班公湖-怒江特提斯洋演化过程中,其洋盆中存在大量的古洋岛或者大洋高原。中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组张修政博士、王强研究员及其合作者以班公湖-怒江缝合带西段洞错地区新发现的退变榴辉岩为研究对象,进行了系统的岩相学、矿物学、相平衡模拟、锆石的SIMS,以及金红石SIMS定年研究,研究结果揭示了洞错退变榴辉岩复杂的退变质演化历史与班公湖-怒江洋中生代平板俯冲密切相关。

图1 班公湖-怒江带洞错地区榴辉岩的相平衡模拟及P-T轨迹
洞错退变榴辉岩是班公湖-怒江特提斯洋俯冲消减的产物。相平衡模拟及石榴石环带特征显示其经历了峰期榴辉岩相变质作用(T = 610–630 °C and P = 2.4–2.6 GPa),高压麻粒岩相变质作用的强烈叠加(T = 910–930°C and P = 1.2–1.3 GPa),以及晚期多期次的退变质作用。洞错榴辉岩具有一个复杂的顺时针P-T-t演化轨迹(图1),包括两段快速降压过程(M1–M2和M3–M4)和一段近等压加热的(M2–M3)的P-T演化轨迹,暗示其经历了两期快速折返和一期慢速折返的构造抬升过程。结合区域地质资料以及洞错榴辉岩的变质演化历史,提出班公湖-怒江洋中生代大洋高原的俯冲(250–177 Ma)导致了洞错榴辉岩从俯冲大洋板片的拆离以及随后的快速折返(M1-M2)(图2a,b)。随着巨厚且具有较大浮力的大洋高原被拉入俯冲带,俯冲板片角度逐渐变缓甚至形成平板俯冲,低缓的俯冲角度导致榴辉岩折返速率显著降低甚至滞留在深部地壳(~50 km)难以折返,后期的热松弛作用导致其遭受了177 Ma高压麻粒岩相变质作用的叠加(M3)(图2c,d)。随着俯冲大洋高原密度不断增加(榴辉岩化),俯冲角度由于板片的后撤(Roll-Back)(或者榴辉岩化大洋高原的拆沉)而增大,导致了洞错榴辉的第二期快速折返(M3-M4)、随后的角闪岩相退变质作用(~167 Ma),以及区域内同期(或稍晚)岩浆活动的爆发(图2e,f)。

图2 班怒特提斯洋平板俯冲导致洋壳榴辉岩折返过程的麻粒岩化
该项研究为班公湖-怒江特提斯样中生代演化提供了新的模型,同时揭示了平板俯冲可能是导致榴辉岩慢速折返(热折返)以及强烈麻粒岩化的主要机制。
该项成果发表在国际地学著名期刊《Tectonics》上。
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