北秦岭高压_超高压岩石的多期变质时代及其地质意义_刘良

大陆动力学国家重点实验室， 西北大学地质学系， 西安 710069 State Key Laboratory of Continental Dynamics，Department of Geology，Northwest University，Xi’ an 710069 ，China 2013 02 11 收稿， 2013 04 15 改回 .
刘良等: 北秦岭高压超高压岩石的多期变质时代及其地质意义
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573 ± 40Ma; 西峡北榴闪岩的角闪岩相变质时代为 423 ± 3Ma， 原岩形成时代为 843 ± 7Ma。新确定的这些岩石的峰期变质时代 与前人已报导的区内高压 超高压岩石的峰期变质时代在误差范围内基本一 致， 结合区内高压超高压岩石 不仅 分 布 在秦岭岩 群北缘的官坡双槐树一带， 而且断续出露在秦岭岩群中部或偏南侧的清油河北松树沟寨根北 甚至 西峡北 东 西一 线， 进一步 表明它们应是同一期构造地质事件的产物。北秦岭已发现的全部正变质的高压超高压岩石均呈透镜体状分布在围岩片麻岩 中， 松树沟超高压长英质片麻岩的原岩为 典型的陆壳沉积物， 因此， 这些高压超高压岩石的形成 可能都是陆壳俯冲深俯冲作 Pb 定年表明， 用的产物。结合岩相学观察、 锆石 CL 图像和锆石 U这些高压超高压岩石在 ～ 500Ma 经历了 峰期变质 作 用 后， 又分别在 ～ 450Ma 和 ～ 420Ma 遭受了中压麻粒岩相和或角闪岩相退变质 作 用的 叠加， 充 分 说明 这些高压超高压岩石 经历了 一个完整的由陆壳俯冲深俯冲、 之后连续两次抬升的构造演化过程。另外， 本次研究新获得的这些岩石的原岩形成时代 介于 843 ± 7Ma ～ 573 ± 40Ma 之间， 结合官坡榴辉岩的原岩形成时代为 791 ～ 814Ma 以及松树沟榴闪岩原岩时代为 787 ± 16Ma 的研 究， 共同表明北秦岭高压超高压岩石的原岩形成时代 均为新元古代， 因此， 限定俯冲深俯冲的 陆壳物 质 应 来自 形成时代为新 元古代的大陆地壳或地质体。结合区域地质背景和前人研究成果综合分析， 本文初步认为， 北秦岭高压超高压变质岩 带 的形 成是商丹洋向北俯冲拖曳南秦岭新元古代陆壳物质在 ～ 500Ma 发生陆壳俯冲深俯冲作用的产物， 之后在 ～ 450Ma 与 ～ 420Ma 经历了两期抬升。 关键词 ICPMS 锆石 UPb 定年; 多期变质时代; 大陆深俯冲作用 北秦岭; 高压超高压变质岩石; LAP588. 34 ； P597. 3 2011a，b） 。20 世纪 90 年代以来围绕该造山带所开展的ang CL，Chen DL，Gong XK and Kang L. 2013. Multimatemorphic timings of HPUHP rocks in the North Qinling and their geological implications. Acta Petrologica Sinica， 29 （ 5 ） ： 1634 － 1656 Based on petrography and zircon CL images，a variety of ages are obtained for the HPUHP rocks from North Qinling by Abstract LA-ICPMS UPb dating： the peak metamorphic age of 490 ± 6Ma，retrograde metamorphic age of 453 ± 9Ma，and protolith age of 655 ± 9Ma for the retrograded eclogite from the Qingyouhe areas； the peak metamorphic age of 497 ± 8Ma，two stages of retrograde metamorphic ages of 448 ± 4Ma and 421 ± 2Ma，and the protolith age of 832 ± 25Ma for the UHP felsic granulite from the Songshugou areas ； the peak metamorphic age of 498 ± 2Ma， the granulite facies metamorphic age of 450 ± 3Ma， the amphibolite facies metamorphic age of 426 ± 1Ma，and the protolith age of 573 ± 40Ma for the garnet pyroxenite from the Zhaigen area； and the amphibolite facies metamorphic age of 423 ± 3Ma and the protolith age of 843 ± 7Ma for the garnet amphibolite from the northern Xixia areas. The peak metamorphic ages of these HPUHP rocks are consistent with previous data，combined with that they are not only located in Guanpo Songshugounorthern Zhaigennorthern Xixia area of middle or area of northern Qinling Group，but also occurred in northern Qingyouhesouthern Qinling Group，these HPUHP rocks from the North Qinling should be generated by a simultaneous tectonic event. All the orthometamorphic HPUHP rocks identified in the North Qinling occurs as lenses in the host gneisses，and the protolith of the UHP felsic gneiss in the Songshugou area was a typical continental sendimentary，indicating that these rocks might be the productions of the Pb dating，the HPUHP rocks in this continental subduction / deep subduction. According to the petrography，zircon CL images and Ustudy have been experienced peak metamorphism at ～ 500Ma， subsequently overprinted