古特提斯洋俯衝侵蝕作用與變質演化記錄研究獲進展

俯衝侵蝕是大洋俯衝過程中的基本地質過程，是地表物質進入地球深部的主要機制，對於地球深部物質循環至關重要。然而，前人對於俯衝侵蝕的研究，集中在現代活動大陸邊緣的地球物理觀測以及數值模擬上，如何在古俯衝帶或板塊縫合帶中識別地質歷史時期的俯衝侵蝕作用一直是研究難點，尤其是通過對板塊縫合帶中特殊變質岩石組合及變質演化歷史來研究或反演上述地質過程，目前還鮮有研究涉及。中國科學院廣州地球化學研究所岩石學學科組博士張修政、研究員王強及其合作者，以龍不錯-雙湖-瀾滄江縫合帶西段香桃湖地區石榴石十字石白雲母片岩為研究對象，通過系統的變質演化以及物源分析，揭示古特提斯洋俯衝過程中的俯衝侵蝕作用。

香桃湖地區石榴石十字石雲母片岩經歷兩期變質作用：（1）早期低溫高壓變質作用（M1）；（2）峰期角閃岩相變質作用（M2）。早期藍片岩相變質作用（M1）的礦物組合為石榴石變斑晶中多硅白雲母（低溫高壓特徵礦物）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），形成於典型的俯衝帶環境。對於其原岩物源分析結果表明，其原岩為俯衝帶上盤北羌塘活動大陸邊緣沉積，峰期鋯石（~350Ma）來自於相鄰石炭紀島弧岩漿岩（圖1）。上述結果表明，俯衝帶上盤活動大陸邊緣可能遭受了顯著的俯衝侵蝕作用，導致一部分上盤物質被侵蝕進入俯衝通道，從而經歷早期低溫/高壓變質作用（M1）。

俯衝侵蝕作用可以導致大量低密度物質在短時間進入俯衝通道，並集聚在俯衝帶上盤底部，由於浮力作用，這些低密度物質可能沿著俯衝帶上盤的構造薄弱帶底辟侵入到上盤地幔或中下地殼中。香桃湖片岩峰期角閃岩相變質作用（M2）變質條件為P=0.3-0.5GPa，T=470-520°C，其地溫梯度（>25°C/km）明顯要高於俯衝帶環境，其溫度壓力條件與俯衝帶上盤中下地殼層次P-T條件相近，且與區域古老的深部地殼岩石（斜長角閃岩）伴生，因此M2變質作用可能是由於俯衝侵蝕後的底闢作用所致（圖2）。因此，香桃湖片岩的整個變質演化過程記錄了上盤物質的被侵蝕進入俯衝通道、早期俯衝並遭受低溫高壓變質作用（M1）、後期底辟進入上盤中下地殼遭受角閃岩相變質疊加（M2）等一系列完整的構造演化過程（圖2）。

該研究首次從變質演化角度揭示大洋板塊俯衝過程中的俯衝侵蝕作用，並暗示在低溫/高壓變質帶中出露的這類遭受中-高溫變質疊加的特殊岩石，可能對識別古俯衝帶中的俯衝侵蝕作用具有重要啟示意義。

相關研究成果發表在Geochemistry Geophysics Geosystems上。

圖1.香桃湖地區石榴石十字石雲母片岩的物源分析及構造背景

圖2.古特提斯洋演化過程中俯衝侵蝕作用的識別

來源：中國科學院廣州地球化學研究所

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