长英质(泥质)陆壳岩石超深俯冲与折返部分熔融的实验和野外地质的对比研究

阿尔金HP/UHP带泥质片麻岩中先存斯石英的发现和确定，把陆壳深俯冲作用由柯石英稳定域推进到了斯石英稳定域，代表了目前超高压变质和大陆深俯冲作用研究的一项重要新成果, 已引起国内外同行的高度关注。以此为契机，本项目拟进行长英质(含泥质)陆壳岩石在压力8-14GPa和温度介于900-1500?C条件下的高温高压实验及其实验产物伴随不同降压降温 P-T路径部分熔融作用的研究，并结合天然岩石样品的研究以及野外露头尺度上不同变质等级片麻岩及相关岩脉及火成岩体之间地质关系的精细解析，探索陆壳岩石在超深俯冲到斯石英稳定域并从斯石英稳定域起始折返的过程中发生部分熔融作用的性质、行为和规模, 建立阿尔金先存斯石英泥质片麻岩完整的变质演化P-T轨迹并探讨其在折返过程中能够得以保存/残存的最佳条件与路径, 综合分析探讨超深俯冲陆壳岩石的折返机制，为完善大陆深俯冲、折返和壳幔相互作用理论体系提供关键的约束。

1.通过细致的岩相学观察，并结合锆石U-Pb定年等方法，确定南阿尔金主要超高压岩石（榴辉岩、石榴子石片麻岩、石榴子石橄榄岩等）的原岩形成时代为新元古代，超高压变质时代为约500Ma，早退变质(高压麻粒岩相或麻粒岩相) 时代为约450Ma，第二期退变质（角闪岩相）时代小于450Ma。据此，建立了南阿尔金超高压榴辉岩与石榴子石橄榄岩的P-T-t演化轨迹，进而表明其形成是新元古代Rodinia超大陆裂解产生的幔源岩石在~500Ma发生陆壳深俯冲与超高压变质的产物，之后在~453Ma与 < 453Ma经历了两期抬升。.2.在南阿尔金超高压榴辉岩的绿辉石与石榴子石中发现了由多晶石英组成的长柱状集合体，其长宽比分别为38:1、18:1和8:1，并伴有胀裂纹。通过晶体结构的分析、以及实验合成与天然产出的斯石英与柯石英形态的比较，确定该榴辉岩中呈长柱状的多晶石英集合体应为斯石英假象，进而确定南阿尔金超高压榴辉岩的峰期压力至少大于8－10GPa。.3. 通过对长英质（泥质）体系高温高压实验（P＝6－12GPa，T=1200－1400℃）样品进行的精细的矿物成分的分析测试，并结合前人已发表的高温高压实验数据，初步确定在含SiO2独立矿物相（柯石英或斯石英）的体系中，石榴子石明显超Si的最小压力主体是在≥10GPa的斯石英稳定域。这一认识为限定SiO2饱和体系变质岩中石榴子石出溶石英的压力条件提供了强有力的约束依据。.4. 通过系统的锆石U-Pb定年，并结合前人研究成果，确定南阿尔金构造带中花岗岩的期次可划分为约500Ma、466-451Ma、426-385Ma三期，其中，以形成时代为466-451Ma的花岗岩分布最为广泛；另外，还发育约450Ma与400Ma二期镁铁质－超镁铁质岩浆岩。其中，约500Ma的花岗岩具有高K2O/Na2O比值和高Sr低Y的特征，形成时代与高压/超高压岩石的峰期变质时代（约500Ma)相当，反映了碰撞造山作用过程中的地壳加厚构造背景；约450Ma的花岗岩具有强过铝质到弱过铝质高钾钙碱性系列的S型花岗岩的特征，形成时代与高压/超高压岩石的退变质时代(约450)相当，其形成对应于陆壳深俯冲板片断离构造背景；约420Ma的花岗岩显示准铝质、富碱、高钾钙碱性系列，具有A型花岗岩的特征特征，反映了碰撞造山作用结束后的伸展减薄构造背景。