吉林通化地區(qū)光華巖群斜長角閃巖變質(zhì)作用特征及其構(gòu)造意義

鐘定鼎+鄭常青+路孝平+周喜文+徐久磊+周梟+蘇循新

摘要：位于華北板塊北緣的吉林通化地區(qū)光華巖群雙廟巖組地層中存在一套斜長角閃巖，其是構(gòu)成前寒武紀(jì)變質(zhì)基底的主要變質(zhì)巖之一。該斜長角閃巖的原巖主要為亞堿性玄武巖，可能形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。該斜長角閃巖共經(jīng)歷了3個(gè)階段變質(zhì)作用，分別為進(jìn)變質(zhì)階段、峰期變質(zhì)階段、退變質(zhì)階段。進(jìn)變質(zhì)階段礦物組合為石榴石1+普通角閃石1 +斜長石1（An牌號(hào)為13～16）+石英（Gt1+Hbl1+Pl1+Q），溫度和壓力范圍分別為544 ℃～555 ℃和4.7～52 kbar；峰期變質(zhì)階段礦物組合為石榴石2+普通角閃石2+ 斜長石2（An牌號(hào)為28～31）+鈦鐵礦2+黑云母2+石英（Gt2+Hbl2+Pl2+Ilm2+Bt2+Q），溫度和壓力范圍分別為655 ℃～673 ℃和81～88 kbar；退變質(zhì)階段礦物組合為石榴石3+綠泥石+直閃石+普通角閃石3+黑云母3+鈦鐵礦3+斜長石3（Au牌號(hào)為16～18）+石英（Gt3+Chl+Ath+Hbl3+Bt3+Ilm3+Pl3+Q），溫度和壓力范圍分別為546 ℃～557 ℃和7.9～8.3 kbar。斜長角閃巖的變質(zhì)演化過程呈現(xiàn)為近等壓冷卻（IBC）型的逆時(shí)針變質(zhì)作用壓力（P）溫度（T）軌跡。該地區(qū)經(jīng)歷了從太古宙—古元古代原大洋→碰撞造山→造山后拉伸→巖漿底侵作用的構(gòu)造演化過程。

關(guān)鍵詞：斜長角閃巖；變質(zhì)作用；相平衡模擬；PT軌跡；光華巖群；島弧玄武巖；華北克拉通；吉林

中圖分類號(hào)：P588.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： There is a set of amphibolite from Shuangmiao Formation of Guanghua Group in Tonghua area of Jilin， which is located in the northern margin of North China Craton. The amphibolite is one of the major metamorphic rocks consisting of Precambrian metamorphic basement. The original rock of amphibolite mainly belongs to subalkaline basalt， which maybe form in the islandarc setting. The amphibolites undergo three stages of metamorphism， including prograde， peak and retrograde stages. Mineral assemblage at prograde stage is Gt1+Hbl1 +Pl1（the value of An is 1316）+Q， and the pressure and temperature are 4.75.2 kbar and 544 ℃555 ℃； mineral assemblage at peak stage is Gt2+Hbl2+Pl2（the value of An is 2831） +Ilm2+Bt2+Q， and the pressure and temperature are 8.18.8 kbar and 655 ℃673 ℃； mineral assemblage at retrograde stage is Gt3+Chl+Ath+Hbl3+Bt3+Ilm3+Pl3（the value of An is 1618）+Q， and the pressure and temperature are 7.98.3 kbar and 546 ℃557 ℃. The metamorphic evolution process of amphibolite shows the counterclockwise PT path， which is characterized by nearisobar cooling （IBC） processes. It is suggested that there is a tectonic evolution from ArcheanPaleoproterozoic protoocean to collision of orogeny， and then orogenic taper， and the last magmatic undergrowth in Tonghua area of Jilin， China.

Key words： amphibolite； metamorphism； phase equilibrium modeling； PT path； Guanghua Group； island arc basalt； North China Craton； Jilin

0引言

華北克拉通是全球現(xiàn)存最古老的克拉通之一，擁有3.8 Ga的古老地體[13]。因?yàn)槠湫纬蓵r(shí)間早、演化歷史長且復(fù)雜，并含有豐富的礦產(chǎn)資源，所以備受關(guān)注。近年來，前人對(duì)其開展了大量構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、變質(zhì)地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)和地球物理學(xué)等方面的研究工作[48]。Zhao等按照變質(zhì)作用演化歷史的不同，將整個(gè)華北克拉通基底劃分為3個(gè)部分，即東部陸塊、西部陸塊、兩個(gè)陸塊之間的華北中部構(gòu)造（造山）帶[46]。路孝平等對(duì)東部陸塊做了進(jìn)一步研究，初步劃分出龍崗—魯西—五淮陸塊、膠遼吉帶以及狼林陸塊，并提出東部陸塊是由龍崗—魯西—五淮陸塊與狼林陸塊碰撞拼接形成的，隨后東部陸塊與西部陸塊碰撞形成華北克拉通[910]。

