榴辉岩主要产出于高压-超高压变质带中,记录了造山带俯冲、碰撞过程和构造演化历史的重要信息,被认为是了解板块俯冲和造山过程最有用的工具。柴北缘造山带是一条早古生代变质带,记录了从大洋俯冲到大陆碰撞的连续过程,是继中国苏鲁-大别造山带之后又一条新厘定的超高压变质带。柴北缘超高压变质带的发现对于重建中国西部大地构造格局和识别中国西北地区早古生代的板块汇聚过程提供了重要依据。柴北缘变质带中榴辉岩的发现和识别,对于深入认识柴北缘超高压变质带的俯冲演化过程、研究不同单元之间的演化差异、以及反演柴达木地块和祁连地块的碰撞过程具有重要意义。绿梁山单元位于柴北缘超高压变质带西段,新发现的榴辉岩保存了多期次的变质演化历史,是了解柴北缘超高压变质带构造演化历史的理想对象。 本文通过岩石学观察、P-T视剖面模拟、地球化学分析和锆石U-Pb定年等方法,对绿梁山榴辉岩进行了深度的剖析。探讨了绿梁山榴辉岩的变质演化过程,阐明了绿梁山地区以及整个柴北缘超高压变质带的构造性质和俯冲碰撞历史,研究结果为柴北缘超高压地体的地球动力学研究提供了新的认识。 绿梁山榴辉岩主要以透镜体的形式出露于花岗质片麻岩和副片麻岩中。对于绿梁山榴辉岩的岩石学、地球化学、年代学和相平衡模拟结果显示,绿梁山榴辉岩经历了多期次的变质作用,峰期榴辉岩相变质阶段以基质中的大颗粒绿辉石和在石榴子石内部以包裹体形式存在的绿辉石为特征,主要矿物组合为石榴子石+绿辉石+金红石+石英,温压范围为Tgt;790℃,Pgt;25.5kbar。随后的高压麻粒岩相阶段,以绿辉石周围出现单斜辉石+斜长石后成合晶为特征,主要矿物为石榴子石+单斜辉石+金红石+斜长石+石英,其温压条件为T=911℃和P=16.9kbar。最后的角闪岩相退变质阶段以单斜辉石退变为角闪石+斜长石为主要特征,主要矿物组合为石榴子石+单斜辉石+角闪石+斜长石+钛铁矿±石英,其变质条件为T=674-686℃和P=6.4-6.9kbar。运用LA–ICP–MS和SIMS测年技术对绿梁山榴辉岩进行锆石U-Pb定年获得了两组年龄:(1)高压麻粒岩相变质年龄为422-425Ma;(2)角闪岩相退变质年龄为397-420Ma。本文对于绿梁山榴辉岩的原岩研究显示,榴辉岩原岩具有与正常洋中脊(N-MORB)相似的地球化学特征,其εNd(t)值的变化范围较大(-6.3~2.1),说明绿梁山榴辉岩的原岩可能来源于地幔,在上升过程中受到了轻微的地壳混染作用。结合前人的研究成果,提出了一个绿梁山地区榴辉岩多阶段构造演化模式:新元古代早期绿梁山榴辉岩原岩侵位至大陆地壳中;在460~430Ma,由于大洋板块的牵引作用使得大陆地壳向祁连板块之下俯冲,并在大于75km的深度处发生了峰期变质作用。之后绿梁山榴辉岩经历了一个缓慢的折返过程后,折返至浅地表。