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广州地化所在青藏班怒带洋壳榴辉岩热折返与平板俯冲过程的变质演化研究中取得新进展
发表日期: 2018-01-01
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  洋壳榴辉岩是经历几十甚至数百公里深俯冲的洋壳物质通过某种构造机制折返到地表的产物,对于研究板块构造运动以及地壳深部动力学过程具有重要的意义。大多数洋壳榴辉岩在折返过程中通常会经历不同程度的低温退变作用(如,蓝片岩相或绿片岩相)改造(冷折返),而部分则会遭受高温变质作用(麻粒岩相)的强烈叠加(热折返)。前人将这种热折返归因于一个缓慢的折返过程,认为洋壳榴辉岩在炙热的深部地壳被充分加热所致。然而,这种热折返对应了怎样一个构造演化过程,目前还鲜有研究涉及。另外,现代活动大陆边缘地球物理观察以及数字模拟研究表明,具有较大浮力的洋岛和大洋高原在俯冲过程中会导致俯冲板片角度变缓甚至发生平板俯冲。平板俯冲是大洋俯冲中重要的地质过程,对于俯冲带岩浆活动、地壳生长,以及陆内变形的研究具有重要意义。然而,到目前为止,很少有研究关注这类基本构造过程对于俯冲带特征变质岩石(如榴辉岩,蓝片岩,高压麻粒岩)变质演化的影响;反之,如何通过古板块缝合带中变质岩及变质作用的研究来识别或反演古俯冲带中平板俯冲过程也是一个亟需探索的问题。 

  班公湖-怒江特提斯洋演化过程中,其洋盆中存在大量的古洋岛或者大洋高原。中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组张修政博士、王强研究员及其合作者以班公湖-怒江缝合带西段洞错地区新发现的退变榴辉岩为研究对象,进行了系统的岩相学、矿物学、相平衡模拟、锆石的SIMS,以及金红石SIMS定年研究,研究结果揭示了洞错退变榴辉岩复杂的退变质演化历史与班公湖-怒江洋中生代平板俯冲密切相关。

1 班公湖-怒江带洞错地区榴辉岩的相平衡模拟及P-T轨迹 

  洞错退变榴辉岩是班公湖-怒江特提斯洋俯冲消减的产物。相平衡模拟及石榴石环带特征显示其经历了峰期榴辉岩相变质作用(T = 610–630 °C and P = 2.4–2.6 GPa),高压麻粒岩相变质作用的强烈叠加(T = 910–930°C and P = 1.2–1.3 GPa),以及晚期多期次的退变质作用。洞错榴辉岩具有一个复杂的顺时针P-T-t演化轨迹(1),包括两段快速降压过程(M1–M2M3–M4)和一段近等压加热的(M2–M3)的P-T演化轨迹,暗示其经历了两期快速折返和一期慢速折返的构造抬升过程。结合区域地质资料以及洞错榴辉岩的变质演化历史,提出班公湖-怒江洋中生代大洋高原的俯冲(250–177 Ma)导致了洞错榴辉岩从俯冲大洋板片的拆离以及随后的快速折返(M1-M2)(2ab)。随着巨厚且具有较大浮力的大洋高原被拉入俯冲带,俯冲板片角度逐渐变缓甚至形成平板俯冲,低缓的俯冲角度导致榴辉岩折返速率显著降低甚至滞留在深部地壳(~50 km)难以折返,后期的热松弛作用导致其遭受了177 Ma高压麻粒岩相变质作用的叠加(M3)(2cd)。随着俯冲大洋高原密度不断增加(榴辉岩化),俯冲角度由于板片的后撤(Roll-Back)(或者榴辉岩化大洋高原的拆沉)而增大,导致了洞错榴辉的第二期快速折返(M3-M4)、随后的角闪岩相退变质作用(~167 Ma),以及区域内同期(或稍晚)岩浆活动的爆发(2ef)。

2 班怒特提斯洋平板俯冲导致洋壳榴辉岩折返过程的麻粒岩化 

  该项研究为班公湖-怒江特提斯样中生代演化提供了新的模型,同时揭示了平板俯冲可能是导致榴辉岩慢速折返(热折返)以及强烈麻粒岩化的主要机制。 

  该项成果发表在国际地学著名期刊《Tectonics》上。论文信息: 

  Zhang, X. Z.*, Wang, Q.*, Dong, Y. S., Dan, W., Zhang, C., Li, Q. Y., Xia, X.P., Xu, W. 2017, High pressure granulite-facies overprinting during the exhumation of eclogites in the Bangong–Nujiang suture zone, central Tibet: link to flat-slab subduction. Tectonics, 36, https://doi.org/10.1002/2017TC004774. 

    

  同位素地球化学国家重点实验室&科技与规划处 供稿 

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