吉林通化地區(qū)位于華北板塊北緣東段，北鄰龍崗古陸南緣，南部為遼吉古元古代造山帶。該區(qū)古元古代—中元古代地層是一套具有多期變質(zhì)變形、成因復(fù)雜的變質(zhì)地層，多年來備受關(guān)注，并且有多種劃分方案；該區(qū)主要古元古代—中元古代地層自下而上為光華巖群、集安巖群以及老嶺巖群，集安巖群與老嶺巖群較早，而光華巖群建立時(shí)間較短，并且經(jīng)過了不斷的重新劃分及厘定[1113]；該區(qū)基本共識(shí)為兩個(gè)巖組，即雙廟巖組及同心巖組[11]。

前人對(duì)上述各巖群都進(jìn)行了不同程度的研究。對(duì)于集安巖群與老嶺巖群，賀高品等做了豐富的地層年代學(xué)、地球化學(xué)以及變質(zhì)作用等方面的研究[1417]，初步確認(rèn)了集安巖群與老嶺巖群在地層年代、巖石組合以及變質(zhì)作用等方面存在的差異；但對(duì)于光華巖群，由于各個(gè)巖組的劃分厘定直至近年才慢慢得以確定，所以研究程度較低，而且主要集中在地層年代學(xué)和少許的地球化學(xué)方面[1113]，杜鳳芝等普遍認(rèn)為光華巖群與集安巖群具有一定的相似性[1113]，但是對(duì)于該群經(jīng)歷的變質(zhì)作用研究還很缺乏，而變質(zhì)作用的研究對(duì)于深入了解該區(qū)的構(gòu)造演化以及巖石形成的構(gòu)造環(huán)境等至關(guān)重要。

基于此，本文選取吉林通化地區(qū)光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖作為研究對(duì)象，通過顯微巖相學(xué)、礦物微區(qū)化學(xué)、地球化學(xué)、變質(zhì)作用特征等方面的系統(tǒng)研究，確定其變質(zhì)作用壓力（P）溫度（T）軌跡以及原巖組成，探討其形成的構(gòu)造環(huán)境，為該區(qū)的構(gòu)造演化研究提供新的依據(jù)。

1區(qū)域地質(zhì)背景

吉林通化地區(qū)位于華北板塊北緣東段，整體處于龍崗陸塊與遼吉造山帶的分界處，北部為龍崗陸塊，南部為遼吉造山帶（圖1）。整個(gè)地區(qū)出露有古老的太古宙、元古宙變質(zhì)雜巖，局部出露新元古代—古生代地層及中新生代火山沉積巖系。其中，元古宙變質(zhì)雜巖中的光華巖群、集安巖群以及老嶺巖群的地層關(guān)系較為復(fù)雜[7]，且老嶺巖群與集安巖群具有不同的變質(zhì)作用PT軌跡，集安巖群與老嶺巖群呈構(gòu)造接觸關(guān)系，集安巖群推覆于老嶺巖群之上[10]；集安巖群與光華巖群更具有相似性，二者的巖石組合具有一定的可比性，同時(shí)也伴隨有較多的花崗質(zhì)巖石出露，其中古元古代花崗巖主要與集安巖群伴生[910]。

圖件引自文獻(xiàn)[18]和[19]

光華巖群主要出露在吉林省通化市北部光華—柞木一帶，整體呈EW向帶狀分布，被花崗質(zhì)片麻巖包裹，未見頂、底（圖2）。該群原系1994年吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所1∶50 000通化市、小荒溝、四方山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)所建，初建時(shí)被劃分為4個(gè)巖組，分別為雙廟巖組、同心巖組、小青溝巖組以及楊木橋巖組；后經(jīng)1∶250 000通化市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查修測，將原小青溝巖組的流紋巖歸為晚三疊世長白組，而原楊木橋巖組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)實(shí)為太古代表殼巖，歸入茨溝巖組，最終保留了雙廟巖組與同心巖組[1113]。同心巖組位于光華巖群上部，巖性主要為石榴二云片巖、黑云變粒巖等，屬于變質(zhì)的陸源碎屑沉積巖；巖群下部為雙廟巖組，巖性主要為斜長角閃巖夾少量大理巖[11]。

2巖石學(xué)特征

本次研究樣品主要采自吉林通化地區(qū)光華巖群下部雙廟巖組，巖性為斜長角閃巖。在野外露頭上，斜長角閃巖風(fēng)化面呈淺灰色，新鮮面呈深灰色，可見明顯的氣孔構(gòu)造，具有變余玄武巖構(gòu)造特征，可見淡紅色石榴石變斑晶（圖3）。在偏光顯微鏡下可以觀察到斜長角閃巖中主要礦物有石榴石（Gt）、普通角閃石（Hbl）、直閃石（Ath）、斜長石（Pl）、黑云母（Bt）、綠泥石（Chl）、石英（Q）以及鈦鐵礦（Ilm） （圖4）。

