复合造山带地壳的多期次部分熔融：以中国苏鲁造山带北部海阳所地体为例

由于复杂的变质和构造演化历史以及厚的盖层导致与周围苏鲁超高压片麻岩接触关系缺失使得位于苏鲁造山带内的海阳所地体，其来源于扬子还是华北克拉通长期以来存在争议。深熔作用和熔体迁移对造山带从深到浅部实现物质和热传递起着重要作用，最终实现地壳分异；因此对造山带内发生深熔作用岩石的深熔锆石年代学和成因的研究，可有助于探寻造山带尤其是经历数期造山旋回的造山带内深俯冲物质折返和晚期伸展作用的地质记录和关键信息。

海阳所地体主要由赋存源内浅色体细脉和少量变基性岩的多期褶皱花岗片麻岩组成，晚期未发生褶皱的浅色花岗岩脉切穿了上述岩性单元。为解决上述问题，全球大地构造中心成员、中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源重点实验室王璐研究员指导其团队对海阳所炮台咀地区出露完好的花岗片麻岩区进行精细大比例尺构造-岩石填图。在此基础上，对这些岩性中记录的多期浅色体和浅色花岗岩脉形成时代及成因进行岩石学、锆石年代学综合分析。研究成果发表在传统地质学权威期刊《美国地质学报》（Geological Society of American Bulletin）上，文章第一作者为冯鹏博士，通讯作者为王璐研究员。

花岗质片麻岩和浅色体的锆石CL图像显示，大多发育具振荡环带的核部和发光较亮的增生边，部分锆石具有发光较暗的核部或幔部。在具振荡环带锆石核部获得2.86–2.68 Ga的谐和²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄。发光较暗和较亮锆石区域得到的加权平均年龄为1817–1812 Ma。其中，发光较暗锆石区域具有平坦的重稀土配分、低Th/U比值和较高的结晶温度（829–875 °C）；而发光较亮边部表现出陡峭的重稀土配分、较高的Th/U比值和结晶温度（859–880 °C）。锆石发光较暗和较亮锆石区域的ε_Hf（t = 1813 Ma）为-18.3~-10.8，这些锆石区域与具振荡环带核部在锆石内Hf同位素演化线上（¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf = 0.001）。上述数据表明花岗质片麻岩在麻粒岩相变质作用叠加过程中发生部分熔融，熔体顺面理迁移汇聚并结晶为浅色体。花岗质片麻岩年代学数据所反映的地质历史与胶北地体相似，指示在并置苏鲁造山带之前海阳所地体归属于华北克拉通。

变基性岩中部分锆石呈现出核-边结构，此外还有一些新生颗粒。其中，锆石核部具跨度较大的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄（1866–1726 Ma），并呈现变化的重稀土配分；边部和新生锆石颗粒表现出典型岩浆锆石的稀土配分特征，其加权平均年龄为825 Ma。因此，变基性岩原岩于825 Ma侵位至花岗质片麻岩中，而古元古代锆石核部为岩浆上升过程于围岩中捕获。侵位之后，与围岩一起发生强烈褶皱变形。

浅色花岗岩脉中的锆石具有核-幔-边结构。继承锆石核部具776–701 Ma的谐和²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄，与苏鲁造山带内的花岗质片麻岩原岩年龄一致。锆石增生幔部和边部的加权平均年龄分别为220 Ma和162 Ma，二者均赋存多相固体包裹体，且呈现陡峭的重稀土配分、Ce正异常和Eu负异常，表明其结晶于熔体，分别记录了深俯冲板片折返和苏鲁造山带垮塌阶段的部分熔融作用；此外，浅色花岗岩脉Sr–Nd同位素组成表明其部分熔融的源区为苏鲁造山带内的花岗质片麻岩。

综上所述，海阳所地体早期地质演化历史与华北克拉通东南缘的胶北地体相似，基性岩浆岩于825Ma侵位至花岗质片麻岩内，在三叠纪扬子与华北克拉通碰撞期间海阳所地体卷入俯冲隧道并发生褶皱变形，随后并置到苏鲁造山带中。复合造山带中多期熔融事件的解析，不仅有利于揭秘造山带内构造地体的构造属性，同时也表明，在大陆碰撞过程中，上盘板片地壳亦可被卷入俯冲隧道，发生强烈褶皱变形，而后与下盘深俯冲板片一同折返并剥露至地表（图1）。

图1 华北克拉通、苏鲁海阳所和海阳所杂岩炮台咀地区地质图

图2 展示苏鲁造山带大地构造演化（据 Suo et al., 2005 修改）和海阳所地体起源模式图。注释：在240 Ma，扬子克拉通作为下盘俯冲到华北克拉通之下，而华北克拉通边缘亦卷入俯冲隧道并部分遭受麻粒岩相变质作用；在220 Ma，苏鲁地体在折返过程中发生部分熔融，花岗质片麻岩部分熔融后形成混合岩；在160 Ma，造山带垮塌早期苏鲁造山带和下伏的扬子克拉通均经历部分熔融，部分熔体向上迁移至海阳所地体后结晶成浅色花岗岩脉。

文章发表在：

Feng, P., Wang, L.*, Brown, M., Wang, S. J. & Li, X. W. (2020). Separating multiple episodes of partial melting in polyorogenic crust: An example from the Haiyangsuo complex, northern Sulu belt, eastern China. GSA Bulletin 132, 1235-1256. DOI:10.1130/B35210.1