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1、成都理工大学本科毕业论文甘肃敦煌地区敦煌岩群变质作用演化初步研究作者： 专业班级：09级地质4班 指导教师：摘 要敦煌地区的敦煌岩群主要位于塔里木盆地东南缘与阿尔金断裂东北部之间的地区。在鸣沙山-三危山一带的多坝沟、观音沟出露了含石榴石的基性片麻岩和黑云母片岩，其中的含榴斜长角闪片麻岩较好地保存了变质作用演化的三阶段矿物组合：进变质、峰期变质和退变质矿物组合。进变质阶段的矿物组合 (M1) 以石榴石变斑晶核部及其内部的包裹体矿物组合为代表；变质高峰期的矿物组合 (M2) 主要由基质矿物和石榴石变斑晶“边部”组成；退变质阶段的矿物组合 (M3) 则主要由围绕石榴石变斑晶边部发育的后成合晶矿物组合
2、构成。含榴黑云母片岩中的石榴石变斑晶保存了轻微的成分环带，在边部很窄的范围内Fe/(Mg+Fe)、XMn 有所增加，指示存在变质高峰期后的退变质过程。温度与压力的计算结果表明，鸣沙山一带的含榴斜长角闪片麻岩所经历的进变质阶段温度约为560C/5.5kbar，变质高峰期温度在 632669C，压力超过11.5kar，退变质阶段为 587601C，压力为 4.34.4kbar，变质程度位于高角闪岩相与麻粒岩相的过渡区。含榴斜长角闪片麻岩记录了典型的顺时针P-T轨迹，并显示近等温减压 (ITD) 型的退变质片段。变质作用指示本地区曾经处于大陆碰撞环境，并于其后经历了一次地壳的快速隆升。关键字：敦煌岩
3、群；含榴斜长角闪片麻岩；变质作用演化；P-T轨迹；温压计Preliminary study on the metamorphic evolution of Dunhuang Rock Group, Dunhuang region, Gansu ProvinceAbstract：Dunhuang rock group in the Dunhuang region is mainly located in the southeast margin of the Tarim Basin and the northeastern area of Altyn fault. Garnet-bearing
4、plagioclase-amphibole gneisses and biotite schist are exposed in the Duobagou and Guanyingou at Mingshashan - Sanweishan area. One sample of the garnet-bearing plagioclase-amphibole gneisses well preserved the three different metamorphic mineral assemblages formed during the prograde, peak and post-
5、peak decompression stages. The prograde metamorphic assemblages (M1) are mineral inclusions preserved in the garnet porphyroblasts, the peak metamorphic assemblages (M2) are represented by the “garnet-rims” and the matrix minerals, while symplectites rimming the garnet constitute the retrograde asse
6、mblages (M3). The garnet porphyroblasts in garnet-bearing biotite schist preserved a slight chemical zone, with a narrow range of increasing edge of Fe / (Mg + Fe) and XMn, indicating a post-peak decompression process. Thermobarometric computation shows that the metamorphic conditions of the garnet-
7、bearing plagioclase-amphibole gneisses in Mingshashan area are 560C at 5.5kbar for the M1 stage, and 632 to 669 C at 11.5kbar for the metamorphic peak M2 stage, 587 to 601 C at 4.34.4kbar for the retrograde M3 stage, respectively, manifesting the metamorphic grade between the upper amphibolite facie
8、s and granulite facies. The garnet-bearing plagioclase-amphibole gneiss recorded typical clockwise P-T path involving nearly isothermal decompression (ITD) segments. This study on metamorphism of the Dunhuang region suggests that the area was once in the continental collision environment, and experi
