成果介紹：拉薩地塊松多超高壓變質(zhì)帶含石榴石云母石英片巖的變質(zhì)演化相平衡模擬
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作者：鄭曉敏
高壓一超高壓變質(zhì)巖常產(chǎn)于匯聚板塊邊界，它記錄了地表巖石俯沖達(dá)近地幔一地幔深度發(fā)生高壓一超高壓變質(zhì)作用及折返過程中的一系列地球動(dòng)力學(xué)信息。高壓一超高壓榴輝巖是大洋俯沖和大陸碰撞的重要標(biāo)志，常與冷俯沖型低溫高壓藍(lán)片巖伴生，或呈透鏡狀或?qū)訝町a(chǎn)于變質(zhì)泥質(zhì)巖、長英質(zhì)片巖、片麻巖等巖石中。有關(guān)榴輝巖與其圍巖伴生關(guān)系的探討一直存在“原地”和“外來”的爭議，Smith I988提出榴輝巖可通過構(gòu)造侵位被圍巖包裹的“外來”模式，此過程中榴輝巖與圍巖經(jīng)歷了完全不同的變質(zhì)演化；后來有研究發(fā)現(xiàn)，榴輝巖可以與圍巖同時(shí)俯沖折返，經(jīng)歷相同的變質(zhì)演化過程，二者為“原地”關(guān)系，如西南天山、柴北緣及大別山HP-UHP變質(zhì)帶，此時(shí)榴輝巖與圍巖中的超高壓礦物柯石英等可作為二者同時(shí)俯沖折返的巖相學(xué)證據(jù)。新的研究表明，長英質(zhì)及泥質(zhì)巖石中含有較多的含水礦物相，抗外界改造的能力較弱，寄于其中的高壓礦物容易受到后期改造而難以保存下來，僅以圍巖中缺少高壓指示性礦物及結(jié)構(gòu)特征這一證據(jù)并不能說明其與寄主榴輝巖的變質(zhì)演化關(guān)系。因此，有必要對(duì)榴輝巖的圍巖展開深入研究，以期找到新的證據(jù)來解釋二者的關(guān)系，這對(duì)于進(jìn)一步揭示榴輝巖及其圍巖在俯沖折返和造山帶演化過程中的地質(zhì)作用具有重要意義。此前，陸續(xù)有學(xué)者開展了對(duì)榴輝巖圍巖一變泥質(zhì)巖、長英質(zhì)片巖、片麻巖的巖石學(xué)研究，研究著眼于此類巖石的巖相學(xué)、礦物化學(xué)特征，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)的變質(zhì)演化討論，再結(jié)合同位素年代學(xué)證據(jù)，進(jìn)而限定片巖、片麻巖的P-T軌跡及其與榴輝巖的伴生關(guān)系，為探討榴輝巖的形成及演化過程提供理論依據(jù)。
拉薩地塊松多榴輝巖帶自發(fā)現(xiàn)以來就引起了廣泛關(guān)注。前人研究提出將拉薩地塊通過獅泉河一納木錯(cuò)混雜帶和洛巴堆一米拉山斷裂一分為三的構(gòu)造格局，但隨著松多榴輝巖帶的發(fā)現(xiàn)，將其兩分的建議逐漸興起，認(rèn)為在拉薩地塊中部可能存在一條新的板塊縫合帶。隨著研究工作的陸續(xù)展開，已發(fā)表的巖石地球化學(xué)研究表明，榴輝巖的原巖可能為MORB型的大洋玄武巖；鋯石U-Pb年齡約為260 Ma，初步確定該榴輝巖的變質(zhì)時(shí)代為二疊紀(jì)；此外，為揭示榴輝巖的變質(zhì)演化歷史，前人對(duì)其變質(zhì)過程及峰期溫壓條件進(jìn)行了計(jì)算和模擬，分別得到(26～27)×l05 kPa, 650~75℃：( 33～39)×l05 kPa, 760～800℃;(34～38)×l05 kPa,753～790℃；30×l05 kPa,61℃。但前人對(duì)松多榴輝巖圍巖的研究很少，楊德明等(2005)得到松多群的主期變質(zhì)溫壓條件為( 9.3～11.5)×l05 kPa,500～5530C；Li(2009)利用白云母40Ar-39Ar測年法對(duì)松多群韌性剪切帶的綠片巖進(jìn)行研究得出了220～230 Ma的變質(zhì)年齡，并通過白云母的封閉溫度限定，認(rèn)為松多群巖石經(jīng)歷過中壓角閃巖相變質(zhì)。對(duì)于溫壓條件的研究，前人的工作主要是利用礦物對(duì)溫壓計(jì)來限定變質(zhì)溫壓條件，有研究證明，利用傳統(tǒng)的地質(zhì)溫壓計(jì)限定含高壓礦物的巖石形成的溫壓條件存在一定的局限性。為找到行之有效的方法解決這一難題，熱力學(xué)相平衡正演模擬方法在實(shí)踐嘗試中應(yīng)運(yùn)而生，將熱力學(xué)理論應(yīng)用于鎂鐵質(zhì)、長英質(zhì)及泥質(zhì)變質(zhì)巖等巖石中，利用P-T視剖面圖限定其變質(zhì)溫壓條件，成為許多學(xué)者所認(rèn)可的一種模擬變質(zhì)演化過程的理想方式。
