桐柏榴辉岩年代学和地球化学

桐柏位于秦岭造山带与大别造山带的衔接部位，是研究华北与扬子板块之间的增生到陆-陆碰撞过程的关键地区。初步研究结果表明该区出露的榴辉岩的原岩既有大洋/岛弧型的，又有陆壳型的。这些陆/洋壳变质岩记录了从洋壳俯冲到陆壳俯冲以及抬升过程中的重要信息。本项目拟在此基础上开展进一步系统的工作，以桐柏为主北秦岭为辅出露的榴辉岩为研究对象，以厘定各变质阶段的时限为主线，以高精度Lu-Hf年代学、特定锆石U-Pb定年、变质相平衡分析、石榴石热模拟和微观组构分析为手段，力图探讨以下三个主要问题：(1) 桐柏高压变质榴辉岩的原岩属性；(2) 该区洋壳/陆壳俯冲变质的时限与期次；(3) 秦岭和大别造山带的时间衔接关系。完善石榴石Lu-Hf定年体系在低温高压变质岩中的应用。并对苏鲁-大别造山带自东向西降低的峰期变质温压是源于俯冲深度的差异还是差异剥露有所诠释。

本项目对以桐柏为主北秦岭-拉萨为辅出露的榴辉岩进行了详细的锆石U-Pb和石榴石Sm-Nd/Lu-Hf地质年代学研究，结合以矿物的显微结构和构造，主要和微量元素以及同位素的微区分析，获取桐柏-北秦岭-拉萨地区的大陆深俯冲及其之前的洋壳俯冲相关的PTt演化信息。获得的约256 Ma的年龄是目前大别造山带原岩为陆壳属性的榴辉岩的最老等时线年龄。这一Lu-Hf表明在桐柏地区扬子陆壳俯冲开始的时间不会晚于256 Ma。北秦岭榴辉岩中石榴石的生长跨越了516-490 Ma，而这一过程也限定了陆壳俯冲开始与结束的时间，表明华南板块大陆边缘在516 Ma开始向华南板块俯冲，结束于490 Ma。而该区的角闪岩相变质时间与榴辉岩相变质时间相差70多个百万年，前者是后期花岗岩侵入造成的接触变质而非抬升过程的退变质。拉萨地体部分榴辉岩具有与弧后盆地的玄武岩类似的地球化学特征，在榴辉岩中发现了柯石英/柯石英假象。年代学的工作指示拉萨地体的弧后海盆的开启时间不晚于290 Ma，而其最终闭合不早于266 Ma。