9、enced a rapid uplift of the crust, thereafter.Key words: Dunhuang rock group; Garnet-bearing plagioclase-amphibole gneiss; The evolution of metamorphism; Metamorphic P-T path; Thermometer and barometer目 录甘肃敦煌地区敦煌岩群变质作用演化的初步研究1Preliminary study on the metamorphic evolution of Dunhuang Rock Group, Dun
10、huang region, Gansu Province1第1章 引 言1第2章 区域地质背景22.1 区域岩石地层概况22.2 区域构造特征22.3 年代学研究3第3章 野外地质特征53.1 岩石地层特征53.2 构造特征6第4章 岩相学特征84.1 含榴黑云斜长片麻岩84.2 含榴斜长角闪片麻岩84.3 石榴石黑云母片岩9第5章 矿物化学成分特征115.1 含榴基性片麻岩类115.1.1 含榴黑云斜长片麻岩115.1.2 含榴斜长角闪片麻岩125.2 石榴石黑云母片岩12第6章 变质作用P-T轨迹206.1 矿物温度计与压力计206.2 变质作用P-T轨迹216.3 P-T轨迹与大地构造意
11、义22结 论23致 谢24参考文献25第1章 引 言中国主要由三个前寒武克拉通 (华北克拉通，华南克拉通以及塔里木克拉通)沿着显生宙的造山带互相拼合在一起 (Lu et al., 2008)。三个克拉通之中，华北克拉通 (NCC) 的研究相对成熟。虽然关于NCC一些构造-热事件的证据仍然存在争议，但是部分前寒武的构造事件都得到普遍认可：(1) NCC东部古老陆核的形成揭示了古太古代-始太古代大陆地壳的存在 (Liu et al., 1992)；(2) Nd和锆石Hf同位素数据表明，陆壳生长的主要阶段发生于距今2.72.8 Ga (Zhai and Santosh, 2011)；(3) 克拉通化
12、发生于距今2.5 Ga (L et al., 2012)；以及(4) 古元古代俯冲-增生-碰撞构造事件发生于距今1.951.82 Ga (Zhao et al., 2002, 2004, 2005)。而华南克拉通 (SCC，扬子+华夏地块) 与NCC在晚三叠世最终碰撞 (Hacker and Wang, 1995; Li et al., 1993) 之前经历了不同的演化过程。华南克拉通的基岩以夹杂了太古代陆核的元古代岩石为主。塔里木克拉通(TC)覆盖了约600,000平方公里的区域，中心区被沙漠掩盖，只在其边缘可见露头。塔里木克拉通北接天山山脉、南临西昆仑山脉、阿尔金山脉和祁连山脉。该克拉通古
13、老变质基底主要出露于塔里木盆地边缘，即盆地东北缘的库鲁克塔格地区 (Shu et al., 2011)、盆地东南缘的阿尔金山-敦煌地区、盆地西南缘的铁克里克-西昆仑地区、盆地西北缘的阿克苏-柯坪地区 (张建新等, 2011)。在阿尔金山东端阿克塔什塔格地区古老花岗片麻岩中发现了3.61Ga的锆石，这是塔里木克拉通存在始太古代基底的重要证据 (李惠民等, 2001)。此外，阿克塔什塔格地区还发现有2.6Ga的花岗质片麻岩 (辛后田等, 2011)。塔里木克拉通可能经历了Columbia超大陆和Rodinia超大陆聚合事件，以及Rodinia超大陆的裂解事件 (Shu et al., 2011)。
14、敦煌变质杂岩出露于塔里木盆地东南缘(图1)。一些学者认为敦煌地块是塔里木克拉通的结晶基底，也有学者认为敦煌地块地质演化史与华北克拉通类似 (Zhang et al., 2013)。敦煌地块的大地构造归属，目前还不明确。从变质作用演化的角度，深入解剖敦煌变质杂岩区的变质演化过程，希望通过研究能够为理解塔里木克拉通基底的演化提供详实可靠的变质地质学方面的资料。基于此，本文研究拟通过野外和室内的各项研究工作对更好地解释敦煌地块的归属问题提供科学依据。 Zhang JX, Yu SY, Gong JH et al., 2013. The latest Neoarchean-Paleoproterozo
15、ic evolution of the Dunhuang block, eastern Tarim craton, northwestern China: evidence from zircon U-Pb dating and Hf isotopic analyses. Precambrian Research, 226: 214227第2章 区域地质背景敦煌地块位于塔里木盆地的东南缘，其北与库鲁克塔格地块、北山-阿拉善地块相邻；由图1所示敦煌地块西北部为左旋的且末-星星峡断裂 (目前关于该断裂的性质等尚未达成共识)，西南方向为巴什考贡断裂，位于其南边的则为左旋阿尔金断裂。敦煌地块受断裂构造
16、的控制十分明显，有待更为深入的研究。图1 敦煌及其邻区地质构造略图(据孟繁聪等，2011，有删改)1-前寒武纪陆块；2-早古生代缝合带3-大型走滑断裂4-断裂2.1 区域岩石地层概况敦煌地区出露的古老变质杂岩，1938年最初被孙健初命名为 “敦煌群”，是经受强烈构造变形-变质作用改造的复杂岩石单元组合。由于此前缺乏精确的年代学资料，敦煌变质杂岩被笼统地归属于“前长城系”古老变质岩系 (甘肃省区域地质志, 1989)。区内灰色片麻岩类广泛出露，占该区变质岩石出露面积的一半以上。区内出露有变质碎屑岩、变质泥质岩、变质泥灰岩、变质碳酸盐岩、变质基性火山岩、变质花岗岩类等变质岩石 (陆松年, 2002)。除个别地
