華北中部造山帶西望山超高溫基性麻粒巖的變質(zhì)演化

魏貴東，孔凡梅，李旭平，JüRGEN Reinhardt2，劉曉寒，張艷成，王曉曼

(1.山東科技大學 地球科學與工程學院，山東 青島 266590；2.西開普大學 地球科學系，南非 貝爾維爾7535)

大陸地殼的高壓變質(zhì)作用通常與大陸聚合過程中的俯沖和碰撞相關[1]，而變質(zhì)巖石大多形成于地殼深處至上地幔等地球較深層次的區(qū)域，因此變質(zhì)巖記錄了地球內(nèi)部深層次的構造事件過程。隨著研究的深入，高級變質(zhì)巖的巖石學、變質(zhì)相平衡模擬和地質(zhì)年代學已被廣泛應用于地殼演化和地球動力學環(huán)境研究[2]。高壓麻粒巖是造山帶常見的變質(zhì)巖，常出現(xiàn)在從俯沖到碰撞的匯聚環(huán)境[3]，且保留了豐富的礦物組合和變質(zhì)結構信息。

古元古代麻粒巖廣泛分布于華北克拉通，自上世紀90年代翟明國院士[4]首次在華北克拉通北部識別出高壓基性麻粒巖，多年來許多學者[4-7]對華北中部帶高壓基性麻粒巖進行了巖石學、地球化學及鋯石年代學研究。在華北中部的懷安-宣化地區(qū)，古元古代高壓基性麻粒巖以不同規(guī)模的構造巖片或透鏡體布丁的形式廣泛出露在英云閃長-奧長花崗巖-花崗閃長質(zhì)片麻巖即TTG片麻巖中，但是關于基性麻粒巖變質(zhì)階段的劃分、變質(zhì)溫壓條件以及變質(zhì)年齡等方面仍存在爭議。Guo等[5-6]對懷安-宣化地區(qū)的蔓菁溝和西望山高壓基性麻粒巖的巖石學和鋯石年代學研究，發(fā)現(xiàn)其峰期溫壓條件為770～830 ℃，8.5～10.5 kbar，并獲得順時針的P-T軌跡，其變質(zhì)年齡為1.90～1.83 Ga；同樣具有順時針P-T軌跡的沃麻坑高壓基性麻粒巖，峰期溫壓條件為740 ℃/1.6 GPa，變質(zhì)年齡為1.92 Ga[7]；Huang等[8]對宣化西望山基性麻粒巖通過相平衡模擬得到的最高溫壓變質(zhì)條件為880～930 ℃，8.9～9.5 kbar，雖然達到了較高的變質(zhì)溫度，但不確定其是否發(fā)生在峰期變質(zhì)階段。

隨著華北克拉通西部孔茲巖帶古元古代超高溫泥質(zhì)麻粒巖的不斷報道，而華北克拉通內(nèi)的同時代基性麻粒巖是否也經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用成為一個熱點問題[9]。懷安-宣化地區(qū)基性麻粒巖經(jīng)歷的最高變質(zhì)溫度條件引起了重視，靠近孔茲巖帶的集寧巖群的黃土窯地區(qū)基性麻粒巖已被證實經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用[10]，但西望山基性麻粒巖是否經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用，目前仍不十分明確。本文選取宣化西望山的基性麻粒巖，進行礦物、巖石學研究與變質(zhì)條件的相平衡模擬計算，以明確巖石經(jīng)歷的變質(zhì)溫壓條件和變質(zhì)演化歷程，從而為華北克拉通前寒武紀碰撞聚合歷史的研究提供有力證據(jù)。

