柴北緣錫鐵山花崗質(zhì)片麻巖深熔作用年代和冷卻歷史: 來(lái)自淺色體40Ar/39Ar年代學(xué)證據(jù)

胡榮國(guó)， 邱華寧， Jan R.WIJBRANS， Fraukje M.BROUWER，何立言， 王 敏

（1.桂林理工大學(xué) 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西 桂林 541004； 2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所，同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 510640； 3.Department of Petrology， VU University Amsterdam，De Boelelaan 1085， 1081 HV Amsterdam， The Netherlands）

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柴北緣錫鐵山花崗質(zhì)片麻巖深熔作用年代和冷卻歷史: 來(lái)自淺色體40Ar/39Ar年代學(xué)證據(jù)

胡榮國(guó)1， 2， 3， 邱華寧2*， Jan R.WIJBRANS3， Fraukje M.BROUWER3，何立言2， 王 敏2

（1.桂林理工大學(xué) 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西 桂林 541004； 2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所，同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 510640； 3.Department of Petrology， VU University Amsterdam，De Boelelaan 1085， 1081 HV Amsterdam， The Netherlands）

摘 要：長(zhǎng)英質(zhì)淺色體廣泛出露于柴北緣造山帶中段錫鐵山地體花崗質(zhì)片麻巖中， 多呈脈狀、不規(guī)則透鏡狀順區(qū)域片麻理走向產(chǎn)出， 主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、石英以及少量黑云母組成， 是黑云母花崗質(zhì)片麻巖深融作用的產(chǎn)物。溫壓估算獲得其形成條件為P=（6.5～9.6）×102MPa， T=640～690 ℃， 達(dá)麻粒巖相。選取淺色體角閃石和鉀長(zhǎng)石單礦物進(jìn)行激光階段加熱40Ar/39Ar定年。角閃石共進(jìn)行了17個(gè)階段， 其中3～17階段數(shù)據(jù)形成平坦年齡譜， 坪年齡為442.5±4.0 Ma； 構(gòu)成年齡坪的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的等時(shí)線(xiàn)年齡為441.6±3.9 Ma， 相應(yīng)初始捕獲氬比值為303±4， 暗示該角閃石樣品不含過(guò)剩40Ar。坪年齡～442.5 Ma解釋為角閃石初始結(jié)晶年齡， 代表了錫鐵山地區(qū)黑云母片麻巖發(fā)生深融（混合巖化）的時(shí)代。共生鉀長(zhǎng)石階段加熱獲得一個(gè)低溫和一個(gè)高溫坪， 坪年齡分別為307.5±2.9 Ma和323.3±3.0 Ma； 等時(shí)線(xiàn)圖譜暗示該鉀長(zhǎng)石樣品未受過(guò)剩40Ar干擾。坪年齡分別代表淺色體冷卻到鉀長(zhǎng)石封閉溫度～200 ℃和～250 ℃的時(shí)間。40Ar/39Ar定年結(jié)果顯示錫鐵山黑云母片麻巖深熔作用后經(jīng)歷了低速抬升（0.1～0.2 km/Ma）和緩慢冷卻（3～3.6 ℃/Ma）的演化歷史。

關(guān)鍵詞：淺色體； 花崗質(zhì)片麻巖； 深熔作用；40Ar/39Ar定年； 冷卻歷史； 錫鐵山地體

項(xiàng)目資助： 荷蘭皇家文理科學(xué)院基金（06CDP002）和中-荷聯(lián)合培養(yǎng)博士生計(jì)劃（08PhD-08）聯(lián)合資助。

0　引 言

柴北緣造山帶是近十多年來(lái)發(fā)現(xiàn)和擬定的一條早古生代超高壓變質(zhì)帶（楊建軍等， 1994； Lu et al.，1999； 張建新等， 2000； 楊經(jīng)綏等， 2001； Song et al.，2003a， 2014； Xiong et al.， 2012； Zhang et al.， 2013b）。它東起都蘭沙柳河， 向西經(jīng)過(guò)德令哈、錫鐵山、綠梁山、魚(yú)卡直至阿爾金斷裂附近的賽什騰山， 呈NW-SE向展布， 斷續(xù)綿延超過(guò)700 km（圖1a， b）。

