喜马拉雅中部退变榴辉岩的折返过程研究

The Himalayan orogenic belt serves as the best natural laboratory to study orogeny, whereas the exhumation processes of the high-grade metamorphic slabs within it is the key content to study its orogenic process. The retrogressed eclogites in the central Himalaya carry the deepest information in the central part and are the key to link the spatial and temporal evolution of the western and eastern Himalaya. However, thier P-T-t paths and exhumation processes remain controversial. This project plans to study on the retrogressed eclogites and their surrounding rocks in the Dinggye region, south Tibet. Detailed approaches include field geological cross-section, petrography, phase equilibrium modelling, zircon and monazite micro in-situ U-Th-Pb dating. The detailed aims are to investigate: 1) the contact relationship and extent of different high-pressure metamorphic slabs; 2) the peak metamorphic conditions and P-T paths of the retrogressed eclogites; 3) the metamorphic timing of eclogitization and retrogression of the retrogressed eclogites and their surrounding rocks. Through the above studies, we aim to solve the controversy regarding the P-T-t evolution of the retrogressed eclogites in the central Himalaya, thus to put constraints on the exhumation processes and mechanics for the Himalayan metamorphic core.

喜马拉雅造山带是造山作用研究的理想天然实验室，其中出露的高级变质岩片的折返过程是揭示其造山过程的重要研究内容。喜马拉雅中部的退变榴辉岩携带了中部地区的最深部信息，是连接喜马拉雅东西部时空演化的关键，但是对其所经历的P-T-t轨迹和折返过程还存在诸多争论。本项目拟选取藏南定结地区的退变榴辉岩及其围岩为研究对象，通过详细的野外地质剖面测绘、岩相学及变质相平衡模拟、锆石和独居石微区原位U-Th-Pb定年等研究，确定：1）不同高压变质岩片的接触关系和范围；2）退变榴辉岩的峰期变质温压条件及P-T轨迹；3）退变榴辉岩及其围岩的榴辉岩化及退变质时代。本项目拟通过以上研究，解决目前喜马拉雅中部退变榴辉岩的P-T-t演化研究中的争议，为喜马拉雅变质核心的折返过程和机制提供更多制约。

作为板块构造理论的重要内容之一，目前对于大陆碰撞造山的深部过程和深部地壳结构的研究还不甚清楚。榴辉岩是窥探造山带深部的岩石探针，但全球碰撞造山带中榴辉岩均较少出露或只占据非常小的体积比（<1%）。而作为碰撞造山带的典型，喜马拉雅中部定结地区近年来陆续报道了榴辉岩。但由于经历了麻粒岩相高温变质叠加，恢复这些榴辉岩的峰期变质条件、变质时代和深熔作用方式等还存在困难。本项目对定结地区的榴辉岩及其围岩进行了详细的岩相学、温度压力计算、相平衡模拟、岩石年代学研究。结果表明，该区的高喜马拉雅在30 Ma之前俯冲到至>65 km的榴辉岩相深度，压力峰期为20-18 kbar和~750°C；在30-20 Ma缓慢抬升（<4mm/a）至20-30 km的下地壳，并在异常热的地热梯度和高温变质条件下经历了麻粒岩相变质叠加（9-5 kbar和800-900°C）；20-15 Ma时，高喜马拉雅岩片在熔体作用下发生快速侧向挤出并进一步发生角闪岩相退变质。榴辉岩均未记录峰期变质年龄，但围岩基质中的独居石能够记录压力峰期变质时代，这些独居石被保存下来的机制可能为岩石中熔体分离抽取使独居石与熔体产生隔离。高喜马拉雅的沉积岩在俯冲阶段主要以白云母脱水熔融为主，在折返的叠加变质过程中以黑云母脱水熔融为主。.本文认为榴辉岩化的高喜马拉雅在造山过程中依次经历了地壳岩片拆离、板底垫托和缓慢抬升、晚期快速侧向挤出三个主要过程。巨厚（>70km）而极热（>850°C）的造山带山根是造山带中榴辉岩普遍发生高温变质叠加的机制，而熔体促进下的侧向挤出模式是高级变质岩晚期快速折返的主要机制。本项目结果对于揭示碰撞造山的深部动力学过程和地壳岩石结构具有重要意义，并能够解释大多数碰撞造山带中榴辉岩较少保存之谜。