。由于榍石的组成元素均为岩石中的主要元素,很容易与其它矿物、熔体及流体发生反应,所以榍石的U-Pb年龄记录的更可能是结晶年龄,而不是简单的扩散重置年龄;也因为它容易反应,变质榍石复杂的U-Pb体系可能记录了岩石的整个变质历史信息。通过与榍石平衡共生的矿物组合或利用榍石Zr温压计可确定岩石的P-T条件,结合相关的榍石年龄信息即可建立变质过程的P-T-t轨迹。利用SHRIMP、LA-MC-ICP-MS以及LA-ICP-MS方法可对不均一榍石颗粒内部进行原位微区分析得到有意义的U-Pb年龄;利用榍石中Zr含量对温度,尤其是对压力比较敏感,可建立榍石Zr含量温压计。

辽东半岛北部三家子石榴斜长角闪岩变质演化P-T-t轨迹及其地质意义:来自相平衡模拟与锆石U-Pb定年的约束

石榴斜长角闪岩常蕴含着丰富的变质反应结构,对古元古代造山带构造热演化过程研究具有十分重要的科学意义。胶-辽-吉带辽东半岛北部三家子地区出露的石榴斜长角闪岩,主要以岩脉的形式顺层侵入至南辽河群(里尔峪岩组)含黑云母的斜长片麻岩之中。三家子石榴斜长角闪岩以发育典型的"白眼圈"结构为特征,并保留了三个不同演化阶段矿物组合,峰前矿物组合为分布于石榴子石内部细粒包体矿物,主要包括角闪石+石英+磁铁矿+钛铁矿(M_1);峰期矿物组合为石榴子石+角闪石+单斜辉石+斜长石(An=44~45)+石英+钛铁矿(M_2);峰后退变质阶段矿物组合为角闪石+斜长石(An=64~90)+石英+钛铁矿+磁铁矿+榍石(M_3)。相平衡模拟与矿物对地质温压计算表明,三家子石榴斜长角闪岩峰前变质阶段(M_1)、峰期变质阶段(M_2)与峰后退变质阶段(M_3)稳定的P-T条件分别为:P=0.68~0.72GPa、T=570~600℃,P=0.98~1.01GPa、T=690~710℃,P=0.52~0.61GPa、T=670~700℃。锆石矿物包体扫描电镜分析、锆石CL图像分析与锆石LAICP-MS U-Pb定年的综合研究表明,三家子石榴斜长角闪岩原岩形成时代为2.17~2.06Ga之间;近峰期高压角闪岩相变质的时代为1.96~1.94Ga;峰后近等温减压中-低压角闪岩相退变质时代为1.92~1.83Ga,记录该组年龄的变质锆石微区含有典型的中-低压角闪岩相矿物包体(角闪石+斜长石(An=60~90)+石英+磷灰石)。综合以上分析,本文初步认为三家子石榴斜长角闪岩具有顺时针P-T-t轨迹,其主要特点是从M_1到M_3表现为升温升压的变质过程,并达到变质作用的峰期阶段,峰后开始表现为近等温减压的变质过程,随后可能表现为冷却降温的退化变质过程。因此,它们与胶-辽-吉带古元古代造山作用有关的构造增厚作用有密切关系。

大别山地区柯石英榴辉岩变质作用的P-T-t轨迹及其地球动力学意义

本文对大别山地区的柯石英榴辉岩进行了详细全面的岩相学和矿物化学研究,确定了柯石英榴辉岩的变质条件,识别出了榴辉岩化前的矿物包体及其角闪岩化、绿帘角闪岩化和绿片岩化3期退变质作用,进而再塑了一个呈顺时针方向旋转的复杂P-T-t轨迹。由此讨论了柯石英榴辉岩的形成机制和地球动力学意义。

大别山石马地区榴辉岩P-T-t轨迹及其构造意义

在大别山石马地区榴辉岩石榴石中包裹有与柯石英同期的绿辉石,据此,将这里的榴辉岩相变质作用划分为早期的柯石英榴辉岩阶段和晚期重结晶榴辉岩阶段。它们的P-T-t轨迹表明:产于片麻岩中的榴辉岩至少经历了两阶段的抬升过程:(1)在221Ma(印支期)时,由于陆壳俯冲所产生的大规模逆冲构造使其快速抬升;(2)在134Ma(燕山期)陆壳俯冲后的拉张抬升环境下,榴辉岩随山体一起缓慢上升。