根據(jù)礦物組合、變質(zhì)特征以及變質(zhì)演化歷史，自東向西依次可劃分為都蘭榴輝巖、錫鐵山榴輝巖、綠梁山石榴石橄欖巖和魚(yú)卡榴輝巖4個(gè)超高壓地體（圖1b）。錫鐵山地體位于柴北緣造山帶的中部， 區(qū)內(nèi)廣泛出露以混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖為主的中高級(jí)變質(zhì)巖（青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1991）。榴輝巖及其退變質(zhì)產(chǎn)物——榴閃巖和斜長(zhǎng)角閃巖多呈大小不等的透鏡狀賦存于正副片麻巖、片巖中。發(fā)現(xiàn)至今， 錫鐵山榴輝巖-片麻巖地體已吸引了眾多中外地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注， 并在巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)等方面取得了卓有成效的研究成果（張建新等， 2002，2007； 孟繁聰?shù)龋?2003， 2005a； Mattinson et al.， 2007；宋述光等， 2011； Chen et al.， 2012； Liu et al.， 2012；Zhang et al.， 2012， 2013a； 胡榮國(guó)等， 2013）。然而對(duì)于錫鐵山地區(qū)混合巖的研究?jī)H在區(qū)域分布、構(gòu)造分析和巖石成因等方面有少量研究工作（金玉聲， 1981；孟繁聰?shù)龋?2005b）， 有關(guān)錫鐵山混合巖的形成時(shí)代和熱構(gòu)造歷史卻還鮮有報(bào)道。

圖1　柴北緣變質(zhì)帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a， b）和錫鐵山榴輝巖-片麻巖地體地質(zhì)簡(jiǎn)圖（c）Fig.1 Simplified geological maps of the North Qaidam UHP metamorphic belt （a， b） and geological sketch of the Xitieshan eclogite-gneiss terrane （c）

混合片麻巖中的淺色體巖性單一， 來(lái)源簡(jiǎn)單，包含豐富的與地殼深熔、熔體遷移以及熔體結(jié)晶分離相關(guān)的地質(zhì)信息， 因此定年結(jié)果可以對(duì)混合巖化作用（陸殼深熔）的時(shí)代及隨后的冷卻演化歷史提供有效的約束。本次研究選取錫鐵山超高壓變質(zhì)巖的主要圍巖——混合巖化黑云母花崗質(zhì)片麻巖內(nèi)的淺色體為研究對(duì)象， 通過(guò)巖相學(xué)觀察、礦物電子探針成分分析以及角閃石和鉀長(zhǎng)石Ar/Ar同位素定年研究， 來(lái)探討錫鐵山花崗質(zhì)片麻巖混合巖化作用的變質(zhì)條件、形成時(shí)代及其在抬升過(guò)程中的熱構(gòu)造演化歷史。

