东南极拉斯曼丘陵泥质系列混合岩相平衡模拟及化学势梯度研究

Metapelitic migmatite resulted from partial melting during high grade metamorphism crops out in Larsemann Hills, East Antarctic. A series of processes involving prograde reaction, melt segregation and retrograde modification occur during the formation of the migmatite, resulting in various metamorphic texures, making the Larsemann Hills a perfect region for investigating partial melting. However, the migmatite in the region has not been well investigated especially in the aspect of phase equilibrium modeling and chemical potential calculation, though much attention has been attracted. .This project will adopt newest theoretical and practical means to investigate the formation of the migmatite in Larsemann Hills, with the focus being the phase equilibrium modeling and chemical potential calculation on the base of various conventional chemical analyses, in order to decipher the mechanism of the formation of, constrain the P-T conditions and evolution history of, and explain the mineral textures of the migmatite in Larsemann Hills, which will not only contribute to solving the local geological problems in the region but also promoting the development and application of the relevant theories, especially in considering the role of the chemical potential.

东南极拉斯曼丘陵地区发育有典型的由深熔作用形成的泥质系列混合岩，在混合岩形成的过程中发生一系列不同程度的进变熔融反应、熔体分凝作用和退变质改造，同时发育有各种变质结构。南极拉斯曼丘陵地区是研究深熔作用的理想区域，但目前的研究程度，特别是在变质相平衡模拟方面，还比较薄弱。本项目拟应用变质相平衡定量模拟的理论、方法和THERMOCALC程序，在适当的模式化学体系下，对南极拉斯曼丘陵地区泥质系列混合岩进行模拟计算；同时利用国际上最新建立的化学势计算方法着重考虑化学势梯度的影响，并结合地球化学方法，以期阐明该地区泥质系列混合岩的形成模式以及P-T演化历史，解释各种反应结构的形成。这不仅有助于解决南极拉斯曼地区的具体地质问题，而且可以在发展泥质系列深熔作用理论，特别是在化学势梯度对反应过程的影响方面产生中国方面的影响。

本项目综合运用相平衡定量模拟计算以及传统分析方法，对南极拉斯曼丘陵地区泥质系列混合岩等进行了研究。构建了泥质混合岩矿物演化的P-T，T-X 视剖面图，确定了其峰期条件及P-T演化轨迹。详细的结构观察及矿物分析表明泥质混合岩经历了两阶段的演化过程。变质过程中锆石发生两阶段增生。纳米粒子探针原位分析表明，锆石两阶段变质增生皆发生于泛非期，但其成分特征明显不同，显示对应于不同的演化阶段。结合化学成分分析以及化学势梯度模拟计算结果，讨论了拉斯曼丘陵地区混合岩以及其中变质反应结构的形成机理。在含锆体系下，模拟计算了混合岩化部分熔融过程中锆石以及熔体成分演化特征。同时利用相平衡定量模拟计算等方法综合研究了拉斯曼丘陵相邻地区基性岩脉的麻粒岩相变质作用以及其他相似岩石的混合岩化作用。