大别—苏鲁超高压变质带P-T-t轨迹的动力学模拟

综合现有的地质、地球化学资料以及同位素年龄等研究成果 ,同时结合新西兰南岛北端陆壳俯冲的最新发现 ,提出了超高压变质岩的形成四阶段演化模式 :板片俯冲形成增生楔、板片俯冲驱动角落流、板片拆离浮力抬升至Moho深度和后期上地壳伸展阶段 .以此为定量模拟的出发点 ,利用二维有限元对大别—苏鲁超高压变质带的形成演化进行了动力学和热演化模拟 ,追踪超高压变质岩形成演化过程中的质点路径以及对应的P T t轨迹 .计算的P T t轨迹及其空间分布特征均能与实测结果较好吻合 .

多期变质作用、多相变质作用与变质作用p-T-t轨迹

多期变质作用是指地质体经历过不止一次变质事件的变质过程。在某一期变质作用中,仅出现过一个温度(或压力)极值的过程称为单相变质作用,出现过不止一个温度(或压力)极值的变质过程则属于多相变质作用。研究变质作用,首要的工作是要正确区分不同期的变质作用,不过目前还缺少足够多的准则。但是,岩石中所保留的地球动力学背景不同的变质事件,必然属于不同期的变质作用。准确恢复变质作用p-T-t轨迹,须根据变质反应结构准确划分各变质期次,利用矿物温度计、压力计、变质相图等估算变质条件,根据矿物原位测年确定变质作用某个阶段的地质时间。这三方面还有一些不确定因素,相关理论及方法都有待深化。

大别山超高压变质带p-T-t轨迹数值模拟

模拟设计了拆沉底辟模型、叠瓦俯冲纯剪切伸展模型二组共９种模型。拆沉底辟模型，第一阶段ｐＴｔ轨迹在地幔热影响下都为降压增温过程，第二阶段ｐＴｔ轨迹明显不同，快速折返速率下为近等温降压，从深部抬升到岩石圈底为显著的降压升温、近等温降压过程，从岩石圈底部经过地壳出露地表为降温降压过程。慢速抬升速率下，为降温降压。模拟比较了底辟上升俯冲板片形态不变与板片形态改变模型，陆壳与陆壳俯冲碰撞和陆壳与洋壳俯冲碰撞，在岩石圈深度范围内ｐＴｔ轨迹形态基本相似，首先是等温降压然后降温降压。叠瓦俯冲纯剪切伸展模型，快速伸展速率下ｐＴｔ轨迹表现出３个不同的阶段：从降温降压到近等温降压，然后再降温降压。慢速伸展速率下ｐＴｔ轨迹为开阔弧形形态，首先为降压增温，然后为降压降温。

通化集安群石榴子石和黑云母微区化学成分特征及其对变质作用p-T-t轨迹的指示意义

集安群片麻岩中石榴子石和黑云母接触带两侧边缘广泛发育Fe－Mg交换反应所形成的扩散环带，但晶体内部各自保持变质峰期的成分，中温带石榴子石可保留生长环带。经微区化学成分详细研究后，正确运用Grt－Bt温度计获得进变质阶段，变质高峰期和修期后Fe－Mg交换反应停止时的温度条件。按石榴子石和斜长石的微区钙含量变化确定了峰期和退变质阶段压力。据此建立起逆时针形式的变质作用p－T－t轨迹，反映该区早元古代陆壳内裂陷带的闭合过程。

