地质通报  2019, Vol. 38 Issue (10): 1591-1594  
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夏蒙蒙, 胡娟, 胡道功, 刘晓春. 海南岛发现榴辉岩-高压麻粒岩组合[J]. 地质通报, 2019, 38(10): 1591-1594.
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Xia M M, Hu J, Hu D G, Liu X C. The discovery of eclogite-high-pressure granulite association from Hainan Island, South China[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(10): 1591-1594.
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基金项目

中国地质调查局项目《海南岛及近海活动断裂及地壳稳定性调查评价》(编号:DD20190306)和科技部973项目《俯冲陆壳的多层次拆离折返与部分熔融》(编号:2015CB856104)

作者简介

夏蒙蒙(1992-), 女, 在读博士生, 从事岩石学研究。E-mail:2831419942@qq.com

通讯作者

刘晓春(1962-), 男, 研究员, 从事岩石学研究。E-mail:liuxchqw@cags.ac.cn

文章历史

收稿日期: 2019-04-02
修订日期: 2019-08-18
海南岛发现榴辉岩-高压麻粒岩组合
夏蒙蒙1,2 , 胡娟1,2 , 胡道功1 , 刘晓春1,2     
1. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;
2. 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室, 北京 100081
摘要: 在海南木栏头地区首次发现了一套榴辉岩-高压麻粒岩组合。该岩石产出于沿海潮间带中,主要由石榴子石、绿辉石、角闪石、石英和金红石组成,含或不含黝帘石和(或)斜长石。由传统的地质温压计计算获得岩石峰期变质作用的温压条件约为800~850℃、>1.5GPa,锆石U-Pb定年得到的变质时代为340~300Ma。榴辉岩-高压麻粒岩组合的发现对于深入理解海南岛构造属性、古特提斯洋东域构造演化过程等均具有重要意义。
关键词: 榴辉岩    高压麻粒岩    海南岛    
The discovery of eclogite-high-pressure granulite association from Hainan Island, South China
XIA Mengmeng1,2, HU Juan1,2, HU Daogong1, LIU Xiaochun1,2     
1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China;
2. Laboratory of Paleomagnetism and Tectonic Reconstruction of Ministry of Natural Resources, Beijing 100081, China
Abstract: An eclogite-high-pressure (HP) granulite association were firstly discovered in the Mulantou area, northeastern Hainan Island, South China. The HP rocks occur in the coastal intertidal zone, and consist mainly of garnet, omphacite, hornblende, quartz and rutile, with or without zoisite or plagioclase. Peak p-t conditions of the rocks obtained by conventional geothermobarometers are about 800~850° C and >1.5GPa. U-Pb zircon dating yields metamorphic ages of about 340~300Ma. The occurrence of HP granulite-eclogite association is of great significance for understanding the tectonic affinity of Hainan Island and the tectonic evolution of the eastern Paleo-Tethys.
Key words: eclogite    high-pressure granulite    Hainan Island    

大陆(深)俯冲及其产生的高压-超高压变质岩是近年来地学界研究的前沿和热点。高压-超高压榴辉岩是研究板块俯冲、碰撞过程最直接的地质证据,也是了解造山带形成演化的天然媒介[1]。海南岛位于菲律宾板块、印度-澳大利亚板块、欧亚板块的交汇部位,具有复杂的构造演化历史,是研究印支陆块与华南陆块构造演化及东古特提斯洋闭合的重要窗口[2-3](图 1-A)。张业明等[5]对琼中—上安地区紫苏花岗岩-麻粒岩组合的研究表明,海南岛曾有中高级变质事件的记录;汪啸风等[6]认为,海南岛西北部可能存在榴辉岩相岩石,但一直未得到证实。2018年,笔者在地质调查过程中,在琼东北的木栏头地区首次发现了榴辉岩-高压麻粒岩组合,本文报道了这一初步研究结果。

图 1 亚洲东部大地构造纲要图(A)和海南岛区域地质简图(B)(据参考文献[4]修改) Fig.1 Schematic map illustrating the major tectonic units of eastern Asia(A) and simplified geological map of Hainan Island, South China(B)
1 区域地质背景及岩石组合产出特征

海南岛与华南大陆以琼州海峡相隔,岛内地层除侏罗系缺失外,中元古界—第四系均有出露,其中最古老的地层为分布于中部的中元古代结晶基底[3, 7-8]。寒武系和奥陶系多为浅变质页岩、砂岩及板岩[6-8],主要分布于昌江-琼海断裂以南;志留系仅发育下志留统浅海相砂岩[6];石炭系板岩、变火山岩、下二叠统灰岩和中二叠统砂岩分布在九所-陵水断裂以北[6-9];中生代地层主要为上三叠统碎屑岩沉积和白垩系砂岩[6-7];新生代玄武岩主要出露于王五—文教以北地区。海西期—印支期火山弧和同碰撞型花岗岩及燕山期花岗岩为岛内主要的侵入岩类型[10-11],出露面积约占全岛的60%(图 1-B)。