1　地質(zhì)背景及樣品描述

柴北緣超高壓變質(zhì)帶位于柴達(dá)木盆地北側(cè)， 祁連地塊和柴達(dá)木地塊之間， 是一個(gè)形成于早古生代的典型大陸型俯沖碰撞構(gòu)造造山帶（楊經(jīng)綏等， 2001；許志琴等， 2003； Song et al.， 2003b， 2014； Mattinson et al.， 2006； Chen et al.， 2007； Zhang et al.， 2009a，2013b）。錫鐵山榴輝巖-片麻巖地體位于錫鐵山-阿莫尼克山一帶， 主要由古元古界達(dá)肯大坂群混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、片巖和大小不等的透鏡狀榴輝巖塊體組成， 與西南端出露的一套綠片巖相變質(zhì)的寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)灘間山群火山巖呈斷層接觸（王惠初等，2003）； 東北端則被～428 Ma花崗巖侵入（圖1c， 孟繁聰?shù)龋?2005b）。榴輝巖大多經(jīng)歷了強(qiáng)烈的麻粒巖-角閃巖相退變質(zhì)作用疊加。最近Liu et al. （2012）在退變質(zhì)榴閃巖的鋯石中發(fā)現(xiàn)柯石英包體， 確定了該地體曾經(jīng)達(dá)到超高壓變質(zhì)條件。根據(jù)礦物組合可分為多硅白云母榴輝巖和角閃石榴輝巖兩種類(lèi)型， 峰期變質(zhì)條件為: P=（27.1～31.7）×102MPa， T=751～791 ℃（Zhang et al.， 2011）； 峰期變質(zhì)作用的時(shí)間被認(rèn)為發(fā)生在440～458 Ma（Mattinson et al.， 2006； Zhang et al.，2011； Chen et al.， 2012； Liu et al.， 2012）。采用Garnet-Sillimanite-Plagioclase-Quartz（GASP）壓力計(jì)和Garnet-Biotite溫度計(jì)， 估算出錫鐵山副片麻巖的溫壓條件為: P=（6.0～11）×102MPa， T=675～820 ℃， 反映副片麻巖經(jīng)歷了中壓麻粒巖相條件下的變質(zhì)作用（Zhang et al.， 2009b； Zhang et al.， 2012）。年代學(xué)方面，Zhang et al. （2008， 2009b）先后對(duì)區(qū)內(nèi)榴輝巖的圍巖——石榴石藍(lán)晶石黑云母副片麻巖進(jìn)行了詳細(xì)的SHRIMP U-Pb定年， 得到一組上交年齡為～890 Ma （8個(gè)分析點(diǎn)）和兩組下交年齡， 分別為451～461 Ma （20個(gè)分析點(diǎn)）和～423 Ma（3個(gè)分析點(diǎn)）， 解釋為原巖結(jié)晶、高壓麻粒巖相和低壓麻粒巖相變質(zhì)作用時(shí)代。綜合考慮到在榴輝巖相高壓-超高壓變質(zhì)過(guò)程中結(jié)晶的鋯石很難在退化變質(zhì)過(guò)程中被完全改造； 而在麻粒巖相階段， 由于流體和Zr元素的缺乏， 鋯石幾乎不會(huì)在該階段形成。因此， 宋述光等（2011）認(rèn)為把鋯石的下交年齡451～461和～423 Ma解釋為麻粒巖/角閃巖相改造年齡的觀點(diǎn)欠妥。最近， 針對(duì)具有相同礦物組合的副片麻巖， Zhang et al. （2012）采用獨(dú)居石原位電子探針（EMP）和SHRIMP鋯石U-Pb法做了詳細(xì)的定年工作， 獲得938～945 Ma， 455～460 Ma和422～425 Ma三組年齡， 分別被解釋為原巖結(jié)晶、超高壓變質(zhì)和角閃巖退變質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)代。

表1　錫鐵山黑云母花崗質(zhì)片麻巖淺色脈體中角閃石和長(zhǎng)石成分Table 1 Compositions of representative amphiboles and feldspars from the leucosome within the Xitieshan biotite granitic gneiss

本文研究樣品09NQ48為錫鐵山黃羊溝黑云母花崗質(zhì)片麻巖中的長(zhǎng)英質(zhì)淺色體， 采樣點(diǎn)坐標(biāo): E95°30′55″， N37°23′55″（圖1c）。淺色體主要特征如下:順區(qū)域片麻理發(fā)育， 呈透鏡狀， 最寬處可達(dá)15 cm（圖2a， b）。礦物顆粒粗大， 呈花崗結(jié)構(gòu)， 主要由鉀長(zhǎng)石（30%～40%）、斜長(zhǎng)石（25%～35%）、角閃石（～15%）和石英（～10%）組成， 含極少量黑云母（＜2%）以及磷灰石和鋯石等副礦物。長(zhǎng)石多呈自形、半自形板狀，部分中-粗粒長(zhǎng)石邊界處可觀察到一些細(xì)粒的石英單晶或集合體（圖2c）， 為深融作用的產(chǎn)物。角閃石為自形-半自形長(zhǎng)柱狀， 弱定向排列。礦物成分在荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)地球科學(xué)系的JEOL JXA-8800M探針儀上進(jìn)行了電子探針?lè)治觯ū?）； 礦物代號(hào)基于 Whitney and Evans （2010）。根據(jù)Leake et al. （1997） 的角閃石分類(lèi)法知， 角閃石為鈣質(zhì)角閃石，包括韭閃石、鈣鎂閃石和鎂角閃石（表1）。斜長(zhǎng)石主要分為中長(zhǎng)石（An55-58Ab40-43Or1-2）， 而鉀長(zhǎng)石主要為透長(zhǎng)石/微斜長(zhǎng)石（An0.3Ab5-7Or93-95）。根據(jù)淺色體

