东南极拉斯曼丘陵镁铁质麻粒岩的变质P-T轨迹及大地构造背景

Mafic granulites in the Larsemann Hills of east Antarctica contain important information on high-grade tectono-metamorphic events at Grenvillian (~1000 Ma) and Pan-African (~500 Ma), and their P-T evolution paths are closely associated with the formation processes of Rodinia and Gondwana supercontinents. Based mainly on mafic granulites and combined with detailed field geological survey, this project aims to focus on the detailed analysis and study for mineral assemblages and reaction textures in the garnet-bearing mafic granulites. By using thermobarometers for equilibrated mineral pairs and assemblages of different stages, we hope to precisely determine and construct complete metamorphic P-T path of mafic granulites in the study region, and reveal its tectonic significance. Further SIMS dating and geochemical analysis will be undertaken to constrain the timing of two tectono-metamorphic events and tectonic environment of protoliths. This research is scientifically critical to understanding the formation and assembly processes of Rodinia and Gondwana supercontinents.

东南极拉斯曼丘陵的镁铁质麻粒岩包含有格林维尔期(~1000 Ma)和泛非期(~530 Ma)高级构造变质事件的重要信息，其变质P-T演化轨迹与罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的形成过程密切相关。本课题拟以该区这些镁铁质麻粒岩为主要研究对象，通过详细野外地质调查，重点对含石榴石镁铁质麻粒岩的矿物组合与反应结构进行详细深入分析和研究，应用不同阶段的平衡矿物对温压计算精确测定和建立该区镁铁质麻粒岩完整的变质P-T轨迹，确定其构造含义。再通过SIMS定年和地球化学分析进一步限定两期构造变质事件发生的确切时间并恢复其原岩形成的大地构造背景。该项研究对探索罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆在东南极的形成聚合过程具有十分重要的科学意义。

东南极拉斯曼丘陵的镁铁质麻粒岩含有格林维尔期(~1000 Ma)和泛非期(~530 Ma)构造变质事件的重要信息，而其变质P-T轨迹至今没有很好地建立，这对理解罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的形成过程至关重要。本项目对该区这些镁铁质麻粒岩进行了详细野外调查和室内研究。首先对镁铁质-超镁铁质麻粒岩布丁和透镜体的详细地球化学研究表明其原岩为火山堆晶岩，具有峰期变质条件860-900 °C，明显的负Nb和Ti异常指示了其形成于与消减有关的大陆弧后盆地环境，其峰期变质作用应形成于早新元古代与雷纳造山有关的弧-陆碰撞期间。其次重点对从该区发现的含石榴石镁铁质麻粒岩近原地转石的矿物组合与反应结构进行了详细的分析研究和锆石U-Pb年龄测定，以及在NCKFMASHTO体系的相图模拟。结果表明其峰期阶段(M1)具有粗粒含石榴石-斜方辉石矿物组合，达到了超高温变质条件~9.3 kbar/ 900~ 950 °C，而峰期后两阶段后成合晶减压结构分别对应相对粗粒和细粒的含斜方辉石-斜长石的矿物组合，其变质条件分别为7.2-7.6 kbar/ 810-830 °C (M2)和6.2-6.9 kbar/730-770 °C (M3)。因此定义了峰期后两阶段减压的顺时针变质P-T轨迹。两个平均年龄结果927 Ma和547 Ma表明峰期超高温变质(M1)发生于早新元古代格林威尔期雷纳造山期间，而峰期后两阶段减压(M2-M3)则发生于早古生代泛非期构造事件期间。这与该区西边姊妹岛含石榴石镁铁质麻粒岩的多期变质反应结构和P-T演化历史很一致，推测其可能来源于该区冰下基岩。因此，本研究结果支持了该区早期峰期M1变质事件应该与罗迪尼亚超大陆聚合有关，而叠加的变质事件M2-M3实际上反映了一个广泛的早古生代陆内造山作用或陆内再造，真正的与冈瓦纳大陆聚合有关的泛非期缝合带应该在内陆冰盖里某个位置。