本文對(duì)松多地區(qū)榴輝巖的圍巖含石榴石云母石英片巖進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、礦物化學(xué)研究，并利用Thermalcalc相平衡模擬軟件，在Mn0- Na20-CaO-K20-FeO-MgO-Al2O3- Si02- H20- O(Fe2O3)(MnNCKFMASHO)體系進(jìn)行相平衡模擬，確定該類巖石變質(zhì)演化的P-T軌跡，并與榴輝巖變質(zhì)演化過程相比較，限定含石榴石云母石英片巖與榴輝巖的關(guān)系，進(jìn)而探討其所代表的地質(zhì)意義。
1 區(qū)域地質(zhì)背景
拉薩地塊作為青藏高原造山格局的重要組成部分，在青藏高原形成和演化中具有重要地位。從地理位置來看，它地處西藏南部，南北寬約300 km，東西向延展近2000 km。從大地構(gòu)造背景來看，它位于印度河一雅魯藏布江縫合帶之北，班公湖一怒江縫合帶以南(圖l-b)。前人研究表明，拉薩地塊以發(fā)育前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底、古一中生代海相沉積地層、島弧型火山巖以及中一新生代侵入體為主要特征，其中，變質(zhì)基底為念青唐古拉巖群，出露于拉薩地塊東部的波密一察隅和中部的念青唐古拉山一帶，巖石類型主要為含石榴石黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖、斜長角閃片巖、大理巖、石英巖及花崗片麻巖等，傳統(tǒng)意義上認(rèn)為它屬于前震旦紀(jì)底層，但那木錯(cuò)西緣念青唐古拉巖群中最新獲得的鋯石年齡為748～787 Ma，它代表該巖群中正片麻巖的原巖年齡，巖石在后期又經(jīng)歷了718 Ma的中壓角閃巖相變質(zhì)作用和650 Ma的高壓麻粒巖相變質(zhì)作用；Dong(2011)對(duì)羊八井附近角閃巖進(jìn)行研究，給出了213～225 Ma的鋯石U-Pb年齡，并得出該處念青唐古拉群的變質(zhì)時(shí)代為三疊紀(jì)。拉薩地塊北部拉薩河以東一帶還發(fā)育低綠片巖一低角閃巖相變質(zhì)巖系，屬于前奧陶紀(jì)地層，2004年新版的《青藏高原地質(zhì)圖》將其統(tǒng)歸為石炭系一二疊系，為最近發(fā)現(xiàn)的拉薩地塊松多高壓帶榴輝巖的圍巖。
松多榴輝巖產(chǎn)于拉薩地塊中東部，距拉薩市近200 km處的工布江達(dá)縣松多鄉(xiāng)一帶(圖l-a)，呈近東西向展布，延伸規(guī)模在100 km以上。其圍巖主要為綠簾角閃巖、含石榴石石英云母片巖、含石榴石云母石英片巖、石榴石絹云母千枚巖、泥質(zhì)板巖等。野外觀察到榴輝巖呈厚層狀產(chǎn)出，與綠簾角閃巖相接觸。巖性從超基性巖→綠簾角閃巖→榴輝巖→綠簾角閃巖→含石榴石石英云母片巖→含石榴石云母石英片巖一石英巖，顏色由深到淺依次過渡。含石榴石云母石英片巖的產(chǎn)出位置與榴輝巖僅相差500 m左右，據(jù)此推測未出露的部分榴輝巖可與之接觸（圖2-a）。關(guān)于圍巖的時(shí)代，前人做過一些探討：中國科學(xué)院青海鹽湖所采用Rb-Sr等時(shí)線獲得該帶石英片巖的變質(zhì)年齡為507 Ma；楊德明(2005)認(rèn)為松多群主期變質(zhì)為加里東期變質(zhì)作用的產(chǎn)物；也有研究者提出，該圍巖在220～230Ma時(shí)經(jīng)歷了由角閃巖相至綠簾角閃巖相的中壓變質(zhì)作用。本論文主要針對(duì)含石榴石云母石英片巖的巖石學(xué)特征進(jìn)行研究，采樣點(diǎn)位置如圖l-a所示，巖石的野外特征如圖2-b和圖2-c所示。
2巖相學(xué)特征
巖石主要礦物組合為石榴石(5%~10%)、石英(50%～55%)、白云母(15%～20%)、鈉長石(10%～15%)、綠泥石(5%)、黑云母(3%)等，并含有少量的副礦物(2%)，如金紅石、鋯石、榍石、磷灰石等。
