柴达木地块寒武纪变质作用——来自相平衡模拟和独居石U-Pb年代学的约束

柴达木地块位于青藏高原东北缘的祁连-阿尔金-昆仑早古生代造山系之中,它的西段出露一套(超)高温变质岩组合:变泥质岩、长英质片麻岩、基性麻粒岩、钙硅酸盐岩、含橄榄石大理岩及少量Mg-Al麻粒岩。本文以相平衡模拟和独居石U-Pb年代学为主要手段,限定柴西缘变泥质岩的变质作用P-T-t轨迹。变泥质岩记录了顺时针P-T轨迹,其中,压力峰期条件约为0.89GPa和800℃,温度峰期条件约为0.64GPa和825℃,退变质条件为0.58GPa和800℃至0.37±0.05GPa和702±50℃。变泥质岩的独居石U-Pb年龄集中在517~496Ma之间,三个样品的加权平均年龄分别为508±2Ma(MSWD=2.0)、506±1Ma(MSWD=1.7)、506±1Ma(MSWD=1.3)。本文将其解释为独居石的形成年龄,并认为独居石主要形成于退变质过程中的残留熔体结晶阶段(0.58GPa和800℃左右)。结合已有的工作可以得出,柴达木地块西段麻粒岩相变质作用具有顺时针P-T轨迹和1000~1300℃/GPa的峰期T/P值,并且在高温变质条件(>800℃)持续了超过30Myr。该类高T/P型变质作用最有可能发生在大型碰撞造山带内,可以与冈瓦纳大陆内部的晚泛非期的高T/P型变质作用对比,很可能是与冈瓦纳大陆最终拼合有关的晚泛非期造山事件的体现。

大陆俯冲过程中上盘的俯冲剥蚀--胶北地块三叠纪独居石、金红石U-Pb年代学证据

通过对采集自胶北粉子山群和荆山群的石榴云母片岩和云母片岩样品中独居石和金红石的U-Pb同位素年代测定,揭示了胶北地块粉子山群和荆山群不仅经历了古元古代（1869±16~1864±14Ma）变质事件的改造,而且经历了三叠纪（217.8±6.3~215.1±4.2 Ma）变质事件的叠加。说明位于苏鲁超高压变质带上盘的胶北地块粉子山群和荆山群卷入了三叠纪俯冲—碰撞造山过程。

希夏邦马峰地区始新世地壳加厚和隆升过程

中新世中期之前喜马拉雅山脉的隆升历史和深部动力机制,还存在极大的争议、缺乏基本的数据约束。喜马拉雅造山带核部高级变质岩的埋藏和折返过程可以约束地壳加厚和山脉隆升过程,但是现有的变质记录主要为渐新世晚期-中新世中期,始新世变质作用的分布范围、形成过程和地质意义仍然未被充分挖掘。本文首先厘定了希夏邦马峰(8027m)山体的基本岩石组成:下部为高喜马拉雅正/副片麻岩,上部为肉切村群变粒岩及贯入其中的淡色花岗岩席。进一步对1964年希夏邦马峰登山科考采集的眼球状片麻岩进行了变质作用相平衡模拟和独居石微区原位U-Th-Pb定年,确定了始新世变质记录的P-T-t演化轨迹:M1阶段中P/T型变质压力峰期,条件为~1.0GPa、~740℃(~22℃/km),变质年龄为~37Ma;后近等温降压至M2阶段低P/T型变质温度峰期,条件为0.5~0.4GPa、~760℃(45~57℃/km),变质年龄为~25Ma;在~18Ma左右冷却至固相线以下。希夏邦马峰~37Ma的中P/T型变质和地壳加厚事件与北喜马拉雅穹隆、高喜马拉雅主体、前陆飞来峰等地区的记录一致(40~37Ma,20~25℃/km),表明印度-亚洲初始碰撞约20Myr后中上地壳被堆叠埋藏至>33km以下,发生了广泛的整体性加厚和深熔作用。该事件与喜马拉雅内陆残留海最终退却的时间吻合,是喜马拉雅山脉初始隆升的诱因。喜马拉雅山脉不是晚新生代以来隆升的,而是经历了自始新世中期以来的长期地壳堆叠和隆升过程。

华北克拉通清原地体新太古代和古元古代两期麻粒岩相变质作用

对华北克拉通新太古代和古元古代的构造模式有多种不同认识,有必要进行深入的变质作用研究。本文选取了辽北清原地区中性麻粒岩、石榴方辉石岩和变质基性岩墙,开展系统的岩相学观察、矿物化学分析、相平衡模拟和锆石-独居定年研究,以阐明其变质演化过程和大地构造意义。中性麻粒岩和石榴方辉石岩均发育两期麻粒岩相组合。中性麻粒岩第一期斜长石发育复杂成份环带,从核到幔部其钙长石含量(X_(An))降低,然后再向边部升高;石榴方辉石岩中第一期石榴石与斜方辉石互相包裹。第一期麻粒岩相变质作用P-T轨迹为逆时针型,包含峰期前升压至峰期和峰后降温降压至固相线两个变质阶段。依据两个样品中观测的峰期矿物组合在P-T视剖面图中的稳定范围,并结合斜长石幔部成份,确定峰期温压条件为1.0~1.2GPa/890~1000℃。石榴方辉石岩在峰前升压过程,斜方辉石转变为石榴石,形成石榴石包裹斜方辉石的结构;在峰后降温降压过程中,石榴石又转变为斜方辉石,导斜方辉石包裹石榴石。中性麻粒岩和石榴方辉石岩的第二期组合以形成石榴石+石英和黑云母+石英±单斜辉石±钾长石后成合晶和冠状体为特征。变质基性岩墙只发育第二期矿物组合,为高压麻粒岩组合,其P-T轨迹为顺时针型。根据变质斜长石中最小X_(An),角闪石中最大Ti含量和石榴石幔部最高镁铝榴石含量等值线,确定峰期温压条件为~1.15GPa/830℃。锆石定年表明第一期高温-超高温麻粒岩相变质作用峰后冷却时间为2.49~2.48Ga,第二期高压麻粒岩相变质时间为~1.83Ga,独居石定年获得峰后退变质年龄为~1.75Ga。结合其他区域地质特征,本文认为第一期高温-超高温麻粒岩相变质作用受太古宙特有的垂直沉落构造控制,第二期高压麻粒岩相变质作用与沿华北克拉通北缘发生的碰撞造山事件有关。