1 地質(zhì)背景

華北克拉通主要由太古代-古元古代變質(zhì)基底、中元古代-新生代沉積蓋層和中生代侵入體組成[11-12]。對于華北克拉通的形成模式，一些研究認為華北克拉通基底由太古代微陸塊在2.5～1.8 Ga拼合形成[12]。華北克拉通當前較為流行的模式是根據(jù)巖性、構造、變質(zhì)作用和地質(zhì)年代學資料建立的模型，將華北克拉通前寒武紀基底劃分為由中部造山帶(中部帶)及其分隔的東西兩個陸塊，即西部陸塊和東部陸塊組成(圖1(a))[11]。華北中部造山帶長約1 200 km，寬約100～300 km，近南北走向，為一條典型的陸-陸碰撞帶，由華北克拉通東部陸塊和西部陸塊于18.5億年前后碰撞拼合形成[13]。其中中部帶主要由若干低級變質(zhì)到高級變質(zhì)巖地體組成，基底巖石包括新太古代到古元古代的TTG片麻巖、麻粒巖透鏡體、變質(zhì)表殼巖、構造變形的花崗巖類、基性巖墻和超基性巖[14]。麻粒巖廣泛出露于中部造山帶的幾個變質(zhì)地體中，從北到南依次為承德、宣化、懷安、恒山和阜平地體，構成一條巨型北東—南西向展布的麻粒巖相帶[11]。

宣化地區(qū)位于華北中部帶的中北部，西面緊臨懷安地區(qū)，與懷安張家口等地在20世紀前被稱作“桑干群”(圖1(b))。宣化北部為長峪口變質(zhì)火山巖，與紅旗營子群被斷層分開，記錄了1.8 Ga角閃巖相到麻粒巖相的變質(zhì)作用[15]。宣化西南的懷安地體，與華北克拉通西部孔茲巖帶接壤，出露的巖石組合為一套TTG片麻巖與孔茲巖組合。宣化地區(qū)基底巖石主要為TTG片麻巖和閃長片麻巖，呈穹窿狀產(chǎn)出，其中出露有大量席狀、透鏡狀和巖株狀基性麻粒巖[16]，其原巖形成時代約為2.5 Ga[9]。懷安-宣化地區(qū)的基性高壓麻粒巖多經(jīng)歷近等溫降壓的冷卻過程，呈順時針P-T軌跡，變質(zhì)年齡約1.80～1.93 Ga[6,9,17]。研究區(qū)西望山基性麻粒巖出露于宣化地區(qū)的東北部(圖2)，以大小不等的透鏡體或布丁產(chǎn)出于TTG片麻巖中，透鏡體邊緣多經(jīng)歷強烈剪切變形，在石榴石、輝石、斜長石組成的面理上發(fā)育拉伸線理，面理分別向SSW-SSE陡傾或向NE緩傾，礦物線理通常向SSE或SSW傾斜。

圖1 (a)華北克拉通構造劃分示意圖[11]；(b)懷安-宣化地區(qū)地質(zhì)圖[5]

圖2 宣化西望山地區(qū)地質(zhì)圖[5]

2 巖相學特征

本次研究的樣品17XWS2-1取自宣化西望山，西望山地區(qū)基性麻粒巖多為高度變形的TTG片麻巖中保存的透鏡體，基性麻粒巖呈灰黑色，塊狀構造，含有石榴石變斑晶(圖3(a))，中-粗粒變晶結構。石榴石直徑1～5 mm不等，發(fā)育白眼圈結構(圖3(b)、3(e))，可能代表構造抬升過程中退變質(zhì)減壓反應結構，指示降壓冷卻過程[18]?；月榱r總體暗色礦物含量較多，淺色礦物較少，主要礦物為石榴子石(25%～30%)、單斜輝石(20%～25%)、斜長石(20%～30%)、角閃石(～20%)，副礦物有磁鐵礦、鈦鐵礦、黑云母、金紅石等。石榴石變斑晶顆粒較大，在手標本中顏色顯暗紅色，邊部通常與斜長石+單斜輝石+角閃石顆粒共生(圖3(d)、3(e))，一些石榴石變斑晶核部含有少量的包裹體礦物顆粒，如斜長石、石英、單斜輝石、金紅石、鈦鐵礦等(圖3(c)～3(f))，可能是早期進變質(zhì)或峰期變質(zhì)反應的礦物。除了大顆粒石榴石變斑晶外，其他礦物多為中細粒(0.2～1.0 mm)，其中單斜輝石、角閃石半定向-定向排列，呈弱片麻狀構造。

