西澳大利亚伊尔冈克拉通西南部Katanning金矿床麻粒岩相片麻岩套的岩石成因与年代学研究：对太古宙克拉通形成演化的启示

本研究针对太古宙克拉通高变质级序列形成机制的关键科学问题，通过系统开展西澳大利亚Yilgarn克拉通西南部Katanning金矿床（1.28 Moz Au储量）麻粒岩相围岩序列的地球化学、岩相学和年代学分析，首次建立了该区2711-2651 Ma的岩浆-变质事件时序，揭示其形成于弧后伸展背景并经历30 Myr快速埋藏至700-900°C/5-7 kbar的变质过程，为理解太古宙克拉通高变质带构造演化提供了罕见实例。

　　

在探索地球早期大陆形成机制的过程中，太古宙克拉通高变质岩序列犹如一部加密的地质密码簿，其中西澳大利亚Yilgarn克拉通作为全球最大太古宙露头区之一，其西南部Corrigin构造带（CTZ）内新发现的Katanning金矿床（KGD）尤为引人注目。这个储量达128万盎司的金矿特殊之处在于，它罕见地赋存于麻粒岩相（granulite facies）变质岩中，而传统金矿多产于绿片岩相绿岩带。目前学界对这类高变质级序列的形成机制认识薄弱，严重制约着对克拉通增生过程的理解。

针对这一科学瓶颈，中国的研究团队对Katanning金矿床围岩展开了多学科交叉研究。通过精细的岩芯编录、全岩地球化学分析、自动化矿物分析（TIMA）和锆石U-Pb年代学等技术手段，首次解析出该区2711-2651 Ma的完整地质演化史。研究发现含矿的Badgebup Suite包含从基性到长英质的九类岩石组合，其原岩特征与现代弧后伸展环境（BADR）序列高度吻合。锆石U-Pb定年获得长英质和镁铁质片麻岩的岩浆年龄分别为2711±4 Ma和2703±3 Ma，与Yilgarn克拉通西部最新火山事件同期；而四个样品变质锆石联合年龄2651±2 Ma则记录了700-900°C/5-7 kbar的峰期变质条件。特别值得注意的是，从变沉积片麻岩最大沉积年龄（2683±8 Ma）到麻粒岩相变质的32 Myr快速埋藏速率，暗示了封闭弧后裂谷的反转过程。

关键技术方法包括：1）11个钻孔岩芯的详细编录建立岩性组合框架；2）72件样品ICP-MS全岩主微量分析；3）13件代表性样品的自动矿物分析（TIMA）获取矿物组成；4）4件样品的锆石U-Pb年代学测定，采用LA-ICPMS技术并辅以CL成像验证。

研究结果部分揭示：

1. 岩相学与地球化学单元划分：将KGD围岩划分为9类岩性组合，包括高钛（HT）、中钛（IT）、低钛（LT）和低钛斜长斑状（LTPP）镁铁质片麻岩，以及钙硅酸盐岩、长英质片麻岩等。地球化学显示HT端元富集TiO₂-Fe₂O_3(t)-V，符合拉斑-钙碱性分异趋势。

2. 锆石U-Pb年代学：识别出岩浆成因（Group I）和变质成因（Group M）两类锆石。长英质片麻岩（KGP1）和LTPP镁铁质片麻岩（KGP3）分别获得2711±4 Ma和2703±3 Ma的岩浆结晶年龄，而所有样品的变质锆石给出2651±2 Ma的峰期变质年龄。

3. 构造背景解析：通过Th/Yb-Nb/Yb图解对比，结合岩石组合特征，证实Badgebup Suite形成于弧后伸展环境，其镁铁质岩石地球化学特征与富集型洋中脊玄武岩（EMORB）和洋岛玄武岩（OIB）相似。

结论部分强调，该研究首次建立了Yilgarn克拉通西南部2711-2651 Ma的完整地质事件序列，揭示出Katanning绿岩带是弧后裂谷快速闭合（约32 Myr）形成的高变质带。这一发现不仅为理解太古宙克拉通高变质带的形成机制提供了关键实例，更通过证实弧后系统在太古宙构造体制中的存在，推动了早期地球动力学模型的完善。论文的创新性体现在：1）首次报道了Yilgarn克拉通大型麻粒岩相金矿床的精细年代学框架；2）提出CTZ可能代表古弧系统的俯冲基底；3）为全球太古宙克拉通对比研究提供了新的年代学标尺。这些认识对深部找矿预测和早期大陆演化理论研究具有双重指导价值。