羌塘香桃湖地区与早古生代高压变质岩石共生的多期深熔作用

This project focuses on multiple anatexis associated with Early Paleozoic high pressure metamorphic rocks in the Xiangtaohu area, central Qiangtang, Tibet. On the basis of structural profile and large-scale mapping, the insight into the scale, distribution and other field geological features of the anatectic melt will be provided. In combination of microstructural analyses, petrography and mineralogy, abundant microtextural evidence for partial melting in thin section will be identified. Timing of partial melting will be determined by zircon U-Pb dating, and the results will play a crucial role in establishing the geochronological framework of anatexis. In this study, traditional geothermobarometer, study of inclusions in zircon and phase equilibria modeling will be carried out to provide constraints on P-T conditions of partial melting and metamorphism. Element geochemistry and Sr-Nd-Hf-O isotopes can also provide farther geochemical constraints on anatectic processes and mechanisms. On the basis of the studies above, the project will finally play a significant role in the study of mineral reactions, isotope resetting, element mobility and Early Paleozoic tectonothermal history of Qiangtang. Moreover, together with paleontological, paleomagnetic data and correlation study on metamorphism and anatexis, our results will provide new clues for tectonic evolution of the northeastern margin of Gondwana.

本申请拟选择羌塘中部早古生代高压变质作用以及相关深熔作用发育的香桃湖地区为典型研究区域，以变质作用伴生的深熔作用为研究对象，通过详细的野外地质调查，查明不同期次深熔作用的分布范围、规模以及与高级变质岩的时空关系；通过系统的显微结构和岩相学分析，确定深熔作用存在的微观标志；通过精细的锆石U-Pb定年，确定多期深熔作用的年代格架；通过矿物的主量、微量分析，结合地质温压计、相平衡、锆石包裹体组合以及实验岩石学数据，限定深熔作用的条件和可能的熔融反应；通过地球化学和Sr-Nd-Hf-O同位素分析，进一步确定熔融条件、熔体的来源以及可能的机制。在上述研究基础上，探讨羌塘地区早古生代构造热演化历史、熔/流体活动以及元素迁移过程。同时结合古生物、古地磁研究成果以及其他相关地质事实，为冈瓦纳北缘早古生代构造演化研究提供新的启示。

特提斯与冈瓦纳大陆北缘的构造演化一直是学术界研究的热点和关注的焦点之一。羌塘中部是研究上述问题核心地区，不仅保留了古特提斯洋早期演化与晚三叠世最终闭合的记录，而且还保留大量早古生代大洋演化记录，是研究特提斯洋早期演化的理想区域。本申请选择羌塘中部早古生代高压变质作用以及相关深熔作用发育的香桃湖地区为典型研究区域，以变质作用伴生的深熔作用为研究对象，进行了详细的野外地质调查、精细的锆石U-Pb定年、矿物的主量、微量分析、地球化学以及Sr-Nd-Hf-O同位素分析，研究表明羌塘中部可能存在一条超过100公里、东西向延伸的早古生代高压变质带，其中高压变质作用峰期条件为T=830–860 °C, P=1.2–1.4 GPa，时代集中在440-420Ma；早期快速折返时代为390Ma，变质条件为T = 810–830 °C，P = 0.7–0.9GPa；晚期角闪岩相退变条件为T=590–650 °C, P=0.6–0.8 GPa，时代在360Ma左右。大部分的深熔过程发生在高压岩石早期折返阶段（390Ma左右），与碰撞后伸展过程减压熔融密切相关，熔融过程受控于黑云母和角闪石的脱水熔融。熔体与变质基性岩均具有较为亏损的Sr-Nd同位素组成，兼具MORB和岛弧地球化学特征，结合大量相关古生物、古地磁资料，羌塘中部晚志留-早泥盆世变质及深熔作用可能与冈瓦纳北缘早古生代大洋（原特提斯）的闭合以及造山后的伸展垮塌密切相关。羌塘中部同时保留原-古特提斯洋的记录，暗示古特提斯洋是沿着原特提斯洋闭合后的薄弱带初始拉张。