石榴石呈他形—半自形，裂縫非常發(fā)育，且石榴石內(nèi)部包裹有其他礦物，如石英、長石、普通角閃石等[圖4（e）、（f）]；邊部有時(shí)可見少許綠泥石；石榴石粒度差別較大，最大可達(dá)6 mm，最小只有05 mm，體積分?jǐn)?shù)約為14%[圖4（a）]。

普通角閃石多呈柱狀發(fā)育，具篩漏狀，中間包裹有石英、長石顆粒，單偏光鏡下呈綠色—黃褐色，具多色性，可見兩組斜交解理；有的呈小顆粒分布于石榴石內(nèi)部[圖4（e）]，有的呈大顆粒分布于基質(zhì)中，有的周圍可見直閃石形成的退變質(zhì)反應(yīng)邊；普通角閃石粒徑大小差異較大（02～12 mm），體積分?jǐn)?shù)約為47%[圖4（b）～（d）]。

直閃石多呈細(xì)小顆粒狀分布，也有部分呈細(xì)小柱狀分布，多呈他形，也有少量顆粒呈自形晶；分布于普通角閃石周圍的直閃石形成的退變質(zhì)反應(yīng)邊在單偏光鏡下近無色透明，不具多色性且可以觀察到兩組斜交較完全解理，正交下呈一級(jí)黃—二級(jí)綠干涉色，平行消光，與鎂鐵閃石的斜消光相區(qū)別；直閃石粒徑大小為0.05～0.10 mm，體積分?jǐn)?shù)約為7%[圖4（c）、（d）]。

斜長石大多呈他形—半自形，有少量顆粒較小的斜長石被包裹于石榴石、角閃石中[圖4（e）]，還有一小部分斜長石分布于石榴石、角閃石周邊，大部分斜長石分布于基質(zhì)中；斜長石粒徑大小為002～080 mm，體積分?jǐn)?shù)約為21%（圖4）。

黑云母大部分呈自形—半自形，有顆粒較小的黑云母分布于石榴石周圍，與顆粒較小的長石共生，大部分黑云母呈片狀集合體分布，單偏光鏡下呈淺褐色—深褐色，具明顯多色性，可見一組完全解理；黑云母粒徑大小為002～0.40 mm，體積分?jǐn)?shù)較小，約為5%[圖4（a）～（c）]。

綠泥石非常少，多呈他形分布于石榴石、角閃石周圍，可能為后期退變質(zhì)階段的產(chǎn)物，正交偏光鏡下可見明顯異常藍(lán)干涉色，體積分?jǐn)?shù)約為1%[圖4（a）、（b）]。

石英顆粒多呈他形，有的分布于篩漏狀的角閃石中[圖4（e）、（f）]，有的與長石、黑云母等共生于石榴石周圍，還有部分石英分布于基質(zhì)礦物中；石英顆粒粒徑較?。?05～015 mm），體積分?jǐn)?shù)很小，約為5%[圖4（a）]。

3分析方法及結(jié)果

為了進(jìn)一步確定吉林通化地區(qū)光華巖群斜長角閃巖的原巖成分類型、礦物化學(xué)特征、變質(zhì)作用溫壓條件等，采取的分析方法為全巖地球化學(xué)測試分析和單礦物電子探針分析。

3.1全巖主量、微量元素分析及其原巖成分類型

全巖地球化學(xué)測試分析的樣品先經(jīng)切除風(fēng)化面、粗碎成小塊等處理，然后進(jìn)一步研磨成粉末裝袋，每個(gè)樣品分為兩袋，一袋為測試樣，另外一袋為副樣，測試后副樣將寄回。測試分析采用X射線熒光光譜法（XRF），精度優(yōu)于5%，微量元素分析采用等離子體質(zhì)譜法（ICPMS）；測試均在國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，詳細(xì)測試流程見文獻(xiàn)[20]。

光華巖群斜長角閃巖主量、微量元素分析結(jié)果見表1。SiO2含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為4615%～5473%，大部分在45%～52%之間，基本屬于基性變質(zhì)巖，只有少數(shù)樣品可能偏中性。巖石整體表現(xiàn)出高Al、低Ti、富Na以及低K的特征。斜長角閃巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖5（a）]中，Ba、Rb相對(duì)富集，Nb、Ta、Sr、Ti以及Zr均虧損，表明巖漿運(yùn)移過程中有洋殼物質(zhì)的參與[2122]，區(qū)別于大陸玄武巖[2324]。其中，Nb、Ta、Ti負(fù)異常都是島弧火山巖的顯著標(biāo)志[22，2527]。

光華巖群斜長角閃巖稀土元素總含量變化較大（（139.25～311.18）×10-6），w（La）N/w（Sm）N值為1.76～3.49，w（La）N/w（Yb）N值為5.44～1067，輕稀土元素略微富集[圖5（b）]，與島弧火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[18，26，28]相似。

