西天山温泉地区温泉岩群榴闪岩年代学、地球化学及变质作用研究

The basement metamorphic rock of orogen is one of the important carriers of for recoding orogenic belt evolution. The metabasite and metapelite are sensitive to the physicochemical conditions of metamorphism. They hidden abundant metamorphic textures are very significant in revealing the tectonic-thermal evolution of the orogenic belt. Wenquan Formation was thought to be the basement rocks of the West Tianshan Orogen, outcropped in the Wenquan area, Xinjiang. Previous studies have constrained the Paleozoic accretionary process and crustal growth, but the Precambrian evolution is poorly understood, leading to hot debates on its forming and metamorphic age and metamorphism. In this application, we will systematically study the garnet amphibolites and its country rock, which were identified from the Wenquan Group for the first time in Western Tianshan Orogen. We plan a series of comprehensive research methods, including structural geology, metamorphic petrology, mineralogy, geochemistry, isotope composition and geochronology, to constrain the contact relation, rock association and deformation characteristic, and further analyze the protolith and prtrogenesis. Besides, we will obtain the forming time of rocks and confirm the multiple tectonic-thermal events and its P-T condition. Together the above works with previous researches, we aim to confirm whether the garnet amphibolites underwent high pressure metamorphism or resulted from retrograde metamorphism by eclogite, and further discuss the subduction or collision mode, timing and evolution process of West Tianshan Orogen.

造山带基底变质岩是记录造山带演化的重要载体之一，基性变质岩和泥质变质岩对变质作用物化条件反应灵敏，蕴含着丰富的变质反应结构，对造山带演化研究具有重要的意义。温泉岩群是西天山造山带基底重要组成部分，出露于新疆温泉地区，以往研究多聚焦于古生代增生造山和地壳生长等科学问题，对前寒武纪变质岩研究程度比较低，导致对温泉岩群形成时代、变质时代和变质作用等地质问题认识不足或存在争议。本申请以温泉岩群中新识别的榴闪岩及其围岩为研究对象，综合构造地质学、变质岩石学、矿物学、地球化学、同位素组成和年代学等多种学科，查明榴闪岩及其围岩接触关系、岩石组合和变形特征，判别原岩性质和岩石成因，确定原岩形成时代和变质时代、岩石所经历的构造热事件期次和相应的温压条件。基于以上分析并结合前人研究成果，确定榴闪岩是否经历高压变质作用、是否为榴辉岩的退变质产物，并探讨西天山早期板块俯冲/碰撞方式、运动时限以及发展演化过程。

伊犁地块是中亚造山带西南缘的重要组成部分，其南、北缘均出露前寒武纪基底变质岩系，以往研究多聚焦于古生代增生造山和地壳生长等科学问题，缺乏对前寒武纪基底变质岩系的变质作用研究。近些年来，伊犁地块北缘温泉岩群中识别出奥陶纪岛弧型岩浆岩，被认为是准噶尔洋向南俯冲于伊犁板块之下的物质记录，但相应的变质作用记录很少有报道。本项目主要对伊犁地块北缘温泉岩群中新识别出的石榴角闪岩及其围岩进行了详细的野外地质调查和岩相学、矿物化学、地球化学、年代学分析。石榴角闪岩的野外特征、岩相学和地球化学研究结果表明石榴角闪岩呈透镜状分布于温泉岩群中，原岩为岛弧火山岩属性的拉斑玄武岩，来源于尖晶石二辉橄榄岩部分熔融的幔源岩浆，并经历了矿物结晶分离和地壳混染作用；岩相学、矿物化学和相平衡模拟结果表明，石榴角闪岩的变质作用过程可以划分为升温升压进变质阶段（矿物组合为石榴子石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿）、近等温降压退变质阶段（矿物组合为石榴子石冠状体中的斜长石+石英+角闪石）和降温降压退变质阶段，其中峰期变质条件为700℃/9.6kbar；石榴角闪岩及其围岩年代学分析结果表明石榴角闪岩原岩形成于新元古代早期，在早古生代经历了奥陶纪晚期-志留纪早期（450~440 Ma）的高角闪岩相变质作用以及中-晚志留世（430~420 Ma）退变质作用改造。上述研究表明，石榴角闪岩是伊犁地块响应Rodinia超大陆汇聚事件的物质记录，暗示伊犁地块位于超大陆边缘位置；在中-晚奥陶世，受准噶尔-巴尔喀什洋向南俯冲作用的影响，石榴角闪岩及其围岩作为阿克套-温泉微陆块的一部分被卷入到哈萨克斯坦微陆块北缘的弧-陆拼贴增生有关的地质事件中，并且在奥陶纪末-志留纪早期经历了高角闪岩相变质作用。