2016年04月08日 星期五

研究亮点

康东艳,张泽明-JGR:喜马拉雅造山带东段石榴角闪岩持续部分熔融作用及其对大型热造山带构造演化的意义

来源:地调局地质所 作者:康东艳,张泽明,科技处 发布时间:2021-06-24

喜马拉雅造山带形成于第三纪早期印度和亚洲大陆碰撞,是一个典型大型热碰撞造山带。出露在喜马拉雅造山带变质核中的高喜马拉雅结晶岩系和淡色花岗岩是研究碰撞造山带构造演化的理想载体。以往研究主要集中在泥质和长英质高压变质岩上,缺少对基性高压变质岩变质和部分熔融条件和持续时间的研究。中国地质科学院地质研究所张泽明研究员课题组对东喜马拉雅构造结的石榴角闪岩进行了详细的岩石学和地质年代学研究,建立了其变质P–T–t轨迹、揭示出深熔机制和熔体成分,探讨了淡色花岗岩成因和喜马拉雅造山带加厚下地壳的流变学性质和构造演化过程。相关研究成果是:

1、东喜马拉雅构造结的混合岩化石榴角闪岩由石榴石、角闪石、斜长石、石英、单斜辉石、金红石和钛铁矿组成(图1),记录了三个阶段的矿物组合:M1进变质组合为石榴石(核部)+角闪石+斜长石+石英+黑云母+金红石+钛铁矿, M2峰期组合为石榴石(边部)+单斜辉石+角闪石+斜长石+石英+金红石和M3退变质组合为石榴石(扩散边)+角闪石+斜长石+石英+黑云母+钛铁矿。

2、石榴角闪岩经历了高压和高温麻粒岩相变质作用和部分熔融,峰期温压条件为15−17 kbar 805–840 °C,并记录了早期加热、埋藏后期冷却降压为特征的顺时针的P–T轨迹(图2)。石榴角闪岩与其它类型高压变质岩具有相同的P–T轨迹(图2),说明这些岩石在印度大陆俯冲和折返过程中经历了相同的构造演化过程。

3、石榴角闪岩的部分熔融主要由进变质过程中角闪岩的脱水熔融产生,形成的大量(可达20vol.%)花岗质成分熔体可以为喜马拉雅淡色花岗岩提供源区。

4、石榴角闪岩经历了约20 Myr(从40 20 Ma)的持续深熔过程。这明显早于马拉雅变质核的挤出时间,说明喜马拉雅造山带部分熔融的加厚下地壳在持续的板块汇聚过程中依然保持了长达15Myr的静止状态(图3)。

这一研究成果为大型热造山带的组成、性质和构造演化历史提供了一个新的认识,具有一定的创新性。

          

1:石榴角闪岩的显微照片(ab)和BSE图像(c-f)。(a)浅色体中的石榴角闪岩具有富包裹体的核部和较少包裹体的边部,其边缘部分被角闪石+斜长石后成合晶替代;(b)基体中的石榴石和角闪石边部部分被细小的角闪石+斜长石后成合晶替代;(c)石榴石核部的石英、斜长石和金红石的单矿物包裹体,以及斜长石+黑云母+石英多矿物包裹体;(d)石榴石边部的单斜辉石+斜长石+金红石+钛铁矿+石英、单斜辉石+斜长石+石英和斜长石+石英多矿物包裹体;(e)石榴石边部的斜长石+角闪石+石英多矿物包裹体;(f)沿角闪石和石榴石斑晶边缘的角闪石+斜长石后成合晶。

        

2:石榴角闪岩的变质PTt轨迹与已发表的EHS高压麻粒岩的PT轨迹。M-solidusSolidus分别表示用实测全岩成分和加入熔体后的全岩成分计算的固相线。 图中数字代表变质年龄(Ma)。

            

3:喜马拉雅造山带构造演化模型。(a)印度亚洲大陆在约55~50 Ma的碰撞引发了印度大陆地壳的俯冲,俯冲的印度大陆(包括长英质、泥质、基性岩石)经历了始新世至渐新世的高压变质和强烈的部分熔融作用,其中一部分形成的熔体上升,在特提斯喜马拉雅地区形成始新世的喜马拉雅花岗岩侵入体(包括高Sr/Y花岗岩),而熔融的喜马拉雅造山带加厚下地壳在持续的板块汇聚过程中依然保持了长达15Myr的静止状态;(b)中新世早期20~10Ma,在喜马拉雅造山带的核部,软弱的塑性下地壳沿主中央逆冲断层与藏南拆离系之间的隧道流挤出,形成了HHC的混合岩化HP麻粒岩和淡色花岗岩。 

本研究受国家重点研发计划项目(2016YFC0600310)、国家自然科学基金(9185521041872064)和中国地质调查局项目(DD20190057)资助。本文发表在国际期刊《Journal of Geophysical Research- Solid Earth》上。Dongyan Kang, Zeming Zhang, Richard M. Palin, Zoulin Tian, Xin Dong. Prolonged partial melting of garnet amphibolite from the Eastern Himalayan Syntaxis: Implications for the tectonic evolution of large hot orogens. Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 2020. doi10.1029/2019JB019119

链接:https://doi.org/10.1029/2019JB019119.