吴洪杰：苏鲁造山带侏罗纪花岗岩对中-酸性源区高压下部分熔融熔体的启示 【JP, 2020】

埃达克（质）岩是（变）基性岩在高压（＞15 kbar）下部分熔融的产物，其常被作为论证造山带加厚地壳存在的依据。然而，许多造山带花岗岩都有中-酸性陆壳重熔的参与，对于中-酸性源区的熔融产物，传统的判别埃达克质岩的地球化学指标可能不完全适用。因此，了解中酸性源区高压下熔体的地球化学特征是利用其制约造山带地壳厚度的一个关键问题。

针对上述问题，我校地球科学与资源学院吴洪杰、科学研究院何永胜教授、李曙光院士等对苏鲁造山带晚侏罗世花岗岩开展了详尽的野外调查、岩体期次划分、锆石年代学和锆石Ti温度计、全岩主微量元素、Sr-Nd-Pb同位素等研究，在综合前人研究数据的基础上，探讨了其源区组成、熔融条件及地球动力学背景，取得了以下新认识：

1、苏鲁晚侏罗世花岗岩的暗色矿物含量较低，几乎不含角闪石，含有石榴子石、白云母、绿帘石等富铝矿物（无堇青石），部分岩体具有类似淡色花岗岩的特点，总体上具有高硅（SiO2平均值72.60 wt. %）高铝低铁镁的特征。进一步的研究表明，它们是中-酸性火成岩源区在较低温度（小于751±27 °C（1SD））下发生含水熔融（water-present melting）的产物。其高Sr/CaO、Th负异常、Th和轻稀土相关性、Eu异常值（Eu/Eu*）与Th含量相关性等微量元素特征（图1）指示其源区残留相矿物包含褐帘石和石榴子石，贫或不含斜长石。通过与实验岩石学结果对比，苏鲁晚侏罗世花岗岩的熔融压力被限定为大于15 kbar，对应的熔融深度大于45 km，这表明苏鲁造山带在晚侏罗世曾存在加厚的地壳。

2、华南北缘的新元古片麻岩以及三叠纪折返的变质岩片是苏鲁晚侏罗世花岗岩源区的重要组成部分。晚侏罗世苏鲁造山带的地壳为叠置地壳，上层为华北板块地壳，下层为华南板块的中-上地壳。

3、苏鲁晚侏罗世花岗岩的结晶年代介于166.2 ± 1.4 Ma (2σ)和156.5 ± 1.2 Ma (2σ)之间，苏鲁晚侏罗世花岗岩是单纯的壳内岩浆活动，并非地幔物质上涌提供热源而发生熔融的产物。其形成的地球动力学机制可能与同时期郯庐断裂的大规模走滑有关，这也是大别和苏鲁造山带碰撞后发生差异演化的关键机制。具体动力学机制归结为如下二阶段模型：

i. 205~225 Ma，苏鲁造山带超高压变质岩片折返，俯冲的华南板片断离。

ii. 155~165 Ma，北西向俯冲的古太平洋板块促使了郯庐断裂的大规模左行走滑，郯庐断裂南端以东的华南板块北缘上地壳与下地壳发生解耦，上地壳作为郯庐断裂东盘向北移动并楔入华北地壳内部，地壳发生叠置加厚（图2）。

图1 苏鲁晚侏罗世花岗岩部分微量元素特征

图2 苏鲁造山带与大别造山带碰撞后差异演化二阶段模型

该研究基于岩石地球化学研究，厘定了苏鲁晚侏罗世花岗岩的熔融条件和地球动力学背景。该研究论证了对于陆壳重熔产生的花岗岩，使用Sr vs. CaO图解作为高压熔融的判别依据比传统的Sr/Y vs. Y图解更合理。该文所限定的微量元素特征及一系列判别依据对来自中-酸性火成岩源区的花岗岩的残留相矿物组合及熔融压力具有普遍的启示意义。

上述成果发表在岩石学国际权威期刊《Journal of Petrology》上：Wu, H.J., He, Y.S*., Li, S.G*., Zhu, C.W., Hou, Z.H., 2020. Partial melts of intermediate-felsic sources in a wedged thickened crust: insights from granites in the Sulu orogen [J]. Journal of Petrology. Vol. 61, No. 5.