因K、Na等元素都具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，采用不活潑的高場強(qiáng)元素來恢復(fù)光華巖群斜長角閃巖的原巖。0.000 1Zr/TiO2Nb/Y圖解及Hf/3ThTa圖解能有效劃分變質(zhì)火山巖系列，且能較好地區(qū)分出島弧玄武巖。從圖6可以看出，光華巖群斜長角閃巖的巖石地球化學(xué)成分類型顯示亞堿性玄武巖過渡玄武巖（即安山巖/玄武巖），屬于島弧玄武巖。

3.2礦物的電子探針分析及礦物化學(xué)特征

礦物的電子探針分析在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)國土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，測試儀器為日本JEOL JAX8230型電子探針分析儀，測試條件為15 kV加速電壓、10 nA束流、1 μm束斑，標(biāo)樣為硅酸鹽或氧化物，礦物端元組分計(jì)算使用Geoplot程序。光華巖群斜長角閃巖中主要有石榴石、角閃石、斜長石和黑云母，以及少量鈦鐵礦、石英、綠泥石等。

石榴石主要為鐵鋁榴石，各端元組分中以鐵鋁榴石為主（Xalm值為0.741～0.782），其次為鈣鋁榴石（Xgr值為0110～0.150），鎂鋁榴石與錳鋁榴石均較少（Xpy值為0.037～0.072，Xsp值為0032～0081）；Mg#值為0.026～0.052（表2）。從核部到邊部，各組分均有一定變化：核部鐵鋁榴石及錳鋁榴石含量較高，而鎂鋁榴石及鈣鋁榴石較低；幔部鐵鋁榴石及錳鋁榴石含量有所下降，鈣鋁榴石及鎂鋁榴石增加；邊部鐵鋁榴石含量增加，錳鋁榴石基本與幔部一致，鈣鋁榴石及鎂鋁榴石均有所下降。石榴石整體表現(xiàn)為較為微弱的生長環(huán)帶，在邊部有很輕微的退變質(zhì)環(huán)帶（圖7）。成分環(huán)帶雖然較弱，但也表明了石榴石經(jīng)歷了從進(jìn)變質(zhì)階段到峰期變質(zhì)階段，然后又轉(zhuǎn)為退變質(zhì)階段的整個(gè)變質(zhì)過程。

角閃石有兩種類型，分別為普通角閃石和直閃石（圖8）。在礦物化學(xué)成分上，兩者明顯不同（表3），具體為：普通角閃石相對(duì)富Ca、Al，低Mg、Fe，Mg#值為0.17～0.19，在鈣質(zhì)角閃石分類中屬于鐵鈣鎂閃石；直閃石富Mg、Fe，而沒有Ca、Na、K、Al等成分，Mg#值相對(duì)較高，為0.28～0.30；兩種角閃石有可能屬于不同變質(zhì)階段的產(chǎn)物。

圖件引自文獻(xiàn)[32]～[34]

斜長石整體Ca含量為2792%～7160%，Na含量為8.31%～10.06%，An牌號(hào)為13.10～3100，Ab牌號(hào)為67.28～85.40（表4），主要為更長石；被包裹在石榴石內(nèi)部的斜長石An牌號(hào)為13～16，基質(zhì)中的斜長石An牌號(hào)為28～31，石榴石周圍的斜長石An牌號(hào)為16～18；根據(jù)分布的位置以及礦物化學(xué)成分，這3種斜長石可能為不同階段的產(chǎn)物。

黑云母整體上富Fe、低Mg，Mg#值為0.19～023，化學(xué)成分變化較小。

綜合巖相學(xué)及礦物微區(qū)化學(xué)特征，可以發(fā)現(xiàn)光華巖群斜長角閃巖中存在3個(gè)階段的礦物組合

（圖9），分別為：①進(jìn)變質(zhì)階段礦物組合，石榴石1+普通角閃石1+斜長石1（An牌號(hào)為13～16）+石英（Gt1+Hbl1+Pl1+Q）；②峰期變質(zhì)階段礦物組合，石榴石2+普通角閃石2+斜長石2（An牌號(hào)為28～31）+鈦鐵礦2+黑云母2+石英（Gt2+Hbl2+Pl2+Ilm2+Bt2+Q）；③退變質(zhì)階段礦物組合，石榴石3+綠泥石+直閃石+普通角閃石3+黑云母3+鈦鐵礦3+斜長石3（An牌號(hào)為16～18）+石英（Gt3+Chl+Ath+Hbl3+Bt3+Ilm3+Pl3+Q）。

4變質(zhì)作用特征

4.1變質(zhì)作用溫壓條件

根據(jù)斜長角閃巖的巖相學(xué)特征及礦物化學(xué)分析，初步推斷光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖經(jīng)歷了進(jìn)變質(zhì)階段、峰期變質(zhì)階段以及退變質(zhì)階段。這3個(gè)階段都可以從石榴石成分環(huán)帶上得到一定的反映：核部到幔部呈現(xiàn)較弱生長環(huán)帶，代表了進(jìn)變質(zhì)階段到峰期變質(zhì)階段的變質(zhì)演化過程；幔部到邊部又呈現(xiàn)出弱退變質(zhì)環(huán)帶，代表了峰期變質(zhì)階段到退變質(zhì)階段的演化過程。

