恒山杂岩中朱家坊剪切带变质P-T-t轨迹的相平衡研究

This project will systematically study the metamorphism and metamorphic zircon ages of garnet amphibolite and garnet-mica schist in the Zhujiafang shear zone by using metamorphic phase equilibria, (in-situ) zircon U-Pb dating, zircon trace elements and zircon mineral inclusions, in order to quantitatively simulate the metamorphic evolution of these rocks and to determine their metamorphic P–T conditions and the geological significances of their metamorphic ages. Then, we will elucidate the P-T-t path for the Zhujiafang supracrustal rocks and establish the linking between metamorphism and deformation. The results will be pivotal for discussing the tectonic significances of the Zhujiafang shear zone and the evolutionary process of the Wutai-Hengshan area.

本项目拟利用变质相平衡模拟、（原位）锆石U-Pb定年、锆石微量元素和矿物包裹体分析的方法，系统研究朱家坊剪切带中石榴斜长角闪岩和石榴云母片岩的变质作用与变质锆石年龄，定量模拟两类岩石的变质演化过程，确定变质P–T条件及变质年龄的地质意义，阐明朱家坊表壳岩的变质P-T-t轨迹以及变质与变形的关系，为探讨朱家坊剪切带的构造意义和五台-恒山地区的构造演化历史提供确凿的变质岩石学证据。

朱家坊剪切带及其所处的恒山-五台-阜平地区是深入理解华北克拉通中部造山带古元古代构造过程的窗口。本项目选择朱家坊剪切带中的石榴角闪岩与变质沉积岩以及阜平杂岩中的基性麻粒岩进行系统的变质相平衡和年代学研究，阐明变质作用演化规律及其对造山过程的制约，取得以下进展：（1）朱家坊剪切带中的变质泥质岩可恢复出两期变质作用，早期含蓝晶石和金红石的矿物组合获得中高压型变质作用条件，变质时间为1.95Ga；晚期含十字石和绿泥石的矿物组合获得中低压型变质作用，峰期条件6.5kbar和620°C，变质时间为1.85Ga。石榴角闪岩主要保留早期变质作用信息，相平衡指示峰期条件10.5kbar和770°C。朱家坊剪切带经历了复杂的变质P-T-t历史：~1.95 Ga，区域碰撞造山引起早期中高压型变质作用；~1.85 Ga，陆内变形引起中低压型剪切变质作用，变质-变形叠加，北恒山麻粒岩相地体最终折返与此有关。（2）阜平基性麻粒岩中保留四期矿物共生组合，相平衡模拟获得12–13 kbar和760–800 °C的峰期高压条件（Pmax）和~9.0 kbar和805–835 °C的峰期温度条件（Tmax），系首次在阜平地区报道高压麻粒岩。锆石SIMS U–Pb定年获得1891Ma和1849Ma的变质年龄，结合锆石稀土配分模式和Ti温度计结果，将年龄对应于岩石的冷却时代。（3）锆石年代学研究表明，五台下亚群和南恒山杂岩南部具有~1.95Ga的变质年龄，南恒山杂岩中北部的变质年龄为~1.92Ga，北恒山杂岩的变质年龄为~1.85Ga，显示随变质程度增高，变质锆石年龄变年轻的趋势。结合已有工作，提出恒山-五台-阜平地区的主造山期发生于~1.95Ga，五台下亚群低角闪岩相、南恒山高角闪岩相以及北恒山麻粒岩相地体分别对应加厚地壳的不同层次，接续发生快速抬升及缓慢冷却过程。项目发表国际SCI论文5篇，EI论文1篇，博士后出站报告1篇。