超高压变质及退变质过程中U/Pb和稀土元素的分异

前期研究发现金红石的U/Pb有很大变化范围，而获得具有高U/Pb的金红石是U-Pb定年成功的关键。查明榴辉岩变质过程中的U/Pb分异和金红石U/Pb的变化规律，有助于寻找适于U-Pb定年的高U/Pb金红石。此外，通常人们将榴辉岩变质锆石的扁平重稀土元素配分模型作为判断锆石是榴辉岩相阶段结晶的重要判据，并用于年龄的成因解释和P-T-t轨迹构建。然而，最近有工作发现含角闪岩相退变质矿物包体的退变质锆石也具有扁平重稀土元素配分模型，从而对判断该类锆石形成的退变质阶段造成困难。这一矛盾现象要求我们查明榴辉岩高压或超高压变质及退变质阶段的稀土元素分异过程及氧逸度变化。本研究应用激光ICP-MS微区分析技术对大别山榴辉岩不同变质阶段的各种矿物进行相关微量元素地球化学研究，查明U/Pb和稀土元素在前进和退变质阶段的分异规律及氧逸度变化，为解决上述两个同位素年代学基础科学问题提供理论依据。

该项目取得了以下几方面成果：.1，测定了北大别麻粒岩经历的三期变质年龄：（1）榴辉岩相变质时代223.8 Ma；（2）麻粒岩相退变质时代213.3 Ma；（3）角闪岩相退变质时代199.9 Ma。各种变质矿物和锆石微量元素地球化学研究表明麻粒岩相退变质过程发生在体系封闭。而角闪岩相退变质过程有外来流体参与，体系开放。.2，发现对榴辉岩而言，富U金红只存在在富Th-U-LREE、的榴辉岩中，且该榴辉岩中Th-U-LREE与Rb-K（以及Mg#）存在脱耦关系。故该榴辉岩的Th-U-LREE富集应当是前进变质过程中流体交代的结果。富U金红石的低Nb/Ta 比值指示流体交代作用发生在陆壳俯冲的角闪岩相变质阶段。而后期退变质作用可导致金红石中U含量和全岩Th-U-LREE含量减少。.3，毛屋UHPM超基性岩是地幔楔物质碎片被携带进入深俯冲陆壳的。毛屋石榴辉石岩中的高Mg#值样品富集Th-U-LREE，是地幔交代作用的结果。该类岩石中富U金红石记录了两期地幔交代作用：第一期低Nb/Ta,第二期高Nb/Ta。.4，发现碧溪岭榴辉岩局部退变成石榴辉石岩，其粉红色富Ca石榴子石蜕变成深红色富Fe石榴子石，而绿辉石退变成霓辉石。Sm-Nd等时线定年发现退变质过程可以改造石榴子石和辉石的Sm-Nd同位素体系。深红色退变石榴子石+霓辉石+金红石给出216.8Ma年龄，与大别山其它榴辉岩退变质时代一致。.5，对大别造山带三个超高压岩片（NDZ，CDZ和SDZ）中58个正片麻岩的长石进行了Pb同位素分析。这些岩石的U-Pb同位素体系主要受控于源岩组成；但对Th-Pb同位素而言它们同时受源岩组成和其侵位深度控制。.6，北大别混合岩的岩石学和年代学研究表明混合岩主要为富水熔融形成，始于140Ma，持续约10Ma，与大别山低镁埃达克质岩形成时代一致。根据地球化学特征，判定混合岩浅色体是折返超高压变质岩在中地壳熔融形成。140Ma大别造山带中，下地壳同时发生熔融表明当时的岩石圈山根已被被软流圈对流侵蚀减薄。