广西十万大山地区麻粒岩相变质过程的流体演化研究

Abundant metasedimentary granulite enclaves are hosted in the Indo-Sinian S-type granites from the Shiwandashan area in Guangxi province, South China. This research project will make an intensive study of fluid inclusions in the granulite enclaves and their host granites, including fluid inclusion petrography, microthermometry and laser Raman spectroscory. The aims of this project are: (1) to identify the mineral generations and the nature, composition, origin and evolution of the fluid inclusions entrapped in each metamorphic stage; (2) to address the petrogenesis model and reconstruct the metamorphic P-T path of the granulite enclaves; (3) to understand the melting mechanism of the S-type granitic magma and the relationship between the metamorphism and magmatism, as well as the crustal evolution of the Shiwandashan area. In addition, the results are particularly important in the light of evaluating the nature, composition and recycling process of deep continental crust.

广西十万大山地区印支期过铝质花岗岩中含有丰富的副变质麻粒岩包体。本项目选择对麻粒岩包体及其寄主花岗岩开展详细流体包裹体研究 (岩相学、显微测温和拉曼光谱分析), 结合岩石学和矿物学分析，查明麻粒岩相变质作用各阶段的流体包裹体的组成和性质，判断其成因、来源和演化历史，以明确高温麻粒岩相变质作用成因模式和变质P-T轨迹，探讨过铝质花岗岩浆的熔融机制和十万大山地区地壳演化历史。研究成果对于理解大陆深部地壳物质组成、性质以及壳内再循环过程有重要的学术价值。

地壳重熔通常形成花岗质岩浆，且多与高级变质作用伴生。但是，深熔作用与变质作用在成因上的联系，特别是深熔作用究竟发生在变质作用的哪个阶段，目前还存在争议。广西十万大山地区发育两类不同印支期过铝质花岗岩：紫苏辉石花岗岩和石榴子石花岗岩。紫苏辉石花岗岩富含副变质麻粒岩包体，不含石榴子石；而石榴子石花岗岩不含包体，富含石榴子石。本项目选择对过铝质花岗岩和麻粒岩包体中石榴子石开展了详细的岩相学、矿物学以及流体包裹体研究。结果显示，花岗岩中石榴子石 (Grt-I) 相对于麻粒岩包体中石榴子石 (Grt-II)具有较高的Zn、Zr、Y、重稀土元素 (HREE)、Y/Sc比值(>5)和较低的Eu/Eu* (<0.05)。Grt-I中这些相对较高的相容元素含量可能与变沉积岩原岩熔融过程副矿物 (如锆石、独居石以及尖晶石)的熔融有关，高的Y/Sc比值可能是由于Y和Sc在花岗岩岩浆与石榴子石之间的分配系数差异所导致，而较低的Eu/Eu*则可能受控于花岗质岩浆中斜长石的分离结晶。结合石榴子石岩相学、矿物颗粒内部成分变化以及全岩地球化学特征，我们认为Grt-I为转熔成因，是在麻粒岩相进变质反应阶段由黑云母脱水熔融形成。因此，石榴子石花岗岩是在进变质反应阶段地壳熔融形成。Grt-II则经历了明显的减压分解，并且其化学成分也与麻粒岩中其他矿物 (如锆石、独居石以及尖晶石)发生了再平衡作用。因此，石榴子石的化学成分变化可以用来揭示深熔作用的期次、动力学机制以及示踪地壳熔融过程副矿物的参与。此外，本研究对于理解造山带内深熔作用与变质作用之间的联系以及花岗岩成分的变化与造山带构造背景转换之间的联系具有重要的学术价值。