本文關(guān)鍵詞： 高壓麻粒巖 部分熔融 源區(qū)淺色體 淡色花崗巖 喜馬拉雅造山帶　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：印度和歐亞板塊在新生代的碰撞形成了青藏高原和喜馬拉雅造山帶。位于造山帶核部的高喜馬拉雅結(jié)晶巖系為印度大陸地殼俯沖到加厚下地殼底部并經(jīng)歷了高級(jí)變質(zhì)、部分熔融后折返到地表的物質(zhì),記錄了喜馬拉雅造山帶的形成與演化歷史。盡管國(guó)際上對(duì)喜馬拉雅造山帶進(jìn)行了廣泛研究,但對(duì)造山帶核部高級(jí)變質(zhì)巖和淡色花崗巖的成因還存在根本分歧。本論文以造山帶中部亞?wèn)|地區(qū)高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的混合巖化泥質(zhì)麻粒巖、源區(qū)淺色體和淡色花崗巖為對(duì)象,通過(guò)巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和年代學(xué)研究,揭示出高喜馬拉雅結(jié)晶巖系變質(zhì)作用和部分熔融的溫壓條件、起始和持續(xù)時(shí)間,部分熔融程度和機(jī)制,源區(qū)淺色體和淡色花崗巖的地球化學(xué)特征和成因,建立了碰撞造山帶高級(jí)變質(zhì)、部分熔融和淡色花崗巖的成因關(guān)系和構(gòu)造模型。相關(guān)成果為進(jìn)一步完善喜馬拉雅造山帶的形成與演化歷史提供了重要信息。對(duì)喜馬拉雅造山帶中段亞?wèn)|地區(qū)高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的混合巖化泥質(zhì)麻粒巖進(jìn)行了深入的巖石學(xué)、相平衡模擬和鋯石U-Pb年代學(xué)研究,其結(jié)果表明,泥質(zhì)麻粒巖經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)演化和部分熔融作用�？勺R(shí)別出兩期變質(zhì)礦物組合,峰期礦物組合為石榴石+藍(lán)晶石+黑云母+石英+斜長(zhǎng)石+鉀長(zhǎng)石,退變質(zhì)期礦物組合為石榴石+斜長(zhǎng)石+鉀長(zhǎng)石+夕線石／堇青石+黑云母+白云母+石英。相平衡模擬表明,該泥質(zhì)麻粒巖經(jīng)歷了峰期變質(zhì)條件為800-845℃C和12-14 Kbar的高溫、高壓變質(zhì)作用,近等溫降壓和近等壓降溫退變質(zhì)過(guò)程。在進(jìn)變質(zhì)和峰期變質(zhì)過(guò)程中,泥質(zhì)麻粒巖經(jīng)歷了白云母和黑云母的脫水熔融。在峰期變質(zhì)條件下所形成的熔體量可達(dá)20-30 vo1.%,而且很大一部分熔體已經(jīng)從源區(qū)分離出去,進(jìn)而形成高喜馬拉雅淡色花崗巖。鋯石U-Pb年代學(xué)結(jié)果表明,亞?wèn)|地區(qū)高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的泥質(zhì)麻粒巖經(jīng)歷了持續(xù)的高溫變質(zhì)與部分熔融過(guò)程,開(kāi)始于約31 Ma,并持續(xù)到約20 Ma。對(duì)亞?wèn)|地區(qū)混合巖化泥質(zhì)麻粒巖中的源區(qū)淺色體進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)、U-Pb年代學(xué)和地球化學(xué)研究。研究結(jié)果表明,起源于泥質(zhì)麻粒巖部分熔融的源區(qū)淺色體的全巖成分是,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.%,具有高的鋁飽和指數(shù),顯示過(guò)鋁質(zhì)特征。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖上,表現(xiàn)為輕稀土富集,重稀土相對(duì)平坦和正Eu異常。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上,表現(xiàn)為富集Rb、Th、U、K、Pb、Zr、Hf和Sm,并具有Ba、Nb、 Ta、Sr和幣的負(fù)異常。鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,源區(qū)淺色體中鋯石的不同結(jié)構(gòu)微區(qū)給出了三組不同年齡：32.4-24.2 Ma,20.9-14.3 Ma和14.2-12.6Ma,分別代表泥質(zhì)麻粒巖的變質(zhì)和部分熔融年齡,熔體的早期結(jié)晶年齡以及熔體的晚期結(jié)晶年齡。研究表明,源區(qū)淺色體具有與淡色花崗巖明顯不同的化學(xué)成分,表明泥質(zhì)麻粒巖部分熔融產(chǎn)生的熔體經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用,源區(qū)淺色體是富斜長(zhǎng)石的堆晶巖。巖石地球化學(xué)及鋯石U-Pb年代學(xué)研究揭示,亞?wèn)|地區(qū)的淡色花崗巖具有可變的和高的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,鋁飽和指數(shù)為1.09-1.28wt.%,為過(guò)鋁質(zhì)巖石。它們的稀土總量較高,輕稀土富集,Eu負(fù)異常,富集大離子親石元素Rb和Cs,相對(duì)虧損Zr、Hf、Nb和Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素。十個(gè)樣品中的巖漿鋯石獲得了21.0-11.7Ma的U-Pb年齡,代表其長(zhǎng)期持續(xù)的結(jié)晶過(guò)程。它們的鋯石εHf(t)值具有較大的變化范圍(-26.3～-3.5),對(duì)應(yīng)的二階段模式年齡為2.77-1.33 Ga。研究表明,與電氣石-白云母淡色花崗巖相比,二云母淡色花崗巖具有更高的TiO2、 MgO、CaO、Sr、Ba和Zr含量及更低的Rb/Sr比值。Zr和LREE飽和溫度計(jì)結(jié)果表明,二云母淡色花崗巖的熔體溫度(681-784℃C)比電氣石-白云母淡色花崗巖的熔體溫度(663-705℃C)高20-80℃C。結(jié)合前人的研究結(jié)果,我們認(rèn)為高喜馬拉雅淡色花崗巖來(lái)源于高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的泥質(zhì)片巖和長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖部分熔融形成的熔體的二端元的混合,電氣石-白云母淡色花崗巖是泥質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖在相對(duì)高溫條件下白云母脫水熔融的產(chǎn)物,而二云母淡色花崗巖是在更高溫、高壓條件下麻粒巖中黑云母脫水熔融形成的。基于上述研究,我們提出了造山帶核部高級(jí)變質(zhì)、部分熔融和淡色花崗巖形成的構(gòu)造模型。隨著印度與歐亞大陸的碰撞,印度大陸地殼被逐漸俯沖到拉薩地體之下,高喜馬拉雅結(jié)晶巖系中的泥質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)巖石經(jīng)歷從角閃巖相至麻粒巖相的進(jìn)變質(zhì)作用和白云母脫水熔融,所形成的熔體具有與電氣石-白云母淡色花崗巖相似的化學(xué)成分；隨著印度大陸向更深處俯沖,泥質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)巖石經(jīng)歷了高溫和高壓麻粒巖相變質(zhì)作用和黑云母脫水熔融,由此形成與二云母淡色花崗巖成分類似的熔體。我們認(rèn)為,高喜馬拉雅結(jié)晶巖系的部分熔融主要發(fā)生在印度大陸的俯沖過(guò)程中,在高壓麻粒巖的持續(xù)折返過(guò)程中伴隨有熔體(淡色花崗巖)的逐漸結(jié)晶作用。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P588.3;P588.121

【參考文獻(xiàn)】

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