的電子探針數(shù)據(jù)， 選取角閃石及其相鄰的斜長(zhǎng)石成分（表1）， 利用角閃石-斜長(zhǎng)石地質(zhì)溫度計(jì)（Holland and Blundy， 1994）和角閃石-斜長(zhǎng)石-（石英）地質(zhì)壓力計(jì)（Bhadra and Bhattacharya， 2007）， 計(jì)算得到淺色脈體的形成條件為P=（6.5～9.6）×102MPa， T=640～690 ℃，達(dá)麻粒巖相。

圖2　錫鐵山含淺色體黑云母花崗質(zhì)片麻巖野外產(chǎn)狀（a）， 淺色體標(biāo)本（b）和淺色體顯微照片（c）Fig.2 Field occurrence of the leucosome within biotite granitic gneiss in the Xitieshan terrane （a）， photo of the sample （b） and microphotograph of the leucosome （c）

2　實(shí)驗(yàn)技術(shù)

角閃石和鉀長(zhǎng)石單礦物分選工作在荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)選礦實(shí)驗(yàn)室完成。樣品用液壓機(jī)及鄂式破碎機(jī)破碎， 過(guò)篩后， 選取粒徑在250～500 μm之間的礦物進(jìn)行重液分選（角閃石比重: 3.1～3.3 g/cm3；鉀長(zhǎng)石比重: 2.54～2.59 g/cm3）和磁選。最后， 所有樣品在雙目鏡下手選出未見(jiàn)礦物連晶和明顯蝕變的樣品， 純度達(dá)99%。實(shí)驗(yàn)樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品分別用鋁箔和銅箔包裝呈小圓餅狀， 密封于小鋁管內(nèi)。為了獲得樣品的J值， 在玻璃管兩端及每4個(gè)樣品中間插放一個(gè)標(biāo)樣， 并記錄每個(gè)樣品及標(biāo)樣在鋁管中的位置， 用以確定樣品管J值的變化曲線(xiàn)， 并通過(guò)曲線(xiàn)方程計(jì)算出每個(gè)樣品的J值。樣品送至中國(guó)原子能科學(xué)研究院49-2游泳池反應(yīng)堆中照射50 h， 中子活化編號(hào)為GZ17。40Ar/39Ar測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室GVI-5400?質(zhì)譜計(jì)上完成。中子通量監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣品為本實(shí)驗(yàn)室所采用的標(biāo)樣北京房山花崗閃長(zhǎng)巖黑云母樣品ZBH-25， 其K-Ar年齡為132.5±1.2 Ma（王松山，1983）。樣品用激光階段加熱求得J值， 然后根據(jù)J值變化曲線(xiàn)的函數(shù)關(guān)系和樣品的位置計(jì)算出每個(gè)樣品的J值。干擾氬同位素校正因子分別為: （39Ar/37Ar）Ca=8.984×10-4， （36Ar/37Ar）Ca=2.673×10-4，（40Ar/39Ar）K=5.97×10-3和（38Ar/39Ar）K=1.211×10-2。Ar同位素分析之前， 整個(gè)系統(tǒng)先使用加熱帶在150 ℃下烘烤去氣。而后， 激光階段加熱釋放出來(lái)的氣體通過(guò)2個(gè)SAES NP10?Zr/Al吸氣泵純化后送入質(zhì)譜計(jì)進(jìn)行氬同位素分析。每次實(shí)驗(yàn)以本底分析開(kāi)始， 在完成4至6個(gè)階段后插做一個(gè)本底分析， 用以準(zhǔn)確扣除系統(tǒng)的本底。本底分析時(shí)不發(fā)射激光， 其實(shí)驗(yàn)流程與樣品分析流程完全一致。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

角閃石和鉀長(zhǎng)石激光加熱40Ar/39Ar定年結(jié)果采用A.A.P. Koppers博士編寫(xiě)的軟件ArArCALC V2.50進(jìn)行計(jì)算和作圖（Koppers， 2002）。樣品各階段加熱數(shù)據(jù)匯總于表2， 年齡誤差以2σ給出。

表2　錫鐵山黑云母花崗質(zhì)片麻巖淺色體中角閃石和鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar定年結(jié)果Table 240Ar/39Ar dating results for amphibole and K-feldspar from the leucosome within the Xitieshan biotite granitic gneiss