針對(duì)各個(gè)階段的變質(zhì)作用溫壓條件，采用傳統(tǒng)溫壓計(jì)進(jìn)行估算。計(jì)算采用的溫壓計(jì)主要為GtBt溫度計(jì)[35]、HblPl溫度計(jì)[3637]、HblPlQ壓力計(jì)[38]以及GtHblPlQ壓力計(jì)[39]。根據(jù)不同階段的礦物組合，選取不同的礦物進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)變質(zhì)階段選取的礦物為石榴石核部與石榴石中間包裹的殘留長石、角閃石組分，變質(zhì)溫度為544 ℃～555 ℃，對(duì)應(yīng)壓力為4.7～5.2 kbar；峰期變質(zhì)階段選取的礦物為石榴石幔部組分與基質(zhì)中的斜長石、角閃石組分，變質(zhì)溫度為665 ℃～702 ℃，對(duì)應(yīng)壓力為68～93 kbar；退變質(zhì)階段選取的礦物為石榴石邊部組分與周圍的角閃石、斜長石組分，變質(zhì)溫度為568 ℃～608 ℃，對(duì)應(yīng)壓力為7.1～9.8 kbar。

4.2相平衡模擬

在巖相學(xué)、礦物微區(qū)化學(xué)分析以及傳統(tǒng)地質(zhì)溫壓計(jì)估算的基礎(chǔ)上，采用相平衡模擬手段，進(jìn)一步研究光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖的變質(zhì)作用溫壓條件以及相應(yīng)礦物的演化過程，采用NCKMnFMASHT（Na2OCaOK2OMnOFeOMgOAl2O3SiO2H2OTiO2）體系計(jì)算樣品ThgⅦ2的溫壓視剖面圖，設(shè)流體相為純水。溫壓視剖面的計(jì)算利用軟件Perplex6.7.5和數(shù)據(jù)庫Datafiles[40]進(jìn)行，采用的礦物求解模型（Solution Model）為石榴石[41]、斜長石[42]、角閃石[39]、單斜輝石[43]、黑云母[44]、直閃石[45]、鎂鐵閃石、綠泥石[46]、鈦鐵礦[47]，此外還考慮了高溫下可能存在的熔體[4849]。計(jì)算時(shí)采用的全巖組分來自于計(jì)算求得的有效全巖組分，SiO2、Al2O3、CaO、K2O、Na2O、MnO、FeO、MgO、TiO2和H2O含量分別為4331%、1431%、693%、173%、227%、027%、2216%、487%、191%和210%。

斜長角閃巖（樣品ThgⅦ2）在NCKMnFMASHT體系下的溫壓視剖面圖見圖10。計(jì)算的溫度為400 ℃～800 ℃，壓力為3.0～10.0 kbar。鎂鋁榴石含量等值線斜率很陡，其含量隨溫度升高而增加，能較好地指示溫度的變化；而鈣鋁榴石含量等值線中，其含量主要隨壓力的升高而增加，可以較好地指示壓力的變化（圖10）。在溫壓視剖面圖中并未發(fā)現(xiàn)與鏡下觀察到的進(jìn)變質(zhì)階段礦物組合相一致的區(qū)域，很可能是因?yàn)橐恍┻M(jìn)變質(zhì)階段礦物在經(jīng)歷峰期變質(zhì)階段的過程中已經(jīng)反應(yīng)完全，未能留下殘留礦物。

根據(jù)實(shí)測的石榴石環(huán)帶中的鎂鋁榴石和鈣鋁榴石含量，將峰期變質(zhì)階段的鎂鋁榴石含量（68%～7.2%）和鈣鋁榴石含量（14%～15%）投在溫壓視剖面中，與礦物組合Bt+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Q+H2O區(qū)域相吻合，與鏡下觀察到的峰期變質(zhì)階段礦物組合一致，由此可以進(jìn)一步得到峰期變質(zhì)階段的溫度為645 ℃～673 ℃，壓力為8.1～88 kbar；將鈣鋁榴石含量（13%～14%）投在溫壓視剖面中退變質(zhì)階段礦物組合所在的區(qū)域（即圖10中B10），可以得出退變質(zhì)階段的溫度為546 ℃～557 ℃，壓力為79～83 kbar。

5討論

5.1變質(zhì)作用PT軌跡

在巖相學(xué)、礦物微區(qū)化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合相平衡模擬，可以將吉林通化地區(qū)光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖的變質(zhì)演化過程大致分為3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。進(jìn)變質(zhì)階段目前尚無法確定其準(zhǔn)確的變質(zhì)礦物組合以及溫壓范圍，主要根據(jù)鏡下觀察以及溫壓計(jì)估算推測大致的結(jié)果；對(duì)于峰期變質(zhì)階段以及退變質(zhì)階段，根據(jù)巖相學(xué)觀察確定變質(zhì)礦物組合，再結(jié)合相平衡模擬以及溫壓計(jì)估算，可以得到較為準(zhǔn)確的溫壓范圍。

