苏鲁超高压带混合岩化过程变质温度的研究

The gneisses in Weihai region from Sulu UHP metamorphic belt were widely partially melted, generating magmatites with predorminant type of banded migmatite. At the suitable P-T conditions, a gneissic rock can be melted under three ways, i.e., water-saturated, water-undersaturated and ingress of aqueous fluid into hot, subsolidus rocks (water-fluxed).There are large temperature differences for partial melting under these three ways. Therefore,the temperature estimates of partial melting is key to determine which way is responsible for partial melting of rocks. This project is of important significance in two aspects. The first aspect is about the presence of fluids during the process of metamorphism. So far, water-satuated postulation is generally applied for phase modelling through Thermocalc, and this study may provide possible constraint for this postulation; The second is about the exhumation of subducted continental slices. Partial melting of UHP rocks is generally supposed to occur in the process of exhumation of UHP rocks due to dehydrtion of phengite-bearing mineral assemblages. However, if continental slices reach the temperatures higher than the dehydration reactions of phengite-bearing mineral assemblages in the process of subduction, partial melting of continental slices can occur, which will triger the delamination of slices from subducted lithosphere to result in the exhumation of the slices. Which way migmatites in Weihai region occurred relies on interpretation on the data of temperature estimates for migmatite formation.

苏鲁超高压变质带的威海区域，片麻岩类普遍发生了部分熔融，形成了以条带混合岩为主混合岩类。在合适的温压条件下，片麻岩质岩石部分熔融发生在流体饱和、流体不饱和和高温岩石流体进入三种方式下。三种方式的部分熔融温度是不同的，因此确定部分熔融发生的温度条件是确定部分熔融方式重要参数。该研究有两方面的意义，一是确定变质过程是否存在自由流体，这为目前相模拟中广泛采用流体饱和的假设提出限制；二是超高压大陆地壳的折返问题，目前一般认为部分熔融发生在折返过程中，折返过程中含多硅白云母的矿物组合分解导致了岩石的部分熔融，然而如果俯冲过程岩石经受了足够高的温度，到达了含多硅白云母矿物组合反应脱水的温度，那么大陆岩片的折返就可能是由部分熔融所触发，部分熔融导致俯冲大陆岩片与俯冲的岩石圈拆离，导致大陆岩片的折返。威海地区混合岩化究竟发生在哪种情况下，需要从混合岩化发生的温度条件加以判断。

项目的研究目的是确定苏鲁超高压变质带威海地区混合岩化发生的温压条件。研究包括：(1)基础岩石学研究：对威海地区的五个不同地点的露头开展了相应研究。系统研究了混合岩脉体和基体矿物组成、矿物成分特征、全岩主量、稀土、微量元素成分特征。对一个露头的退变榴辉岩进行了系统岩石学研究;(2)锆石学研究：对混合岩中脉体和基体和榴辉岩进行了系统研究；(3)混合岩氧同位素的研究：分别对混合岩全岩和锆石进行了研究。.研究取得了如下结果：(1)混合岩基体成分变化从闪长岩质到花岗岩质成分，脉体为花岗岩质成分；(2)稀土特征上脉体显示分异特征，有斜长石分离结晶的信息，指示脉体低压的结晶特征；（3）基体与脉体氧同位素成分存在不同程度的差别，指示部分熔融过程中有外来流体不同程度的加入；(4)在一个露头的混合岩中确定出锆石有４个环带组成，在环带II中系统确定出复杂的包裹体组成，包括熔融包裹体、固体包裹体和流体包裹体。熔融包裹体中存在金刚石，表明部分熔融开始于超高压压阶段；(5)锆石带II的SIMS分析给出的年龄为224±2.9Ma。退变质榴辉岩锆石含柯石英包裹体的变质边给出224.1±3.0Ma，两者年龄在误差范围内完全一致，表明部分熔融开始于超高压变质阶段；(6)锆石带II与锆石带III和带IV在稀土、氧同位素和年龄上存在系统差别。SIMS分析分别给出带III和带IV的年龄分别为215.5±2.2Ma和214.3±2.4Ma，两者氧同位素成分基本一致，比锆石的带II高2个δ18O值。反映出混合岩化是多期的，锆石的带III和带IV指示出低压阶段的部分熔融有流体加入；(7)锆石带II的Ti含量给出了650°Ｃ，指示的温度偏低，该温度需要压力校正。按100°Ｃ/GPa校正，在金刚石稳定区，超高压阶段的部分熔融应该高于850°Ｃ；(8)依靠本项基金，利用锆石Ti含量温度计，对大别山超高压带开展了热结构的研究。