洋殼榴輝巖是經歷幾十甚至數百公里深俯沖的洋殼物質通過某種構造機制折返到地表的產物，對于研究板塊構造運動以及地殼深部動力學過程具有重要的意義。大多數洋殼榴輝巖在折返過程中通常會經歷不同程度的低溫退變作用（如，藍片巖相或綠片巖相）改造（冷折返），而部分則會遭受高溫變質作用（麻粒巖相）的強烈疊加（熱折返）。前人將這種“熱折返”歸因于一個緩慢的折返過程，認為洋殼榴輝巖在炙熱的深部地殼被充分加熱所致。然而，這種熱折返對應了怎樣一個構造演化過程，目前還鮮有研究涉及。另外，現代活動大陸邊緣地球物理觀察以及數字模擬研究表明，具有較大浮力的洋島和大洋高原在俯沖過程中會導致俯沖板片角度變緩甚至發生平板俯沖。平板俯沖是大洋俯沖中重要的地質過程，對于俯沖帶巖漿活動、地殼生長，以及陸內變形的研究具有重要意義。然而，到目前為止，很少有研究關注這類基本構造過程對于俯沖帶特征變質巖石（如榴輝巖，藍片巖，高壓麻粒巖）變質演化的影響；反之，如何通過古板塊縫合帶中變質巖及變質作用的研究來識別或反演古俯沖帶中平板俯沖過程也是一個亟需探索的問題。
班公湖-怒江特提斯洋演化過程中，其洋盆中存在大量的古洋島或者大洋高原。中國科學院廣州地球化學研究所巖石學學科組張修政博士、王強研究員及其合作者以班公湖-怒江縫合帶西段洞錯地區新發現的退變榴輝巖為研究對象，進行了系統的巖相學、礦物學、相平衡模擬、鋯石的SIMS，以及金紅石SIMS定年研究，研究結果揭示了洞錯退變榴輝巖復雜的退變質演化歷史與班公湖-怒江洋中生代平板俯沖密切相關。
圖1 班公湖-怒江帶洞錯地區榴輝巖的相平衡模擬及P-T軌跡
洞錯退變榴輝巖是班公湖-怒江特提斯洋俯沖消減的產物。相平衡模擬及石榴石環帶特征顯示其經歷了峰期榴輝巖相變質作用（T = 610–630 °C and P = 2.4–2.6 GPa），高壓麻粒巖相變質作用的強烈疊加（T = 910–930°C and P = 1.2–1.3 GPa），以及晚期多期次的退變質作用。洞錯榴輝巖具有一個復雜的順時針P-T-t演化軌跡（圖1），包括兩段快速降壓過程（M1–M2和M3–M4）和一段近等壓加熱的（M2–M3）的P-T演化軌跡，暗示其經歷了兩期快速折返和一期慢速折返的構造抬升過程。結合區域地質資料以及洞錯榴輝巖的變質演化歷史，提出班公湖-怒江洋中生代大洋高原的俯沖（250–177 Ma）導致了洞錯榴輝巖從俯沖大洋板片的拆離以及隨后的快速折返（M1-M2）（圖2a，b）。隨著巨厚且具有較大浮力的大洋高原被拉入俯沖帶，俯沖板片角度逐漸變緩甚至形成平板俯沖，低緩的俯沖角度導致榴輝巖折返速率顯著降低甚至滯留在深部地殼（~50 km）難以折返，后期的熱松弛作用導致其遭受了177 Ma高壓麻粒巖相變質作用的疊加（M3）（圖2c，d）。隨著俯沖大洋高原密度不斷增加（榴輝巖化），俯沖角度由于板片的后撤（Roll-Back）（或者榴輝巖化大洋高原的拆沉）而增大，導致了洞錯榴輝的第二期快速折返（M3-M4）、隨后的角閃巖相退變質作用（~167 Ma），以及區域內同期（或稍晚）巖漿活動的爆發（圖2e，f）。
圖2 班怒特提斯洋平板俯沖導致洋殼榴輝巖折返過程的麻粒巖化
該項研究為班公湖-怒江特提斯樣中生代演化提供了新的模型，同時揭示了平板俯沖可能是導致榴輝巖慢速折返（熱折返）以及強烈麻粒巖化的主要機制。
該項成果發表在地學期刊《Tectonics》上。
13
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務