柴北缘鱼卡河石榴角闪钠长岩的变质演化及其地质意义

【摘要】：超高压变质和大陆深俯冲作用研究是近三十年来国际地球科学研究的重要热点之一,目前有关陆壳俯冲的深度极限、折返机制、岩石类型、俯冲过程的熔/流体活动及其引发的壳幔相互作用等问题还都处在研究之中。柴北缘构造带位于青藏高原的东北缘,是新近发现和确立的一条早古生代超高压变质岩带。本文在详细野外地质调查基础上,采用连续取样、对比研究的方法,对柴北缘超高压变质带西段鱼卡河剖面上与超高压榴辉岩呈穿插互层状产出的石榴角闪钠长岩(和榴辉岩),进行了系统的岩石学、锆石成因矿物学、地球化学、年代学以及Thermocalc变质相平衡模拟研究,构建了石榴角闪钠长岩的变质作用P-T轨迹,确定了其原岩属性及形成的构造背景,以及原岩形成、峰期变质和退变质作用时代,在与榴辉岩对比的基础上,探讨了两者之间的关系以及在超高压变质过程中的熔/流体活动。研究结果可为柴北缘构造带超高压变质岩石类型,以及鱼卡-落凤坡超高压变质地体的形成和演化过程及熔/流体活动特征提供重要信息。本文取得的主要成果和认识如下:1.详细的剖面观察和岩石学研究表明,从石榴角闪钠长岩核部到接触带上,岩石中角闪石和黑云母的含量增加,钠长石和多硅白云母的含量减少,石榴子石粒度增大,而且接触带上的石榴子石发生了多期生长;榴辉岩向接触带方向退变质程度加大,在边部退变为石榴子石角闪岩。2.综合岩相学、锆石矿物包裹体及相平衡模拟计算结果,获得了石榴角闪钠长岩顺时针的P-T演化轨迹,其中进变质阶段以石榴角闪钠长岩核部带的石榴子石核部成分和核部包裹体为特征,矿物组合为Grt+Omp+Ph+Rt+Qz+Bt+Amp+Ab/Pl,变质P-T条件为1.21～1.25 GPa,595～622℃;峰期变质阶段以核部带石榴子石的边部成分和边部包裹体为特征,矿物组合为Grt+Omp+Ph+Rt+Coe,变质P-T条件为2.85～2.96 GPa,648～685℃;早期退变质阶段以石榴角闪钠长岩与榴辉岩接触带中石榴子石边部成分和边部包裹体为特征,矿物组合为Grt+Omp+Ph+Pl+Bt+Amp+Rt+Qz,变质P-T条件为1.32～1.38 GPa,655～685℃;晚期退变质阶段以核部带和接触带基质中截切了早期矿物的Amp+Bt+Ab+Ep+Qz+Rt为标志,变质P-T条件为0.58～0.75 GPa,433～492℃。峰期变质条件达柯石英稳定域,是超高压变质作用的产物。3.采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法,获得石榴角闪钠长岩原岩形成时代663Ma,峰期变质时代为432Ma,退变质及富水流体活动时代为398Ma。4.岩石地球化学研究确定石榴角闪钠长岩的原岩为二长闪长岩类,形成于板内伸展构造环境;依据化学元素在剖面上的变化特征,提出超高压变质作用过程中,在石榴角闪钠长岩与榴辉岩之间存在流体活动,Rb、Cs等大离子亲石元素和K、Na等活动性元素以及少量的Nb从石榴角闪钠长岩迁移到了榴辉岩中,其它元素未见明显变化。5.综合野外产状、变质作用P-T轨迹、年代学和地球化学研究结果,将石榴角闪钠长岩与榴辉岩的形成和演化过程概括为:Rodinia超大陆裂解过程中,富集地幔近同时或先后部分熔融产生的大陆裂谷或大陆溢流火山岩形成了榴辉岩和石榴角闪钠长岩的原岩,在早古生代时期(大约440～420Ma),它们与同剖面上的其它榴辉岩和围岩片麻岩一起经历了大陆深俯冲作用。