造山运动及变斑晶形成机制研究新方法-运用电子背散射衍射(EBSD)技术测定面理弯切轴

The measurement of foliation inflection/intersection axes (FIA) preserved within porphyroblasts, have revealed much more extensive histories of deformation and metamorphism than previously recognized during the study of orogenesis. A FIA set represents of a period of time over which the direction of horizontal bulk shortening was relatively constant. Since the FIA forms perpendicular to the latter direction, a history of changes in bulk shortening direction can be deduced from the FIA succession. The EPMA U-Th-Pb monazite dating method has been widely used to date tectonothermal events. It has been used to determine the time of development of periods of deformation and metamorphism preserved in porphyroblasts. Consequently, the absolute age of the time of development of a succession of FIAs can be determined by EPMA dating of monazite grains preserved within the porphyroblast inclusion trails that define each of the FIAs.The deformation are not easily be sub-divided only by visual microscopic analysis in some porphyroblast, which experienced complex polyphase deformation . The quartz lattice preferred orientation (LPO) in porphyroblast can be easily measured using electron backscatter diffraction (EBSD) technique. The Investigate the relationship between the quartz LPO and bulk shortening direction determined by foliation inflection/intersection axes (FIA), can provide more data for the study of orogenesis process. This also can be used for the study of porphyroblast formation mechanism.

基于变形分解理论提出的面理弯切轴测量技术，通过对变斑晶中多期面理的测定分析，为厘定造山运动变形过程提供新的精确定量研究手段。但是经历了复杂多期变形的变斑晶，其变形期次划分仅通过显微镜下目视分析有时难以确定。在野外典型剖面调查和宏观变形分析结合室内岩相学研究基础上，选取北祁连托勒牧场典型多期生长石榴子石变斑晶，尝试运用电子背散射衍射(EBSD)技术测定具有明显环带生长石榴子石不同部位包含的石英晶格优选方位（LPO）。与进行变斑晶矿物组合分析、包裹物迹线目视解译，并结合石榴子石不同部位成分分析、独居石电子探针Th-U-Pb原位定年数据以及野外构造观测综合分析得出的造山运动过程中各期水平挤压主应力方向进行对比分析，探讨两者之间的关联性。以期为造山运动过程中经历复杂多期变形地区构造期次划分提供有效地定量数据支持。也可为探讨变斑晶形成机制及生长过程中是否发生旋转问题这一悬而未决的学术争论提供新思路。

祁连山造山带经历了多期造山运动,是中国保存最为完整的古板块体制造山带之一。北祁连南缘韧性走滑剪切带西段托勒牧场地区斜长石和石榴石斑晶内包裹物迹线明显，是开展造山过程及变斑晶生长机制研究所的理想野外实验室。本项目对采集自托勒牧场地区精确复位的定向片岩薄片中斜长石和石榴石斑晶内包裹物迹线开展了详细镜下目视解译：其中0°，30°，60°，90°，120°定向薄片内斜长石变斑晶包裹物迹线为明显的顺时针旋转，而150°为逆时针旋转。由此推断研究区斜长石斑晶内面理弯切轴位于120°与150°之间，对应水平挤压主应力方向为北东-南西向。采集样品中部分石榴石斑晶内包裹物迹线呈明显的“S”或“Z”形，但大多数石榴石斑晶内包裹物迹线形状不规则，无法用于显微镜下目视解译面理弯切轴的测定。. 显微构造分析认为，研究区斜长石斑晶与石榴石斑晶非同期生长。结合石榴石Lu-Hf和原位独居石U-Pb定年，厘定研究区石榴石和斜长石斑晶记录的两期构造变形事件：石榴石斑晶生长记录的早期构造变形事件年代为512.3±2.7 Ma；斜长石斑晶生长记录的晚期构造变形事件年代不早于481.0±2.3Ma。用于年代学测试的独居石颗粒均位于斜长石斑晶外基质中，斜长石斑晶内未发现适合年代学测定的独居石。根据显微构造分析推断，独居石生长应不早于斜长石斑晶。481.0±2.3Ma的独居石U-Pb年龄，应为斜长石斑晶所记录构造变形时代的下限。结合前人锆石U-Pb 定年和Hf同位素研究结果分析认为, 获得的512.3±2.7Ma石榴石-全岩Lu-Hf等时线年龄，代表了祁连洋俯冲过程中石榴石的生长时间。. 选择典型多期生长斜长石斑晶，运用电子背散射衍射(EBSD)技术测定不同构造部位包含的石英晶格优选方位（LPO）。部分样品不同构造部位石英LPO与目视解译构造剪切方向一致，可为面理弯切轴的测定提供定量数据支持。但是应用过程中需要首先对多期生长斑晶的环带进行准确判断，还要通过石英的阴极发光特征等确定其构造成因。影响石英晶格优选方位（LPO）的因素复杂，目前研究获取的数据尚不足以为变斑晶生长过程中旋转与否提供确凿证据。建议今后开展石英SEM-CL和OM-CL图像特征分析及变斑晶内原位独居石LA-Split-Stream U-Pb和Sm-Nd同位素研究，以进一步提高对造山过程变斑晶生长机制的认识。