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秦岭造山带喂子坪地区秦岭杂岩锆石年代学和变质作用研究

【摘要】:秦岭杂岩作为秦岭造山带北秦岭构造带重要的组成部分,是秦岭造山带最古老、变质程度最高的杂岩,对于理解整个秦岭造山带的地质演化具有重要意义。在古生代以来经历了多期强烈的变质作用,即发育约510–480 Ma高压榴辉岩和麻粒岩和455–400 Ma中压麻粒岩。目前对北秦岭构造带秦岭杂岩455–400 Ma麻粒岩相变质事件的成因还没有达到统一的认识,因此需要更多的变质岩石学和年代学工作澄清该期麻粒岩相变质作用事件的成因和构造意义。本文对北秦岭构造带喂子坪地区秦岭杂岩出露的混合岩进行了详细的锆石U–Pb测年和变质岩石学工作,来限定北秦岭造山带早-中泥盆纪麻粒岩相变质作用演化过程及其构造意义。混合岩中色体有两种类型,一种是含石榴子石黑云角闪斜长片麻岩,另一种是含石榴子石黑云斜长片麻岩。浅色体也可分为两类,发生变形的较宽浅色体和较细透入性的浅色体。对混合岩中色体中的变质锆石进行LA–ICP–MS锆石U–Pb测年分析,得到的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为398.8±4.7,394.6±2.6,399.5±7.3,372.5±4.2,370.8±4.3和368.5±4.2 Ma,而变形的浅色体中的岩浆锆石加权平均年龄为408.7±5.7 Ma。角闪岩在混合岩中以透镜体状或夹层状存在,对其变质锆石测年给出的变质年龄为375±9 Ma,391±5和386±5 Ma。结合北秦岭造山带已发表的年代学年龄结果,认为本研究中喂子坪地区发生麻粒岩相变质作用的时间大约为410–390 Ma,而小于390 Ma的年龄可能受到Pb丢失的影响。基于野外和岩相学观察,混合岩中色体峰期变质矿物组合为石榴子石+黑云母+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿+熔体。在此基础上,我们对该岩石进行了在NCKFMASHTO体系中的相平衡视剖面图模拟工作,进而根据矿物成分等值线(X_(An)和X_(Py))将峰期变质条件限定为8.5–9.7 kbar和745–820℃,指示中色体经历了中压麻粒岩相变质作用。传统石榴子石-黑云母-斜长石-石英(GBPQ)地质温压计估算出进变质阶段的温压条件为703℃和10 kbar,而退变质阶段为685–748℃和7.1–8.9kbar。综上,该地区混合岩记录了一个顺时针的P–T演化轨迹,进变质阶段以升温降压,而退变质阶段温度和压力降低为特点。此外,锆石Ti温度计估算出中色体中变质锆石记录的温度范围为781–793℃,进一步说明该地区发生了大约410–390 Ma麻粒岩相变质事件。进变质阶段升温降压的特征指示了地壳增厚后的热松弛导致了部分熔融和混合岩化。结合区域地质资料,地壳加厚可能与华北板块和华南板块之间的大陆碰撞有关,其发生的时间应早于约410 Ma。通过对秦岭造山带喂子坪地区秦岭杂岩锆石年代学和变质作用的研究,我们初步得出以下结论:(1)喂子坪地区秦岭杂岩中混合岩和角闪岩记录了大约409–390 Ma的变质年龄,代表了该地区在约410–390 Ma经历了部分熔融和混合岩化事件。(2)相平衡模拟和传统温压计结合揭示了喂子坪地区的混合岩经历了中压麻粒岩相的变质作用,其进变质和峰期变质的变质条件分别为703℃和10 kbar,745–820℃和8.5–9.7 kbar,而退变质阶段为685–748℃和7.1–8.9 kbar,记录了顺时针的P–T演化轨迹。(3)进变质阶段升温降压指示麻粒岩相深熔作用与地壳加厚之后的热松弛有关。大陆地壳加厚可能与南秦岭造山带和北秦岭造山带之间的碰撞有关,其发生在410 Ma之前。

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