北秦嶺造山帶西段早古生代榴輝巖相變質(zhì)巖石的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義*

唐源 陳丹玲 任云飛 王海杰

西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 710069

高壓-超高壓(HP-UHP)變質(zhì)巖石記錄了地殼物質(zhì)從俯沖到折返的動力學(xué)全過程，是重要的古板塊匯聚邊界識別標志，也是了解造山過程及其動力學(xué)的重要窗口(Maruyamaetal., 1996; Liouetal., 2009; 鄭永飛等, 2013)。近二十余年來，借助先進的分析測試儀器和方法，學(xué)者在中國中央造山帶的阿爾金、北祁連、柴北緣、東昆侖、北秦嶺和大別-蘇魯造山帶發(fā)現(xiàn)了大量不同時代、多種成因類型的高壓-超高壓變質(zhì)巖石(Liuetal., 2016, 2018; 劉良等, 2019; Zhangetal., 2007; 宋述光等, 2013及其參考文獻; Chenetal., 2009; Songetal., 2014, 2018; Mengetal., 2013; Bietal., 2018; 陳丹玲等, 2019及其參考文獻; 鄭永飛, 2008)。秦嶺造山帶位于中國中央造山帶的中段，與西部眾多造山帶相比，交通方便，自然條件良好，但由于強烈的退變質(zhì)和混合巖化作用改造，區(qū)內(nèi)的高壓-超高壓榴輝巖大多退變?yōu)榱耖W巖、石榴子石輝石巖甚至斜長角閃巖，高壓-超高壓變質(zhì)作用的確定多以退變榴輝巖鋯石包裹體中金剛石、柯石英以及石榴子石、綠輝石等高壓-超高壓榴輝巖相變質(zhì)礦物的發(fā)現(xiàn)(楊經(jīng)綏等, 2002; Wangetal., 2014; 陳丹玲等, 2015; 宮相寬等, 2016)，以及鋯石具有重稀土平坦且無Eu負異常的榴輝巖相鋯石的稀土配分曲線特征并具有與超高壓榴輝巖一致的峰期變質(zhì)年齡為標志(王亞偉等, 2016; 宮相寬等, 2016)。這也是秦嶺造山帶高壓-超高壓變質(zhì)作用研究起步較晚、進展緩慢的主要原因。采用高精度的鋯石原位U-Pb定年方法，在鋯石里含金剛石和柯石英的微區(qū)得到超高壓峰期變質(zhì)年齡為497～490Ma(Wangetal., 2014; 宮相寬等, 2016)，同時得到榴輝巖的原巖形成年齡介于843～729Ma之間，部分巖石還得到了470～450Ma和420～400Ma兩期退變質(zhì)年齡(Liuetal., 2016; 陳丹玲等, 2019及其參考文獻)。

