中亚造山带作为显生宙以来最为著名增生型造山带,是认识和理解增生造山时空过程和大陆增生演化的关键地区,又由于其巨大的资源潜力,成为当前国际地学研究的热点。前人研究表明中亚造山带经历多洋盆、多俯冲带和多组分汇聚复杂增生造山过程。1020–892 Ma的蛇绿岩(Gordienko et al., 2010;Khain et al., 2002)和1017–780 Ma的弧岩浆岩(Buriánek et al., 2017; Kuzmichev and Larionov, 2011;Yang et al., 2020)表明中亚造山带早期记录了Mirovoi洋(Rodinia的超大洋)俯冲增生演化过程,而在Rodinia超大陆裂解后的构造演化主要受古亚洲洋的控制(600-250Ma;Sengor et al., 1993; Wilhem et al., 2012),然而两大构造域的构造转换时限和机制尚不明确。
中国科学院地质与地球物理研究所朱明帅副研究员、张福勤研究员、苗来成研究员、邹屹副研究员,联合英属哥伦比亚大学Matthijs A. Smit副教授和格拉纳达大学的Daniel Pastor-Galán等以蒙古新发现的两处榴辉岩为研究对象(图1),通过详细的野外地质、岩石学、地球化学和同位素年代学等综合研究,在中亚造山带中厘定出一条>1000 km的寒武纪高压变质带,为Mirovoi洋最终闭合提供了关键证据。
图1 蒙古地质简图及新发现的Urgamal榴辉岩和Tsengel榴辉岩位置
他们的主要研究结论如下:
(1)Urgamal榴辉岩峰期变质条件为~560°C 和 ~2.2 GPa,而Tsengel榴辉岩峰期变质条件为~715°C和~2.0 GPa;
(2)Urgamal榴辉岩原岩年龄不老于811 Ma(花岗片麻岩围岩年龄),榴辉岩相变质年龄为~522 Ma;Tsengel榴辉岩原岩年龄~853 Ma,榴辉岩相变质年龄为~522 Ma(图2);
(3)Urgamal榴辉岩原岩形成于大陆裂谷环境,可能与Rodinia超大陆裂解有关;Tsengel榴辉岩原岩具有E-MORB地球化学特征,可能为Rodinia超大陆活动大陆边缘的俯冲增生杂岩。
新发现的两处榴辉岩与蒙古西南部的Tsakhir Uul榴辉岩(Stipska et al., 2010)的变质年龄和产出的构造位置相似,共同构成中亚造山带一条>1000 km的高压变质带。该带的确定为Mirovoi洋构造域向古亚洲洋构造域的转换提供了关键证据 (图3),进一步加深我们对中亚造山带区域大地构造演化的理解和认识。
图2 榴辉岩锆石U-Pb年龄协和图
图3 中亚造山带晚元古-早古生代构造演化模式图
成果发表于国际学术期刊JGR-Solid Earth(朱明帅*, 张福勤, Smit M A, Pastor-Galán D, Guilmette C, 苗来成, 邹屹, 杨顺虎, Ganbat A, Tual L, 王泽利. Discovery of a >1,000 km Cambrian eclogite-bearing high-pressure metamorphic belt in the Central Asian Orogenic Belt: Implications for the final closure of the Pan-Rodinian Ocean[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2023, 128: e2022JB025388. DOI: 10.1029/2022JB025388)。研究受中国科学院战略先导项目(XDB 41000000)和国家自然科学基金项目(42272262)等资助。