东南极埃默里地区多期变质事件的甄别及对冈瓦纳重建的启示

Based on an integrated study of field investigation, multichronometry, phase equilibrium modelling and structural analysis on the polymetamorphic high-grade terranes from the Amery area, East Antarctica, the following questions will be resolved in the present project: (1) the overprinting and reworking processes of Archean-Paleoproterozoic basement blocks, (2) the nature of Grenvillian and Pan-African high-grade metamorphic evets in the late Mesoproterozoic Rayner Complex, and (3) the characteristics of single or multiple metamorphism in the early Neoproterozoic Grove subglacial highlands. The data will be used to reveal the overprinting mechanism, metamorphic behavior and controlling factor of two-stage high-grade metamorphic events, to establish Pan-African regional metamorphic patterns in the Amery area, and to discuss the nature, framework and extension of the Prydz Belt and their implications for the reconstruction of the Gondwana supercontinent. This research will provide new constraints on the globle supercontinent evolution durng the Meso-Neoproterozoic to early Paleozoic times.

选择东南极埃默里地区多期高级变质地体和冰碛物为研究对象，通过野外地质调查、多种方法的高精度同位素定年、变质作用相平衡模拟和关键区域的构造变形解析来查明：(1)太古-古元古代基底陆块的变质叠加和改造过程；(2)晚中元古代雷纳杂岩格林维尔期和泛非期高级变质事件的性质；(3)早新元古代格罗夫山冰下高地单相/多期变质特征。揭示两期高级变质事件的叠加机理、变质行为和控制因素，建立埃默里地区泛非期的区域变质样式，探索普里兹造山带的性质、结构、延展方向及其在冈瓦纳超大陆重建中的意义。这项工作对中新元古代-早古生代全球超大陆演化的研究具有重要的科学意义。

在多期高级变质地体中确定每期变质事件的性质、时代和P-T轨迹是一项非常困难的研究工作，也是变质地质学研究领域的前沿课题。本项目对东南极埃默里地区多期高级变质地体开展了野外地质调查、多种方法的高精度同位素定年、变质作用相平衡模拟和构造变形解析，全面完成5年研究计划，并在以下6个方面取得了重要进展：（1）在埃默里冰架以东首次获得具有时代制约的格林维尔期精准的变质条件和逆时针P-T演化轨迹，确定在中元古代印度-南极陆块之间存在一条长度>2000 km的长寿命（~500 Myr）大陆岛弧；（2）揭示两期高级变质事件叠加的复杂性，即晚期变质叠加可以促使新矿物的生长，从而形成新的麻粒岩相矿物组合，也可以保持原始矿物组合，只造成不同同位素体系的部分或完全重设；（3）使用冰碛物溯源方法开展了南极冰下地质研究，进一步证明格罗夫山冰下高地没有受到格林维尔期构造热事件的影响，而是只经历了泛非期的单相变质构造旋回；（4）在拉斯曼丘陵首次识别出泛非期超高温变质岩，使用纳米离子探针原位锆石定年和独居石定年精确限定变质时间从~570 Ma持续到~500 Ma，构建了拉斯曼丘陵地区泛非期的构造热演化历史；（5）在格罗夫山冰碛物中发现泛非期泥质高压麻粒岩，并寻获大量镁铁质高压麻粒岩，确定高压麻粒岩的进变质和峰期变质时间（~570-540 Ma）早于区域麻粒岩相变质作用的时代（~530 Ma）；（6）位于东冈瓦纳内部的普里兹造山带的早期变质热体制表现出高压和超高温的二元性，这是俯冲-碰撞造山作用的特征印记，进而推测冈瓦纳超大陆的最终拼合应是泛非期多陆块汇聚的结果。这项工作对中新元古代-早古生代全球超大陆演化的研究具有重要的科学意义。研究成果共发表学术论文21篇，其中SCI论文10篇，培养博士研究生5人，硕士研究生1人。