南极半岛北部-南设得兰群岛中新生代高压变质与岛弧岩浆作用研究

Based on the an integrated study of field investigation, isotope geochronology, metamorphic petrology and elemental and isotope geochemistry on high-pressure metamorphic complex and arc-related igneous rocks from the northern Antarctic Peninsula and South Shetland Islands, the following questions will be resolved in the present project: (1) the metamorphic ages, peak metamorphic conditions and P-T paths of high-pressure rocks, and (2) the formation ages, petrogenesis and tectonic setting of volcanic and intrusive rocks of different types. Coupled with a geological comparation with the adjacent areas, the processes of oceanic subduction-accretion and arc magmatism in the Antarctic Peninsula-South Shetland Islands region during the Mesozoic to Cenozoic will be revealed. This research will provide new constraints on the tectonic evolution of the Andes-Antarctic Penisula orogen, and has potential significance for understanding the mechanism of rifting and separation of the Gondwana supercontinent during the Mesozoic to Cenozoic.

通过对南极半岛北部-南设得兰群岛地区高压变质杂岩和岛弧岩浆岩的野外地质考察及高精度同位素定年、变质岩石学研究以及元素和同位素地球化学示踪来揭示：(1)高压变质岩的变质时代、峰期变质条件及P-T演化轨迹，(2)不同类型火山岩和侵入岩的形成时代、岩石成因和构造环境。结合区域对比研究，查明南极半岛-南设得兰群岛中新生代大洋俯冲-增生历史及岛弧岩浆作用过程，为安第斯-南极半岛造山带的构造演化提供新的制约。这项工作对冈瓦纳超大陆在中新生代的裂解和分离机制的研究具有借鉴意义。

南极半岛-南设得兰群岛位于冈瓦纳古陆的西缘，是冈瓦纳古陆最后裂解和古太平洋大陆边缘增生的发生地。该区出露有大量的中新生代变质和火成杂岩，关于变质岩的时代和P-T演化以及火成岩的成岩期次、源区性质以及产出的动力学背景等尚存争议，从而影响到对整个西南极构造演化的认识。本项目拟通过对南极半岛北部-南设得兰群岛地区高压变质杂岩和岛弧岩浆岩的野外地质考察及高精度同位素定年、变质岩石学研究以及元素和同位素地球化学示踪来揭示：(1)高压变质岩的变质时代、峰期变质条件及P-T演化轨迹；(2)不同类型火山岩和侵入岩的形成时代、岩石成因和构造环境。并结合区域对比研究，查明南极半岛-南设得兰群岛中新生代大洋俯冲-增生历史及岛弧岩浆作用过程。项目取得的主要成果包括：（1）通过对全岩有效成分的合理假设定量地模拟出史密斯岛极低温蓝片岩形成的P-T条件和演化轨迹，为其它地区低温蓝片岩的变质演化研究提供了一个成功范例。（2）确定象岛低温高压变质杂岩经历了快速埋藏和缓慢抬升的构造过程，为板块汇聚边界从岛弧岩浆作用、弧前沉积到俯冲变质的快速转换提供了一个实例。（3）确定南极半岛热尔拉什海峡地区的闪长质-花岗质岩石的侵入时代为117-54 Ma，其主要形成于岛弧环境下新元古-古生代玄武质地壳的部分熔融，部分源区卷入了少量沉积物或地幔物质。（4）确定南极半岛屈韦维尔岛安山质火山岩的形成时代为102 Ma，其为岛弧环境下来源于亏损地幔的下地壳岩石的部分熔融所形成。（5）确定南设得兰群岛中新生代玄武岩和安山岩均具有岛弧岩浆岩的地球化学属性，前者形成于受俯冲板片流体交代的亏损地幔楔的部分熔融，后者为同源玄武质岩浆在深部分异的产物。（6）南极半岛-南设得兰群岛地区中新生代岛弧岩浆作用随时间具有向西北迁移的趋势，与古太平洋板块的俯冲后撤有关。这项研究工作为安第斯-南极半岛造山带的构造演化提供了新的制约。