東昆侖早古生代變質(zhì)演化：來自浪木日石榴斜長角閃巖的記錄*

李誠浩 張宏福 陳安平

大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 西安 710069

東昆侖造山帶地處中國中央造山帶的西段和青藏高原的北緣，東接秦嶺造山帶，向西以阿爾金斷裂為界與西昆侖造山帶分隔(圖1a)。前人對(duì)中央造山帶中早古生代高壓-超高壓變質(zhì)帶(如，北秦嶺、柴北緣和南阿爾金)開展了大量研究并已經(jīng)取得了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)(Songetal., 2014; Liuetal., 2016; Zhangetal., 2017)。與中央造山帶內(nèi)其它變質(zhì)帶一樣，東昆侖也記錄了早古生代的變質(zhì)作用。早期研究表明，東昆侖在早古生代經(jīng)歷了角閃巖相至麻粒巖相的變質(zhì)作用(張建新等，2003；李懷坤等，2006；陳能松等，2008)。近年來，學(xué)者們?cè)跂|昆侖造山帶發(fā)現(xiàn)了早古生代榴輝巖(Mengetal., 2013)，并在部分榴輝巖及其圍巖的鋯石中發(fā)現(xiàn)了柯石英(Bietal., 2018, 2020)。這些發(fā)現(xiàn)確證了東昆侖造山帶也為高壓-超高壓變質(zhì)帶，推進(jìn)了對(duì)東昆侖早古生代變質(zhì)作用的理解。

圖1 東昆侖造山帶構(gòu)造簡圖(a, 據(jù)Meng et al., 2013)及研究區(qū)地質(zhì)簡圖(b, 據(jù)祁曉鵬等，2016a)

厘定東昆侖早古生代高壓變質(zhì)巖及相關(guān)巖石的變質(zhì)年齡，尤其是峰期變質(zhì)年齡，對(duì)進(jìn)一步研究東昆侖早古生代變質(zhì)演化至關(guān)重要。當(dāng)前，學(xué)者們對(duì)東昆侖榴輝巖及相關(guān)早古生代變質(zhì)巖獲得的變質(zhì)年齡多數(shù)集中在ca.410～490Ma。其中，～410Ma(祁生勝等，2014)、～430Ma(Mengetal., 2013; 王冠，2014；祁曉鵬等，2016a；Songetal., 2018；杜瑋，2018；Bietal., 2020)和～450Ma(賈麗輝等，2014；熊富浩和馬昌前，2016)都被視為峰期變質(zhì)作用的年齡。特別的是浪木日榴輝巖具有～490Ma和～430Ma兩期變質(zhì)鋯石年齡(祁曉鵬等，2016a)，因缺乏確切的鋯石成因約束，這兩期年齡所代表的地質(zhì)意義尚不清晰。因此，東昆侖早古生代榴輝巖及相關(guān)變質(zhì)巖各期變質(zhì)年齡的地質(zhì)意義仍存在不同的認(rèn)識(shí)，這限制了對(duì)東昆侖早古生代變質(zhì)演化的深入理解。

本文選取東昆侖東段的浪木日為研究靶區(qū)，前人在該區(qū)榴輝巖及其變泥質(zhì)圍巖的鋯石中都發(fā)現(xiàn)了柯石英，表明該區(qū)部分巖石發(fā)生了超高壓變質(zhì)作用(Bietal., 2018, 2020)。采集的石榴斜長角閃巖與前人報(bào)道的榴輝巖一起出露在一套黑云二長片麻巖中。本文對(duì)浪木日石榴斜長角閃巖開展了變質(zhì)巖石學(xué)和鋯石年代學(xué)研究，以期為探究東昆侖早古生代的變質(zhì)演化提供限定。

1 地質(zhì)背景

東昆侖造山帶以昆中斷裂帶劃分為昆北和昆南地塊(圖1b)。昆北地塊由中元古界金水口群、新元古界冰溝群、下古生界灘間山群和上泥盆統(tǒng)牦牛山組等巖層組成。金水口群自下而上分為白沙河組和小廟組，主要巖性包括斜長角閃巖、斜長片麻巖、大理巖和云母片巖等(王云山和陳基娘，1987；王國燦等，2004，2007)，這些巖石普遍經(jīng)歷了早古生代的角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)作用(李懷坤等，2006；陳能松等，2008)。冰溝群是一套碳酸鹽巖-碎屑巖建造，主要巖石類型有板巖、結(jié)晶灰?guī)r、大理巖和白云巖等。灘間山群由一套變質(zhì)程度不均一的火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖組成。上泥盆統(tǒng)牦牛山組為一套磨拉石建造，其標(biāo)志著東昆侖早古生代造山運(yùn)動(dòng)的結(jié)束(陸露等，2010；張耀玲等，2010)。此外，昆北地塊受到印支造山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造，廣泛分布著印支期中酸性侵入巖和火山巖(莫宣學(xué)等，2007)。

昆南地塊主要由古元古界苦海群、新元古界萬寶溝群以及下古生界納赤臺(tái)群組成?？嗪Ｈ菏且惶字猩钭冑|(zhì)巖系，主要巖石組合為黑云斜長片麻巖、大理巖、斜長角閃巖等，其原巖包括碎屑巖、中基性巖漿巖和碳酸鹽巖等(王國燦等，2007)；萬寶溝群的巖性自下而上依次為基性火山巖、碳酸鹽巖和碎屑巖，該群經(jīng)歷了綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用(姜春發(fā)等，1992)；納赤臺(tái)群為一套綠片巖相變質(zhì)的火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖，被大量志留紀(jì)-泥盆紀(jì)的花崗閃長巖和花崗巖侵入(姜春發(fā)等，1992；莫宣學(xué)等，2007；許志琴等，2007)。