石榴石主要以變斑晶形式存在，粒度大小不一，粒徑介于0.5～2 mm，裂隙發(fā)育。少數(shù)自形程度較好的顆粒邊界平直，可見兩期生長特征：核部渾圓狀石榴石被邊部自形石榴石包裹(圖3-b)。石榴石包體以石英為主，并含有少量白云母、鈉長石、金紅石和磷灰石等，其中少數(shù)石英包體周圍出現(xiàn)放射狀裂紋，可能標(biāo)志著早期柯石英的存在(圖3-a)。多數(shù)石榴石自形程度較差，其邊界通常具港灣狀構(gòu)造或已經(jīng)完全退變呈骸晶狀假象(圖3-c)，白云母沿骸晶邊部生長并隨之發(fā)生旋轉(zhuǎn)，表明該巖石遭受了明顯的退變質(zhì)作用改造，其礦物組合可能并不能代表變質(zhì)峰期礦物組合。
云母類礦物包括白云母和黑云母。薄片中可見白云母呈三種產(chǎn)狀：(1)多數(shù)白云母呈針狀或者葉狀產(chǎn)于基質(zhì)中，構(gòu)成主期片理圖(圖3-e)；(2)部分白云母包裹在鈉長石中，并與之構(gòu)成篩狀結(jié)構(gòu)(圖3-d)；(3)少量白云母以包體形式存在于石榴石中，或生長于石榴石“假象”的邊部(圖3-c)。黑云母生長于石榴石或者白云母邊部，含量較少。
鈉長石呈半自形粒狀，顆粒較大，粒徑在1~5mm。多數(shù)周圍有白云母圍繞其生長，部分鈉長石包裹白云母包體，構(gòu)成篩狀結(jié)構(gòu)(圖3-d)，少量鈉長石以包體形式存在于石榴石中(圖3-f)。
綠泥石主要存在于基質(zhì)中，形狀不規(guī)則，部分生長于白云母邊部或石榴石裂隙中（圖3-a、b、d、f)。金紅石以包體形式存在于石榴石中(圖3-a)。
3 礦物化學(xué)與全巖成分特征
3.1礦物化學(xué)特征
含石榴石白云母石英片巖(13SD24)礦物電子探針分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室完成，所用儀器型號(hào)為JXA- 8100，測定條件為：加速電壓15 kV，電流20 nA，電子束斑5um。具有代表性的礦物電子探針成分分析如表1。
(1)石榴石
石榴石主要由鐵鋁榴石(Alm)、鎂鋁榴石(Prp)、鈣鋁榴石(Grs)和錳鋁榴石(Sps)組成，其中以鐵鋁榴石組分為主，含量可達(dá)80%。各個(gè)組分都呈現(xiàn)出顯著的成分環(huán)帶特征（表1和圖4-a），從核部到幔部，鈣鋁榴石和錳鋁榴石組分含量逐漸降低，鐵鋁榴石和鎂鋁榴石組分含量逐漸升高，其中錳鋁榴石組分所呈現(xiàn)出的“鐘型”結(jié)構(gòu)代表了進(jìn)變質(zhì)生長環(huán)帶特征；從幔部到邊部，鈣鋁榴石組分含量快速升高，錳鋁榴石組分含量略有升高，鐵鋁榴石和鎂鋁榴石組分含量快速降低，錳鋁榴石組分的升高和鎂鋁榴石組分的降低表明石榴石的邊部成分受到了退變質(zhì)作用改造。
(2)白云母
白云母包括硅值較低的普通白云母(Si=3.18～3.26 pfu，F(xiàn)e+Mg=0.21～0.35 pfu；pfu為單個(gè)分子中的離子數(shù)，下同），以及硅含量較高的多硅白云母(Si=3.34～3.49 pfu，F(xiàn)e+Mg=0.40～0.44 pfu)，其中保存較好的石榴石邊部的白云母及鈉長石中包體白云母的硅值略高于基質(zhì)中的(表1，圖4-b)，這說明不同產(chǎn)狀的白云母可能為不同變質(zhì)作用階段的產(chǎn)物。
3.2全巖成分特征
本研究在限定溫壓條件時(shí)將利用Thermocalc軟件計(jì)算出P-T視剖面圖、和P-M(H2O)視剖面圖，模擬并推斷巖石變質(zhì)演化過程的研究方法，此方法基于巖石的全巖地球化學(xué)成分，它對(duì)模擬過程有著至關(guān)重要的影響。
樣品13 SD24的全巖地球化學(xué)成分是在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心通過XRF技術(shù)分析所得（表2），F(xiàn)e2O3含量采用濕化學(xué)法測定而得。從全巖成分上看，巖石具有較高的Al203與K20含量，顯示出泥質(zhì)片巖的特點(diǎn)。
4相平衡模擬及_P-T演化
