西南天山高压-超高压变质带东段蓝片岩的岩石学和年代学研究

Southwestern Tianshan, located in western China, Xinjiang province, is the hugest Paleozoic oceanic cold subduction HP-UHP metamorphic belt in the world. Based on our preliminary field study and research work, this project mainly focuses on typical blueschists with varies occurrences and associated country rocks (dominatingly metapelitic and metafelsic schist rocks) in the Kekesu Valley and the Qiongkushitai Valley, the eastern segment of southwestern Tianshan. Through detailed petrological analysis, mineral assemblages with different generations will be built; together with phase equilibrium modeling using THERMOCALC software, precise peak P-T conditions and P-T trajectories will be constrained and the results will be compared with that of the rocks in the western segment of southwestern Tianshan. Furthermore, geochemical and 40Ar/39Ar geochronological analyses will be conducted to probe the tectonic settings of the basic blueschists and the exhumation process of the orogen. This project will provide further understanding on the evolution of deep subducted oceanic metamorphic belt and help to build suitable model for the exhumation process of southwestern Tianshan HP-UHP metamorphic belt.

位于我国新疆的西南天山是世界上规模最大的古生代洋壳冷俯冲型HP-UHP变质带。本项目拟在野外地质调查和室内工作积累基础上，在目前研究程度较低的西南天山变质带东段科克苏河一带及穹库什台地区开展工作，选择典型剖面上代表性的不同产状和原岩类型的蓝片岩及围岩片岩进行细致的岩相学观察，建立矿物组合的世代序列；借助THERMOCALC软件进行相平衡模拟，通过视剖面图精确限定蓝片岩和围岩的峰期变质条件和P-T轨迹，并对比西南天山东、西段变质演化的差异；结合岩石地球化学研究和40Ar/39Ar年代学工作，恢复不同原岩类型形成的地质背景，限定蓝片岩的抬升折返历史。本项目的工作将为进一步认识洋壳深俯冲变质演化规律、建立西南天山大洋型HP-UHP变质带的抬升折返模式提供依据。

西南天山蓝片岩–榴辉岩带是世界范围内规模最大的古生代洋壳俯冲高压-超高压变质带。本项目的开展主要集中在该变质带东段科克苏河谷一带，重点围绕该区出露的增生杂岩带中的云母片岩、蓝片岩和榴辉岩等高压变质岩石及侵入到增生杂岩带中的岩浆岩开展一系列精细的岩石学、年代学和地球化学工作，探讨该区的变质演化历史和厘定汇聚板块边界的热事件。对新发现退变榴辉岩进行的相平衡模拟显示其峰期P–T条件为~23.0 kbar，480–500 ℃；对新发现含硬柱石石榴云母片岩、石榴蓝闪云母片岩和蓝片岩进行的相平衡模拟显示其峰期P–T条件分别为17.5–20.0 kbar/420–500 °C，20.0–25.0 kbar/480–510 °C和19.0–21.0 kbar/485–535 °C。对蓝片岩、石榴云母片岩和二云母片岩中的白云母或黑云母进行的Ar–Ar测年显示，蓝片岩和石榴云母片岩分别给出了321.4±1.6 Ma和318.6±1.6 Ma的坪年龄，二云母片岩则给出了293.3±1.5 Ma的坪年龄，分别解释为蓝片岩相变质和绿片岩相叠加时代。结合前人研究，推测高压变质岩可能经历了两阶段的折返模式，前期较快，后期较慢。对榴辉岩和蓝片岩进行的主微量元素地球化学分析显示，其可能具有与OIB、N-MORB和E-MORB相似的构造产出背景，与变质带西段的研究结果相似。对侵入混杂带的岩浆岩进行的年代学研究显示出~290 Ma和~270 Ma两期侵位时代，前者与高压变质岩绿片岩相叠加时代基本一致。对比西南天山高压-超高压变质带东西段的研究，提出自东向西变质压力逐渐增高的趋势，可能指示了南东东-北西西向的古洋壳俯冲极性。此外，基于相平衡模拟在限定西南天山的蓝片岩和低温榴辉岩的变质温压条件上的重要作用，申请人探索了相平衡模拟方法在限定低温蓝片岩和中温超高压榴辉岩峰期变质温压条件和变质演化上的应用，并通过选取阿克苏地区的蓝片岩和苏鲁仰口地区的榴辉岩等典型，进行了实例研究，均取得了较好的成果。申请人还对与高压-超高压变质带并置的低压型变质带进行了初步研究，讨论了二者的成因模式，以更好认识汇聚板块边界的造山过程。