(a)、(b)為基性麻粒巖野外產(chǎn)狀與基性麻粒巖透鏡體;(c)、(d)、(e)、(f)為基性麻粒巖顯微鏡下照片與背散射照片;Grt—石榴石;Hbl—角閃石;Cpx—單斜輝石;Pl—斜長石;Qz—石英;Rt—金紅石;Ilm—鈦鐵礦;Mag—磁鐵礦;Bt—黑云母;Melt—熔體,礦物縮寫依據(jù)Whitney和Evans[19]

礦物之間常具有變質(zhì)平衡的三連點結構(圖3(d))，指示穩(wěn)定的平衡共生的峰期礦物組合。淺綠色單斜輝石呈較自形或它形粒狀，在樣品中發(fā)育廣泛；此外，分布在石榴石周圍的它形細小單斜輝石，與石榴石變斑晶呈點接觸，可能是峰期后石榴石分解的產(chǎn)物；還有一些單斜輝石以包裹體的形式發(fā)育在石榴石變斑晶的核部，為峰期礦物(圖3(d))。樣品中，大量斜長石呈扁平狀粗粒結構(0.5～2.0 mm)，包圍著石榴石變斑晶或產(chǎn)出在石榴石與其他變斑晶礦物之間，這類斜長石代表峰后階段的成分；而在石榴石中發(fā)育斜長石包裹體顆粒，其中，出現(xiàn)在石榴石核部較小的斜長石與石英、金紅石等包裹體均為早期保留下來的礦物(圖3(c))，而包裹體中相對顆粒略大的、邊部較圓潤的斜長石包裹體，為峰期礦物，其在單偏光鏡下呈黑色糊狀，邊部多次受到熔體作用改造(圖3(d))，此外在樣品中發(fā)現(xiàn)明顯的熔體存在(圖3(e))，顯示巖石經(jīng)歷了深熔作用。角閃石含量相對較少，且多發(fā)育在石榴石周圍，呈冠狀體產(chǎn)出，與小顆粒的單斜輝石、斜長石等圍繞石榴石變斑晶共生(圖3(e))，為峰后階段的產(chǎn)物，指示峰后降壓冷卻；也有少量與石榴石變斑晶不接觸的大顆粒角閃石變斑晶(圖3(c))，礦物成分特征顯示其核部可能代表峰期階段的特征。石英、金紅石只在石榴石核部以小顆粒包裹體出現(xiàn)，為基性麻粒巖早期的進變質(zhì)作用階段保留的礦物。鈦鐵礦、磁鐵礦和黑云母等礦物在石榴石變斑晶和基質(zhì)中都有分布，為基性麻粒巖峰后降溫降壓階段的產(chǎn)物。

3 礦物化學特征

礦物電子探針成分分析及背散射電子圖像在上海同濟大學完成。使用JXA-8230電子探針儀器進行實驗分析，加速電壓15 kV，電流10 nA，束斑直徑為5 μm，采用ZAF校正數(shù)據(jù)。代表性礦物分析數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 西望山基性麻粒巖17XWS2-1樣品中石榴石和斜長石代表性礦物化學成分分析數(shù)據(jù)

Grs=Ca/(Ca+Mg+Fe2++Mn);Alm=Fe2+/(Ca+Mg+Fe2++Mn);Pry=Mg/(Ca+Mg+Fe2++Mn);Sps=Mn/(Ca+Mg+Fe2++Mn);An=Ca/(Ca+Na+K)

表2 西望山基性麻粒巖17XWS2-1樣品中單斜輝石和角閃石代表性礦物化學成分分析數(shù)據(jù)

Wo=Ca/(Ca+Mg+Fe2+); En=Mg/(Ca+Mg+Fe2+);Fs= Fe2+/(Ca+Mg+Fe2+);XMg=Mg/(Mg+Fe2+); AlⅣ=8-Si; AlⅥ=Al-AlⅣ

