新聞動態(tài)李旺超、張龍、王強等-GSAB：東昆侖中段麻粒巖化榴輝巖揭示大陸碰撞帶深部過程的時空差異性
????地球深部過程如何影響大陸碰撞帶的熱結(jié)構(gòu)與演化？大陸碰撞帶中，俯沖到地幔深度的榴輝巖通常記錄“發(fā)夾型”降溫折返軌跡，反映出相對冷的地溫梯度。然而，一些榴輝巖在折返過程中可以疊加高溫乃至超高溫（>900°C）的麻粒巖相變質(zhì)作用，指示了異常的地熱擾動與強烈的殼幔相互作用。東昆侖造山帶位于青藏高原東北緣，傳統(tǒng)上被視為一個均一的古特提斯造山單元。但近年來，沿該造山帶走向卻揭示出令人困惑的差異：東、西兩段的榴輝巖保存了典型的高壓—超高壓組合，記錄了快速折返與微弱后期改造；而中段的榴輝巖卻普遍發(fā)育強烈的麻粒巖相疊加。這種沿走向顯著的變質(zhì)差異，迫使我們必須回答兩個根本性問題：東昆侖造山帶的演化真的是同步且均一的嗎？如果存在內(nèi)在的非均一性，又是什么深部動力學過程控制了其分段性？ 這些問題的解答，將直接關系到對原特提斯洋閉合方式、大陸深俯沖與折返機制，以及造山帶非均質(zhì)演化的整體認識。
?針對上述問題，中國科學院廣州地球化學研究所李旺超博士后、王強研究員、張龍副研究員與牛津大學Richard M. Palin副教授、青海地質(zhì)調(diào)查院王秉璋正高級工程師、李五福正高級工程師等合作，通過對東昆侖造山帶中部五龍溝地區(qū)（圖1）發(fā)現(xiàn)的“麻粒巖化榴輝巖”開展系統(tǒng)的巖石學、地球化學與年代學研究，揭示了該地區(qū)在古生代大陸碰撞過程中發(fā)生的多階段變質(zhì)演化歷史，并提出沿造山帶走向存在顯著的俯沖幾何學差異與熱結(jié)構(gòu)不均一性，為探討大陸碰撞帶的熱結(jié)構(gòu)與演化過程提供了新的見解。
圖1. （A）中國大陸主要克拉通和造山帶的地質(zhì)簡圖。（B）青藏高原北部構(gòu)造單元的地質(zhì)簡圖。（C）東昆侖造山帶內(nèi)古生代巖漿活動的年代及分布情況。
?通過巖相學觀察、礦物化學分析、相平衡模擬和角閃石Ti溫度計計算，表明東昆侖中段五龍溝地區(qū)的“麻粒巖化榴輝巖”，經(jīng)歷高壓榴輝巖相變質(zhì)后，又疊加了高溫至超高溫麻粒巖相變質(zhì)作用，細分為四個變質(zhì)演化階段（圖2）：高壓榴輝巖相階段（M1），變質(zhì)條件約為19 kbar / 540 °C，對應于大陸地殼深俯沖；高壓麻粒巖相階段（M2），變質(zhì)條件約為15 kbar / 750–800 °C，記錄早期折返；中壓麻粒巖相階段（M3），變質(zhì)條件約為8 kbar / 900 °C，達到溫度峰值，指示超高溫熱擾動；角閃巖相退變質(zhì)階段（M4），變質(zhì)條件約為<6 kbar / 740 °C，反映晚期冷卻與流體滲入。鋯石SIMS U-Pb定年結(jié)果顯示，榴輝巖相變質(zhì)作用發(fā)生在約430 Ma（圖3），而(超)高溫熱事件及熔體結(jié)晶時間約為410 Ma（圖3）。原巖鋯石核部年齡集中在920–880 Ma（圖3），結(jié)合全巖地球化學特征表明其原巖為新元古代大陸基性巖漿巖，形成于Rodinia超大陸的聚合-裂解背景下。
圖2. 代表性麻粒巖化榴輝巖樣品的相平衡模擬結(jié)果
圖3. 代表性麻粒巖化榴輝巖樣品的鋯石形態(tài)、SIMS 定年結(jié)果與鋯石稀土元素特征。
?更為重要的是，東昆侖造山帶不同構(gòu)造段的變質(zhì)記錄、花崗巖的分布特征呈現(xiàn)出顯著的空間差異：東、西兩段榴輝巖保存了“發(fā)夾狀”P-T軌跡，缺乏高溫疊加，反映快速折返；而中段巖石普遍經(jīng)歷高溫—超高溫麻粒巖相疊加，指示緩慢折返與地幔熱輸入（圖4）。研究團隊提出，這種差異可能源于俯沖角度的不同。東、西兩段俯沖角度較陡，導致430 Ma形成的榴輝巖快速折返，在約 420–410 Ma 時已抵達中地殼深度，從而避免了后期高溫熱事件的疊加改造（圖5）。后續(xù)板塊斷離引發(fā)的軟流圈上涌使熱源變淺，巖漿源區(qū)相應變淺，表現(xiàn)為花崗巖 Sr/Y 比值逐漸降低（圖4）。中段俯沖角度較緩，地殼在深部滯留時間更長，榴輝巖折返至地殼底部后經(jīng)歷峰期后的減壓加熱，下地殼持續(xù)增厚并發(fā)生部分熔融，直至約 420 Ma（圖5），表現(xiàn)為花崗巖 Sr/Y 比值持續(xù)升高（圖4）。
圖4.（A-C）東昆侖造山帶中段代表性麻粒巖化榴輝巖與造山帶東部和西部段的榴輝巖的的P-T-t軌跡 。(D-F)東昆侖造山帶花崗巖的全巖 Sr/Y 比值圖結(jié)果
圖5. 展示了東昆侖東段、西段及中段差異性構(gòu)造演化的示意圖，其中包括大陸俯沖碰撞、俯沖大陸板塊的抬升以及碰撞后的伸展等過程。
????綜合變質(zhì)與巖漿記錄，研究團隊構(gòu)建了東昆侖從大陸深俯沖到造山帶垮塌的演化模型（圖5），強調(diào)沿走向的深部過程異質(zhì)性對造山帶結(jié)構(gòu)與熱演化的控制作用。該研究為理解全球古縫合帶中的熱異常機制與大陸碰撞動力學提供了新的視角。相關成果近期發(fā)表在國際地質(zhì)學主流期刊GSA Bulletin上。本項研究得到了國家自然科學基金項目（42430311）、深地國家科技重大專項（2024ZD1001103）和國家自然科學基金青年基金C類（42402049）的聯(lián)合資助。
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論文信息：Wang-Chao Li（李旺超）, Long Zhang*（張龍）, Qiang Wang*（王強）, Richard M. Palin, Xiu-Zheng Zhang（張修政）, Jun Wang（王軍）, Wu-Fu Li（李五福）, Bing-Zhang Wang（王秉璋）, Wei Dan（但衛(wèi)）, Tong-Yu Huang（黃彤宇）, Er-Kun Xue（薛爾堃）, 2026, Metamorphic Evolution and Tectonic Implications of the Granulitized Eclogites from the Central East Kunlun Orogen, Northwest China: GSA Bulletin.?https://doi.org/10.1130/B38618.1