角閃石09NQ48Amp激光階段加熱進(jìn)行了17個(gè)階段， 總氣體年齡為445.5±4.0 Ma， K/Ca比值穩(wěn)定在0.147±0.005（圖3a）， 與電子探針?lè)治鼋Y(jié)果基本一致（表1）。初始兩個(gè)階段表觀年齡偏老（655～466 Ma）， 而后由3～17階段數(shù)據(jù)形成平坦年齡譜，對(duì)應(yīng)坪年齡為442.5±4 Ma（MSWD=0.5，39Ar=97%）（圖3b）。在反等時(shí)圖解上， 構(gòu)成年齡坪的數(shù)據(jù)點(diǎn)（■）形成了一條相關(guān)性良好的等時(shí)線(xiàn)， 對(duì)應(yīng)等時(shí)年齡為441.6±3.9 Ma （MSWD=0.3）， 對(duì)應(yīng)初始捕獲氬比值為303±4。

鉀長(zhǎng)石09NQ48Kfs進(jìn)行了11個(gè)階段的逐步升溫激光加熱分析， 形成了一個(gè)低溫和一個(gè)高溫年齡坪； 總氣體年齡為316.8±3.8 Ma， K/Ca比值為183 ±20 （圖4a）。低溫年齡坪由1～3階段的數(shù)據(jù)點(diǎn)組成，對(duì)應(yīng)的坪年齡為307.5±2.9 Ma （MSWD=0.26，39Ar約占37%）； 高溫年齡坪由6～11階段的數(shù)據(jù)點(diǎn)組成， 對(duì)應(yīng)的坪年齡為324.3±3.0 Ma（MSWD=0.13，39Ar約占49%） （圖4b）。在反等時(shí)線(xiàn)圖解上， 低溫坪（·）和高溫坪（■）階段的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的等時(shí)年齡分別為307.3±2.9 Ma （MSWD=0.03）和324.4±3.2 Ma （MSWD= 0.16）， 相應(yīng)的截距值則分為303±11和288±91 （圖4c），在誤差范圍內(nèi)都與現(xiàn)代空氣氬（295.5）一致， 暗示該樣品不含過(guò)剩40Ar。

圖3　錫鐵山黑云母花崗質(zhì)片麻巖淺色體角閃石激光階段加熱40Ar/39Ar定年結(jié)果Fig.3 Plots based on the40Ar/39Ar data of the amphibole 09NQ48Amp from the leucosome within biotite granitic gneiss by laser stepwise heating

圖4　錫鐵山黑云母花崗質(zhì)片麻巖淺色體鉀長(zhǎng)石激光階段加熱40Ar/39Ar定年結(jié)果Fig.4 Plots based on the40Ar/39Ar data of the K-feldspar 09NQ48Kfs from the leucosome within biotite granitic gneiss by laser stepwise heating

4　討 論

4.140Ar/39Ar定年地質(zhì)意義

錫鐵山副片麻巖和正片麻巖具有相似的地球化學(xué)成分和一致的Nd模式年齡（1.88～2.28 Ga）， 且正片麻巖可能是副片麻巖在新元古代（～952 Ma）原地熔融作用的產(chǎn)物（張建新等， 2003）。在早古生代， 二者與所夾的榴輝巖的基性原巖一起卷入了深俯沖作用， 經(jīng)歷了共同的高壓-超高壓變質(zhì)作用（Zhang et al.， 2008， 2009b； Zhang et al.， 2011， 2012）。孟繁聰?shù)龋?005b）對(duì)區(qū)內(nèi)的花崗質(zhì)片麻巖進(jìn)行了SHRIMP鋯石U-Pb定年， 獲得435±7 Ma的加權(quán)平均年齡（10個(gè)分析點(diǎn)）， 解釋為片麻巖發(fā)生高角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用的時(shí)代。

