新聞動態(tài)廣州地化所在古特提斯洋俯沖侵蝕作用與變質(zhì)演化記錄的研究中取得新進展
俯沖侵蝕是大洋俯沖過程中的基本地質(zhì)過程，是地表物質(zhì)進入地球深部的主要機制，對于地球深部物質(zhì)循環(huán)起著至關重要的作用。然而，前人對于俯沖侵蝕的研究主要集中在現(xiàn)代活動大陸邊緣的地球物理觀測以及數(shù)值模擬上，如何在古俯沖帶或板塊縫合帶中識別地質(zhì)歷史時期的俯沖侵蝕作用一直是研究的難點，尤其是通過對板塊縫合帶中特殊變質(zhì)巖石組合及變質(zhì)演化歷史來研究或反演上述地質(zhì)過程，目前還鮮有研究涉及。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龍不錯-雙湖-瀾滄江縫合帶西段香桃湖地區(qū)石榴石十字石白云母片巖為研究對象，通過系統(tǒng)的變質(zhì)演化以及物源分析，來揭示古特提斯洋俯沖過程中的俯沖侵蝕作用。
圖1香桃湖地區(qū)石榴石十字石云母片巖的物源分析及構(gòu)造背景
香桃湖地區(qū)石榴石十字石云母片巖經(jīng)歷了兩期變質(zhì)作用：（1）早期低溫高壓變質(zhì)作用（M1）；（2）峰期角閃巖相變質(zhì)作用（M2）。早期藍片巖相變質(zhì)作用（M1）的礦物組合為石榴石變斑晶中多硅白云母（低溫高壓特征礦物）和石英包裹體，以及與包裹體相鄰的富鈣的石榴石幔部，其變質(zhì)條件為P=0.8–1.1 GPa，T=402–441 °C，具有較低的地溫梯度（~10°C/km），形成于典型的俯沖帶環(huán)境。對于其原巖物源分析結(jié)果表明，其原巖為俯沖帶上盤北羌塘活動大陸邊緣沉積，峰期鋯石（~350Ma）來自于相鄰石炭紀島弧巖漿巖（圖1）。上述結(jié)果表明，俯沖帶上盤活動大陸邊緣可能遭受了顯著的俯沖侵蝕作用，導致一部分上盤物質(zhì)被侵蝕進入俯沖通道，從而經(jīng)歷了早期低溫/高壓變質(zhì)作用（M1）。
俯沖侵蝕作用可以導致大量低密度物質(zhì)在短時間進入俯沖通道，并集聚在俯沖帶上盤底部，由于浮力的作用，這些低密度物質(zhì)可能沿著俯沖帶上盤的構(gòu)造薄弱帶底辟侵入到上盤地幔或者中下地殼中。香桃湖片巖峰期角閃巖相變質(zhì)作用（M2）變質(zhì)條件為P = 0.3–0.5 GPa，T = 470–520°C，其地溫梯度（> 25 °C/km）明顯要高于俯沖帶環(huán)境，其溫度壓力條件與俯沖帶上盤中下地殼層次P-T條件相近且與區(qū)域古老的深部地殼巖石（斜長角閃巖）伴生，因此M2變質(zhì)作用可能是由于俯沖侵蝕后的底辟作用所致（圖2）。因此，香桃湖片巖的整個變質(zhì)演化過程記錄了上盤物質(zhì)的被侵蝕進入俯沖通道、早期俯沖并遭受低溫高壓變質(zhì)作用（M1）、后期底辟進入上盤中下地殼遭受角閃巖相變質(zhì)疊加（M2）等一系列完整的構(gòu)造演化過程（圖2）。
圖2古特提斯洋演化過程中俯沖侵蝕作用的識別
該項研究首次從變質(zhì)演化角度揭示了大洋板塊俯沖過程中的俯沖侵蝕作用，同時暗示在低溫/高壓變質(zhì)帶中出露的這類遭受中-高溫變質(zhì)疊加的特殊巖石可能對識別古俯沖帶中的俯沖侵蝕作用具有重要啟示意義。
該項成果發(fā)表在國際地學著名期刊《Geochemistry Geophysics Geosystems》上。論文信息：
Zhang, X. Z.*, Dong, Y. S, Wang, Q.*, Dan, W., Zhang, C., Xu, W., Huang, M.L. 2017, Metamorphic records for subduction erosion and subsequent underplating processes revealed by garnet‐staurolite‐muscovite schists in central qiangtang, Tibet. Geochemistry Geophysics Geosystems, 18, 266-279 doi:10.1002/2016GC006576.
同位素地球化學國家重點實驗室&科技與規(guī)劃處 供稿
