滇西红河—哀牢山剪切带新生代的变质—深熔作用与淡色花岗岩成因关联及构造意义

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以喜马拉雅东构造结为转折点的青藏高原东南缘三江地区在新生代经历了明显的构造挤压,地壳增厚和块体旋转,并发育了一系列大型韧性走滑剪切带及伴随出露深变质杂岩。其中,红河-哀牢山韧性剪切带作为印支地块与华南地块的构造边界,在印度和欧亚板块碰撞以及持续碰撞过程起着重要的协调作用。沿着红河-哀牢山韧性剪切带,出露有哀牢山、点苍山、雪龙山与大象山等深变质杂岩体,其中大量深变质岩、混合岩及淡色花岗岩呈狭长的带状出露于地表,它们不仅记录了走滑剪切过程,还可揭示印度-欧亚大陆后碰撞过程的演化信息。尽管对三江地区的走滑剪切带的构造地位、几何关系及剪切活动时限等方面开展了大量的研究工作,然而至今,关于剪切带中大量发育的混合岩与变质-深熔的构造特征,变质条件和年代学方面的研究较少,关于区域中混合岩与淡色花岗岩之间的成因联系的研究仍是空白。在收集和总结前人研究基础上,本文以红河-哀牢山韧性剪切带为研究对象,开展了详细的野外地质调研和室内分析,重点对深变质岩与淡色花岗岩的构造-热演化及成因开展了深入研究,主要取得了以下几点认识:(1)精确厘定了区域变质作用的三阶段演化历史。哀牢山变质杂岩体中混合岩的峰期变质程度可以达到麻粒岩相。通过岩相学分析,哀牢山新生代变质作用可以划分为三个主要的变质阶段,分别为早期进变质阶段M1,P-T条件为650-670℃,6.6-7.8 kbar;峰期变质阶段M2,变质条件为约830℃,8.5kbar的麻粒岩相;晚期残余体-熔体退变质阶段M3,P-T条件约680℃,4.8 kbar。哀牢山变质杂岩中的变基性岩的变质演化呈现出与泥质混合岩相近的结果。点苍山变质杂岩中的混合岩记录了区域的高压麻粒岩相变质作用,相平衡模拟指示峰期变质温压条件约为11 kbar和810℃。高压麻粒岩的退变质可分为765-780℃,7.8kbar以及660-670℃,4-5 kbar两个阶段。综合点苍山变质杂岩与哀牢山变质杂岩的研究结果,红河-哀牢山剪切带的峰期变质程度至少为麻粒岩相,局部呈现高压麻粒岩相变质的特征。同时具有近等温减压的顺时针P-T轨迹,指示红河-哀牢山剪切带在新生代发生了板内造山作用。(2)建立了区域混合岩与淡色花岗岩之间的成因联系。红河-哀牢山剪切带中出露有大量变熔混合岩,全熔混合岩以及淡色花岗岩,显微和宏观构造特征揭示了深熔作用产生的熔体从下地壳生成并与原岩发生分离,最终迁移到地壳浅部的完整序列。其中,混合岩具有丰富的原位熔融显微证据,相平衡模拟计算得到哀牢山变质杂岩中混合岩在峰期阶段共产生了大约22 mol%的熔体,点苍山变质杂岩中混合岩最多可产生约18 mol%的熔体,这些熔体主要是通过白云母和黑云母在升温过程中脱水熔融产生的,其中大部分熔体已经迁移出原岩,成为区域淡色花岗岩形成的物质来源。淡色花岗岩铝饱和指数为1.00-1.17,发育有转熔石榴石与深熔锆石,其锆石Th/U比值通常小于0.1,Eu含量变化较大且同时具有正异常和负异常样品(δEu=0.14-5.9),Nb/Ta比值低于球粒陨石且变化较大(3.16-29.47)。以上特征均揭示其深熔作用的成因类型。地球化学投图显示淡色花岗岩Rb/Sr比值与Ba、Sr呈线性负相关,指示这些淡色花岗岩的成因为白云母脱水熔融。针对淡色花岗岩的研究结论同针对混合岩的相平衡模拟结果一致,共同解释红河-哀牢山剪切带中的淡色花岗岩成因主要为混合岩的白云母脱水熔融。(3)建立了红河-哀牢山剪切带的P-T-t-d-melt演化历史。锆石和独居石UPb年代学分析显示,红河-哀牢山韧性剪切带中的麻粒岩相变质及相伴随的深熔作用的具有漫长的演化历史,其起始时间至少为36.3 Ma,峰期的熔体产量高达22 mol%。区域在峰期变质之后经历近等温减压的顺时针P-T轨迹。淡色花岗岩中锆石Ti温度计显示淡色花岗岩的温度随着年龄不断降低,指示了区域深熔作用从高温阶段(900℃)向着低温阶段(500℃)演化,并最终达到固相线之下的温度。淡色花岗岩的最晚结晶年龄为距今约20.5 Ma,标志着区域深熔作用的结束。深变质岩的峰期阶段与退变质阶段均受到左行剪切作用的影响。(4)重新审视了红河-哀牢山韧性剪切带在新生代印度-欧亚板块碰撞中的构造意义。通过总结喜马拉雅地区的研究成果可以发现,红河-哀牢山韧性剪切带和高喜马拉雅结晶岩系相似的P-T-t-melt演化历史,本文认为红河-哀牢山韧性剪切带的构造意义不仅是欧亚板块东向挤出过程中的调节带,更是重要的板内造山带,在印度-欧亚板块汇聚过程中同喜马拉雅主碰撞带共同经历强烈的地壳加厚,深变质及深熔作用。(5)探讨了深熔作用与深部地壳剪切带的联系。红河-哀牢山韧性剪切带中淡色花岗岩的侵入与剪切带活动时限之间的关系暗示红河-哀牢山韧性剪切带剪切带在含熔体的下地壳中成核,并作为熔体上升的通道使熔体地壳浅部层次,在漫长的时间尺度中区域剪切作用与深熔作用形成正向反馈机制,这对了解深部地壳强应变局部化启动与扩展及流变性质具有重要意义。
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