天镇地区与孔兹岩系共生的“MORB”型高压基性麻粒岩成因研究

The protolith nature of high-pressure granulite determined the convergence mechanism and tectonic evolution of the orogenic belt crust, and the genesis of "MORB" type high-pressure basic granulite is the key to reconstruct the early tectonic process of the Paleoproterozoic continental orogenic belt in the North China Craton. The applicant newly discovered a high-pressure basic granulite with “MORB” geochemical properties and associated with Khondalite series in the Tianzhen area, which provides a good opportunity to study early plate tectonics. This application intends to reveal the nature of the protolith and tectonic history of the "MORB" type high-pressure basic granulite by using geochemistry, whole rock Sr-Nd isotopes and zircon Hf-O isotopes, and to find out the differences of geochemistry and genesis by comparison studying with dike type. Detailed studies of rheological fabric, petrography and geochronology are carried out to identify the symbiotic mechanism of high-pressure basic granulite and Khondalite series, and determining the metamorphic P-T-t path of high-pressure granulite. Finally, the paleoproterozoic tectonic evolution model will be established by comprehensively analyzing the metamorphic process and dynamic background of high-pressure basic granulite. The research results will provide a new basis for studying Paleoproterozoic tectonic evolution and reconstructing tectonic framework of the North China Craton.

高压麻粒岩的原岩性质决定了造山带地壳不同的汇聚机制及构造演化路径，“MORB”型高压基性麻粒岩的成因研究是恢复华北克拉通古元古代大陆造山带早期构造过程的关键。申请人在晋北天镇地区新发现一处与孔兹岩系共生的、具有“MORB”地球化学性质的高压基性麻粒岩地质体，为研究早期板块构造提供了可能。本项目拟通过地球化学、全岩Sr-Nd同位素和锆石Hf-O同位素研究，查明“MORB”型高压基性麻粒岩的原岩性质及源区构造属性；开展与岩墙型高压基性麻粒岩对比分析，确定二者间的地球化学标志及成因差异；通过详细的流变组构和精细的岩相学、年代学研究，揭示高压基性麻粒岩与孔兹岩系的共生机制，建立变质P-T-t演化轨迹；通过高压基性麻粒岩的变质作用过程及其形成的动力学背景综合分析，建立古元古代构造演化模式。项目成果将为华北克拉通古元古代构造演化及格局恢复研究提供新的依据。

项目以怀安杂岩中西赵家窑最大的高压基性麻粒岩露头为研究对象，通过野外地质调查、岩石学、地球化学、变质作用和年代学研究，查明了高压基性麻粒岩的野外地质产状、岩石组合以及其所代表的古元古代（1.95-1.80Ga）变质-构造演化过程。该露头由变质的表壳岩（火山-沉积）序列组成，包括高压基性麻粒岩（变质玄武岩）、大理岩（灰岩）、石英岩（变硅质岩）和泥质麻粒岩（变质泥质岩）。它们以构造岩片的形式产出于新太古代强烈变形和混合岩化英云闪长质片麻岩中。这些高压基性麻粒岩与怀安-恒山杂岩中广泛发现的岩墙型高压基性麻粒岩具有不同的野外产状和岩石组合。通过高压基性麻粒岩的显微结构研究、地质温压计计算和相平衡模拟确定了一条顺时针的压力-温度（P-T）轨迹，从角闪岩相(M1，5.2-5.5kbar/538-668℃)逐步演化到高压麻粒岩相(M2，11.2-12.2kbar/850-880℃)，随后是一个显著的近等温减压到中低压麻粒岩相(M3-1，8.4-9.1kbar/800-900℃；M3-2，4.9-5.6kbar/779-805°C)。锆石/榍石LA-ICP-MS U-Pb定年结果约束了高压变质、麻粒岩相减压和角闪岩相冷却退变的年龄分别为1902-1909Ma、~1830Ma和<1818Ma。全岩常量和微量元素，以及正的εNd(t)值（+2.0 - +4.9）和锆石εHf(t)值（+2.9 - +8.8），表明高压基性麻粒岩具有洋中脊拉斑玄武岩地球化学性质，而岩墙型高压基性麻粒岩普遍具有岛弧玄武岩地化特征。西赵家窑表壳岩序列代表肢解和变质的上部洋壳碎片，从上地壳层次俯冲至35-40km深处，随后迅速剥露至中浅层地壳层次，在构造就位过程中被卷入到熔融弱化的英云闪长质地壳中。这些变质-构造演化过程支持古元古代1.95-1.80Ga连续洋壳俯冲、陆-陆碰撞和剥露折返的造山演化过程，并完成了华北克拉通的最后组装。