变质作用p-T-t轨迹的研究方法与进展

变质作用p-T-t轨迹理论的提出完全改变了人们对变质作用过程的认识。地壳加厚区(造山带)内区域变质作用发生于地壳从热扰动到热松弛的动态演化过程中,岩石的p-T-t轨迹是地壳加厚的方式及机制、热松弛速率和岩石折返速率的综合函数。一维热模拟假设引起热扰动的构造作用在瞬间完成,岩石在折返过程中开始变质作用演化。二维热模拟结果表明在地壳加厚过程中(岩石埋藏阶段)伴随明显热效应,岩石在折返过程中有少量加热,达到温度峰值。反演变质作用的p-T-t轨迹包括3种方法:传统地质温压计方法,吉布斯/微分热力学方法和变质相图方法。无论哪种方法,都必须以详细岩相学研究为基础,在岩石中划分出两期以上矿物组合。传统地质温压计方法被广泛使用,但在确定不同期次矿物组合的平衡和p-T条件上有若干不确定性。吉布斯/微分热力学方法理论上非常完善,依据矿物(石榴石)的生长环带计算岩石的p-T-t轨迹,但是由于难以确定矿物生长阶段的矿物组合变化,以及缺少复杂固溶体的活度模型等,致使该方法实用性较差。目前反演岩石p-T-t轨迹的最好方法是变质相图方法,该方法依据p-T视剖面图上矿物等值线温压计,模拟由矿物的世代关系和生长环带所记录的p-T条件变化,并可以定量模拟变质过程中的矿物组合演化、变质反应和流体行为。对不同中压型变质带和超高压型地体中岩石p-T-t轨迹的反演模拟表明,岩石在构造埋藏阶段应伴随明显热效应,发生一系列递增变质作用,几乎同时达到压力与温度峰值,岩石折返过程以等温降压型(ITD)为主。这与一维热模拟结果很不相同,而与二维热模拟结果大体相似,但一般折返速率更快。

冀东角闪石成分环带记录的P-T-t轨迹

冀东马兰峪地区出露较大面积的太古宙含紫苏辉石的英云闪长质片麻岩,其中角闪石矿物的Si、Fe、Mg、Mg/(Mg+Fe)等呈明显的环带特点。研究表明,其成分环带与角闪石生长过程和变质条件有关。不同环带成分的热力学计算得到一条逆时针P-T-t轨迹。该P-T-t轨迹与不同变质阶段平衡共生的矿物温度压力计计算的P-T-t轨迹相似。

影响超高压变质岩P-T-t轨迹特征的主要因素

P-T-t轨迹是研究超高压变质岩形成演化过程主要的方法之一,是提出合理地球动力学模型的主要依据.准确理解影响P-T-t轨迹的因素对于理解超高压变质岩的俯冲-折返至关重要.运用增生楔、角落流、浮力抬升模型解释超高压变质岩形成演化的基础上,定量的探讨了不同俯冲速度、不同俯冲角度、不同俯冲阶段、剪切应变生热等因素对P-T-t轨迹的影响.板块持续的高速俯冲,不仅可以使得俯冲带形成低温环境,而且在陆壳岩石俯冲到地幔经受超高压变质作用后返回地表浅部的过程中,超高压变质岩在地幔滞留的时间短,为超高压变质岩的形成提供了必要条件.较低的俯冲速度不利于超高压变质岩的形成演化.

东喜马拉雅构造结石榴角闪岩变质作用P-T-t轨迹:相平衡模拟与锆石年代学

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩由多种类型的高级变质岩组成,包括片岩、片麻岩、大理岩、石榴角闪岩和基性麻粒岩。石榴角闪岩呈透镜状产出在片麻岩中,可见不连续分布的规模不等的浅色体。石榴角闪岩由石榴石、角闪石、黑云母、斜长石、石英、金红石、钛铁矿和榍石组成,石榴石变斑晶可见由浅色矿物组成的"白眼圈"。岩相学、矿物化学和相平衡模拟表明石榴角闪岩经历了一条顺时针型的P-T演化轨迹,可划分为两个阶段:(Ⅰ)升温升压的进变质阶段,由石榴石和斜长石斑晶记录,峰期矿物组合为石榴石+角闪石+黑云母+斜长石+石英+金红石+钛铁矿。运用石榴石变斑晶边部和斜长石变斑晶边部成分在视剖面图上的投点确定出峰期温压条件为~11.5kbar、790℃,达到了高压麻粒岩相条件,并经历了部分熔融,产生至少9%的熔体;(Ⅱ)降温降压的退变质阶段,由石榴石边部"白眼圈"冠状体记录。运用平均温压法计算冠状体中黑云母+斜长石+角闪石+石榴石组合的形成温压条件为~7kbar、~750℃。该阶段金红石消失,熔体结晶,并与早期矿物发生回反应。在石榴石角闪岩的锆石中获得了从29.2Ma到10.2Ma的连续变质年龄。由于锆石通常在熔体结晶过程中生长,因此确定该组年龄代表石榴石角闪岩退变质年龄。本文和以前的研究结果表明,南迦巴瓦杂岩中的高温和中温麻粒岩相亚单元具有相似的降温降压P-T轨迹,但高温单元具有较高的变质压力条件,表明其俯冲到了更大的深度。

