華北克拉通豐鎮碳酸巖中榴輝巖捕虜體巖石學研究:現今板塊體制古元古代開始啟動證據

作者：李韻秀,張立飛,許成,KYNICKY Jindrich,FEI YingWei

摘要：關于現今板塊構造體制何時啟動是目前地球科學研究的焦點問題。本文在原報道的古元古代豐鎮火成碳酸巖中發現的榴輝巖捕虜體基礎上,開展了詳細的巖石學研究。該榴輝巖捕虜體分為兩種類型:即相對富石榴石的Fz-2和貧石榴石的Fz-16,它們產于同一地點,且具有相同的礦物成分和結構構造特征。Xu et al.(2018)的研究表明該捕虜體具有1839±26Ma和1766±7Ma的獨居石U-Th-Pb年齡且具有大洋輝長巖原巖的全巖成分特征。本文通過進一步的巖相學研究發現該榴輝巖至少經歷了兩期變質階段:M1,角閃石/綠簾石-榴輝巖階段;M2,硬柱石-榴輝巖階段。具有放射狀裂紋包裹特征的柯英石假象在石榴石變斑晶和基質綠輝石中以包體形式出現。以藍晶石與黝簾石共存為特征的柱狀硬柱石假象,也偶爾以包體形式存在于石榴石中。變斑晶石榴石分為富含包體的核部和比較干凈的邊部。石榴石從中心到邊部具有明顯的鎂鋁榴石含量增加和鈣鋁榴石含量降低的環帶特征,通過相平衡模擬和等值線投圖得到其溫壓范圍為2.6~3.7GPa和655~670℃,記錄了從M1到M2的近等溫增壓的進變質過程。通過石榴石邊部-綠輝石-藍晶石-石英的地質溫壓計計算得到溫壓條件為3.0GPa、734℃。金紅石中的鋯含量溫度計也給出了相似的溫度條件,即在2.6~3.7GPa壓力時為601~685℃。石榴石邊部的柯石英假象和硬柱石假象支持了M2硬柱石-榴輝巖階段的存在,這表明豐鎮古元古代榴輝巖可能是目前發現的世界上最古老的低溫超高壓變質巖。同時,我們得到該榴輝巖代表的進變質過程中的地溫梯度為216±35℃/GPa,證明至少在~1.8Ga以來代表現今板塊構造體制的板塊冷俯沖作用就開始啟動了。

發文機構：北京大學地球與空間科學學院

關鍵詞：古元古代板塊冷俯沖榴輝巖捕虜體超高壓變質作用現今板塊構造體制Paleoproterozoic cold subductionEclogite xenolithUHP metamorphismModern plate tectonics

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