阿尔泰超高温麻粒岩的变质作用及其构造演化

摘要

阿尔泰造山带位于塔里木板块、哈萨克斯坦-准格尔地块和西伯利亚板块的交汇处,与天山造山带和蒙古-鄂霍兹克造山带等同属于中亚巨型构造带的一部分。本区主要发育了一套古生代的花岗岩和变质地层,目前对该区变质作用的期次和程度以及该区的大地构造演化上仍然存在着一定的争议,本文就主要通过对该区最新发现的超高温麻粒岩的野外产出特征、镜下岩相学特征、特征矿物成分分析、原岩地球化学特征以及同位素年代学等方面的研究,初步得出了该区超高温麻粒岩所遭受的变质作用的变质期次、峰期温度、变质P-T轨迹,并对该区的大地构造演化等问题做进一步探讨。
　　 本次研究的超高温麻粒岩位于阿尔泰造山带南缘的额尔齐斯构造带内,主要以透镜状(宽约1～2m)产出于黑云斜长片麻岩等围岩中,片麻理走向为NW-SE,大部分倾角近直立。通过镜下岩相学详细观察,认为阿尔泰超高温麻粒岩具有石榴子石+斜方辉石+石英、斜方辉石+夕线石+石英和尖晶石+石英等超高温变质矿物组合,其超高温变质作用期次基本可分为早期进变质作用阶段、蜂期超高温变质作用阶段和峰期后退变质作用三个阶段。
　　 超高温麻粒岩中特征矿物成分研究表明,石榴子石主要特征富Fe和Mg而贫Mn和Ca,部分变斑晶石榴子石中存在有环带结构,其XMg值从核部到边部呈现出降低的趋势；黑云母主要成分特征为富Mg和高Ti,而F和Cl的含量则较低,为麻粒岩相变质的产物；斜方辉石分为高铝斜方辉石(最高可达9.71％)和低铝斜方辉石(Al2O3wt％=4～6％),投图发现高铝斜方辉石基本形成于超高温变质的温压条件内,而低铝斜方辉石则基本在后期的退变质过程中所形成的；斜长石主要以更长石和中长石为主(An=25～35)；堇青石的XMg值基本在0.80左右:尖晶石主要为铁尖晶石类,其XMg为0.13～0.16之间,其中与钛铁矿共生的ZnO质量分数多数在1.85％左右,而与石英共生的ZnO质量分数多数在2.5％左右。
　　 超高温麻粒岩的原岩为泥质岩或粘土岩,其锆石具有核幔双层结构,核部的继承锆石颗粒大多数形成于499 Ma左右,推测其泥质岩中的锆石主要来源于早古生代的花岗岩,根据前人对该地区变质作用的研究推测超高温变质作用发生的时间可能在早二叠世时期。利用地质温压计计算可得,超高温麻粒岩的峰期温度为950～1050℃,峰期压力为7～11kbar;其变质P-T轨迹是一种从先近等温降压.然后近等压降温的顺时针演化轨迹,说明阿尔泰超高温麻粒岩在峰期变质作用后先是经过了一个快速抬升。而后快速冷却的变质演化过程。
　　 结合前人的研究,认为阿尔泰地区超高温麻粒岩的原岩很有可能是在志留纪-泥盆纪时期形成的泥质岩,然后晚古生代造山期的时候因推覆作用而卷入到下地壳,紧接着在早二叠世造山后伸展背景下软流圈的上涌作用整个区域的大地热流偏高,造成了原先被卷入到下地壳的泥质岩发生超高温变质作用。最后由于后期的伸展构造作用及剥蚀而出露地表。