但值得注意的是，目前在秦嶺造山帶發(fā)現(xiàn)的這些高壓-超高壓變質(zhì)巖石多分布于北秦嶺造山帶東段的陜西丹鳳到河南西峽-盧氏一帶，隨著該地區(qū)以及西部北祁連、柴北緣、東昆侖和阿爾金各造山帶中早古生代高壓-超高壓變質(zhì)巖石的不斷發(fā)現(xiàn)和深入研究，作為中央造山帶東西轉(zhuǎn)換銜接部位的北秦嶺造山帶西段的變質(zhì)作用研究吸引了大家的廣泛關(guān)注。然而由于多期次強烈的構(gòu)造巖漿活動影響，北秦嶺構(gòu)造帶西段的變質(zhì)作用研究較為薄弱，僅有零星麻粒巖相變質(zhì)作用的報道(毛小紅等, 2017, 2018; 楊立明等, 2018)，而且給出了433～424Ma(毛小紅等, 2017)和384±1.6Ma(楊立明等, 2018)兩組不同的變質(zhì)年齡。雖然唐歡和張宏福(2017)通過類比認為在寶雞眉縣附近秦嶺巖群中發(fā)現(xiàn)的一套榴閃巖是退變榴輝巖，并依據(jù)得到的443±2.5Ma的變質(zhì)年齡推測該地區(qū)榴輝巖相的變質(zhì)年齡為480～470Ma，進而提出北秦嶺構(gòu)造帶的東西段在早古生代都經(jīng)歷了大陸深俯沖作用，但由于缺乏直接的榴輝巖相變質(zhì)證據(jù)，峰期變質(zhì)年齡也存在差異，因此，北秦嶺造山帶西段是否存在榴輝巖相變質(zhì)以及峰期變質(zhì)作用的時代尚無定論。羅芬紅(2019)報道太白地區(qū)秦嶺巖群長英質(zhì)片麻巖的少量鋯石記錄了500～490Ma的變質(zhì)年齡，并且其中1顆鋯石顯示了輕稀土虧損、重稀土平坦、無明顯負Eu異常的榴輝巖相變質(zhì)鋯石的稀土配分曲線特征，進而提出北秦嶺造山帶西段可能與東段共同經(jīng)歷了～500Ma的榴輝巖相變質(zhì)作用，但由于數(shù)據(jù)太少而沒有引起太多關(guān)注。因此，北秦嶺造山帶西段是否存在榴輝巖相變質(zhì)作用？峰期變質(zhì)時代到底是多少？這一問題的回答是探討秦嶺造山帶東西延伸、秦嶺與西部祁連和昆侖造山帶之間的交接關(guān)系，以及進一步探討中央造山系早期古構(gòu)造格局及其形成演化過程的關(guān)鍵。

作者新近在天水南部的秦嶺巖群中新發(fā)現(xiàn)了一套石榴子石斜長角閃巖(榴閃巖)，初步的研究結(jié)果顯示，該榴閃巖記錄了與北秦嶺造山帶東段一致的～500Ma的榴輝巖相變質(zhì)和～450Ma、～420Ma兩期退變質(zhì)事件。該研究結(jié)果為北秦嶺造山帶東、西段構(gòu)成一條統(tǒng)一的早古生代高壓-超高壓變質(zhì)巖帶提供了直接證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

狹義的秦嶺造山帶是指洛南-欒川-方城斷裂和勉略-巴山-大別斷裂之間的廣大區(qū)域，以商丹斷裂為界分為北秦嶺(造山帶)和南秦嶺(微板塊)兩部分(Dongetal., 2011, 圖1a)。依據(jù)物質(zhì)組成、變質(zhì)變形特征和形成時代，北秦嶺造山帶從北向南又可劃分成寬坪巖群、二郎坪巖群、秦嶺巖群和丹鳳巖群四個不同的地質(zhì)單元(圖1a)，其中秦嶺巖群是北秦嶺造山帶中變質(zhì)變形最為強烈的前寒武紀結(jié)晶巖系，目前秦嶺造山帶發(fā)現(xiàn)的高壓-超高壓變質(zhì)巖石都產(chǎn)出于該巖群之中。秦嶺巖群主體由長英質(zhì)片麻巖、片巖、大理巖和少量斜長角閃巖組成，其中副變質(zhì)巖以普遍出現(xiàn)黑云母、石墨、石榴子石和夕線石等變質(zhì)礦物并發(fā)育深熔作用為特征。最新的年代學(xué)研究揭示秦嶺巖群的形成時代可能為中-新元古代(陸松年等, 2009; 時毓等, 2009; 萬渝生等, 2011; Diwuetal., 2014)，而且，詳細的巖石學(xué)研究并結(jié)合激光拉曼光譜分析，在豫陜交界一帶的秦嶺巖群中發(fā)現(xiàn)了多種類型的高壓-超高壓變質(zhì)巖石，包括榴輝巖以及以斜長角閃巖、榴閃巖和石榴子石輝石巖產(chǎn)出的退變榴輝巖和長英質(zhì)片麻巖。其中退變榴輝巖多呈透鏡狀或似層狀產(chǎn)于秦嶺巖群片麻巖中。官坡榴輝巖及其圍巖片麻巖(楊經(jīng)綏等, 2002)以及清油河斜長角閃巖鋯石中微粒金剛石(Wangetal., 2014)和丹鳳斜長角閃巖鋯石中柯石英(宮相寬等, 2016)等超高壓標型礦物包裹體的發(fā)現(xiàn)，以及松樹溝長英質(zhì)麻粒巖石榴子石中超高壓礦物出溶結(jié)構(gòu)的存在(Liuetal., 2003; 劉良等, 2019)和相平衡計算結(jié)果(Dongetal., 2021)，都指示了北秦嶺造山帶超高壓變質(zhì)作用的存在和大陸深俯沖作用的屬性(Liuetal., 2002; 陳丹玲和劉良, 2011; Wangetal., 2011; 劉良等, 2013)。進一步的年代學(xué)研究揭示北秦嶺高壓-超高壓變質(zhì)巖石的峰期變質(zhì)時代為～500Ma，并在折返過程中經(jīng)歷了～450Ma和～420Ma的麻粒巖相和角閃巖相退變質(zhì)和混合巖化作用改造(張建新等, 2011; 劉良等, 2013; 陳丹玲等, 2015, 2019; Liaoetal., 2016; Liuetal., 2016; 羅芬紅等, 2018)。