根據(jù)含石榴石云母石英片巖的礦物組合與礦物成分，本文選擇在MnO-Na20-CaO-K20-Fe0-MgO-Al203一S102-H20-O(Fe203)(MnNCKFMASHO)體系中模擬其礦物組合變化特征及變質(zhì)演化過程。雖然全巖成分中Mn0含量較低，但是它對(duì)石榴石的穩(wěn)定域有較大影響，因此將其保留。Ti02主要賦存在副礦物金紅石及榍石中，P2O5主要賦存在磷灰石中，這些礦物在巖石中含量均很少，并且這兩個(gè)組分對(duì)相關(guān)系的影響很小，因此本文將Ti02與P205從全巖成分中剔除。流體相設(shè)為純水，并設(shè)水、石英和多硅白云母過剩。
本文利用P-T和P-M(H2O)視剖面圖來闡明松多含石榴石云母石英片巖的相關(guān)系。計(jì)算視剖面圖所使用的全巖成分換算成模式體系中的mole百分比。相平衡模擬使用程序Thermocalc 3.33(2009年7月更新)，數(shù)據(jù)庫選擇tc- ds．55txt(2003年11月更新)。所涉及礦物相的活度一成分關(guān)系為纖柱石、石榴石、綠輝石和硬玉、黑云母、綠泥石、鈉云母和多硅白云母，硬柱石、鈉長石、石英和水為純端元相。
含石榴石云母石英片巖(樣品13 SD24)在MnNCKFMASHO體系下的P-T視剖面圖(圖5-a、b)以四變域、五變域和六變域?yàn)橹�，三變域很少，不含雙變域。為了準(zhǔn)確限定巖石變質(zhì)演化過程中的溫壓條件，本文在P-T視剖面圖中計(jì)算了石榴石的鎂鋁榴石等值線、鈣鋁榴石等值線和多硅白云母的Si含量等值線(圖5-a)。此外，為了詳細(xì)地討論巖石的變質(zhì)作用演化過程及流體行為，本文還在P-T視剖面圖中計(jì)算了相應(yīng)礦物組合中飽和水含量等值線(圖5-a)。
樣品(13SD24)現(xiàn)存礦物組合(g-Chl-Ab-Bi(_-Phn+q+H20))在圖5-a中穩(wěn)定的P-T范圍是(2～5)×105 kPa，400～5490C。如果將實(shí)測石榴石的鎂鋁榴石(Xprp)和鈣鋁榴石含量(Xgrs)投影到P-T視剖面圖中(圖5-a)，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)存石榴石保存的生長記錄主要落在(21～27)×l05 kPa，460～5200C（核部及幔部）和(6～7.5)xl05 kPa，520～580。C(邊部)的溫壓范圍內(nèi)，并且多硅白云母的最高硅含量與最高鎂鋁榴石含量的交點(diǎn)(大約25.9xl05 kPa/5230C)也落在石榴石幔部記錄的溫壓范圍內(nèi)(圖5-a)。因此，現(xiàn)存礦物組合并不是平衡共生的礦物組合，石榴石和多硅白云母記錄了早期的變質(zhì)演化過程，而綠泥石、鈉長石和黑云母則代表了后期角閃巖相及綠片巖相退變疊加的結(jié)果。如圖5-a所示，石榴石從核部到幔部的成分值(C→M)可限定出一條進(jìn)變質(zhì)的P-T軌跡，依次穿過四變域g-Jd-Law-Chl-Cr(+Phn+q+H2O)和五變域g-Jd-Law-Cr(+Phn+q+H2O)，指示溫壓條件從大約21×l05 kPa/4500C到大約26.9×l05 kPa/5200C的升壓升溫過程，此時(shí)與石榴石共生的礦物為纖柱石、硬柱石、硬玉、綠泥石、多硅白云母和石英。石榴石邊部成分(Rl/R2)分別落在四變域g-O-Bi-Ab-Pa(+Phn+q+H2O)和g-O-Bi-Ab-Chl(+Phn+q+H20)及五變域g-O-Bi-Ab(+Phn+q+H2O)中，所限定的溫壓條件為(6～7.5)×l05 kPa和520～580℃。如圖4所示，石榴石鎂鋁榴石含量從幔部到邊部突然降低，錳鋁榴石含量從幔部到邊部突然升高，表明石榴石邊部成分受到了后期退變質(zhì)改造，不代表峰期變質(zhì)條件。