琼东北地区的主体岩石被第四系覆盖。本次发现的榴辉岩-高压麻粒岩组合出露于文昌地区沿海一带的潮间带,退潮时可部分露出海面,出露面积约0.25km2。在靠近海岸处,榴辉岩-高压麻粒岩多以岩块的形式成群出现,个别岩块被后期伟晶岩脉和辉绿岩脉侵入。榴辉岩-高压麻粒岩露头附近未见围岩,但其北部沿岸零星出露一套中级变质岩石,主要为长英质片麻岩、钙硅酸盐岩、大理岩等。此外,在陆地和海边还出露一定数量的印支期—燕山期花岗岩。

2 岩相学及p-t条件估算

榴辉岩-高压麻粒岩新鲜面呈灰(黑)绿色,中-细粒粒状变晶结构,片麻状构造。显微镜下显示,岩石主要由石榴子石、绿辉石、角闪石、石英和金红石组成,含或不含黝帘石和(或)斜长石(图 2-AB)。按照国际惯用称谓,将不含斜长石的样品称为榴辉岩,含有斜长石的样品称为高压麻粒岩。石榴子石中常含有角闪石、绿帘石、石英、磷灰石、金红石等矿物包裹体,偶尔包裹少量绿辉石和斜长石。大部分样品都不同程度地发育变质反应结构,其中石榴子石的边缘转变为角闪石与斜长石的后成合晶(图 2-C),绿辉石的边缘或全部转变为透辉石和斜长石的后成合晶(图 2-D),金红石的边缘转变为榍石。

图 2 榴辉岩-高压麻粒岩组合显微照片 Fig.2 Microphotographs of eclogite-HP granulite association A—榴辉岩矿物组合;B—高压麻粒岩矿物组合;C—石榴子石边缘转变为角闪石+斜长石后成合晶;D—绿辉石边缘转变为透辉石+斜长石后成合晶。Amp—角闪石;Di—透辉石;Grt—石榴子石;Ilm—钛铁矿;Omp—绿辉石;Pl—斜长石;Qtz—石英;Rt—金红石

电子探针分析结果表明,石榴子石主要是铁铝-镁铝-钙铝榴石固溶体,其中镁铝榴石分子从核到边具有明显增高趋势,绿辉石中的硬玉分子含量为20%~30%(表 1)。运用石榴子石-单斜辉石地质温度计[12-13]和绿辉石中硬玉分子含量地质压力计[14],获得榴辉岩-高压麻粒岩组合形成的峰期变质作用的温压条件为800~850℃、> 1.5GPa。石榴子石中的矿物包体种类及成分环带表明,岩石经历了进变质作用,而基质中的矿物反应结构揭示岩石遭受到退化变质作用的影响,由此构成了一个顺时针演化的变质p-t轨迹。

表 1 海南岛榴辉岩中代表性石榴子石及绿辉石化学成分 Table 1 Chemical compositions of representative garnet and omphacite from eclogite, Hainan Island
3 变质时代及可能的地质意义

对琼北榴辉岩-高压麻粒岩进行了锆石U-Pb定年,大部分锆石的U、Th含量较低,获得的变质年龄数据集中在340~300Ma之间,这也是海南岛首次识别出石炭纪高压变质事件。近年来,有关学者在云南三江及越北地区发现了众多中低温榴辉岩露头,主要集中在昌宁-孟连-清迈缝合带[15-17]和金沙江-哀牢山-马江(Song Ma)缝合带[18-19],其变质年龄均集中在三叠纪(245~230Ma)。所以,一般认为,东古特提斯洋的关闭,以及华南、印支、Sibumasu地块的最终碰撞都发生在三叠纪。而笔者对琼北榴辉岩-高压麻粒岩中的锆石U-Pb定年给出了石炭纪的变质年龄,与三叠纪相差甚远。此外,前人对海南岛古生代及晚古生代的岩浆岩、变质基性岩的地球化学研究表明,华南与印支陆块(也可能是单独的海南地块)在石炭纪可能已存在大洋的俯冲,但是否发生碰撞尚存争议[3, 20-23]。琼北石炭纪高压变质事件发生的构造环境和俯冲-折返过程的确定是否可以为这一争议提供支持还有待于进一步的研究。但显然,这一新的发现对于探讨海南岛的大地构造属性,以及印支与华南地块拼合时的构造演化历史具有重要的意义。

致谢: 在岩石样品采集过程中得到中国地质科学院地质力学研究所有关团队成员的大力协助,审稿专家提出了细致、中肯的建议,在此表示衷心的感谢。

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