石榴石發(fā)育弱生長環(huán)帶，從核部到邊部，化學成分具有一定的變化范圍(表1)。根據(jù)石榴石變斑晶組分剖面分析顯示(圖4(a))，從核部到邊部鐵鋁榴石(XAlm=Fe2+/(Ca+Mg+Fe2++Mn)的含量從0.42增加到0.54，鎂鋁榴石(XPry=Mg/(Ca+Mg+Fe2++Mn)從0.23增加到0.28，鈣鋁榴石(XGrs=Ca/(Ca+Mg+Fe2++Mn)從0.33減少到0.18，錳鋁榴石XSps=Mn/(Ca+Mg+Fe2++Mn)變化較少(0.01～0.02)；石榴石中XMg(XMg=Mg/(Mg+Fe2+)從0.43增加到0.51。石榴石變斑晶從核到邊XAlm和XPry含量逐漸升高，與之相反，XGrs含量由高到低，呈“掛鐘狀”，XSps的含量較低無明顯變化。石榴石變斑晶，除了狹窄的邊部，核部成分較均勻且范圍較寬，表明進變質(zhì)階段的成分環(huán)帶被峰期生長的成分完全重置，代表峰期變質(zhì)的反應平衡，此外由核部到邊部呈XGrs降低而XAlm和XPry升高，指示峰后降壓冷卻階段的成分擴散。

單斜輝石在成分上都為透輝石(圖4(b)),其各端元組分Wo為(0.46～0.49)，En為(0.36～0.40)，F(xiàn)s為(0.13～0.17)，Al的含量為0.12～0.23 p.f.u.(O=6)(表2)。石榴石中單斜輝石包裹體比顆粒較小的自形單斜輝Al2O3含量高，樣品中顆粒較大的單斜輝石的變斑晶中，Al2O3含量從核部向邊部略有降低，指示核部形成時的壓力較高[20]。

(a)石榴石成分剖面圖；(b)單斜輝石成分分類圖[21]；(c)角閃石成分分類圖[22]

不同產(chǎn)出狀態(tài)的斜長石成分變化明顯(表1)。石榴石核部的細小斜長石包裹體鈣含量低(An：0.45～0.48)，基質(zhì)中斜長石斑晶核部的鈣含量略高(An：0.49～0.52)，而圍繞石榴石邊部的斜長石鈣含量最高(An：0.54～0.58)。在石榴石變斑晶的內(nèi)部還有一些與黑云母、鈦鐵礦、磁鐵礦相接觸的長石包裹體(圖3(f))，其邊部靠近裂縫的部分Ca含量較高，這些現(xiàn)象表明，越晚期形成的斜長石，其鈣含量(An牌號)越高，可能是經(jīng)歷高溫、富鈉的端元發(fā)生熔融，部分元素被帶出造成的。

今年5月初，我入職到目前供職的咨詢公司工作。近日我申請休年假，單位稱我入職不足一年沒有帶薪年休假。我翻閱了《職工帶薪年休假條例》，其中第二條規(guī)定機關、團體、企業(yè)、事業(yè)單位、民辦非企業(yè)單位、有雇工的個體工商戶等單位的職工,連續(xù)工作1年以上的享受帶薪年休假。同時，該條例第三條規(guī)定職工累計工作已滿1年不滿10年的，可休年休假5天。因之前我曾在其他公司工作過3年，當時未簽勞動合同，所以該公司給我出具了連續(xù)工作3年的證明，但咨詢公司說那3年我沒有社保繳費記錄，對原單位的證明他們無法辨別真假，所以不能算工齡，并說我只有在本單位入職一年后才能享受年休假。