圖1 秦嶺造山帶(a, 據(jù)Dong et al., 2011修改)和北秦嶺造山帶西段區(qū)域地質(zhì)簡圖及采樣位置(b, 據(jù)Zhao et al., 2020修改)

秦嶺巖群向西經(jīng)太白-鳳縣最遠可以延伸到西秦嶺的天水地區(qū)(圖1b)，該區(qū)域內(nèi)秦嶺巖群的物質(zhì)組成和形成時代與東部基本一致(羅芬紅, 2019)，但變質(zhì)作用級別及峰期變質(zhì)時代稍有差異。毛小紅等(2017, 2018)和楊立明等(2018)在天水黨川地區(qū)都報道了與碰撞造山作用相關(guān)的麻粒巖相變質(zhì)作用，并分別給出了433～424Ma和384±1.6Ma的變質(zhì)年齡。唐歡和張宏福(2017)在寶雞眉縣附近的秦嶺巖群中發(fā)現(xiàn)一套榴閃巖，依據(jù)石榴石變斑晶的退變質(zhì)環(huán)帶和其中Amp+Cpx+Q包裹體的存在認為該榴閃巖是退變榴輝巖，并將得到的443±2.5Ma的變質(zhì)年齡與北秦嶺造山帶東段超高壓變質(zhì)年齡進行類比，推測該地區(qū)榴輝巖相的變質(zhì)年齡為480～470Ma，從而提出北秦嶺構(gòu)造帶的東西段在早古生代都經(jīng)歷了大陸深俯沖作用。

2 樣品特征

本文研究的榴閃巖位于天水以南的冷水河地區(qū)(圖1b)，GPS點位為34°17′30″N、106°01′03″E，巖石呈似層/脈狀夾于秦嶺巖群長英質(zhì)片麻巖中(圖2a)，整體呈灰黑色，斑狀變晶結(jié)構(gòu)，弱的片理構(gòu)造。主要由角閃石(50%～60%)、石榴子石(10%～15%)、石英(～10%)、斜長石(5%～10%)、白云母(～5%)和鈦鐵礦(～3%)組成(圖2b)。石榴子石多呈無色，半自形粒狀，粒徑0.4～1.5mm，可見Amp+Ilm+Q包裹體(圖2b)；角閃石呈半自形柱狀，為基質(zhì)中的主要組成礦物，略具定向性，少量見于石榴子石的包體之中；斜長石和石英呈他形不規(guī)則粒狀填充在石榴子石和角閃石粒間，斜長石可見綠簾石化。初步的電子探針分析結(jié)果顯示，石榴子石以鐵鋁榴石為主(Alm=0.63～0.67，Grs=0.16～0.19，Sps=～0.03，Pyr=0.11～0.12)，成分比較均勻，無明顯成分環(huán)帶；基質(zhì)和石榴子石包裹體中的角閃石成分相似，其Si和Ca含量分別為6.71～6.79p.f.u和1.80～1.83p.f.u，XMg[=Mg/(Mg+Fe2+)]值為0.50～0.53。

