喜马拉雅加瓦尔地区高压变质基性岩的P-T演化轨迹及其对地壳加厚过程的启示

【编辑推荐】本研究首次报道了喜马拉雅加瓦尔地区大喜马拉雅结晶岩系(GHC)中的高压变质基性岩，通过矿物组合分析（M1阶段含石榴石-绿辉石组合）、相平衡模拟（P-T伪剖面）和锆石测温（Zr-in rutile）技术，重建了从俯冲埋深（～20 kbar/720℃）到折返过程中经历的榴辉岩相-麻粒岩相-角闪岩相多阶段变质轨迹，为印度-亚洲大陆碰撞过程中地壳加厚机制提供了关键岩石学证据。

　　

Highlight亮点发现

高压变质作用的证据

多项研究表明高压岩石在折返过程中常经历麻粒岩/角闪岩相退变质改造。尽管存在退变质，特定矿物组合、结构和成分仍能揭示早期高压变质历史。关键证据包括：

• (i) 单斜辉石-斜长石后成合晶：绿辉石（omphacite）分解形成的斜长石+单斜辉石蠕状结构（symplectite），其局部密度校正成分重建显示原绿辉石含硬玉分子（NaAlSi₂O₆）达32%，指示初始形成压力>1.5 GPa

• (ii) 石榴石成分环带：自核心向边缘递减的镁铝榴石（Pyrope）含量（核心X_Mg=0.28→边部0.18），配合包裹体矿物温压计（Grt-Cpx地质温压计）揭示埋深过程（～6→20 kbar）

• (iii) 金红石残留体：退变质过程中稳定的金红石（rutile）被榍石（titanite）取代，但Zr-in-rutile温度计仍记录峰值温度824℃

I型变质基性岩的相平衡模拟

采用PERPLEX_6.8.6软件在Mn-NCKFMASHTO体系下构建P-T伪剖面，关键发现：

• 含硬玉分子（Jd）32%的绿辉石稳定域对应压力>15 kbar（图5a）

• 石榴石等值线（X_Grs=0.24）与斜长石成分（Ab₇₈）交汇限定峰值条件为20 kbar/720℃

• 麻粒岩相叠加（M₂）表现为低硬玉（<6%）单斜辉石+斜长石组合，对应13-15 kbar/800℃

讨论：喜马拉雅高压变质作用的时空异质性

• 西喜马拉雅（本研究）：加瓦尔地区变质基性岩显示与东/中喜马拉雅退变榴辉岩相似的P-T轨迹，但缺乏超高温（UHT>900℃）记录

• 折返机制：平板俯冲（flat subduction）导致的长周期地壳滞留解释了麻粒岩相叠加，不同于西段（Kaghan Valley）的快速折返UHP榴辉岩

• 构造启示：这些"化石"高压岩石证实加瓦尔GHC曾经历～100 km埋深，支持印度板块在成熟碰撞阶段（～45-38 Ma）的根部加厚模型