角閃石按國際分類(CaB≥1.50，(Na+K)A≥0.50，Ti<0.50)屬于韭閃石(圖4(c))，其中XMg為0.60～0.70，AlⅣ含量為1.75～1.86，Ti含量0.17～0.31 p.f.u.(O=23)(表2)。Ti含量與其經(jīng)歷變質(zhì)階段的溫度密切相關，Ti含量較高指示變質(zhì)峰期溫壓條件較高[23]。石榴石邊部的冠狀體角閃石Ti含量低，顯示其形成于峰后的退變質(zhì)M3階段；而基質(zhì)中大顆粒角閃石的核部Ti含量較高，代表其形成于峰期變質(zhì)作用階段。

4 變質(zhì)溫壓條件及P-T軌跡

基于巖相學觀察和礦物化學成分分析，劃分出三個變質(zhì)階段：早期進變質(zhì)階段(M1)、峰期變質(zhì)階段(M2)和峰后降壓冷卻階段(M3)。為了確定西望山基性麻粒巖的各變質(zhì)階段溫壓條件和變質(zhì)P-T軌跡，利用相平衡模擬對各變質(zhì)階段的溫壓條件進行了計算。

相平衡模擬計算，選擇Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-TiO2-O(NCKFMASHTO)體系下進行運算，采用THERMOCALC3.45計算軟件模擬T-M(H2O)圖和P-T視剖面圖，樣品的全巖成分采用XRF分析，全巖成分為SiO2=49.44、Al2O3=21.99、CaO=10.67、MgO=3.48、Fe2O3=2.15、FeO=6.08、K2O=0.16、Na2O=3.83、TiO2=0.99，分析結果標準化為模式體系中的摩爾百分比，在NCKFMASHTO體系標準化之后的摩爾百分比為：SiO2=54.07、Al2O3=14.17、CaO=12.36、MgO=5.68、FeO=7.33、K2O=0.11、Na2O=4.06、TiO2=0.81、O=0.88。由于樣品中角閃石和黑云母等含水礦物含量較少，體系中合適的H2O含量根據(jù)巖相學礦物組合關系結合P=10 kbar時模擬的T-M(H2O)圖，根據(jù)前人研究經(jīng)驗[8]最終選取合適的值H2O=0.50(圖5)。

礦物縮寫依據(jù)Whitney和Evans[21]

基性麻粒巖樣品17XWS2-1在NCKFMASHTO體系下的P-T視剖面圖顯示溫度范圍為600～1 100 ℃，壓力范圍5～15 kbar(圖6)，礦物組合包括石榴石、單斜輝石、角閃石、斜長石、石英、金紅石、鈦鐵礦、磁鐵礦、黑云母、熔體。視剖面圖中石榴石、角閃石、單斜輝石和斜長石穩(wěn)定出現(xiàn)在大部分的P-T范圍內(nèi)，熔體固相線穩(wěn)定在850～970 ℃，石英穩(wěn)定域在900 ℃以下、6 kbar以上的溫壓范圍，金紅石在壓力到達7.5 kbar開始出現(xiàn)，鈦鐵礦從低溫低壓到高溫高壓一直存在，角閃石在970 ℃開始消失。cg=Ca/(Ca+Mg+Fe2+)，為石榴石鈣成分等值線；Ti為角閃石的Ti成分等值線；Xaug=Fe2+/(Fe2++Mg)為單斜輝石鐵鎂成分等值線。

根據(jù)研究樣品基性麻粒巖巖相學觀察，推測其早期進變質(zhì)礦物組合(M1)為石榴石+單斜輝石+斜長石+金紅石+石英，但是，早期的單斜輝石可能由于峰期的高溫高壓反應被完全重置，沒有保留下來，由于缺乏相對應的礦物成分數(shù)據(jù)，僅靠早期斜長石成分無法對進變質(zhì)階段的溫壓條件進行有效限定，然而，前人研究認為西望山基性麻粒巖早期變質(zhì)溫壓條件約為700 ℃/10 kbar[5]，恰好與所研究樣品石榴石變斑晶核部斜長石包裹體的鈣等值線An45相接近，因此推測早期階段的變質(zhì)溫壓條件為700 ℃/10 kbar；峰期變質(zhì)階段(M2)礦物組合為石榴石+單斜輝石+斜長石+角閃石+鈦鐵礦+熔體，視剖面圖中，由石榴石中心部位鈣成分等值線cg30～33和基質(zhì)大顆粒角閃石變斑晶核部的Ti成分等值線Ti28～31相交區(qū)域限定的溫壓范圍為940～1000 ℃、12.4～14 kbar(圖6)；隨后的峰后降壓冷卻階段(M3)礦物組合為石榴石+單斜輝石+角閃石+斜長石+鈦鐵礦+磁鐵礦，石榴石邊部的最小成分等值線cg18與石榴石邊部單斜輝石的鐵鎂成分等值線Xaug26～30以及磁鐵礦消失線限定在5～6.2 kbar、660～760 ℃之間。