圖2 榴閃巖野外產(chǎn)狀(a)及顯微照片(b)礦物縮寫：Grt-石榴子石;Q-石英;Amp-角閃石

3 分析方法與結(jié)果

本文對榴閃巖中的鋯石開展了陰極發(fā)光(CL)形貌分析、顯微包裹體分析以及微區(qū)LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素測定，所有分析均在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像分析利用加載在FEI Quanta 400 EFG掃描電鏡上的Gatan Mono CL 3+陰極發(fā)光系統(tǒng)完成。鋯石的微區(qū)U-Pb定年和微量元素測定在Hewlett packard公司生產(chǎn)的Agilent 7900 ICP-MS上進行，激光剝蝕采樣方式為單點剝蝕，所用激光斑束為24μm，鋯石年齡采用國際標準鋯石91500進行分餾校正，元素含量采用人工合成硅酸鹽標樣物質(zhì)NIST SRM610作為外標，29Si作為內(nèi)標進行校正。詳細鋯石U-Pb定年結(jié)果和Th、U元素含量見表1，稀土元素數(shù)據(jù)見電子版附表1。鋯石礦物包裹體分析在配備有514nm氬離子激光器的Ranishaw inVia型激光拉曼光譜儀上進行。

表1 榴閃巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析結(jié)果

榴閃巖中的鋯石主體為無色透明的渾圓狀或短柱狀形態(tài)，粒徑為50～150μm，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜(圖3)。CL圖像顯示多數(shù)鋯石具有明顯的核-邊結(jié)構(gòu)，其中鋯石核部較為發(fā)育且發(fā)光性弱，多數(shù)呈灰黑色均勻無結(jié)構(gòu)或斑雜狀結(jié)構(gòu)(圖3a-f)，鋯石邊部呈淺灰色斑雜狀結(jié)構(gòu)(圖3f)，或為一窄的均勻無結(jié)構(gòu)的亮色增生邊環(huán)繞于核部(圖3d, e, h)；部分鋯石無增生邊，整體為灰黑色或淺灰色斑雜狀結(jié)構(gòu)(圖3a, b, g)；個別顆?？梢姾?幔-邊三層結(jié)構(gòu)(圖3i)，其中核部為灰黑色斑雜狀，幔部為淺灰色均勻無結(jié)構(gòu)，邊部被亮色環(huán)邊圍繞。另有少量鋯石核部可見較為清晰的寬板狀(圖3j, k)或細密狀(圖3l)巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)。借助激光拉曼光譜儀，在亮色鋯石邊部發(fā)現(xiàn)大量的石榴子石和角閃石包裹體。

圖3 榴閃巖鋯石CL圖像，示不同微區(qū)U-Pb年齡

鋯石原位微量元素分析顯示(表1，附表1)，具有振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)的鋯石核部具有較高的Th(56×10-6～648×10-6)、U(173×10-6～962×10-6)和REE含量(509×10-6～1474×10-6)以及相對較高的Th/U比值(0.07～0.80，多數(shù)>0.1；表1)，并顯示為LREE虧損、HREE明顯富集的左傾型REE配分曲線形態(tài)，具有明顯的Ce正異常和Eu負異常(圖4a)，為典型的巖漿鋯石(吳元保和鄭永飛, 2004)。鋯石原位U-Pb定年結(jié)果顯示，具有較寬巖漿振蕩環(huán)帶的7個鋯石核部測點在U-Pb諧和圖上構(gòu)成一條不一致線(圖5a)，與諧和線的上交點年齡為710±52Ma(MSWD=6.9)；具有細密巖漿振蕩環(huán)帶的3個鋯石核部測點在U-Pb諧和圖上分散分布，其206Pb/238U年齡變化于934～973Ma(圖5a)。

圖4 榴閃巖不同鋯石微區(qū)球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(標準化數(shù)值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

圖5 榴閃巖鋯石LA-ICP-MS定年結(jié)果(a-e)和年齡-Th/U圖解(f)

