塔东全吉克拉通残片元古代三期区域变质作用事件研究与超大陆演化

近期研究表明夹持在阿尔金东南侧和柴北超高压变质带北侧的全吉克拉通残片可能是塔里木克拉通裂解出来的一个微大陆碎片。本项目以典型露头和剖面的详细地质调查为基础，应用电子探针、LA-ICPMS、MC-ICPMS、或SHRIMP和新一代TIMS技术，对塔里木克拉通东南缘的全吉克拉通残片的元古代基底变质岩开展系统的岩相学、矿物晶体化学、相平衡关系和以石榴子石Sm-Nd、Lu-Hf和Pb-Pb为重点的变质年代学研究，查明发生在古元古代晚期、古元古代末-中元古代早期和中元古代末-新元古代早期等三期区域变质作用事件的变质年龄、矿物组合特征、P-T条件，重建某些资料较为系统的变质事件的P-T-t轨迹，厘定其地质动力学特征或特点，为揭示全吉地块及其塔里木克拉通在元古代时期的变质作用过程与元古代时期Columbia超大陆和Rodinia超大陆的演化关系，以及与扬子克拉通和华北克拉通构造演化关系提供有效的约束。

本项目获得研究成果如下：1. 厘定了全吉地块基底的泥质变质岩和镁铁质变质岩所记录的古元古代晚期和末期发生的两期区域变质作用，并讨论了两期变质的性质和P-T轨迹及其构造意义。这两期变质作用的时限分别被约束在~1.96 -1.91 Ga和~1.88-1.80 Ga，它们的峰期矿物组合都以石榴子石的生长演化为特征。第一期变质的石榴子石在峰期变质后分解为斜长石+黑云母（或斜长石+普通角闪石），显示减压冷却特征，指示顺时针型P-T轨迹和碰撞构造变质过程；第二期变质的峰期组合为石榴子石+普通角闪石+绿帘石+钠质斜长石，显示中P/T型变质作用，角闪石边部的后成合晶显示减压退变质特征，也指示碰撞变质作用过程呈顺时针P-T轨迹。因此，全吉地块基底古元古代晚期和末期发生的两期变质作用性质以及地球动力学过程一致于华北克拉通中部造山带，表明两期变质作用均发生在碰撞构造环境，先后响应了Columbia 超大陆汇聚事件的早晚两个阶段。2. 对全吉地块德令哈地区出露的花岗质片麻岩中镁铁质岩包体的矿物组成进行了成分测定和世代分析，综合岩相学和变质锆石定年结果，包体斜长角闪辉石岩揭示了三个世代的矿物演化。世代I：Cpx+棕绿色Hb+Pl+Qtz+Ilm，世代II：Grt+蓝绿色Hb+Pl, 世代III：Atc+Ab+Zo。其中世代I指示高角闪岩相变质特征，变质锆石U-Pb年龄为1913±38 Ma。从而获得了古元古代晚期发生高角闪岩相变质作用的峰期年龄，也第一次为花岗片麻岩经历了古元古代晚期的区域变质作用提供了证据。3. 虽然万洞沟岩群受中元古代末-新元古代早期区域变质作用的影响不深，变质程度仅达绿片岩相，但从乌兰北万洞沟岩群中所获得的碎屑锆石年龄谱可初步确定该岩群的形成时限855-1175Ma (峰值为1130Ma), 并推测中-新元古代之交发生的第三期变质作用应不晚于0.8Ga，可能响应了Rodinia 超大陆的汇聚事件。4. 新发现了更老和更新的两期变质作用：1）在德令哈地区鉴别出更早一期的变质基性岩墙的侵入（2.41Ga）和变质（2.40Ga）事件, 推测它们是在太古宙末期与造山作用有关的大规模地壳生长以后，经历了伸展构造体制下的岩浆-变质作用阶段。2）发现出露于乌兰北的达肯大坂岩群包体经历了早古生代麻粒岩相变质（461-474Ma）表明全吉地块基底岩系卷入了早古生代构造事件。