佳木斯-兴凯地块麻粒岩相变质作用及其动力学意义

This project intends to select the granulite facies metamorphic rocks (Mashan complex) of the Jiamusi- Khanka Massif in northeastern China as the research objects. Main contents of this project include the following aspects: through field geological investigation to identify the metamorphic geological geometry of the representative granulite facies metamorphic rocks in Mashan complex; through petrographical study and analyses of geology, geochemistry and mineral chemistry to find out the granulite facies metamorphic mineral assemblages formed from argillaceous and mafic rocks, and carbonatites, and sequence of their transformation, metamorphic PT conditions, and the metamorphic facies equilibrium relationships with whole rock compositions; with the techniques of U-Pb dating by zircon, monazite, and Ar-Ar dating by hornblende and muscovite to determine the ages of different tectonic thermal events; using quantitative equilibrium simulation method of metamorphic facies, combined with the traditional geothermobarometers, to calculate the granulite facies metamorphic P-T-t path of the Jiamusi- Khanka massif. Based on above works, we will compare our results with the research achievements of adjacent or similar orogenic belts, illuminate the granulite facies metamorphism and its geodynamic background of the Jiamusi- Khanka massif, investigate the genetic relationship between different basements of Jiamusi- Khanka massif and the early crustal evolution history, and provide detailed geological basis for the study on evolution of the eastern segment of Central Asian Orogenic Belt and other high-grade metamorphic terranes in China.

本项目选择东北地区佳木斯-兴凯地块麻粒岩相高级变质岩系（麻山群或麻山杂岩）作为研究对象，通过野外地质调研，查明麻山杂岩麻粒岩相变质岩石组合特征；通过岩相学研究和岩石地球化学及矿物化学等测试，查明麻山杂岩中三种典型成分麻粒岩相变质岩石（泥质岩石、铁镁质岩石和碳酸盐岩）的矿物共生组合、变质PT条件及全岩成分之间的变质相平衡关系；采用锆石、独居石等U-Pb定年技术，配合角闪石、云母等单矿物Ar-Ar定年手段，确定不同变质阶段的精确年龄，利用变质相平衡定量模拟方法，结合传统地质温压计，反演佳木斯-兴凯地块麻粒岩相变质作用PTt轨迹。在此基础上，对比相邻或相似造山带研究成果，阐明佳木斯-兴凯地块上麻粒岩相变质作用演化过程及其地球动力学意义，探究佳木斯-兴凯地块基底岩石特征和成因关系及早期地壳演化历史，为中亚造山带东段及我国高级变质地体演化研究提供可靠的科学依据。

佳木斯-兴凯地块麻山杂岩被认为是中国东北地区东部最古老的变质结晶基底。麻山杂岩的性质和时代研究是确定佳木斯-兴凯地块麻粒岩相变质作用演化及形成机制，探讨佳木斯-兴凯地块前寒武纪地壳形成和演化过程的关键。本项目通过对佳木斯-兴凯地块的柳毛、西麻山、上三阳等典型地区的麻山杂岩进行野外地质调查、岩相学、矿物地球化学、岩石地球化学、变质相平衡模拟及锆石U–Pb年代学等方面的系统研究，限定了变质作用从峰期阶段至退变质阶段的变质作用时间，分析了晚泛非期高级变质作用与早古生代岩浆作用的关系，探讨了麻山杂岩的形成机制及佳木斯-兴凯地块的构造亲缘性，对佳木斯-兴凯地块可能的时空演化进行了尝试性恢复。. 1.佳木斯-兴凯地块上柳毛、西麻山和上三阳地区具有“石榴石+矽线石+堇青石+（条纹长石）+（尖晶石）”特征组合的泥质麻粒岩和“石榴石+斜方辉石+斜长石”特征组合的长英质麻粒岩，表明其经历了区域麻粒岩相变质作用。. 2.对柳毛、西麻山和上三阳等典型地区的泥质和长英质麻粒岩的变质作用演化进行了刻画：麻粒岩相变质作用可划分三个演化阶段：峰期变质阶段（M2）、峰后降压变质阶段（M3）和晚期冷却变质阶段（M4）。其麻粒岩相变质峰期变质条件分别为：~7.4–7.8 kbar/ ~765–795 °C、~7.5–8.5 kbar/ ~810–830 °C和~7.5–8.5 kbar/ ~785–845 °C，并具有与造山带型相类似的顺时针型变质P–T演化轨迹。特别是从峰期到退变质阶段，总体经历了峰后近等温降压（ITD）及晚期冷却的地球动力学过程。. 3.麻粒岩相变质作用的峰期变质时间可能为530~500 Ma，峰后减压过程大致发生在500~490 Ma，晚期降温过程认为发生在476~453 Ma。这些变质岩被同构造花岗质岩石（530~500 Ma）和后构造花岗质岩石（490~476 Ma）侵入。. 4.佳木斯地块和兴凯地块具有相同的构造属性，在新元古代晚期之后属于统一陆块整体。佳木斯-兴凯地块并非中亚造山带的原地微陆块，也不是直接起源于华北克拉通、华南克拉通和塔里木克拉通，而与西伯利亚克拉通具有亲缘性，是晚泛非期形成在西伯利亚克拉通南缘Altai-Sayan–Baikal 造山带的一部分。