其余鋯石測點都具有較低的Th(0.25×10-6～180×10-6)、U(22.4×10-6～920×10-6)和REE含量(13.4×10-6～231×10-6,多數(shù)<100×10-6；附表1)以及低的Th/U比值(0.01～0.45，多數(shù)<0.03；表1，圖5f)，為典型的變質(zhì)鋯石(Corfuetal., 2003; Rubatto, 2002)。但不同鋯石環(huán)帶或發(fā)光性不同的微區(qū)的稀土配分曲線特征和U-Pb年齡存在差異，其中，鋯石的灰黑色核部測點顯示出輕稀土(LREE)虧損、重稀土(HREE)平坦((Lu/Gd)N=1.13～5.98)、沒有明顯負Eu異常(δEu=0.60～1.32，多數(shù)接近1)的稀土配分曲線特征(圖4a，附表1)，對應(yīng)25個測點的206Pb/238U年齡變化于482～508Ma，加權(quán)平均值為497±3Ma(MSWD=1.7，圖5c)；淺灰色的鋯石幔部微區(qū)測點呈現(xiàn)出HREE富集趨勢((Lu/Gd)N=1.30～15.1)，部分出現(xiàn)弱的負Eu異常(δEu=0.75～1.20)(圖4b，附表1)，其中8個諧和測點的206Pb/238U年齡變化于445～458Ma，加權(quán)平均值452±3Ma(MSWD=0.74；圖5d)；亮色鋯石邊部測點同樣顯示了LREE虧損、HREE相對富集的稀土配分曲線特征((Lu/Gd)N=1.67～274)，但負Eu異常更加明顯(δEu集中于0.35～0.91)(圖4b，附表1)，對應(yīng)的11個測點在Tera-Wasserburg圖解中形成一條不一致線，下交點年齡為423±7Ma(MSWD=0.27；圖5e)。

4 討論與結(jié)論

鋯石是富集重稀土的礦物相，通常具有陡峭的HREE配分曲線形態(tài)，并伴隨顯著的正Ce異常和負Eu異常。然而在變質(zhì)作用過程中，變質(zhì)成因鋯石的稀土元素組成特征會受到與鋯石共生的特征變質(zhì)礦物(如石榴石、長石等)的影響。相對于鋯石，石榴子石和斜長石的結(jié)構(gòu)分別對HREE和Eu元素有著更好的相容性，因此，在榴輝巖相礦物組合中由于石榴子石的大量出現(xiàn)以及斜長石的缺乏，導(dǎo)致榴輝巖相鋯石表現(xiàn)出HREE平坦且不顯示負Eu異常的稀土配分曲線特征(Rubatto, 2017)，這個特征在遭受強烈退變改造的巖石中識別早期經(jīng)歷的榴輝巖相變質(zhì)作用時發(fā)揮了巨大作用，也被同時在鋯石包裹體發(fā)現(xiàn)的石榴子石、綠輝石等榴輝巖相變質(zhì)礦物所證實(Rubatto and Hermann, 2007; Rubatto, 2017)。當榴輝巖疊加了麻粒巖相和角閃巖相退變質(zhì)改造時，由于變質(zhì)礦物組合中斜長石的大量出現(xiàn)以及石榴子石的減少，對應(yīng)變質(zhì)鋯石的稀土配分曲線會出現(xiàn)HREE逐漸富集、負Eu異常逐漸顯著的特征(Rubatto, 2017)，因此鋯石的稀土元素配分曲線特征對反演變質(zhì)作用的條件(如榴輝巖相、麻粒巖相、角閃巖相等)具有重要的指示意義(Rubatto, 2002, 2017; Rubatto and Hermann, 2007)。