本次研究的淺色體來(lái)自錫鐵山黃羊溝黑云母花崗質(zhì)片麻巖， 用于40Ar/39Ar定年的礦物分別為角閃石和鉀長(zhǎng)石。角閃石激光階段加熱獲得的坪年齡為442.5±4.0 Ma， 在誤差范圍內(nèi)與前人獲得的花崗質(zhì)片麻巖鋯石變質(zhì)年齡（～435 Ma）基本一致?？紤]到在一般情況下角閃石的Ar同位素封閉溫度（500～ 650℃， Villa， 1998）要低于鋯石的Pb同位素封閉溫度（～900℃， Cherniak and Watson， 2001）和片麻巖中壓麻粒巖相變質(zhì)作用時(shí)的溫度（705～800 ℃， Zhang et al.，2008）， 角閃石40Ar/39Ar定年結(jié)果可有以下三種解釋: （1）淺色體自結(jié)晶形成后經(jīng)歷了極其快速的冷卻抬升；（2）樣品含有均勻過(guò)剩40Ar， 坪年齡和等時(shí)年齡均無(wú)任何地質(zhì)意義； （3）過(guò)剩40Ar只存在于角閃石的流體包裹體中， 并在低溫階段就已經(jīng)釋放出來(lái)（導(dǎo)致最初2個(gè)階段表觀年齡偏老）， 而礦物晶格中并不含過(guò)剩40Ar， 其坪年齡為角閃石在麻粒巖相條件下的初始結(jié)晶年齡， 代表了錫鐵山地區(qū)黑云母花崗質(zhì)片麻巖發(fā)生混合巖化（深融作用）的時(shí)代。綜合考慮， 我們認(rèn)為第3種解釋更為合理， 理由如下:

已有研究表明， 錫鐵山地區(qū)的高壓-超高壓變質(zhì)巖及其圍巖深俯沖后并未經(jīng)歷極其快速的冷卻折返演化歷史， 而是一個(gè)近升溫降壓的折返過(guò)程（Zhang et al.， 2005， 2008， 2009b； Mattinson et al.，2007； Zhang et al.， 2012）。再者， 由于深熔作用會(huì)強(qiáng)烈的削弱深俯沖巖石的流變學(xué)性質(zhì)， 該類(lèi)巖石的抬升速率（可能受底辟流作用驅(qū)動(dòng)）一般認(rèn)為是相對(duì)緩慢的（Wallis et al.， 2005）。

錫鐵山地區(qū)含過(guò)剩40Ar的角閃石樣品階段加熱40Ar/39Ar定年通常形成單調(diào)遞減（胡榮國(guó)等， 2013）或馬鞍型（Zhang et al.， 2005）表觀年齡圖譜； 等時(shí)線(xiàn)圖解法獲得遠(yuǎn)高于現(xiàn)代空氣Ar比值的截距值和年輕合理的等時(shí)年齡。而本次分析的角閃石樣品階段加熱形成了平坦的表觀年齡圖譜、相關(guān)性良好的等時(shí)線(xiàn)、與坪年齡一致的等時(shí)年齡以及在誤差范圍內(nèi)和現(xiàn)代空氣氬比值一致的截距值， 這些特征都暗示該樣品未受過(guò)剩40Ar污染。

研究表明， 角閃石的Ar同位素封閉溫度可以遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)?zāi)M得出的封閉溫度， 在某些特殊的地質(zhì)環(huán)境下， 甚至可以＞650 ℃（Berger and York， 1981；Wilke et al.， 2010）。而本次研究的淺色體其變質(zhì)溫度為675±15 ℃， 與假設(shè)的最高封閉溫度基本一致。因此角閃石在此條件下結(jié)晶是能夠保持體系封閉的。

退一步而言， 即使角閃石的封閉溫度低于混合巖化作用時(shí)的熔融溫度， 在礦物結(jié)晶過(guò)程中， 含水流體的存在與否及其含量的多少對(duì)于Ar在變質(zhì)礦物（如角閃石、多硅白云母等）中的擴(kuò)散和運(yùn)移會(huì)起到非常重要的影響， 其決定性要顯著的超過(guò)溫度起到的作用（Villa， 1998； Di Vincenzo and Palmeri， 2001），而深熔過(guò)程被認(rèn)為是一個(gè)缺乏含水流體的封閉體系（Breton and Thompson， 1988； Johannes， 1988）。此外，后成合晶在錫鐵山麻粒巖相和角閃巖相退變質(zhì)階段的廣泛發(fā)育， 同樣暗示整個(gè)退變質(zhì)過(guò)程含水流體的存在是非常有限的（Zhang et al.， 2005； Zhang et al.，2011）。此條件下， 從熔融到冷凝結(jié)晶過(guò)程中該樣品處于封閉狀態(tài)， 其形成年齡可以用來(lái)約束混合巖化發(fā)生的年代（Yang et al.， 2005）。

鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar階段加熱定年獲得了一個(gè)低溫和一個(gè)高溫坪， 對(duì)應(yīng)的坪年齡分別為307.5±2.9 Ma 和324.3±3.0 Ma?？紤]到緩慢冷卻的鉀長(zhǎng)石內(nèi)有多個(gè)不連續(xù)分布的擴(kuò)散域， 致使對(duì)應(yīng)不同的封閉溫度（Lovera et al.， 1989）， 我們把高溫和低溫坪年齡分別解釋為鉀長(zhǎng)石冷卻到～250 ℃和～200 ℃的時(shí)間?；谝陨涎芯?， 我們可以對(duì)錫鐵山混合巖化片麻巖的抬升冷卻過(guò)程進(jìn)行歸納: ～443 Ma時(shí)， 錫鐵山的陸殼巖石在地下～30 km處發(fā)生深熔作用， 角閃石長(zhǎng)英質(zhì)淺色體隨后從熔融體中結(jié)晶出來(lái)（對(duì)應(yīng)的溫度為675±15 ℃）， 而后在～324 Ma抬升至地表～7 km處（～250 ℃）， 對(duì)應(yīng)的抬升速率為～0.2 km/Ma， 冷卻速率為～3.6 ℃/Ma； 到302 Ma進(jìn)一步抬升至地下～6 km的深度（～200 ℃）， 抬升和冷卻速率分別降至～0.1 km/Ma和～2.3 ℃/Ma。

4.2淺色體形成機(jī)制

通過(guò)與錫鐵山榴輝巖中的淺色體進(jìn)行對(duì)比（Chen et al.， 2012）， 我們發(fā)現(xiàn)榴輝巖淺色體與黑云母片麻巖淺色體在礦物組成、形成時(shí)間以及形成機(jī)制上有明顯差異: 前者主要由斜長(zhǎng)石（60%～70%）和石英（30%～40%）組成， 只含有極少量的白云母、黑云母、鉀長(zhǎng)石以及角閃石； 后者鉀長(zhǎng)石（30%～40%）和角閃石（～15%）所占比例顯著增加， 石英（～10%）和斜長(zhǎng)石（25%～35%）則含量急劇降低。此外， 前者的形成時(shí)代為428±2 Ma， 折返階段的黝簾石和綠輝石脫水分解導(dǎo)致榴輝巖在折返過(guò)程中部分熔融是該類(lèi)脈體形成的主要機(jī)制， 與區(qū)內(nèi)的碰撞后I型花崗巖是同一次構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物（Chen et al.， 2012）； 后者形成于442.5±4.0 Ma， 稍晚于錫鐵山地區(qū)片麻巖超高壓變質(zhì)作用年代（460～455 Ma）（Zhang et al.， 2012）， 但與柴北緣地區(qū)基性高壓麻粒巖峰期變質(zhì)作用時(shí)代（450～434 Ma）基本一致（Zhang et al.， 2008； Yu et al.，2011， 2012）。因此， 錫鐵山花崗質(zhì)片麻巖在構(gòu)造折返的高壓麻粒巖相減壓（升溫）階段， 誘發(fā)的深熔作用（部分熔融）是淺色體形成的主要機(jī)制， 它代表的是熔體在源區(qū)冷凝結(jié)晶的產(chǎn)物。片麻巖中含大量高鉀含水礦物——黑云母和白云母是導(dǎo)致淺色脈體堿性長(zhǎng)石含量增高的決定性因素； 深熔作用的發(fā)生很可能也是導(dǎo)致錫鐵山地區(qū)片麻巖中超高壓變質(zhì)標(biāo)志性礦物（如柯石英、微粒金剛石等）無(wú)法保存的主要因素之一。值得注意的是， 雖然錫鐵山地區(qū)的地殼物質(zhì)在～443 Ma的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)生部分熔融， 但是大規(guī)模的（淺色）花崗巖上侵卻是出現(xiàn)在428 Ma以后（孟繁聰?shù)龋?2005b）， 暗示其演化是一個(gè)由半深熔轉(zhuǎn)向高度深熔的過(guò)程: 即在深熔作用的初期， 地殼物質(zhì)熔融程度較低， 還無(wú)法形成大規(guī)模的流體來(lái)形成花崗巖巖漿。類(lèi)似的地質(zhì)現(xiàn)象在喜馬拉雅造山帶也存在（Yang et al.， 2005）。

