西南天山超高压变质带中含Ti粒硅镁石、Ti斜硅镁石蛇纹岩岩石学研究

Tichondrodite and Ticlinohumite are the minerals of humite group, which are only minerals discovered in HP-UHP metamorphic rocks among the Dense Hydration Maganisian Silicates synthesized in the lab. As the index minerals, Tichondrodite and Ticlinohumite have been reported in several UHP belt until now. This project plans to do the petrological study on the Tichondrite and Ticlinohumite-bearing serpentinite from Southwestern Tianshan UHP belt, China. The main purpose of this project is to determine the distribution of Tichondrite and Ticlinohumite-bearing serpentinites and their relationship with coesite-bearing eclogite and garnet phengite schist in Southwestern Tianshan, to calculate their peak metamorphic PT conditions and PT path, to analyze the geochemical characteristics of their protoliths and their ages including protolith's and metamorphic ages, to establish their petrogenesis and tectonic implication in oceanic-type UHP belt of southwestern Tianshan. This study should be very significance to establish the HP-UHP metamorphic facies of ultramafic rocks in clod subduction zone, and to discuss the formation and tectonic evolution of Chinese Tianshan orogenic belt.

Ti粒硅镁石（Tichondrodite）和Ti斜硅镁石（Ticlinohumite）属于硅镁石族矿物，是高温高压实验室合成的高密度含水富镁硅酸盐物相（DHMS）中唯一 发现和被证实的高压-超高压变质矿物（Wunder, 1998）。目前已在多个超高压变质带中报道，是超基性岩高压-超高压变质指示矿物之一。该申请拟对在西南天山超高压变质带中新发现的含Ti粒硅镁石、Ti斜硅镁石蛇纹岩开展深入的岩石学研究，确定其野外分布特征及其与超高压变质榴辉岩和片岩的关系，确定其变质作用演化、峰期变质矿物组合及其温压条件和PT轨迹，确立其岩石地球化学特征、原岩形成年龄和变质时代，建立其岩石学成因模式。该项研究对于确立和完善洋壳冷俯冲带高压-超高压变质反应系列、探讨天山造山带的形成与演化都具有重要研究意义。

新疆西南天山超高压变质带为世界上少有的大洋型俯冲变质带之一，区内广泛出露变泥质岩——石榴石云母片岩，变基性岩——榴辉岩和蓝片岩，以及变超基性岩，组成俯冲后折返的大洋残片组合。随着变泥质岩和变基性岩中柯石英的广泛发现，确定西南天山变质带经历了超高压变质。但是区内大面积出露的蛇纹石化超基性岩的变质情况和构造归属却不明了，尚没有相关的研究工作。本项目的研究内容就是本区域西段木扎尔特河谷长阿吾子断裂南缘地区出露的蛇纹岩化超基性岩的岩石学。研究领域涉及俯冲带蛇纹岩变质演化、高压变质岩石学、高压实验岩石学、相平衡模拟计算、变质年代学和高压矿物显微结构学。本项目取得了一系列研究成果如下：1.）西南天山含Ti粒硅镁石、Ti斜硅镁石蛇纹岩经历了由大洋底变质作用到俯冲超高压变质再折返到近地表的复杂过程，峰期温压条件为 520±10 ºC，37±7 kbar，是目前世界上俯冲最深的蛇纹岩；2.）活塞圆筒高压实验，确定了Ti粒硅镁石的稳定区域，得到了超基性岩变质过程的岩石成因格子，从而有助于以后超基性岩变质的研究；3.）在蛇纹岩和异剥钙榴岩之间生长的blackwall中，首次发现了钙钛矿矿物。利用原位SIMS定年和Nd同位素分析的方法，得到了钙钛矿的U-Pb年龄为308±5 Ma，从而证明西南天山超基性岩体与榴辉岩及变质泥质岩同属于超高压变质地体的一部分，否定了“外来体”的可能性；4.）利用TEM测试天然叶蛇纹石和高压实验叶蛇纹石的晶胞参数，得到叶蛇纹石的晶胞参数与温压之间的相关关系。