阿尔泰超高温麻粒岩变质P－T轨迹、变质时代和流体包裹体特征及其对构造演化的指示

阿尔泰造山带作为中亚造山带的重要组成部分，开展阿尔泰富蕴一带超高温麻粒岩变质P－T轨迹、变质时代和流体包裹体特征及其对变质构造演化制约的研究，对阐明中亚造山带动力学演化过程甚为重要。通过对阿尔泰造山带出露的超高温麻粒岩及相关岩石进行特征变质矿物成分特征、变质反应结构与形成期次、温压条件估算等研究，确定变质作用P－T轨迹；采用配套的原位锆石U－Pb SHRIMP定年并配合黑云母Ar－Ar定年以及锆石Hf同位素分析获取超高温麻粒岩及相关岩石中变质时代和源区性质；通过对超高温麻粒岩中流体包裹体温度和密度以及成分特征分析和研究，探讨流体对超高温麻粒岩形成所起的作用；探讨阿尔泰超高温麻粒岩的变质构造演化过程并建立其形成模式。

阿尔泰造山带作为中亚巨型造山带北缘重要的一部分，通过超高温变质作用的研究对揭示下地壳极端条件下的热异常和成因及其限定深部的动力学演化具有重要意义。本课题三年来通过对阿尔泰富蕴一带超高温麻粒岩进行特征变质矿物组合和形成期次、流体包裹体和变质P－T条件估算以及锆石U－Pb年龄等研究，认为：（1）阿尔泰超高温麻粒岩中出现尖晶石+石英和高铝斜方辉石+石榴子石+矽线石+斜长石特征矿物组合；（2）其中的斜方辉石发育环带结构，核部代表峰期的斜方辉石Al2O3成分> 9.2 wt.%，而后期斜方辉石在5-7 wt.%之间。另外，发现斜方辉石Mg#变化较小（0.68-0.63），而Al含量变化幅度较大（XAl 0.21-0.11）。用斜方辉石铝含量等值线结合之前报道的低ZnO尖晶石与石英共生的矿物组合等进一步确认了其峰期达到了超高温变质作用条件（温度>1050℃）；（3）对超高温麻粒岩中的锆石年代学研究，锆石显示一种残留的核和变质的幔－边部组成，样品中21颗锆石幔－边部的年龄在二叠纪时段内，集中在269±2～292±3 Ma范围内，平均277 Ma，指示其峰期变质作用发生在早二叠世并随之发生退变质作用；（4）地质温压计计算结果温度达到1000℃，压力达到9－10kbar左右的峰期变质条件。利用P-T视剖面模拟斜方辉石+矽线石的稳定范围和铝等值线将峰期温度限定在940℃以上，对应的压力在7.8~10kbar之间；（5）对其中新发现的石榴子石及石英流体包裹体开展显微测温和激光拉曼探针分析，结果表明：基质中的石英以及被石榴子石包裹的石英中孤立分布的原生流体包裹体成分为近纯CO2（部分含少量的N2），均一温度在10.1 ~ 29℃之间，其对应的密度在0.631 ~ 0.865g/cm3。石榴子石中的原生和假次生CO2包裹体费米峰差在104.1cm-1左右，低于石英中CO2包裹体的费米峰差（~104.7 cm-1），暗示其密度低于石英中的CO2包裹体；（6）研究认为，超高温麻粒岩的形成与幔源岩浆底侵有关。基性岩浆的底侵不但提供了异常高的地温梯度，同时其所释放的大量CO2降低了水活度，使得超高温变质峰期的特征矿物得以保存。且可能与晚古生代时期古亚洲洋的向北俯冲、西伯利亚板块和哈萨克斯坦－准格尔板块增生造山有关及随后降压过程中经历了快速抬升过程剥露出地表。