山西恒山杂岩变质作用演化与TTG片麻岩深熔作用的相平衡研究

本项目拟利用变质相平衡的定量研究方法，结合详细的岩石学、地球化学及同位素年代学结果，系统研究恒山杂岩的变质作用演化与TTG片麻岩深熔作用的相平衡关系。阐明北恒山基性高压麻粒岩的相平衡关系与PTt轨迹；定量模拟TTG片麻岩中熔体形成、分馏和结晶作用，以及熔体的地球化学行为与主要矿物组合的关系，确定深熔作用时代；阐明麻粒岩相变质过程中锆石的溶解及结晶机理，解释麻粒岩中锆石年龄的地质意义；阐明南恒山杂岩中石榴斜长角闪岩、弱变形基性岩墙和直闪石片岩的相平衡关系与PTt轨迹。通过对发生于不同地壳层次、多种岩石变质作用历史的对比研究，为探讨华北克拉通中部带的构造演化过程和机制提供确凿的变质作用证据。

五台－恒山地区在古元古代的构造环境与造山过程是备受关注的问题。本项目选择该区石榴云母片岩、石榴直闪石岩、石榴斜长角闪岩、TTG片麻岩和麻粒岩进行系统的变质相平衡和锆石U-Pb定年研究，阐明变质作用演化规律及其对造山演化过程的制约，取得了如下6项进展：（1）北恒山麻粒岩相TTG片麻岩变质时代与相平衡模拟研究，得到TTG片麻岩变质年龄为1.92 Ga和1.85~1.93Ga, 根据含锆体系相平衡模拟结果，提出恒山麻粒岩地体在1.85~1.93 Ga期间处于发生缓慢抬升冷却的中地壳伸展环境，而不是以往认识的碰撞造山环境。（2）五台岩群巨晶状石榴云母片岩的变质作用与锆石U-Pb年代学研究，确定其峰期变质条件为7~9 kbar / 630~665°C，PT轨迹为顺时针型，首次在五台－恒山地区得到~1.95Ga的变质年龄，代表可能与东、西部陆块碰撞有关的地壳加厚造山时间。（3）恒山巨晶状石榴直闪石岩的成因与变质作用演化研究，确定其原岩为基性火山岩经过海底热液交代形成的产物，通过视剖面图计算确定其峰期条件为9–12 kbar/650–670 °C，确定其变质年龄也为~1.95Ga，结合前人数据确定了完整的PTt轨迹。（4）五台－南恒山石榴角闪岩变质作用演化和年代学研究，阐明了该区从南向北出现的递增变质演化规律，如4个样品峰期变质条件从南向北依次为11.5kbar/670°C、11.6kbar/ 745°C、12.5kbar/780°C和13kbar/800°C。确定五台群下部石榴角闪岩变质年龄为~1.95Ga、南恒山石榴斜长角闪岩变质年龄为~1.92Ga，发现变质年龄有随变质程度增加而变年轻的趋势。（5）总结了恒山–五台–阜平地区古元古代岩浆与变质作用特点，提出了与以往不同的构造演化模式，包括以下4个阶段：~2.5 Ga华北克拉通形成，2.35–2.0 Ga发生弧后伸展，~1.95 Ga发生造山及蓝晶石型变质作用，以及在1.93–1.80 Ga之间发生缓慢抬升与冷却。（6）恒山杂岩中TTG片麻岩的深熔作用与钾质花岗岩脉体的成因初步研究，利用相平衡模拟结果提出这些钾质花岗岩可由相对富钾的花岗闪长岩在低压高温条件下发生黑云母脱水熔融反应形成，不能由贫钾的英云闪长质岩石熔融形成。发表SCI论文6篇，核心期刊论文3篇，待刊和评审中SCI论文2篇，博士学位论文2篇。