冀东地区英云闪长质片麻岩的变质结构、P-T-t和水活度

通过英云闪长质片麻岩变质结构的研究,把变质作用分为四个演化阶段,用三组分五个矿物相ACF体系P-T成因格子表示了这个演化过程。四个变质阶段矿物地质温度和压力计算结果构成了逆时针P-T-t轨迹。角闪石生成二辉石的平衡反应计算表明,主期变质水活度明显高于峰期变质水活度。水活度越高角闪石向二辉石转化温度越高,因此水活度是麻粒岩相变质作用的独立因素之一。

南大别山超高压岩区变质作用的P-T-t研究—兼论花岗片麻岩与超高压变质岩的关系

南大别山超高压变质杂岩与花岗片麻岩具有不同的变质矿物组合和结构特征 ,显示它们之间变质作用条件和过程可能存在着差异。超高压榴辉岩峰期变质的温度为 75 4～ 86 6℃ ,压力大于 2 .7Gpa ,退变到榴闪岩和角闪岩的温、压条件分别为 0 .5 5～ 0 .6 9Gpa和 470～ 5 70℃。花岗片麻岩中所见到的最高变质作用为角闪岩相 ,变质的温、压条件分别为 45 0～ 5 15℃和 0 .6 0～ 0 .75Gpa。花岗片麻岩的变质条件与超高压榴辉岩的退变质条件类似 ,说明它们之间至少在抬升到约 2 0～ 2 5km深的地壳层位后具有共同的抬升和冷却历史。花岗 (片麻 )岩在超高压环境下处于一种亚稳定状态 。

冈底斯岩浆弧东段变泥质岩的逆时针P-T-t轨迹与构造机制

青藏高原南部冈底斯岩浆弧东段出露的中-高级变质岩代表岩浆弧的中-下地壳,是研究岩浆弧深部组成与形成演化的理想载体。本文对冈底斯弧东段布久地区的变泥质岩,即石榴石夕线石云母片岩进行了岩石学、相平衡模拟和地质年代学研究。岩石学和相平衡模拟表明,片岩由黑云母、白云母、石榴石、夕线石、斜长石、石英及少量的钛铁矿、金红石组成,含或不含蓝晶石,经历了早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融,变质温压条件为～7kbar和～770℃,中期的高压麻粒岩相变质与深熔作用,变质温压条件为～10. 5kbar和～775℃,以及晚期的角闪岩相退变质与熔体结晶作用,退变质温压条件为～7. 5kbar和～705℃,具有逆时针型的变质作用P-T-t轨迹。本文和现有年代学研究表明,片岩的早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融发生在～70Ma,后续高压麻粒岩相变质与深熔发生在50～45Ma,晚期角闪岩相退变质与熔体结晶开始于45Ma,持续到25Ma。大体积幔源岩浆底侵导致的地壳加热与加厚,以及大陆碰撞导致的地壳缩短与加厚是冈底斯弧表壳岩在晚中生代至早新生代被埋藏到下地壳,经历长期持续高温、高压变质与部分熔融的构造机制,而加厚岩石圈地幔在渐新世的拆沉导致了岩浆弧加厚下地壳的折返。

北山古堡泉地区榴辉岩变质作用P-T-t轨迹及构造意义

北山造山带南部古堡泉地区出露榴辉岩,对榴辉岩变质作用P-T-t轨迹的研究,有助于了解北山地区的构造演化历史。本文对古堡泉地区的榴辉岩开展了岩石学、矿物化学和锆石U-Pb年代学的研究。研究表明,榴辉岩原岩形成时代为860 Ma,进变质或近峰期变质时代为~465 Ma,岩石具有顺时针P-T-t轨迹,经历了较陡的升温升压过程后到达峰期高压榴辉岩相,峰期变质条件分别为P>22 kbar、T=660~700℃,之后经历了近等温降压过程。榴辉岩是大陆地壳快速俯冲形成,俯冲深度达80 km,之后又经历了快速的折返。