mediumpressure granulite facies metamorphism at ～ 450Ma，and then amphibolite facies at ～ 420Ma，respectively，suggesting that these rocks have been subjected to an integrated tectonic process of continental subduction / deep subduction with two stages of exhumations. Moreover，the protolith ages of 843 ± 7Ma ～ 573 ± 40Ma for the HPUHP rocks in this study，as well as 791 ～ 814Ma for Guanpo eclogite and 787 ± 16Ma for Shongshugou garnet amphibolite obtained by previous studies，indicate that these HPUHP rocks were formed in Neoproterozoic proterozoic terrane. Combined with the geological period，and thus restrict the deep subducted continental substance came from a Neosetting and previous studies，the HPUHP rocks in the North Qinling should be formed by the subduction of the Neoproterozoic continental substance from the South Qinling at ～ 500Ma which was dragged by the northward subduction of the Shangdan ocean，and then experienced two stages of exhumations at ～ 450Ma and ～ 420Ma，respectively. Key words North Qinling； HPUHP metamorphic rock； LAICPMS zircon UPb dating； Multistages of metamorphic age； Continental deep subduction 摘 要 ICPMS 原位微区定年分析方法，本文确定北秦岭清油河退 在岩相学观察和锆石 CL 图像研究的基础上，利用 LA-
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“973 ” 40902022 ） 和西北大学大陆动力学国家重点 本文受国家重点研究发展规划 项目（ 2009CB825003 ） 、 国家自然科学基金（ 40972128 、 实验室自主研究重点课题联合资助 ． 1956 年生， Email： liuliang@ nwu． edu． cn 第一作者简介： 刘良，男， 博士，教授，从事岩石大地构造学与成因矿物学研究，
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Acta Petrologica Sinica
岩石学报
北秦岭高压 超高压岩石的多期变质时代及其 地质意义
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刘良 廖小莹 张成立 陈丹玲 宫相宽 康磊 LIU Liang，LIAO XiaoYing，ZHANG ChengLi，CHEN DanLing，GONG XiangKuan and KANG Lei
变榴辉岩的峰期变质时代为 490 ± 6Ma， 退变质时代为 453 ± 9Ma， 原岩形成时代为 655 ± 9Ma; 松树沟超高压长英质片麻岩的 两期退变质时代分别为 448 ± 4Ma 和 421 ± 2Ma， 原岩形成时代上限 832 ± 25Ma; 寨根石榴石辉石 峰期变质时代为 497 ± 8Ma， 岩的峰期变质时代为 498 ± 2Ma， 中压麻粒岩相退变质时代为 450 ± 3Ma， 角闪岩相退变质时代为 426 ± 1Ma， 原岩形成时代为
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引言
高压（ HP） 超高压 （ UHP ） 变质作用是近 30 年来国际
取得了许多重要新发现 、 新成果， 尤其是确定 合性系统研究， 秦岭岩群以 其由北秦岭（ 主要包括宽坪岩群、二郎坪岩群、 及丹凤岩群） 、 秦岭微板块（ 南秦岭） 和扬子板块北缘分别于 早古生代沿商丹缝合带和早中生代沿勉略缝合带俯冲碰撞 1995a，b， 2001 ； Meng and 造山构造格架的建立 （ 张国伟等， Zhang， 2000 ； Dong et al. ， 2011b 及其参考文献） （ 图 1a ） ， 极 大地深化、 提高推进了秦岭造山带的研究程度， 不仅确立了 该造山带的基本构造与演化格架， 而且为后续深入研究奠定 了良好基础。与此同时或稍后， 另一重要研究进展是分别在 北秦岭秦岭岩群中陆续发现了多种类型的高压变质岩， 主要 1994 ， 1995 ） 的榴辉 包括秦岭岩群北部官坡一带（ 胡能高等， 岩、 松树构一带的高压基性麻粒岩（ 含石榴子石辉石岩） 与长 1994 ， 1996 ） 英质高压麻粒岩（ 刘良和周鼎武， 刘良等，1995 ， 1993 ； 杨勇等， 1994 ） 。其后， 和榴闪岩（ Chen et al. ， 杨经绥 等（ 2002 ） 在北秦岭官坡一带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石 中发现了金刚石包裹体， 从而提出该榴辉岩及其围岩经历了 超高压变质； Liu et al. （ 2003 ） 在松树沟长英质高压麻粒岩的 石榴子石中发现丰富的金红石 + 石英 + 磷灰石棒状出溶物， 指示出溶前该石榴子石超 Si， 进而认为该岩石曾经历超高压 Cheng et al. （ 2011 ） 又在秦岭岩群南部清油河一 变质； 新近， 带发现了退变榴辉岩。北秦岭高压超高压变质岩石的不断 发现， 为探讨和反演该造山带的形成与演化过程提供了难得 的机遇与突破口。然而， 目前北秦岭高压超高压变质岩带的 研究程度总体还比较薄弱， 主要表现在以下几个方面： 1 ） 虽 然已确定区内不同类型高压 超高压岩石的变质时代为 485 ～ 514Ma （ 杨经绥等，2002 ， 2003 ； 刘良等， 2009 ； 陈丹玲等， 2004 ， 2011 ； 苏犁等， 2004 ； 陆松年等， 2009 ； Liu et al. ，2010 ； 2011 ； Wang et al. ，2011 ； Cheng et al. ，2011 ， 张 建 新 等， 2012 ） ，但迄今为止还缺乏对其退变质时代的限定和其原岩 形成时代的系统研究； 2 ） 对区内高压超高压岩石的空间分