如圖5-a所示，巖石變質(zhì)過程中由石榴石及多硅白云母的成分所記錄的溫度最大值與壓力最大值不能同時(shí)達(dá)到，結(jié)合巖石中礦物飽和水等值線的變化，認(rèn)為巖石在M點(diǎn)以后可能經(jīng)歷A、B兩種不同的P-T演化軌跡。變質(zhì)演化過程若按軌跡A進(jìn)行，則巖石在到達(dá)石榴石幔部成分點(diǎn)(M)所記錄的溫壓條件后，隨即等溫降壓到石榴石邊部成分點(diǎn)記錄的位置，變質(zhì)峰期Pl為石榴石幔部成分(M)所記錄的礦物組合g-Cr-Jd-Law(+Phn/Coe+q+H20)與其對(duì)應(yīng)的溫壓條件為大約26.5 x105 kPa/5230C，這與大別山和西南天山超高壓變泥質(zhì)一長英質(zhì)片麻巖所紀(jì)錄的抬升軌跡一致。晚期階段降溫降壓至現(xiàn)階段所保存的礦物組合穩(wěn)定域g-Chl-Bi-Ab(+Phn+q+H20)中，此期間經(jīng)歷四個(gè)階段的脫水作用過程，主要變質(zhì)反應(yīng)及礦物組合演化在相應(yīng)階段依次發(fā)生。峰期之后第一次脫水作用，P-T軌跡依次穿過g- Cr- Jd(+Phn+q+H2O)、五變域g- Chl- Jd- Cr(+Phn+q+H2O)、四變域g- Jd- Cr- Ch卜Pa(+Phn+q+H2O)，并切割礦物飽和水含量降低的等值線(圖5-a)，有利于礦物組合演化，先后發(fā)生脫水反應(yīng)g+Law=Cr+Chl+Jd+H20、g+Cr=Chl+Jd+Pa+H20，導(dǎo)致石榴石大量被消耗，成分受到改造，硬玉、綠泥石及鈉云母生長，硬柱石和纖柱石分別于22xl05 kPa和21xl05 kPa左右的壓力處消失(圖5-b)。此過程中，礦物脫去大量的水，若沒有外來流體的加人體系將處于流體缺失狀態(tài)，巖石進(jìn)入流體缺失的變質(zhì)演化階段(圖5-b)。隨后巖石進(jìn)入五變域g-Jd-Chl-Pa(+Phn+q+H2O)，P-T軌跡沿著礦物中飽和水含量升高的方向切割飽和水含量等值線（圖5-a、b），不利于礦物組合的演化，不發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，峰期礦物組合在該階段易于保存。當(dāng)P～14.9×l05 kPa時(shí)，巖石進(jìn)入四變域g-Jd-Chl-Pa-Bi(+Phn+q+H2O)，此后將經(jīng)歷第二次脫水作用，發(fā)生脫水反應(yīng)g+Jd+Chl=Bi+Pa+H20，使得早期綠泥石消失，黑云母在此階段生長，而后P-T軌跡進(jìn)入五變域g- Jd- Bi- Pa(+Phn+q+H2O)中，此穩(wěn)定域礦物中飽和水含量依然略有增長，不發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，未保存有石榴石生長或者被消耗的記錄。當(dāng)P～12.9×l05 kPa時(shí)，鈉長石出現(xiàn)，硬玉轉(zhuǎn)變?yōu)榫G輝石，P-T軌跡依次進(jìn)入四變域g- O- Bi- Pa- Ab(+Phn+q+H2O)、三變域g- O- Bi-Pa-Ab-Chl(+Phn+q+H20)和四變域g-O-Bi-Chl-Ab(+Phn+q+H2O)中，巖石在四變域g- O-Bi- Pa-Ab(+Phn+q+H20)和g- O- Bi- Chl- Ab(+Phn+q+H2O)發(fā)生第三次及第四次脫水反應(yīng)。四次脫水反應(yīng)使得石榴石邊部成分發(fā)生改造，并在五變域g-O-Bi-Chl-Ab(+Phn+q+H2O)中被記錄下來。巖石在石榴石邊部記錄的溫壓條件后開始降溫降壓至五變域g-Chl-Ab-Bi(+Phn+q+H2O)，即薄片中所觀察到的礦物組合。
此外，由于石榴石邊部成分點(diǎn)所記錄的最大溫度要高于峰期Pl所對(duì)應(yīng)的溫度條件，因此，在巖石到達(dá)石榴石幔部成分(M)記錄的溫壓條件之后，推測P-T軌跡將切割水含量降低的礦物飽和水等值線沿著近等壓升溫的路徑演化至峰期P2(約26.5×l05 kPa/580℃)，即軌跡B。如圖5-a(B)所示，此峰期溫度與石榴石邊部成分點(diǎn)所記錄的最大溫度一致。峰期之后，巖石先經(jīng)歷早期近等溫降壓過程至石榴石邊部成分點(diǎn)所記錄的溫壓條件，而后降溫降壓至現(xiàn)階段保存的礦物組合穩(wěn)定域g—Chl-Ab-Bi(+Phn+q+H2O)。巖石在變質(zhì)演化過程中的流體行為與軌跡A基本一致，這種情況可以解釋為，早期的脫水反應(yīng)及峰期后巖石所經(jīng)歷的嚴(yán)重退變作用使得峰期變質(zhì)條件受到改造而未能保存下來。