基性麻粒巖從早期高壓的進變質(zhì)階段(M1)，增壓增溫到高壓超高溫的峰期變質(zhì)作用階段(M2)，然后經(jīng)歷降壓冷卻到峰期后(M3)的中壓、中高溫的的退變質(zhì)階段，由此，獲得一個三期變質(zhì)作用演化階段的順時針P-T軌跡(圖6)。

5 討論

5.1 變質(zhì)P-T條件

礦物、巖石學研究與相平衡模擬分析顯示，研究區(qū)宣化西望山基性麻粒巖記錄了三個期次的變質(zhì)階段，從高壓進變質(zhì)階段增壓增溫到高壓超高溫峰期變質(zhì)作用階段，隨后降溫降壓，到達高角閃巖相-低溫麻粒巖相的退變質(zhì)階段，呈順時針P-T軌跡(圖6)。

①Grt Rt Ilm L；②Grt Hbl Ilm Qz Rt L；③Grt Hbl Ilm Qz L；④Grt Hbl Ilm Qz Rt Bt；⑤Grt Hbl Ilm Qz Bt；⑥Grt Hbl Ilm Bt；⑦Hbl Ilm Mag；⑧Hbl Mag L.其中Grt—石榴石;Hbl—角閃石;Cpx—單斜輝石;Pl—斜長石;Qz—石英;Rt—金紅石;Ilm—鈦鐵礦;Mag—磁鐵礦;Bt—黑云母;L—熔體

峰期變質(zhì)作用階段(M2)溫度壓力均進一步升高，其中石英參與反應被消耗，金紅石發(fā)生反應轉化為鈦鐵礦，變質(zhì)溫度超過900 ℃，達到超高溫。石榴石在此變質(zhì)階段發(fā)生鐵鎂平衡擴散，而石榴石鈣的成分等值線cg斜率較緩，這種現(xiàn)象指示鈣的擴散速率比鐵鎂緩慢(圖6)。石榴石中鈣含量的變化主要和變質(zhì)壓力相關，因此根據(jù)石榴石高鈣的中心部位鈣等值線來限定峰期變質(zhì)階段的壓力，而角閃石鈦的含量主要和經(jīng)歷的變質(zhì)溫度相關[23]，因此用與石榴石變斑晶緊密接觸的、鈦含量較高的大顆粒角閃石中心部位的Ti等值線限定峰期的溫度。石榴石中心部位鈣成分等值線cg30～33和大顆粒角閃石核部的Ti成分等值線Ti28～31相交區(qū)域限定峰期變質(zhì)作用階段的溫壓條件940～1 000 ℃、12.4～14 kbar，達到高壓超高溫的變質(zhì)作用條件(圖6)。

峰后退變質(zhì)作用階段(M3)逐漸降壓冷卻，磁鐵礦、黑云母等礦物出現(xiàn)，在峰后(M3)階段的代表性礦物為石榴石變斑晶極窄的邊部和大顆粒石榴石變斑晶周圍少量發(fā)育的細粒它形單斜輝石和角閃石，指示其晚期的峰期后退變質(zhì)作用時間短暫，表明巖石在遭受高壓超高溫變質(zhì)作用后快速抬升折返，在樣品中發(fā)育白眼圈結構卻未發(fā)現(xiàn)斜方輝石，也同樣表明巖石經(jīng)歷了快速降壓冷卻過程。