5　結(jié) 論

（1） 錫鐵山黑云母片麻巖中的淺色體是地殼深熔的產(chǎn)物， 巖相學(xué)和礦物成分研究表明脈體形成溫壓條件為P=（6.5～9.6）×102MPa， T=640～690 ℃， 達(dá)麻粒巖相。

（2） 淺色體角閃石40Ar/39Ar定年結(jié)果顯示錫鐵山黑云母花崗質(zhì)片麻巖在～443 Ma經(jīng)歷深熔作用， 與區(qū)域（高壓）麻粒巖相變質(zhì)作用相伴而生， 是構(gòu)造折返減壓（升溫）階段， 發(fā)生部分熔融（深熔）作用的產(chǎn)物。

（3） 淺色體鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar定年結(jié)果顯示經(jīng)歷深熔作用后， 地殼物質(zhì)從下地殼深度抬升至地表的過(guò)程具有低速率和低冷卻率的特征。

致謝： 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所蒲志平老師給予的大力支持， 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所孟繁聰研究員和一位匿名審稿專(zhuān)家評(píng)閱了本文， 提出了寶貴的意見(jiàn)和建議， 在此一并表示感謝！

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Anatexis and Cooling History of Granitic Gneiss in the Xitieshan Terrane， North Qaidam： Evidence from40Ar/39Ar Geochronological Study of Leucosome

HU Rongguo1， 2， 3， QIU Huaning2*， Jan R.WIJBRANS3， Fraukje M.BROUWER3，HE Liyan2and WANG Min2
（1. Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration， Guilin University of Technology， Guilin 541004，Guangxi， China； 2. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry， Guangzhou Institute of Geochemistry， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， Guangdong， China； 3. Department of Petrology， VU University Amsterdam， De Boelelaan 1085， 1081 HV Amsterdam， the Netherlands）

Abstract：Felsic leucosome veins are widely distributed in biotite granitic gneiss in the Xitieshan terrane， North Qaidam，western China. The leucosome veins are derived from anatectic magmatites and consist mainly of plagioclase，K-feldspar， quartz and amphibole with minor biotite. Thermobarometric study indicates that the leucosome records granulite-facies metamorphic conditions of P=（6.5-9.6）×102MPa and T=640-690 ℃. Amphibole and K-feldspar separates from the leucosome veins were analyzed by the laser stepwise heating40Ar/39Ar method. The release pattern of the amphibole is characterized by older apparent ages for the first two steps， which account for ～3% of the cumulative39Ar released. The remainder of the experiment produced younger and concordant apparent age with a plateau age of 442.5±4.0 Ma. The data points constituting the age plateau yields a well-defined isochron with an intercept age of 441.6±3.9 Ma， and an initial40Ar/36Ar ratio （303±4） indistinguishable from that of atmosphere. Considering the leucosome was directly produced by crystallization of melt in the anatexis region， the amphibole plateau age of ca. 442.5 Ma provides an effective constraint on anatexis of the Xitieshan biotite-bearing granitic gneiss. K-feldspar produces an increasing staircase-shaped age spectrum with a younger plateau age of ca. 307.5 Ma in the first three steps and an older plateau age of ca. 324.3 Ma in the last segment. These ages are interpreted in terms of cooling through closure temperatures of ～200 ℃ and ～250 ℃， respectively.40Ar/39Ar data indicate low uplift velocities （0.1-0.2 km/Ma）and cooling rates （3-3.6 ℃/Ma） exhumation of the Xitieshan HP/UHP granitic gneiss after the anatexis.

Keywords:leucosome； granitic gneiss； anatexis；40Ar/39Ar dating； cooling history； Xitieshan terrane

中圖分類(lèi)號(hào)：P597

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1552（2016）01-0125-011

收稿日期：2014-02-10； 改回日期： 2014-08-08

第一作者簡(jiǎn)介：胡榮國(guó)（1982-）， 男， 博士， 地球化學(xué)方向。Email: hurongguo@163.com

通信作者：邱華寧（1963-）， 男， 研究員， 地球化學(xué)方向。Email: qiuhn@gig.ac.cn