綜合以上分析，早期綠泥石在進(jìn)變質(zhì)階段消失，巖石中可觀察到的綠泥石可能為晚期退變質(zhì)作用生成，再結(jié)合巖相學(xué)特征，石榴石中的云母包體形成于早期進(jìn)變質(zhì)階段，切穿片理的云母和石榴石“假象”中的云母可能是晚期重結(jié)晶或者變質(zhì)結(jié)晶而得。據(jù)此可以推論，樣品中的的綠泥石、石榴石、鈉長石、白云母、黑云母及石英為巖石在進(jìn)變質(zhì)、峰期或者退變質(zhì)的不同階段所保存下來的產(chǎn)物。
5討論
5.1松多含石榴石石英云母片巖的變質(zhì)演化
根據(jù)松多含石榴石云母石英片巖的巖相學(xué)特征、礦物化學(xué)特征和相平衡模擬結(jié)果，本文將該類巖石的變質(zhì)演化過程劃分為三個(gè)階段：進(jìn)變質(zhì)階段、峰期變質(zhì)階段和退變質(zhì)階段。
5.1.1進(jìn)變質(zhì)階段
進(jìn)變質(zhì)階段主要由石榴石核部到幔部的成分確定，表現(xiàn)為從大約21×l05 kPa/4500C升溫升壓至大約26.5×l05 kPa/5230C，若按圖5-a軌跡A演化，幔部成分點(diǎn)所記錄的溫壓條件即為變質(zhì)峰期，若按圖5-a軌跡B演化，巖石到達(dá)幔部成分點(diǎn)所記錄的溫壓條件之后，將繼續(xù)升溫升壓至變質(zhì)峰期P2(約26.5 xl05 kPa/580C)。該階段P-T軌跡不斷切割飽和水含量降低的等值線，有利于礦物組合的演化，并發(fā)生脫水反應(yīng)Chl+Law+Cr=g+Jd+Phn+H20，導(dǎo)致早期生成的綠泥石消失，石榴石、硬玉和多硅白云母生長，石榴石在該階段記錄進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶。從圖6的P-T軌跡可以看出，含石榴石云母石英片巖經(jīng)歷了從藍(lán)片巖相到榴輝巖相的變質(zhì)演化過程，是典型的冷俯沖過程。與之相比，包裹在片巖中的藍(lán)閃石榴輝巖經(jīng)歷了快速升壓緩慢升溫的進(jìn)變質(zhì)演化過程，雖然二者具有不同的進(jìn)變質(zhì)P-T軌跡，但都代表了升溫升壓的冷俯沖過程。
5.1.2峰期變質(zhì)階段
相平衡模擬的峰期變質(zhì)溫壓條件為約26.5×10s kPa/523℃或者約26.5×l05 kPa/580℃，對(duì)應(yīng)的峰期礦物組合均為g- Jd- Law- Cr(+Phn +q/Coe+H2O)。從圖6可以看出，巖石在峰期經(jīng)歷了硬柱石一榴輝巖相或者綠簾石一榴輝巖相的變質(zhì)作用。石榴石的邊部成分并未記錄變質(zhì)峰期，石榴石成分環(huán)帶特征和相平衡模擬表明其受到了后期的退變質(zhì)改造。巖石中普遍存在的鈉長石變斑晶包裹白云母和石英等礦物，推測其可能為峰期硬玉的退變質(zhì)產(chǎn)物。相平衡模擬同樣表明，巖石在進(jìn)變質(zhì)階段、峰期變質(zhì)階段與早期近等溫降壓抬升階段均有硬柱石、纖柱石存在，但在巖石中并未發(fā)現(xiàn)硬柱石、纖柱石或二者的假象。前人研究發(fā)現(xiàn)，硬柱石的形成需要大量的水，快速折返或者足夠冷的抬升條件才可以使其保存下來，在自然狀態(tài)的巖石中，很少發(fā)現(xiàn)有硬柱石存在，拉薩地塊近等溫降壓的抬升過程會(huì)使硬柱石脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榫G簾石。纖柱石由于其穩(wěn)定域較窄，在折返過程中同樣需要較快的侵出速率及足夠冷的抬升條件才能保存下來。此外，全巖成分對(duì)纖柱石的保存也會(huì)產(chǎn)生影響。