進(jìn)變質(zhì)階段的礦物由于經(jīng)歷了較長時(shí)間的變質(zhì)演化過程，無法完全保存下來；石榴石中包裹著部分殘留礦物，顆粒較小，且多為斜長石和石英，只有很少量的普通角閃石顆粒和黑云母顆粒。根據(jù)礦物化學(xué)方面的研究，石榴石核部也可能是在進(jìn)變質(zhì)階段產(chǎn)生的，因此，推測進(jìn)變質(zhì)階段礦物組合為石榴石1+普通角閃石1+斜長石1（An牌號(hào)為13～16）+石英（Gt1+Hbl1 +Pl1+Q）。由于進(jìn)變質(zhì)階段礦物組合保留并不完整，不能較好地結(jié)合相平衡模擬進(jìn)行溫壓范圍的限定，所以采用傳統(tǒng)溫壓計(jì)估算得到溫度為544 ℃～555 ℃，壓力為4.7～5.2 kbar。

峰期變質(zhì)階段的變質(zhì)礦物主要為石榴石幔部以及存在于基質(zhì)中的其他變質(zhì)礦物，在鏡下可以觀察到該階段較為完整的礦物組合為石榴石2+普通角閃石2+斜長石2（An牌號(hào)為28～31）+鈦鐵礦2+黑云母2+石英（Gt2+Hbl2+Pl2+Ilm2+Bt2+Q）。首先采用傳統(tǒng)溫壓計(jì)估算得到溫度為665 ℃～702 ℃，壓力為6.8～93 kbar；然后采取相平衡模擬進(jìn)一步限定峰期變質(zhì)階段的溫壓。樣品ThgⅦ2在NCKMnFMASHT體系下的溫壓視剖面中得到了與鏡下礦物組合一致的區(qū)域，結(jié)合峰期變質(zhì)階段石榴石的鎂鋁榴石含量等值線以及鈣鋁榴石含量等值線，在該區(qū)域中得到了較為準(zhǔn)確的溫壓范圍（溫度為645 ℃～673 ℃，壓力為81～88 kbar）。由相平衡模擬得到的溫壓范圍與傳統(tǒng)溫壓計(jì)估算的溫壓范圍基本一致，因此，峰期變質(zhì)階段的溫度為655 ℃～673 ℃，壓力為81～88 kbar。

①為Bt+Chl+Hbl+Ilm+Gt+Pa+Ath+Q+H2O；②為Bt+Ath+Hbl+Ilm+Gt+Pa+Q+H2O；③為Bt+Ath+Hbl+Ilm+Gt+Pa+Ab+Q+H2O；④為Bt+Ath+Hbl+Ilm+Gt+Ab+Q+H2O；⑤為Bt+Chl+Ath+Hbl+Ilm+Gt+Pa+Ab+Q+H2O；⑥為Bt+

Chal+Ath+Hbl+Ilm+GtAb+Q+H2O；⑦為Bt+Chl+Hbl+Ilm+Gt+Ab+Q+H2O；⑧為Bt+Chl+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Ab+

Q+H2O；⑨為Bt+Chl+Ath+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Ab+Q+H2O；⑩為Bt+Chl+Ath+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Q+H2O；B11為Bt+Chl+

Cum+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Fath+Q+H2O；B12為Bt+Melt+Cum+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Q+H2O；B13為Bt+Melt+Cum+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Fa+H2O；B14為Bt+Melt+Hbl+Pl+Ilm+Gt+Fa+H2O；M1為進(jìn)變質(zhì)階段；M2為峰期變質(zhì)階段；M3為退變質(zhì)階段；Ab為鈉長石；Mu為白云母；metlt為溶體；Fath為鐵直閃石；Cum為鎂鐵閃石；Pa為鈉云母；Cpx為單斜輝石；Fa為鐵橄欖石；Py4.8表示鎂鋁榴石含量為4.8%，其他同理；Gr13表示鈣鋁榴石含量為13%，其他同理

退變質(zhì)階段的變質(zhì)礦物組合主要為石榴石邊部以及石榴石周圍的礦物，同時(shí)在鏡下還可以看到直閃石分布于一些普通角閃石顆粒周圍，具有明顯的退變質(zhì)階段礦物特征。該階段變質(zhì)礦物組合為石榴石3+綠泥石+直閃石+普通角閃石3+黑云母3+鈦鐵礦3+斜長石3（An牌號(hào)為16～18）+石英（Gt3+Chl+Ath+Hbl3+Bt3+Ilm3+Pl3+Q）。采用傳統(tǒng)溫壓計(jì)估算得到退變質(zhì)階段溫度為568 ℃～608 ℃，壓力為7.1～98 kbar；然后采用相平衡模擬更好地限定該階段的溫壓范圍。樣品ThgⅦ2在NCKMnFMASHT體系下的溫壓視剖面中出現(xiàn)了與鏡下礦物組合一致的區(qū)域，該區(qū)域所在的溫度范圍已經(jīng)較小，因此，主要用石榴石的鈣鋁榴石含量等值線進(jìn)行壓力的限定。根據(jù)石榴石邊部的鈣鋁榴石含量，得到該階段的溫度為546 ℃～557 ℃，壓力為7.9～83 kbar。通過相平衡模擬得到的壓力范圍與溫壓計(jì)估算的壓力范圍基本一致，因此，退變質(zhì)階段的溫度為546 ℃～557 ℃，壓力為7.9～8.3 kbar。

