客户案例 | 地科院地质所成果：TIMA在变质地质学中的应用

2026-03-10 11:25:25, Tescan 中国 TESCAN 泰思肯（中国）

客户案例

中国地质科学院地质研究所成果

TIMA在变质地质学中的应用：
喜马拉雅中部高压榴辉岩研究

摘要：中国地质科学院地质研究所，深地探测与矿产勘查全国重点实验室董昕研究员等对喜马拉雅高压榴辉岩进行了岩石学和多种副矿物年代学的研究。作者识别出喜马拉雅中部高压榴辉岩的多阶段变质历史，计算了各阶段的温、压条件，并重建了其冷却演化过程，从而深化了对印度大陆北缘深俯冲物质折返机制的认识。在限定多阶段变质作用的P-T-t过程中，作者采用了多种分析方法，其中TIMA自动矿物学发挥了关键作用。该研究系统地总结了TIMA自动矿物学在变质地质学中的应用。

喜马拉雅中部的高压（HP）榴辉岩记录了印度-亚洲大陆碰撞后，印度大陆北缘向深部俯冲、地壳显著增厚以及随后的快速折返过程，对重建喜马拉雅造山带的构造—热演化历史至关重要。已有研究指出，这些榴辉岩在高压变质阶段之后曾经历高温麻粒岩相的叠加；而最新研究甚至认为其经历过超高温（UHT）条件。然而，由于记录UHT条件的矿物组合在结构和成分上呈现不平衡特征，且围岩缺乏能够限定相应变质条件的证据，使其温度峰期的变质条件仍存在争议，需要重新评估。此外，传统模型强调东西向逆冲作用控制高级变质岩的折返，但南北向裂谷对HP榴辉岩冷却和折返的影响尚不明确。因此，深入研究喜马拉雅HP榴辉岩不仅有助于厘清其变质与折返机制，也对理解大陆碰撞造山带的深部热结构与动力学具有重要意义。

作者通过岩相学、矿物化学、相平衡模拟、地质温度计、锆石–榍石–金红石 U-Pb 定年、及TIMA自动矿物学等多方法综合研究，系统地揭示了喜马拉雅中部亚东地区HP榴辉岩的多阶段变质演化过程及冷却历史。结果显示，这些榴辉岩依次经历了绿帘-榴辉岩相进变质（M1）、深埋增温的高压榴辉岩相（~21kbar）（M2）、减压增温的UHT麻粒岩相（~950 °C）（M3），和中压角闪岩相冷却（M4）四个阶段。锆石记录了 M2–M3 阶段 ~17.8–17.3 Ma 的变质年龄，榍石和金红石分别记录了角闪岩相（~16 Ma）和后期冷却年龄（~13 Ma）（图1）。结合区域构造分析，研究指出亚东断裂的活动导致该区上、下层位高级变质岩具有差异性的折返时序与速率，反映了造山带内部的不一致折返过程。

图1 喜马拉雅中部UHT变质岩的P-T-t轨迹

在研究变质岩时，核心目标是揭示造山带的温压-时间（P-T-t）演化，即确定各变质阶段的矿物组合、温压条件和年代。由于变质作用往往无法在整体岩石尺度上达到完全平衡，研究者需要在微观尺度分析局部矿物平衡。相比传统方法，TIMA自动矿物学能够快速获取矿物分布、元素组成、体积分数及共生关系（图2），用于计算有效全岩成分、相平衡模拟，并辅助进行矿物原位成分分析和定年（图3）。通过这些信息，可以将不同矿物组合与特定变质阶段对应起来，从而高效、可靠地重建多阶段变质岩的演化历史。

图2 亚东高压榴辉岩的岩相学与矿物学特征

图3 亚东高压榴辉岩中金红石原位U-Pb定年和成分分析流程图

相关成果以“Metamorphic conditions and cooling history of the central Himalayan eclogites: A mineralogy and zircon-titanite-rutile U-Pb geochronology approach”为题发表在国际岩石学专业期刊《LITHOS》上。

原文：Xin Dong, Zuo-lin Tian, Yao-ling Niu, Ze-ming Zhang. 2025. Metamorphic conditions and cooling history of the central Himalayan eclogites: A mineralogy and zircon-titanite-rutile U-Pb geochronology approach. Lithos, 518–519, 108338. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2025.108338.

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