研究樣品熔體廣泛發(fā)育(圖3(d)、3(e))，且石榴石內(nèi)的斜長石包裹體呈被高溫熔融形成的圓潤模糊邊緣(圖3(d))。另外，角閃石的鈦含量和溫度呈正比[23]，研究樣品中基質(zhì)角閃石核部的鈦含量較高，邊部鈦含量略低，顯示其核部峰期形成于溫度較高的變質(zhì)條件。峰后的降壓冷卻(M3)階段中，石榴變斑晶邊緣發(fā)育有斜長石、單斜輝石、角閃石等礦物組成的冠狀體，構成白眼圈結構，指示峰后階段的降壓降溫過程。

恒山[24]、阜平[25]、蔓菁溝[5]等地區(qū)的高壓基性麻粒巖的峰期溫度為780～850 ℃，壓力為11～15 kbar，其峰期溫度均在900 ℃以下。近年來超高溫變質(zhì)作用在許多泥質(zhì)麻粒巖中陸續(xù)報道，如蔓菁溝泥質(zhì)麻粒巖[26]等。華北許多地區(qū)的基性麻粒巖和泥質(zhì)麻粒巖在空間上常相互伴生且都具有相似的順時針P-T軌跡[27]，表明基性麻粒巖和泥質(zhì)麻粒巖可能經(jīng)歷過相同的變質(zhì)溫壓條件，因為泥質(zhì)麻粒巖能夠較好地發(fā)育并保留假藍寶石+石英+矽線石等超高溫特征變質(zhì)礦物組合[28]，所以經(jīng)歷超高溫變質(zhì)作用的泥質(zhì)變質(zhì)巖容易識別?；月榱r由于成分特征不同，很難發(fā)育并保留假藍寶石+尖晶石+石英等典型超高溫礦物組合，在巖相學上難以直觀識別其是否經(jīng)歷超高溫變質(zhì)作用，且前人研究大多依據(jù)鐵鎂擴散的傳統(tǒng)溫壓計等方式估算，在溫壓條件上可能有一些誤差，所以前人對華北克拉通地區(qū)基性麻粒巖的峰期變質(zhì)溫度可能被低估。

隨著相平衡模擬計算的進一步發(fā)展與輝石稀土微量元素溫度計等新的溫度限定方法的普遍應用，華北克拉通地區(qū)經(jīng)歷超高溫變質(zhì)作用的基性麻粒巖也相繼被發(fā)現(xiàn)，Yang等[29]利用稀土元素溫度計的方法發(fā)現(xiàn)了河北東部地區(qū)基性麻粒巖經(jīng)歷超高溫變質(zhì)作用，峰期溫度1 025～1 060 ℃；Liao等[10]在懷安黃土窯地區(qū)利用相平衡模擬和角閃石溫度計發(fā)現(xiàn)基性麻粒巖經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用，峰期溫度1 000～1 030 ℃。Huang等[7]對宣化西望山基性麻粒巖進行相平衡模擬，得到的最高溫度條件為880～930 ℃，雖然達到了超高溫，但是沒有對變質(zhì)期次進行劃分，不能確定是否在峰期發(fā)生超高溫變質(zhì)作用，未獲得完整的變質(zhì)作用P-T軌跡。

本文通過巖相學觀察和礦物化學分析，認為西望山基性麻粒巖經(jīng)歷了三期變質(zhì)作用，即早期進變質(zhì)階段(M1)、峰期變質(zhì)階段(M2)和峰后降壓冷卻階段(M3)。基于巖石成分的相平衡模擬結果揭示研究樣品經(jīng)歷的峰期變質(zhì)階段(M2)和峰后降壓冷卻階段(M3)的溫壓條件分別為940～1 000 ℃、12.4～14 kbar和5～6.2 kbar、660～760 ℃，依據(jù)研究樣品石榴石變斑晶核部斜長石包裹體的鈣等值線An45和前人對西望山基性麻粒巖早期變質(zhì)溫壓條件的研究[5]，限定早期進變質(zhì)階段(M1)的溫壓條件為700 ℃、10 kbar。由此獲得西望山基性麻粒巖的變質(zhì)演化軌跡，即一個由三期變質(zhì)作用演化階段形成的順時針P-T軌跡(圖6)，峰期變質(zhì)溫度指示西望山中粗?；月榱r在峰期經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用。

