广东白云山混合岩熔体/流体包裹体研究及其对华南早古生代深熔作用的约束

The Early Paleozoic orogeny was accompanied by intense crustal anatexis with numerous anatectic granitoids and migmatites occurred, and the mechanism and detailed melt evolution process of anatexis remained unknown. The primary melt/fluid inclusions, which can be the direct records of anatexis, have the potential to resolve the abovementioned problems. The gneiss-migmatite-granite suite in the Baiyunshan area (Guangdong) is an ideal object to research the Early Paleozoic crustal anatexis in South China. Previous studies suggested that a large number of primary melt/fluid inclusions are well-preserved in the migmatite. Based on the preliminary works, detailed field work and micromorphology observations will be carried out to investigate the characteristics of inclusion types, distribution and assemblages. Melt/fluid inclusion microthermometry and composition analyses are used to obtain quantitative results of the P (pressure)-T (temperature)-X (composition) for the melt during formation and evolution processes. Combined with geochronological and in-situ elemental-isotopic study of the gneiss, migmatite and granite, we deeply dissect the genetic links between them, and finely reconstruct the physicochemical conditions and melt compositions during melt evolution. The expected results can provide direct constraints on the Early Paleozoic crustal anatexis mechanism and melt evolution process in South China, which also will provide new thoughts to probe the crustal anatexis and crustal evolution.

华南早古生代造山运动伴随强烈的地壳深熔作用，形成大量深熔花岗质岩石和混合岩，其深熔机制和熔体演化的确切过程尚不清楚。原生熔体和流体包裹体作为深熔作用的直接记录，有望解决上述问题。广东白云山片麻岩-混合岩-花岗岩组合是研究华南早古生代地壳深熔作用的理想对象，前期研究表明混合岩中发育原生熔体和流体包裹体。申请者在已有工作基础上，拟开展细致野外和镜下工作，查明混合岩中熔体和流体包裹体类型、分布和组合特征，进而对单个包裹体进行显微测温和成分分析，获取熔体形成与演化过程中的P（压力）、T（温度）、X（成分）量化参数；结合片麻岩、混合岩和花岗岩的年代学和原位微区元素-同位素地球化学研究，深入剖析三者的成因联系，精细重建熔体形成与演化过程中的物理化学条件和熔体成分。预期成果可为华南早古生代深熔机制及熔体演化过程提供直接约束，为探索大陆地壳深熔作用和地壳演化提供新的思路。

华南早古生代武夷-云开造山作用伴随强烈的地壳深熔，形成了巨量的花岗质岩石。阐明深熔岩石的年代学格架和成因对于理解华南造山过程和陆壳演化过程中的物质和能量迁移具有重要意义。学界关于深熔-岩浆作用的系统研究较少，量化的深熔作用温度、压力等物理化学条件研究极为薄弱，对混合岩-花岗岩之间成因联系认识不足。同时，学界对于深熔岩石的形成时代开展了大量研究，部分锆石年龄数据具有较大的平均标准加权偏差（MSWD大于2），这类数据的使用可能导致对深熔作用年代格架和造山带地壳热状态的理解偏差甚至错误认识。这些问题极大制约了对于华南地壳深熔机制和熔体演化过程的深入认识。本研究通过高精度锆石U–Pb定年和主微量元素地球化学分析，揭示出白云山地区片麻岩-混合岩-花岗岩脉存在早古生代变质-深熔-岩浆作用的内在联系。深熔作用发生于~438-433 Ma，在温度为650–700 °C、压力为4–6 kbar条件下发生水致白云母部分熔融，部分熔融程度约40%。熔体形成后部分熔体结晶形成混合岩中的浅色体，部分熔体被提取抽离形成浅色花岗岩，两者的稀土元素含量互补。通过混合岩-花岗岩组合的精细研究提出的熔体结晶分异-抽离模型对理解华南地区的高硅花岗岩成因具有启示意义。研究获得云开地区深熔岩石形成的年龄范围为465–410 Ma，跨度55 Myr，利用统计学方法可进一步分为460–450 Ma、437–436 Ma和425–415 Ma。本研究提出华南陆内造山作用引发了幕式、间隔约为15–20 Ma的地壳深熔作用。这些锆石的Ti含量温度结果反映了复杂的热历史，结合汇编的华南早古生代深熔岩石全岩锆饱和温度，获得了宽泛的温度范围（~650-900℃），指示华南陆内造山深熔作用存在高温脱水熔融（>800 °C）和低温水致熔融（<700 °C）两种部分熔融形式。此外，受早古生代造山作用影响，先存岩石或矿床受变质变形，赋存于其中的元素发生活化再富集形成矿床。本研究还识别出该时期深熔岩石中记录的晚古生代流体改造作用，对于认识华南多期次构造热过程具有重要意义。