楊經(jīng)綏等(2006)利用g- O- Phn壓力計(jì)和g-O、g-Phn溫度計(jì)算出松多榴輝巖的峰期溫壓條件為(26～27) xl05 kPa,650~750℃；楊現(xiàn)力等(2014)通過相平衡模擬方法限定出松多藍(lán)閃石榴輝巖的峰期溫壓條件為大約30xl05kPa，大約610℃；本文得出的壓力條件能達(dá)到二者所限定的高壓范圍，本文所限定的溫度也與楊現(xiàn)力等(2014)所得到的中溫條件一致（圖6）。Cheng (2012)采用相平衡模擬計(jì)算出鄰近地區(qū)吉朗榴輝巖的峰期礦物組合g—O- phn- Coe，峰期溫壓條件為(34～38)×l05 kPa，753～790C，高于本文樣品的峰期溫壓條件，魏春景等(2013)指出在榴輝巖峰期礦物組合g-O-Phn-Coe中石榴石和多硅白云母的成分易于受全巖成分的影響，難以利用它們的成分等值線有效地限定巖石的溫壓條件，因此Cheng (2012)所模擬的峰期溫壓條件可能是不準(zhǔn)確的。
5.1.3退變質(zhì)階段
巖石在變質(zhì)峰期之后，先經(jīng)歷早期的近等溫降壓階段，發(fā)生四次脫水作用，第一次脫水發(fā)生在抬升早期，進(jìn)變質(zhì)階段生長的纖柱石、硬柱石隨脫水反應(yīng)消失，石榴石遭受改造成分發(fā)生變化，此后巖石進(jìn)入流體缺失的狀態(tài)。二三次四次脫水作用在巖石處于貧流體的狀態(tài)下發(fā)生，第二次脫水作用反應(yīng)導(dǎo)致早期綠泥石消失，脫去的水使得黑云母生長。三四次脫水后，鈉質(zhì)單斜輝石硬玉由于鈉長石的出現(xiàn)脫去鈉質(zhì)成分轉(zhuǎn)變?yōu)榫G輝石，晚期退變綠泥石出現(xiàn)，部分取代石榴石或生長于石榴石的裂隙中，少量白云母轉(zhuǎn)變?yōu)楹谠颇�，石榴石邊部成分遭受四次脫水作用后被改造。�?dāng)P-T軌跡演化到與峰期礦物組合水含量相同的溫壓條件處(6xl05 kPa,5230C)，受到改造的石榴石邊部成分被記錄下來。晚期巖石經(jīng)歷降溫降壓的退變質(zhì)過程至現(xiàn)階段巖石的礦物組合穩(wěn)定域g- Ab- Bi- ChI(+Phn+q+H20)。從圖6中可以看出，含石榴石云母石英片巖在退變質(zhì)早期階段經(jīng)歷了角閃巖相至綠簾角閃巖相的變質(zhì)作用，晚期階段遭受了綠片巖相疊加。
5.2松多含石榴石石英云母片巖的構(gòu)造意義
本論文利用Mn0- Na2O- Ca0- K20- Fe0-MgO-Al203- Si02-H20-O(Fe203) (MnNCKFMASHO)體系通過Thermocalc對(duì)含石榴石云母石英片巖進(jìn)行相平衡模擬，限定了巖石的峰期變質(zhì)溫壓以及P-T演化軌跡，將其與前人所做研究進(jìn)行對(duì)比（圖9）可以發(fā)現(xiàn)，該片巖與榴輝巖在理論上峰期變質(zhì)溫度可以達(dá)到一致，進(jìn)變質(zhì)軌跡與楊現(xiàn)力等(2014)所提出的進(jìn)變質(zhì)軌跡略有出入，但整體都反映了一個(gè)升溫升壓的冷俯沖過程，退變質(zhì)階段它與榴輝巖經(jīng)歷了基本相同的早期近等溫降壓及晚期降溫降壓的退變質(zhì)過程。此外，據(jù)野外露頭觀察，含石榴石石英云母片巖與榴輝巖接觸伴生。這些證據(jù)可以為證明松多榴輝巖圍巖含石榴石石英云母片巖曾經(jīng)歷過高壓變質(zhì)，與榴輝巖有著相同或者相似俯沖折返過程提供重要證據(jù)。
本研究得出的松多榴輝巖圍巖一含石榴石云母石英片巖的變質(zhì)溫壓條件支持了前人的研究，認(rèn)為松多榴輝巖帶可能代表了一條新的高壓變質(zhì)帶，這表明拉薩地塊中可能存在板塊深俯沖作用以及板塊縫合帶，大約266 Ma的榴輝巖相變質(zhì)時(shí)代,說明可能安第斯型造山時(shí)期古特提斯洋盆俯沖導(dǎo)致了高壓變質(zhì)的發(fā)生，榴輝巖帶中伴隨著超鎂鐵巖、大洋和洋島玄武巖等蛇綠巖帶的巖石組合，同樣也為縫合帶的存在提供了證據(jù)。此外，松多榴輝巖圍巖經(jīng)歷過高壓變質(zhì)的溫壓條件同時(shí)也為晚古生代一早中生代中壓變質(zhì)帶的劃分提供了新的依據(jù)。松多榴輝巖與其圍巖含石榴石云母石英片巖在峰期后的減壓階段均經(jīng)歷等溫降壓的退變質(zhì)過程，表明它們侵出速度很快，自身浮力或者與之伴生的蛇紋巖化地幔橄欖巖所產(chǎn)生的牽引力一浮力等可作為巖石上升至低地殼的侵位機(jī)制。等溫降壓的過程中，含石榴石云母石英片巖經(jīng)歷了角閃一榴輝巖相至角閃巖相的變質(zhì)作用，后期復(fù)雜的碰撞造山作用導(dǎo)致巖石從低地殼快速上升至地表，并伴隨有綠簾角閃巖相一綠片巖相變質(zhì)的疊加。
