阿尔金南部两条变质岩带的变质作用及其构造成因联系

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变质岩石的P-T-t轨迹记录了洋/陆壳俯冲-折返的完整过程,是了解造山带形成演化的重要依据。变质岩石的原岩属性的和形成时代也为造山带形成前的构造环境提供了关键约束。阿尔金造山带位于青藏高原北缘,夹持于塔里木克拉通、柴达木地块、敦煌造山带、东昆仑和祁连等几大地质体之间,是中国西部主要大地构造单元的衔接地带。近年来,随着南阿尔金变质作用及其相关研究的不断深入,在江尕勒萨依、英格利萨依、淡水泉和木纳布拉克四个地区相继识别出一系列高压-超高压变质岩石,共同构成南阿尔金高压-超高压变质岩带。本论文通过详细的野外地质调查和岩石矿物学工作,在南阿尔金新发现尤努斯萨依地区存在多种类型高压-超高压岩石,并在中阿尔金南缘新发现一条志留纪中-高压变质岩带。结合变质作用、地球化学、地质年代学等综合研究,对新发现的尤努斯萨依地区的多种类型高压-超高压岩石和中阿尔金南缘多个地区的多种类型中-高压变质岩石的变质演化、变质时代和原岩属性、形成时代等做出了限定,并结合前人研究成果,探讨了这两条变质岩带的形成机制和构造成因联系。本论文取得的主要创新性认识和成果如下:1.在南阿尔金新发现尤努斯萨依地区(原划“阿尔金岩群”)存在多种类型的高压-超高压变质岩石,包括多硅白云母榴辉岩、石榴子石辉石岩、石榴子石/蓝晶石花岗质片麻岩、多硅白云母花岗质片麻岩等;确定了这些岩石的变质演化过程及其峰期、退变质时代和P-T-t演化轨迹,进一步扩展了南阿尔金高压-超高压变质岩石的空间分布规律;在石榴子石辉石岩的石榴子石中发现残留绿辉石包裹体,恢复石榴子石/蓝晶石花岗质片麻岩峰期压力>24 kba,表明它们峰期变质级别均达到榴辉岩相;同时,确定其中多硅白云母榴辉岩和花岗质片麻岩中石榴子石成分环带可以恢复变质上限压力接近或达到斯石英稳定域的变质条件,记录了陆壳深/超深俯冲-折返的演化过程,为深入探讨南阿尔金陆壳超深俯冲作用的研究提供了新的靶区。2.在中阿尔金南缘原划为“长城纪巴什库尔干岩群”的木纳布拉克、江尕勒萨依(含克其克江尕勒萨依)沟口、尤努斯萨依北段、尧勒萨依等地区,新发现多硅白云母泥质片麻岩、高压基性麻粒岩、含石榴子石/夕线石泥质片麻岩等多种中-高压变质岩石和黑云斜长片麻岩、黑云角闪片麻岩、斜长角闪岩等中-低级变质岩石;查明这些岩石普遍记录了志留纪-泥盆纪(~430 Ma、~400 Ma、~375 Ma)三期变质年龄;恢复了中-高级变质岩石的变质演化过程及P-T-t演化轨迹,确定其峰期可以达到高压麻粒岩相-角闪榴辉岩相,具有较低的地温梯度(峰期d T/d P<9.2~11.8℃/km),属于阿尔卑斯型变质相系;论证了上述各类岩石共同构成了不同于南阿尔金高压-超高压变质岩带的另一条沿中阿尔金南缘北东东-南西西向展布的中-高压变质岩带。3.在野外露头上,中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带岩石中的多硅白云母泥质片麻岩、高压基性麻粒岩、大理岩呈似互层状分布产出的地质产状,表明其原岩组合为火山-沉积建造;地球化学研究表明,其中高压基性麻粒岩等正变质岩石的原岩具有玄武岩的地球化学特征,而副变质岩石的原岩则是来自陆壳属性的岛弧源区;获得基性变质岩原岩岩浆结晶年龄分别为455.9±2.6 Ma和462.4±1.4 Ma,黑云斜长片麻岩中碎屑锆石最小年龄为471 Ma,进而限定中阿尔金南缘木纳布拉克、江尕勒萨依(含克其克江尕勒萨依)、尤努斯萨依、尧勒萨依等地北部原划“巴什库尔干岩群”地层的形成时代为中-晚奥陶世(471-456 Ma),而非之前认为的中元古代;结合区域地质背景资料,分析提出中阿尔金南缘这套中-高压变质岩带的原岩可能形成于一个发育在伸展背景下的中-晚奥陶世的裂陷槽或裂谷属性的弧后盆地构造环境。4.综合前人研究成果以及南阿尔金高压-超高压和中阿尔金南缘中-高压这两条变质岩带变质演化过程、变质时代、原岩构造属性和形成时代等研究,结合区域地质、区内蛇绿岩、早古生代岩浆活动、部分熔融作用等,初步提出中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带的形成,可能是南阿尔金陆壳深-超深俯冲板片折返期间于中-晚奥陶世在中阿尔金南缘拉开的弧后盆地后来(志留纪)关闭的产物,并据此重新构建了阿尔金南部从早新元古代到古生代时期的构造演化格架。5.综合区域地质对比,并依据中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带与柴北缘陆壳属性高压-超高压变质岩石在峰期变质、退变质时代等多方面具有高度的一致性,初步提出中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带可能是柴北缘高压-超高压变质岩带的西延。这一认识相较于把南阿尔金高压-超高压变质岩带看作是柴北缘高压-超高压变质岩带的西延更为合理。
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