5.2 構造意義

基性麻粒常被認為形成于俯沖碰撞的大地構造環(huán)境[3]，華北中部造山帶被認為是由華北克拉通東部陸塊和西部陸塊在約1.85 Ga碰撞形成的[13]，懷安-宣化地區(qū)位于中部造山帶北部與西部陸塊孔茲巖帶相接壤的區(qū)域(圖1)。Guo等[6]和Huang等[8]報道的西望山基性麻粒巖的變質(zhì)年齡在1.87～1.80 Ga，該年齡區(qū)間廣泛存在于華北中部帶[9,14,17]，但西部陸塊孔茲巖帶以及中部帶的許多泥質(zhì)麻粒巖研究均發(fā)現(xiàn)在約1.92 Ga經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)事件[28]，中部帶的基性麻粒巖超高溫變質(zhì)作用是否也和1.92 Ga的超高溫變質(zhì)事件相關，目前還不清楚。Liao等[10]針對黃土窯超高溫基性麻粒巖的研究認為中部造山帶的懷安雜巖和孔茲巖帶的集寧雜巖沒有明顯的邊界特征，共同經(jīng)歷了1.92～1.91 Ga的擴張與區(qū)域或局部的超高溫變質(zhì)作用。

Huang等[8]認為懷安-宣化地區(qū)基性巖脈在約1.92 Ga后由幔源巖漿侵位形成，隨后經(jīng)歷了高壓麻粒巖相變質(zhì)作用，在約1.85 Ga時，由于華北克拉通東、西部陸塊碰撞后的伸展作用導致地殼減薄軟流圈上涌提供額外的熱源，高壓基性麻粒巖發(fā)生超高溫變質(zhì)作用。而西望山基性麻粒巖進變質(zhì)階段礦物組合保存不完整的巖相學特征，結合石榴石中心部位核部和幔部包裹體成分有所差別但變化不大等礦物學特征，可以推測其原巖的侵位時間略早于華北東、西部陸塊碰撞的時間。因此，結合前人對研究區(qū)基性麻粒巖的年代學研究[6,8]，認為在1.87 Ga以前，西望山基性麻粒巖的前身侵位，因華北克拉通東、西部陸塊的拼貼碰撞到達地殼深部，發(fā)生高壓麻粒巖相變質(zhì)；隨后，由于華北東部陸塊和西部陸塊的碰撞伸展引發(fā)的地幔巖漿上涌帶來大量熱源，西望山高壓基性麻粒巖在地殼深處發(fā)生超高溫變質(zhì)作用；最后，在華北中部造山帶的抬升過程中，發(fā)生快速降壓冷卻折返到地表。

6 結論

通過對華北克拉通中部造山帶宣化西望山基性麻粒巖的巖相學、礦物巖石學等研究，得出以下結論：

1)西望山中粗?；月榱r經(jīng)歷了三個階段的變質(zhì)演化：早期進變質(zhì)(M1)階段、峰期高壓-超高溫變質(zhì)(M2)階段和峰后降壓冷卻(M3)階段。早期M1階段的溫壓條件為700 ℃/10 kbar，峰期(M2)變質(zhì)階段的溫壓條件為940～1 000 ℃/12.4～14 kbar，峰后(M3)退變質(zhì)階段的溫壓條件為660～760 ℃/5～6.2 kbar。

2)西望山基性麻粒巖記錄了順時針P-T演化軌跡，且在峰期經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用，其熱源可能來自地幔巖漿的上涌。