喜马拉雅造山带中部混合岩化泥质麻粒岩的变质作用与部分熔融及淡色花岗岩成因

发布时间：2018-02-28 17:40

本文关键词： 高压麻粒岩部分熔融源区浅色体淡色花岗岩喜马拉雅造山带　出处：《中国地质大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：印度和欧亚板块在新生代的碰撞形成了青藏高原和喜马拉雅造山带。位于造山带核部的高喜马拉雅结晶岩系为印度大陆地壳俯冲到加厚下地壳底部并经历了高级变质、部分熔融后折返到地表的物质,记录了喜马拉雅造山带的形成与演化历史。尽管国际上对喜马拉雅造山带进行了广泛研究,但对造山带核部高级变质岩和淡色花岗岩的成因还存在根本分歧。本论文以造山带中部亚东地区高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩化泥质麻粒岩、源区浅色体和淡色花岗岩为对象,通过岩石学、岩石地球化学和年代学研究,揭示出高喜马拉雅结晶岩系变质作用和部分熔融的温压条件、起始和持续时间,部分熔融程度和机制,源区浅色体和淡色花岗岩的地球化学特征和成因,建立了碰撞造山带高级变质、部分熔融和淡色花岗岩的成因关系和构造模型。相关成果为进一步完善喜马拉雅造山带的形成与演化历史提供了重要信息。对喜马拉雅造山带中段亚东地区高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩化泥质麻粒岩进行了深入的岩石学、相平衡模拟和锆石U-Pb年代学研究,其结果表明,泥质麻粒岩经历了复杂的变质演化和部分熔融作用。可识别出两期变质矿物组合,峰期矿物组合为石榴石+蓝晶石+黑云母+石英+斜长石+钾长石,退变质期矿物组合为石榴石+斜长石+钾长石+夕线石／堇青石+黑云母+白云母+石英。相平衡模拟表明,该泥质麻粒岩经历了峰期变质条件为800-845℃C和12-14 Kbar的高温、高压变质作用,近等温降压和近等压降温退变质过程。在进变质和峰期变质过程中,泥质麻粒岩经历了白云母和黑云母的脱水熔融。在峰期变质条件下所形成的熔体量可达20-30 vo1.%,而且很大一部分熔体已经从源区分离出去,进而形成高喜马拉雅淡色花岗岩。锆石U-Pb年代学结果表明,亚东地区高喜马拉雅结晶岩系中的泥质麻粒岩经历了持续的高温变质与部分熔融过程,开始于约31 Ma,并持续到约20 Ma。对亚东地区混合岩化泥质麻粒岩中的源区浅色体进行了详细的岩石学、U-Pb年代学和地球化学研究。研究结果表明,起源于泥质麻粒岩部分熔融的源区浅色体的全岩成分是,SiO2=71.19-74.70 wt.%.TiO2=0.18-0.24 wt.%.Al2O3= 12.61-15.37 wt.%、TFe2O3=0.51-1.48 wt.%、MnO=0.50-0.67 wt.%、MgO= 0.87-2.24 wt.%、CaO=1.68-3.04 wt.%、Na2O=6.99-9.56 wt.%和K2O=0.09-0.26 wt.%,具有高的铝饱和指数,显示过铝质特征。在稀土元素球粒陨石标准化模式图上,表现为轻稀土富集,重稀土相对平坦和正Eu异常。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,表现为富集Rb、Th、U、K、Pb、Zr、Hf和Sm,并具有Ba、Nb、 Ta、Sr和币的负异常。锆石U-Pb定年结果表明,源区浅色体中锆石的不同结构微区给出了三组不同年龄：32.4-24.2 Ma,20.9-14.3 Ma和14.2-12.6Ma,分别代表泥质麻粒岩的变质和部分熔融年龄,熔体的早期结晶年龄以及熔体的晚期结晶年龄。研究表明,源区浅色体具有与淡色花岗岩明显不同的化学成分,表明泥质麻粒岩部分熔融产生的熔体经历了结晶分异作用,源区浅色体是富斜长石的堆晶岩。岩石地球化学及锆石U-Pb年代学研究揭示,亚东地区的淡色花岗岩具有可变的和高的SiOz(69.77-75.32 wt.%)、AlO3(13.24-16.74 wt.%)、Na2O(2.62-4.22 wt.%)和K2O(3.99-5.67 wt.%)含量,低的CaO(0.53-1.09 wt.%)、TFe2O3(1.33-2.71 wt.%). MgO(0.12-0.57wt.%)和TiO2(0.05-0.22 wt.%)值,铝饱和指数为1.09-1.28wt.%,为过铝质岩石。它们的稀土总量较高,轻稀土富集,Eu负异常,富集大离子亲石元素Rb和Cs,相对亏损Zr、Hf、Nb和Ta等高场强元素。十个样品中的岩浆锆石获得了21.0-11.7Ma的U-Pb年龄,代表其长期持续的结晶过程。它们的锆石εHf(t)值具有较大的变化范围(-26.3～-3.5),对应的二阶段模式年龄为2.77-1.33 Ga。研究表明,与电气石-白云母淡色花岗岩相比,二云母淡色花岗岩具有更高的TiO2、 MgO、CaO、Sr、Ba和Zr含量及更低的Rb/Sr比值。Zr和LREE饱和温度计结果表明,二云母淡色花岗岩的熔体温度(681-784℃C)比电气石-白云母淡色花岗岩的熔体温度(663-705℃C)高20-80℃C。结合前人的研究结果,我们认为高喜马拉雅淡色花岗岩来源于高喜马拉雅结晶岩系中的泥质片岩和长英质片麻岩部分熔融形成的熔体的二端元的混合,电气石-白云母淡色花岗岩是泥质和长英质麻粒岩在相对高温条件下白云母脱水熔融的产物,而二云母淡色花岗岩是在更高温、高压条件下麻粒岩中黑云母脱水熔融形成的。基于上述研究,我们提出了造山带核部高级变质、部分熔融和淡色花岗岩形成的构造模型。随着印度与欧亚大陆的碰撞,印度大陆地壳被逐渐俯冲到拉萨地体之下,高喜马拉雅结晶岩系中的泥质和长英质岩石经历从角闪岩相至麻粒岩相的进变质作用和白云母脱水熔融,所形成的熔体具有与电气石-白云母淡色花岗岩相似的化学成分；随着印度大陆向更深处俯冲,泥质和长英质岩石经历了高温和高压麻粒岩相变质作用和黑云母脱水熔融,由此形成与二云母淡色花岗岩成分类似的熔体。我们认为,高喜马拉雅结晶岩系的部分熔融主要发生在印度大陆的俯冲过程中,在高压麻粒岩的持续折返过程中伴随有熔体(淡色花岗岩)的逐渐结晶作用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P588.3;P588.121

【参考文献】