本文研究的天水南部榴閃巖中的鋯石及其不同微區(qū)主體顯示出均勻無環(huán)帶、弱分帶或斑雜狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖3)，低的Th(0.25×10-6～180×10-6)、U(22.4×10-6～920×10-6)含量和Th/U比值(多數(shù)<0.03；表1)，以及拉曼光譜分析得到的Grt和Amp等變質(zhì)礦物包裹體表明它們均應(yīng)為變質(zhì)成因鋯石(Corfuetal., 2003; Rubatto, 2002)，結(jié)合鋯石的稀土元素配分曲線特征，我們認為天水南部榴閃巖記錄了三個階段的變質(zhì)作用，其中，灰黑色的鋯石核部顯示為LREE虧損、HREE平坦((Lu/Gd)N=1.13～5.98)、無負Eu異常(δEu大多接近1)的榴輝巖相變質(zhì)鋯石的稀土元素配分曲線特征(圖4a，附表1)，對應(yīng)測點得到非常集中的497±3Ma(MSWD=1.7)的年齡，表明該榴閃巖在～500Ma時期經(jīng)歷了一期榴輝巖相變質(zhì)作用；淺灰色鋯石或鋯石幔部的HREE分異加大((Lu/Gd)N=1.30～15.1)，并伴隨輕微負Eu異常(δEu=0.75～1.20)的特征(圖4b，附表1)，表明該階段礦物組合中出現(xiàn)少量斜長石，且石榴子石開始消耗減少，指示進入退變質(zhì)階段；亮色鋯石邊部的稀土元素配分曲線顯示了更明顯的負Eu異常(δEu集中變化于0.35～0.91)和HREE分異特征((Lu/Gd)N=1.67～274；圖4b，附表1)，結(jié)合部分鋯石微區(qū)中Amp包裹體出現(xiàn)，表明該階段的變質(zhì)礦物組合中角閃石和斜長石開始大量出現(xiàn)(Rubatto, 2002, 2017; Rubatto and Hermann, 2007)，本文分別在淺灰色鋯石幔部和亮色邊部得到的～450Ma和～420Ma兩組年齡可能分別代表了巖石在經(jīng)歷榴輝巖相變質(zhì)作用之后經(jīng)歷的兩期退變質(zhì)作用年齡。

另外，少量鋯石核部較高的Th、U和REE元素含量(表1，附表1)及稀土元素配分曲線特征(圖4a)，以及寬板狀振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)與形成于高溫條件下的基性巖漿鋯石特征相似(吳元保和鄭永飛, 2004)，應(yīng)為榴閃巖的原巖巖漿鋯石殘留，這些測點構(gòu)成的不一致線的上交點年齡710±52Ma應(yīng)代表榴閃巖原巖的最小形成年齡；個別具有細密振蕩環(huán)帶特征的核部鋯石顯示酸性巖漿鋯石特征(吳元保和鄭永飛, 2004)，對應(yīng)測點得到的929Ma、934Ma和973Ma年齡與區(qū)域上秦嶺巖群片麻巖的年齡接近(1.0～0.95Ga, 羅芬紅, 2019)，很可能是榴輝巖原巖侵位過程中捕獲的圍巖鋯石。

秦嶺巖群作為北秦嶺造山帶變質(zhì)變形最為強烈的單元在很長一段時間一直被認為是普遍經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)作用(游振東等, 1991; 張國偉等, 2001)，直到20世紀末，研究人員才在北秦嶺造山帶東段的盧氏官坡地區(qū)發(fā)現(xiàn)了截至目前唯一的一個還保留有榴輝巖相礦物組合的新鮮榴輝巖(胡能高等, 1994)，在商南松樹溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)了高壓基性麻粒巖和長英質(zhì)麻粒巖(劉良和周鼎武, 1994; 劉良等, 1996)。21世紀初官坡榴輝巖及其圍巖石英云母片巖鋯石包裹體中微粒金剛石的發(fā)現(xiàn)(楊經(jīng)綏等, 2002)，以及松樹溝長英質(zhì)麻粒巖中超高壓礦物出溶結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)(Liuetal., 2003)，拉開了北秦嶺超高壓變質(zhì)作用研究的序幕。但此后很長一段時間，北秦嶺高壓-超高壓變質(zhì)作用的研究始終沒有太大進展。直到Chengetal.(2011)在商南清油河剖面發(fā)現(xiàn)退變榴輝巖，尤其是利用激光拉曼光譜分析方法，Wangetal.(2014)和宮相寬等(2016)分別在清油河和丹鳳地區(qū)秦嶺巖群斜長角閃巖鋯石中發(fā)現(xiàn)金剛石和柯石英超高壓變質(zhì)標型礦物之后，再次掀起了北秦嶺高壓-超高壓變質(zhì)研究的熱潮，并取得了一些新的進展。詳細的巖相學(xué)觀察并結(jié)合電子探針分析，在北秦嶺松樹溝榴閃巖(陳丹玲等, 2015)和寨根石榴子石輝石巖(Liaoetal., 2016)中發(fā)現(xiàn)少量綠輝石殘留，表明它們是退變的榴輝巖；之后，利用激光拉曼光譜和鋯石原位微量元素分析方法，對松樹溝原定的高壓基性麻粒巖和石榴子石輝石巖，以及北秦嶺造山帶東段豫陜交界一帶大量呈透鏡狀和似層狀產(chǎn)于秦嶺巖群片麻巖中的榴閃巖和斜長角閃巖開展了大量的鋯石成因礦物學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些巖石中的鋯石多顯示了LREE虧損、HREE平坦且無負Eu異常的榴輝巖相鋯石的特征，在部分斜長角閃巖的鋯石中還發(fā)現(xiàn)了石榴子石、綠輝石和金紅石等榴輝巖相礦物包裹體，并且得到和區(qū)內(nèi)超高壓變質(zhì)巖完全一致的～500Ma的峰期變質(zhì)和～450Ma、～420Ma的兩期退變質(zhì)年齡(圖6)，從而表明北秦嶺造山帶東段在～500Ma時期存在巨量大陸物質(zhì)的深俯沖作用，并在之后的抬升過程中，在～450Ma和～420Ma經(jīng)歷兩期次的退變質(zhì)疊加改造(陳丹玲等, 2019及其參考文獻)。2019年極端變質(zhì)作用國際研討會和2021年第九屆變質(zhì)巖專業(yè)委員會會議的廣泛交流和現(xiàn)場考察，使得北秦嶺存在早古生代超高壓變質(zhì)作用得到廣泛認可。