根據(jù)各個(gè)階段的溫壓范圍，可以大致推斷光華巖群斜長角閃巖呈現(xiàn)逆時(shí)針的近等壓冷卻（IBC）型變質(zhì)作用PT軌跡；該變質(zhì)作用PT軌跡與同地區(qū)集安巖群變質(zhì)巖所表現(xiàn)出的變質(zhì)作用PT軌跡[1417]具有相似性，說明兩個(gè)巖群具有一定的可比性。

5.2地層關(guān)系

吉林通化地區(qū)存在古元古代—中元古代地層，光華巖群、集安巖群和老嶺巖群的地層關(guān)系是研究區(qū)的一個(gè)重要問題。前人普遍認(rèn)為光華巖群與集安巖群的成巖年齡較為接近，且?guī)r石組合相近，兩者具有一定的可比性，而老嶺巖群成巖年齡較晚，且?guī)r石組合也與集安巖群、光華巖群相差較大[1113]。然而從空間關(guān)系來看，老嶺巖群位于遼吉造山帶北側(cè)，接近龍崗古陸，而集安巖群位于遼吉造山帶南側(cè)，接近狼林陸塊，與集安巖群時(shí)間上較為接近的光華巖群在空間上更為接近老嶺巖群，但考慮到遼吉造山帶經(jīng)歷了長期且非常復(fù)雜的變質(zhì)變形以及構(gòu)造活動(dòng)，不能從傳統(tǒng)的地層學(xué)角度來討論地層之間存在的關(guān)系?；诖?，本文主要從巖石組合以及變質(zhì)作用等方面來論述上述3個(gè)巖群的地層關(guān)系。

老嶺巖群的巖石組合為典型的陸源碎屑碳酸鹽巖類型的沉積地層，主要巖性為變質(zhì)石英砂巖、十字石二云片巖、電氣石二云片巖、白云質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)條帶大理巖、黑云變粒巖等，其中未見火山巖[11]；集安巖群主要為一套火山巖陸源碎屑巖碳酸鹽巖的巖石組合建造，與老嶺巖群最為顯著的差別就是其存在火山巖，且變質(zhì)程度較老嶺巖群要高；光華巖群主要為一套火山巖陸源碎屑巖的巖石組合建造，與集安巖群較為相似，只是地層中存在少量的大理巖夾層，但杜鳳芝等普遍認(rèn)為二者更具有可比性[11，13]。

老嶺巖群與北遼河群均具有近等溫降壓（ITD）型變質(zhì)作用PT軌跡，反映出與碰撞造山有關(guān)的變質(zhì)作用特征[5052]；而南側(cè)的集安巖群和南遼河群則表現(xiàn)出近等壓冷卻型變質(zhì)作用PT軌跡，反映出與巖漿底侵作用有關(guān)的變質(zhì)作用特征[1417]；光華巖群缺乏足夠的變質(zhì)作用研究，本文對(duì)光華巖群的變質(zhì)作用進(jìn)行了一定研究，初步確認(rèn)該巖群經(jīng)歷了近等壓冷卻型變質(zhì)作用PT軌跡，這與集安巖群具有相似性，進(jìn)一步說明了二者的可比性。

綜上所述，光華巖群與集安巖群在巖石組合和變質(zhì)作用方面都具有相似性，但在空間分布上，光華巖群卻分布于北側(cè)，更接近老嶺巖群，且老嶺巖群具有的順時(shí)針變質(zhì)作用PT軌跡與光華巖群、集安巖群所表現(xiàn)出來的逆時(shí)針變質(zhì)作用PT軌跡不同。由于集安巖群與老嶺巖群之間屬于構(gòu)造接觸關(guān)系，集安巖群推覆于老嶺巖群之上[10]，同時(shí)光華巖群與其周圍地層及巖體均屬于構(gòu)造接觸關(guān)系，有諸多斷層展布，筆者推測光華巖群有可能屬于集安巖群推覆于老嶺巖群之后留下的飛來峰，該推覆構(gòu)造的推覆距離可能達(dá)到20 km。該推測目前缺乏足夠的依據(jù)，仍需要進(jìn)一步深入研究。

