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吉南夹皮沟地区太古宙表壳岩变质作用研究

刘根驿  
【摘要】:吉林南部夹皮沟地区是华北克拉通东北缘重要的太古宙出露区,区内新太古代角闪岩相到麻粒岩相的变质表壳岩发育,对其开展变质作用研究,对于确定华北克拉通新太古代末期的构造演化环境提供了有利条件,对区内金矿等矿产资源的研究提供新太古代变质岩的基础资料。本文选择吉林南部夹皮沟地区作为重点研究区,并以新太古代变质表壳岩作为研究对象,通过详细的变质岩岩石学、岩相学、矿物化学特征和锆石U-Pb年代学研究,揭示了该区变质表壳岩的岩石组成、变质程度与变质期次,变质时代、PT轨迹样式、原岩类型及所反映的地球动力学过程,进一步探讨了该地区的构造演化样式。主要获得了以下几个方面的新认识:研究区内的变质表壳岩主要包括变质泥质片麻岩、变质基性麻粒岩两类。变质泥质片麻岩,岩石类型为夕线石榴黑云长石片麻岩;变质基性麻粒岩岩石类型包括石榴角闪斜长辉石岩、石榴二辉麻粒岩、紫苏榴英岩。基于详细的岩相学观察,结合变质反应结构以及矿物化学特征,将变质泥质片麻岩划分出三个阶段变质矿物组合,并利用传统地质温压计估算出各个阶段的温压条件。早期进变质阶段(M_1):石榴石的核部保留了部分早期进变质阶段的矿物,变质矿物组合为Grt(核)+Sil+Bi+Pl+Q,温压范围533.0~581.0℃和4.0~4.3kbar;峰期变质阶段(M_2):变质矿物组合为Grt+Bi+Sil+Kfs+Pl+Q,温压范围619.1~647.0℃和5.42~5.92kbar;晚期退变质阶段(M_3):变质矿物组合为Grt(边)+Bi+Pl,温压范围540.8~599.8℃和4.50~4.98kbar。变质基性麻粒岩峰期高压麻粒岩变质阶段(M_1):变质矿物组合为Grt+Cpx+Pl+Mag+Q,具有典型基性高压麻粒岩相特征,温压范围842~911℃和9.49~9.86kbar;峰期中压麻粒岩变质阶段(M_2):变质矿物组合为Opx+Cpx+Grt+Q+Mag,出现了典型的降温结构-―红眼圈‖结构,温压范围754~819℃和7.73~8.75kbar;晚期角闪石退变质阶段(M_3):变质矿物组合为Grt+Hb+Pl,温压范围681~711℃和6.86~7.40kbar。具有逆时针近等压降温(IBC)型P-T轨迹特征。对夹皮沟地区变质表壳岩岩石地球化学进行了研究,并结合原岩判别图解和构造判别图解,恢复研究区变质表壳岩原岩为玄武质火山岩和少量的沉积岩,形成于岛弧或大陆边缘构造环境。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,夹皮沟地区变质表壳岩变质年龄为2506~2544Ma,表明变质作用发生在新太古代晚期,该时期变质事件可能是由于地幔柱环境下大规模幔源岩浆底侵作用引起,1949±13Ma变质锆石U-Pb年龄表明,研究区的变质表壳岩在古元古代时期亦发生了一次变质事件,可能与陆块间的俯冲碰撞及其后期地幔上涌有关。


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