西大别高压榴辉岩Lu-Hf年代学

西大别高压-超高压榴辉岩的原岩性质存在多种类型，既有大洋地壳和岛弧的，又有大陆地壳类型的。这些陆/洋壳变质岩经历了复杂的俯冲和折返过程，记录了大别陆壳俯冲和陆壳俯冲前的洋壳在俯冲和抬升变质过程中的重要信息。初步的年代学研究工作显示不同原岩性质的榴辉岩既有类似也有不一致的变质演化历史。 本项目拟在此基础上开展进一步系统的工作，以西大别榴辉岩为研究对象，以洋壳/陆壳岩石俯冲高压变质作用研究为主线，力图探讨以下三个主要问题：(1) 西大别高压-超高压变质榴辉岩的原岩属性；(2) 洋壳俯冲/岛弧仰冲变质的时限与期次；(3) 洋壳与陆壳俯冲在时空转换上的过程和机制。勾勒出整个洋壳俯冲转换至大陆深俯冲的演化史。并建立联合石榴石热模拟和Lu-Hf年代学应用于变质岩的样板研究模式。本项研究对探讨大陆俯冲碰撞造山带的形成与演化具有重要意义。

本项目通过对西大别造山带含有具化学成分环带石榴石的高压榴辉岩进行详细的Sm-Nd和Lu-Hf 地质年代学研究，结合以石榴石为主的矿物微区主要元素、微量元素和同位素的原位分析，从剖析石榴石的分配、生长和扩散的角度，结合多元素和多同位素的研究，获取大别地区大陆深俯冲前的洋壳俯冲相关的PTt信息，同时探求了不同地质背景下造成同位素体系不平衡的原因和意义。项目获得了西大别地区首批Lu-Hf等时线年龄。结合矿物学和岩石学的研究，这些年龄被认为是代表了榴辉岩相的变质时间。这些250-270 Ma的Lu-Hf和Sm-Nd年龄以及约310 Ma的变质锆石年龄，指示该地区早期洋壳俯冲要么跨越了约50 Myr的时间,要么指示两次高压变质作用的存在；陆壳发生深俯冲的时间不会早于约257 Ma；部分洋壳榴辉岩可能卷入了三叠纪的陆壳深俯冲。项目也获得了国内首条含榴花岗质岩石的Lu-Hf等时线。对榴辉岩石榴石中的锆石包体的高分辨率U-Pb定年指示锆石的生长是幕式的，石榴石的生长可以持续约25百万年。