6結(jié)論
(1)巖石中石榴石具有從核到幔Xprp升高，Xsps降低的生長環(huán)帶，其邊部成分受到后期變質(zhì)的改造，顯示出Xprp降低，Xgrs升高的特點(diǎn)。利用NCKMnFMASHTO體系中的P-T視剖面圖，結(jié)合石榴石成分值和飽和水等值線確定了松多含石榴石石英云母片巖可能的P-T演化軌跡，并限定出峰期變質(zhì)條件約26.5xl05 kPa，523/580℃，對(duì)應(yīng)的峰期礦物組合為g-Jd-Law-Cr(+Phn+q+H20)。
(2)石榴石核部到幔部成分環(huán)帶記錄了主要的進(jìn)變質(zhì)P-T軌跡，結(jié)合飽和水等值線的變化，推斷出巖石在進(jìn)變質(zhì)階段經(jīng)歷了升溫升壓的冷俯沖過程，并經(jīng)歷藍(lán)片巖一榴輝巖相變質(zhì)。峰期后含石榴石云母石英片巖將經(jīng)歷早期近等溫減壓的快速折返抬升的過程，經(jīng)歷綠簾角閃巖一角閃巖相變質(zhì)，四次脫水作用使得石榴石邊部成分被改造，后期通過降溫降壓的退變質(zhì)過程繼續(xù)折返至地表，并遭受綠片巖相變質(zhì)的疊加。
(3)對(duì)比松多含石榴石石英云母片巖與榴輝巖
的峰期變質(zhì)條件、P-T軌跡以及變質(zhì)演化過程．并結(jié)合二者在野外相互伴生的地質(zhì)關(guān)系，證明了松多榴輝巖與其圍巖含石榴石石英云母片巖一起經(jīng)歷高壓變質(zhì)，有著相同或者相似的俯沖折返過程。
7提要：
拉薩地塊松多超高壓變質(zhì)帶含石榴石白云母石英片巖為榴輝巖的圍巖，巖石的礦物組合為石榴石、白云母、鈉長石、綠泥石、石英及少量金紅石、榍石。石榴石具有明顯的成分環(huán)帶，從核部到幔部Xprp= [Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]緩慢升高，Xsps= [Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]逐漸降低，表明石榴石從核部到幔部的成分記錄了溫度逐漸升高的進(jìn)變質(zhì)過程；幔部到邊部，Xprp= [Mg/(Mg+Fe+Mn+Ca)]略微降低，Xgrs= [Ca/(Mg+Fe+Mn+Ca)]明顯升高，Xsps= [Mn/(Mg+Fe+Mn+Ca)]先升高后降低，表明石榴石邊部成分受到了退變質(zhì)作用改造，呈現(xiàn)擴(kuò)散環(huán)帶的特征。利用Thermocalc變質(zhì)相平衡計(jì)算軟件在MnNCKFMASHO體系下計(jì)算出含石榴石云母石英片巖的P-T、P-M(H2O)視剖面圖，結(jié)合石榴石鎂鋁榴石等值線、鈣鋁榴石等值線及飽和水含量等值線限定出含石榴石云母石英片巖的峰期變質(zhì)條件為約27×los kPa，523/5800C，對(duì)應(yīng)的峰期礦物組合為(g-Jd-Cr-Law(+Phn+q/Coe+H。0)。石榴石核部到幔部成分記錄了主要的進(jìn)變質(zhì)演化，結(jié)合飽和水等值線的變化，判斷進(jìn)變質(zhì)階段為升溫升壓的冷俯沖過程，巖石經(jīng)歷了藍(lán)片巖相至榴輝巖相的變質(zhì)演化；P-M(H20)視剖面圖及飽和水等值線反映了巖石在減壓中的流體行為，通過其變化特征可以確定巖石在峰期之后先經(jīng)歷近等溫降壓的早期退變質(zhì)過程，晚期降溫降壓的退變軌跡則由石榴石邊部成分所確定，此過程中，巖石發(fā)生了角閃巖相至綠簾角閃巖相變質(zhì)，并在后期經(jīng)歷了綠片巖相變質(zhì)疊加。近等溫降壓的退變
質(zhì)過程反映了快速抬升的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程，早期硬玉轉(zhuǎn)變?yōu)殁c長石可能發(fā)生在這個(gè)階段。對(duì)比含石榴石云母石英片巖與榴輝巖的P-T軌跡，峰期變質(zhì)溫壓及變質(zhì)演化特征，提出含石榴石云母石英片巖曾經(jīng)歷過高壓變質(zhì)，結(jié)合野外相互伴生的地質(zhì)關(guān)系，認(rèn)為該片巖與榴輝巖經(jīng)歷了相同或者相似的俯沖折返過程。
