桐柏造山带早古生代含假蓝宝石基性麻粒岩成因研究

Sapphirine, which is rare in nature and mostly occurs in Mg-Al-rich granulites, is considered as an indicator mineral for ultrahigh-temperature (UHT) metamorphism. Recently, we found sapphirine-bearing mafic granulites from Qinling Group in Tongbai orogen. This applying project will conduct a petrological, geochemical, geochronological study and equilibrium thermodynamics for these special mafic granulites. The aims of this project are to reveal the nature of the protolith, formation age,metamorphic evolution and time, estimate the P-T condition of each metamorphic stage, difine the P-T-t path of the metamorphism, and reveal the genesis of the sapphirine-bearing mafic granulites. The relevant results will provide new insights into the Early Paleozoic tectonic evolution and geodynamics of Tongbai orogen.

假蓝宝石是一种罕见的矿物，被认为是高温/超高温变质作用的标志矿物，主要出现在富Mg和Al超高温麻粒岩中。申请者最近在桐柏造山带秦岭群中识别出了含假蓝宝石基性麻粒岩。本项目拟对这一特殊的基性麻粒岩及其围岩进行详细的岩石学、年代学和地球化学研究，以及热力学相平衡模拟计算，查明它们的原岩性质、变质作用过程和变质作用时间，计算各期变质作用的温压条件，再造其变质作用P-T-t轨迹，揭示含假蓝宝石麻粒岩的成因，探讨桐柏造山带早古生代演化的构造背景和地球动力学意义。

假蓝宝石是一种罕见的矿物，被认为是高温/超高温变质作用的标志矿物，主要出现在富Mg 和Al 超高温麻粒岩中。本项目在桐柏造山带的秦岭岩群中发现了含假蓝宝石基性麻粒岩，并证实其经历了超高温（UHT）变质作用。含假蓝宝石基性麻粒岩由假蓝宝石、尖晶石、斜方辉石、金云母、斜长石、角闪石和金红石和钛铁矿组成。通过相平衡模拟表明早期含尖晶石组合稳定在923–950 °C、6.7–8.9 kbar，而峰期含假蓝宝石组合Opx+Pl+Spr+Amp+Bt +Ilm (+melt)稳定在 922–947 °C、8.4–10.2 kbar。金红石Zr温度计结果也将峰期温度限定在890–940 °C。锆石U-Pb年龄结果近峰期的冷却年龄和退变年龄分别为429 ± 7 Ma 和 412 ± 4 Ma。..此外，本项目对桐柏其它麻粒岩及相关岩石进行了详细的岩相学、矿物化学、热力学相平衡模拟研究，确定了其变质P-T轨迹。同时，结合锆石U-Pb年龄、微量元素、Hf同位素以及锆石和石榴石之间的REE分配特征等限定锆石U-Pb年龄与温压条件的对应关系。最终重建了桐柏麻粒岩所经历的一个完整的逆时针变质P-T-t轨迹，包括进变质阶段（M1, ca.730–820°C，ca. <6 kbar，年龄为～443Ma), 峰期变质阶段(M2, >920°C，8.5–9.5 kbar，年龄为～430Ma), 角闪岩相退变质阶段 (M3, ca. 700°C，ca. 7 kbr，年龄为～419Ma) 以及绿片岩相退变质阶段 (M4, ca. 500 °C，ca. 5.8 kbar，年龄为～404Ma)。北秦岭-桐柏造山带是早古生代秦岭洋向北俯冲形成的安第斯型造山带，志留纪超高温变质作用以及同时期的岩浆作用很可能是洋脊俯冲的结果。