圖6 北秦嶺造山帶東段高壓-超高壓變質(zhì)巖石年代學(xué)研究結(jié)果統(tǒng)計圖

但是，目前秦嶺造山帶已有的超高壓變質(zhì)巖石主要集中于北秦嶺東段的豫陜交界一帶，西段的高級變質(zhì)巖石僅有天水地區(qū)的基性和泥質(zhì)麻粒巖，而且峰期變質(zhì)年齡多介于433～424Ma之間(毛小紅等, 2017, 2018)。北秦嶺造山帶西段是向東與東段構(gòu)成一條統(tǒng)一的早古生代高壓-超高壓變質(zhì)巖帶(唐歡和張宏福, 2017; 羅芬紅, 2019)還是向西與祁連構(gòu)造帶相連(裴先治等, 2009; Songetal., 2017)，一直沒有定論。雖然本次研究尚未在鋯石核部發(fā)現(xiàn)榴輝巖相的礦物包裹體，而且一些高溫或超高溫變質(zhì)鋯石中還會出現(xiàn)U-Pb年齡和微量元素的解耦現(xiàn)象(Kunzetal., 2018; Pitraetal., 2022)，但是本文研究的天水榴閃巖與北秦嶺東段的退變高壓-超高壓榴輝巖無論是在野外產(chǎn)狀、鋯石形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、鋯石稀土元素配分曲線特征(宮相寬等, 2016; Liaoetal., 2016)還是原巖結(jié)晶(843～729Ma)、峰期變質(zhì)(497～490Ma)和兩期退變質(zhì)(470～450Ma和420～400Ma)年齡上都幾乎完全一致(圖6)，因此，我們有理由認為北秦嶺造山帶西段在早古生代經(jīng)歷了與東段相似的大陸俯沖和折返過程，它們共同構(gòu)成一條統(tǒng)一的早古生代高壓-超高壓變質(zhì)巖帶。前人在區(qū)內(nèi)得到的433～424Ma的麻粒巖相變質(zhì)年齡(毛小紅等, 2017, 2018)應(yīng)代表榴輝巖相變質(zhì)之后的麻粒巖相疊加變質(zhì)作用。而384±1.6Ma的麻粒巖相變質(zhì)事件(楊立明等, 2018)因為來自李子園群(丹鳳群)，它到底指示一期區(qū)域的變質(zhì)疊加還是局部事件，有待進一步研究。

致謝兩位匿名審稿人對文章提出了寶貴修改意見，在此表示衷心感謝。