冀北宣化、承德地区高压变质岩变质作用P-T轨迹及年代学研究

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华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,其形成演化史漫长,最早可追溯到3.8Ga前,记录了地球上许多重要的构造事件。长期以来,关于华北克拉通早前寒武基底形成和构造演化历史一直饱受争议,分歧主要在构造单元划分和碰撞拼合时代。近二十多年来,来自不同国家的地质学家们为了解决以上的争议在华北克拉通做了大量的岩石学、地质年代学、地球化学以及构造地质学的研究,提出了不同的构造演化模型。本文以华北克拉通北缘高压变质岩为主要研究对象,通过详细的岩相学观察、电子探针测试和锆石U-Pb年代学的研究,对不同地区的高压麻粒岩、斜长角闪岩进行变质期次划分、温度压力计算和P-T轨迹的恢复,探讨华北克拉通的形成演化。实验结果表明:宣化西望山基性麻粒岩主要由石榴子石、斜长石、单斜辉石、斜方辉石、磁铁矿、钛铁矿和角闪石组成。经历了四个变质作用期次:峰前进变质阶段,标志性矿物是石榴石+被石榴石包裹的单斜辉石+斜长石+石英。峰期高压麻粒岩相,典型矿物组合是石榴石+单斜辉石(基质)+斜长石(基质)。峰后中压麻粒岩相阶段,矿物组合为斜长石+斜方辉石+磁铁矿+钛铁矿。退变角闪岩相矿物组合以斜长石和角闪石为特征。运用传统的地质温压计算出,四个变质作用期次的温度和压力分别为627~669℃,8.2~8.7 kbar;728~878℃,10~15 kbar;771~849℃,7~9 kbar;632~637℃,4.2~4.5 kbar。指示了一个近等温减压的P-T轨迹,结合相关资料,说明高压麻粒岩形成于陆-陆碰撞的造山作用过程,而后的减压阶段经历快速的地壳抬升过程。滦平地区基性麻粒岩主要由石榴石、角闪石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石和石英六种矿物组成。岩相学特征表明其经历了三个期次的变质作用:峰期高压麻粒岩相(M1):代表性矿物是石榴石+单斜辉石+石英。中压二辉麻粒岩相(M2):代表性矿物为斜方辉石+单斜辉石+斜长石±石英。角闪岩相(M3):代表性矿物为斜长石+角闪石。使用传统地质温压计估算出三个期次的温度压力分别为636~719℃,7.9~11 kbar;775~861℃,5.6~7.1 kbar;649~653℃,4.2~4.3 kbar。锆石U-Pb年代学研究表明其岩浆侵位年龄约2500Ma,高压麻粒岩相变质年龄约1.85Ga。构建出的变质作用P-T轨迹为顺时针型,峰后升温降压的特点与碰撞造山的地质背景相对应。平泉七沟南斜长角闪岩主要由石榴石、单斜辉石、斜长石和角闪石组成,此地区斜长角闪岩中仅保留峰期高压麻粒岩相组合。传统地质温压计计算出峰期高压麻粒相变质温压为636-719℃,7.9-11 kbar。石榴石扫面图像由核部到幔部成分变化不明显,从幔部到边部Ca含量降低,Mg、Fe含量升高,对应岩石早期折返阶段。锆石U-Pb同位素分析显示其变质年龄约为1.85Ga。
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