冀东地区麻粒岩相变质作用与TTG质岩石成因研究

Using the approaches of metamorphic phase equilibria, geochemistry and structural deformation, the project will systematically study the multi-phase metamorphism and petrogenesis of TTGs and their tectonic settings in the eastern Hebei Province. We will elucidate whether there was a phase of Paleoproterozoic metamorphism and what are about its PT path and ages, identify the phases and characteristics of the Neoarchean granulite facies metamorphism and document whether there were Paleo-Mesoarchean metamorphism and how the mineral assemblages were preserved. We will identify the geochemistry and ages of TTGs and charnockite and quantitatively simulate the anatexis of mafic granulite and its genetic relationships with TTGs. Moreover, we will discuss the thermodynamic conditions and tectonic setting of multi-stage granulite facies metamorphism in the same area. These studies will be significant for understanding the metamorphic and deformational characteristics and element mobility under granulite facies conditions, and discussing the Precambrian tectonic setting and crustal evolution in eastern Hebei Province.

本项目拟利用变质相平衡、地球化学及构造变形研究方法，系统研究冀东麻粒岩相区多期变质作用特征、TTG质岩石成因及其构造背景，阐明区内是否存在古元古代变质作用及其PT轨迹和年龄，确定新太古代麻粒岩相变质作用期次及其特征，阐明区内是否存在中-古太古代变质作用及矿物组合保存条件，确定TTG质岩石及紫苏花岗质岩的地球化学特征与时代，定量模拟基性麻粒岩深熔作用及其与TTG质岩石的成因联系，讨论同一地区发生多期麻粒岩相变质作用的热力学条件和构造环境，深入理解麻粒岩相条件下变质-变形作用与元素迁移规律，进一步探讨冀东地区前寒武纪构造背景与地壳演化过程。

本项目系统研究了冀东地区基性岩墙和表壳岩系的变质作用演化以及相关花岗岩类岩石成因。取得了如下进展：（1）通过变质基性岩墙研究证明了冀东太古宙地体经历了古元古代高压麻粒岩相变质叠加，确定变质作用P-T轨迹为顺时针型，变质年龄为1.82 Ga。（2）确定太平寨新太古代泥砂质麻粒岩具有逆时针型P-T轨迹，峰期达到超高温条件，变质年龄为2.48–2.50Ga。（3）在太平寨和洒河桥地区基性表壳岩中识别出二辉和高压两类麻粒岩，首次使用稀土元素温度计确定二辉麻粒岩达到超高温条件，变质锆石年龄为2.50– 2.53Ga，但高压麻粒岩记录了古元古代晚期变质事件，其石榴石-全岩Lu-Hf年龄为1.77– 1.79Ga。（4）在迁安穹窿西缘新太古代麻粒岩相和角闪岩相表壳岩中识别出两类P-T轨迹，其中基性麻粒岩到达超高温条件, P-T轨迹为逆时针型；曹庄角闪岩相表壳岩峰期变质条件既有中压型也有低压型，均为顺时针型P-T轨迹。（5）首次在龙湾地区发现古太古代（3.45 Ga）富铁苦橄岩，指示地幔成分不均一性，与地幔活动有关，是全球第三例确凿的最古老地幔柱活动实例。（6）阐述了变质基性岩在高温-超高温条件下的相平衡关系及其与TTG质岩石的成因联系，并提出冀东地区奥长花岗质脉体和浅色体的形成与英云闪长质岩石的部分熔融有关。（7）准确厘定了兴城地区新太古代花岗质岩浆作用发生于2595–2520 Ma，类TTG花岗质岩石形成较早，为富集镁铁质下地壳源区部分熔融所致，钾质花岗岩较晚，来源于TTG岩石的重熔。（8）指出新太古代超高温麻粒岩特殊的逆时针型P-T轨迹和角闪岩相顺时针型P-T轨迹均反映太古宙特有的垂直构造体制，而古元古代高压麻粒岩顺时针型P-T轨迹反映碰撞造山事件。共发表论文36篇，其中SCI论文32篇，有22位研究生参与研究。