5.3構(gòu)造環(huán)境

在遼吉地區(qū)早前寒武紀(jì)研究中，前人曾提出該區(qū)在古元古代存在裂谷[5356]。其依據(jù)在于該區(qū)發(fā)育有雙峰式火山巖、鎂鐵質(zhì)侵入巖[5354，5762]以及“環(huán)斑花崗巖”[18]，后經(jīng)過研究證實(shí)這些證據(jù)存在一些問題[10]；前人另發(fā)現(xiàn)存在洋殼殘片[63]、島弧巖漿巖和硅質(zhì)巖[57]等。遼吉地區(qū)在太古宙—古元古代早期可能存在原大洋，該大洋在古元古代晚期轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎苍焐綆10]。

杜鳳芝等認(rèn)為光華巖群與集安巖群的成巖年齡分別為2.1 Ga和2.0 Ga[11，19]，老嶺巖群成巖年齡為19～20 Ga[11，19]，均形成于古元古代。根據(jù)前人研究得到的RbSr等時(shí)線年齡（1 805 Ma）[13]以及變質(zhì)鋯石UPb年齡（1 800 Ma）[19]，推斷光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖的變質(zhì)年齡可能為1.8 Ga，集安巖群變質(zhì)鋯石UPb年齡大致為185 Ga[10，19]，老嶺巖群變質(zhì)鋯石UPb年齡為190～193 Ga[10，19，58]。由此可以得到3個(gè)巖群發(fā)生變質(zhì)作用的時(shí)間先后順序。

變質(zhì)作用PT軌跡對(duì)造山帶的構(gòu)造演化具有非常重要的指示意義。前人對(duì)變質(zhì)作用PT軌跡做過深入研究[1417，51，6470]，認(rèn)為近等壓冷卻型的逆時(shí)針變質(zhì)作用PT軌跡一般反映了變質(zhì)作用與島弧根部、大陸裂谷或地幔柱環(huán)境中大規(guī)模的幔源巖漿底侵增溫作用有關(guān)[50，7181]。因此，根據(jù)巖相學(xué)、礦物微區(qū)化學(xué)以及相平衡模擬等研究，本文得出的逆時(shí)針變質(zhì)作用PT軌跡可能與該區(qū)曾發(fā)生的巖漿底侵作用有關(guān)。

綜上所述，可以大致推測出光華巖群經(jīng)歷的構(gòu)造演化過程：在太古宙—古元古代早期，吉林通化地區(qū)存在一個(gè)原大洋，然后在古元古代晚期發(fā)生碰撞形成造山帶，而老嶺群就在這個(gè)時(shí)期發(fā)生變質(zhì)作用，屬于碰撞造山作用時(shí)代；在碰撞造山后期，發(fā)生碰撞后的拉伸作用同時(shí)伴隨著巖漿底侵，集安巖群與光華巖群在該時(shí)代發(fā)生變質(zhì)作用，時(shí)間為1.80～1.85 Ga，與集安巖群普遍被1 800 Ma左右的巨斑花崗巖就位的熱事件相一致[13]。

6結(jié)語

（1）吉林通化地區(qū)光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖的原巖類型應(yīng)為亞堿性玄武巖，可能形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。

（2）光華巖群雙廟巖組斜長角閃巖中可以識(shí)別出3個(gè)階段變質(zhì)作用：①進(jìn)變質(zhì)階段，礦物組合為石榴石1+普通角閃石1+斜長石1 （An牌號(hào)為13～16）+石英（Gt1+Hbl1+Pl1+Q），溫度為544 ℃～555 ℃，壓力為47～5.2 kbar；②峰期變質(zhì)階段，礦物組合為石榴石2+普通角閃石2+斜長石2（An牌號(hào)為28～31）+鈦鐵礦2+黑云母2+石英（Gt2+Hbl2+Pl2+Ilm2+Bt2+Q），溫度為655 ℃～673 ℃，壓力為8.1～88 kbar；③退變質(zhì)階段，礦物組合為石榴石3+綠泥石+直閃石+普通角閃石3+黑云母3+鈦鐵礦3+斜長石3（An牌號(hào)為16～18）+石英（Gt3+Chl+Ath+Hbl3+Bt3+Ilm3+Pl3+Q），溫度為546 ℃～557 ℃，壓力為7.9～83 kbar。根據(jù)各個(gè)階段的溫壓范圍，可以確定斜長角閃巖經(jīng)歷了近等壓冷卻型變質(zhì)作用PT軌跡。

（3）光華巖群斜長角閃巖經(jīng)歷的變質(zhì)作用主要受造山后期拉伸過程中的巖漿底侵作用影響，可能反映了遼吉地區(qū)太古宙—古元古代的原大洋→碰撞造山→造山后拉伸→巖漿底侵作用過程。

吉林大學(xué)徐學(xué)純教授、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所劉福來研究員在成文過程中給出了建議及指導(dǎo)，國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心以及吉林大學(xué)東北亞礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)國土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室董云峰同學(xué)等在實(shí)驗(yàn)及測試過程中給予了幫助，在此一并感謝。

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