2 樣品采集和巖相學(xué)特征

本文研究的樣品采自青海省都蘭縣浪木日地區(qū)，位于東昆侖造山帶東段的昆北地體(圖1)。野外觀察發(fā)現(xiàn)，石榴斜長角閃巖露頭長約20m，其圍巖為黑云二長片麻巖(圖2a)。石榴斜長角閃巖呈深綠色、斑狀變晶結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，其中變斑晶為石榴子石，細(xì)粒石榴子石和其他礦物構(gòu)成基質(zhì)(圖2b、圖3a)。顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)石榴斜長角閃巖主要由石榴子石(25%)、角閃石(20%)、斜長石(18%)、透輝石(13%)、石英(7%)、綠簾石(5%)和榍石(5%)組成，含少量的黑云母(3%)、鈦鐵礦(3%)、金紅石(<1%)和磷灰石(<1%)。本文礦物縮寫：Grt-石榴子石;Qtz-石英;Am-角閃石;Cpx-單斜輝石;Pl-斜長石;Ttn-榍石;Bt-黑云母;Ap-磷灰石;Rt-金紅石;Ilm-鈦鐵礦(沈其韓,2009)。

圖2 浪木日石榴斜長角閃巖野外露頭

圖3 石榴斜長角閃巖顯微鏡和背散射電子照片

石榴子石顆粒呈半自形-自形(0.5～3mm)，核部常見角閃石、斜長石、綠簾石、石英和金紅石包裹體(圖3b)。在一些粗?；|(zhì)中，可見黑云母分布于石榴子石顆粒邊部，這些黑云母大多發(fā)生綠泥石化(圖3c)。角閃石和斜長石，以及少量的石英和鈦鐵礦，沿著顆粒邊部取代石榴子石，形成“白眼圈”結(jié)構(gòu)(圖3a, d)。樣品中可觀察到不同的石榴子石顆粒從未被“白眼圈”取代至大部分被“白眼圈”取代。根據(jù)組成礦物粒徑的大小，將基質(zhì)分為粗粒(大多100～300μm)和細(xì)粒(大多<50μm)兩類(圖3a, d)。粗?；|(zhì)的組成礦物為石榴子石、斜長石、角閃石、石英、榍石、鈦鐵礦、金紅石和磷灰石(圖3d, e)。細(xì)?；|(zhì)主要由斜長石和透輝石組成，含少量角閃石和石英(圖3e, f)。榍石常和角閃石伴生在粗粒基質(zhì)中，粗?；|(zhì)中還見少許金紅石和鈦鐵礦，兩者的顆粒邊部常被榍石包圍(圖3d, e)。

根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)特征(圖3)和礦物成分(見后文)，判斷該石榴斜長角閃巖經(jīng)歷了三階段的變質(zhì)作用。其中，石榴子石核部以及石榴子石核部的包裹體為進(jìn)變質(zhì)礦物組合。未被“白眼圈”取代的石榴子石邊部以及粗?；|(zhì)中的角閃石、斜長石、金紅石、鈦鐵礦、磷灰石和石英為峰期礦物組合。細(xì)?；|(zhì)主要為斜長石和透輝石構(gòu)成的集合體，推測其為某種峰期礦物在后期發(fā)生退變質(zhì)分解形成。假設(shè)退變質(zhì)分解為等化學(xué)成分，該礦物應(yīng)為相比于透輝石更富鈉的單斜輝石(綠輝石？)。因此，峰期礦物組合中還應(yīng)包括這類早期富鈉的單斜輝石(Cpx1)。石榴子石變斑晶“白眼圈”結(jié)構(gòu)中的礦物，細(xì)?；|(zhì)中的礦物，取代石榴子石的黑云母，取代黑云母的綠泥石，以及取代金紅石和鈦鐵礦的榍石，是退變質(zhì)階段的產(chǎn)物。

3 分析方法

磨制巖石薄片，開展巖相學(xué)工作，在顯微鏡下選取合適的礦物，進(jìn)行電子探針成分分析。同時(shí)選取新鮮的巖石樣品制成粉末，用于全巖主微量元素分析；并挑選出晶型完整、無裂痕的鋯石，隨后將挑選出來的鋯石與鋯石標(biāo)樣Penglai、Plesovice和Qinghu(Lietal., 2009；李獻(xiàn)華等，2013)一起嵌入環(huán)氧樹脂底座中，打磨拋光制成樣品靶，進(jìn)行鋯石微區(qū)原位年代學(xué)分析。

3.1 礦物的主量元素分析

利用電子探針(JXA-8230)對(duì)石榴石、斜長石、角閃石、單斜輝石等主要組成礦物進(jìn)行主量元素成分分析。分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用的加速電壓為15kV，束斑電流為1×10-8A，束斑直徑為1μm。分析數(shù)據(jù)采用ZAF校正，檢測精度優(yōu)于0.1%。根據(jù)礦物理想晶體結(jié)構(gòu)式中的氧原子個(gè)數(shù)和陽離子占位規(guī)則，通過電價(jià)平衡方法計(jì)算獲得不同礦物所含的離子數(shù)(Droop, 1987)。

3.2 全巖主、微量元素分析

全巖主微量元素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用玻璃熔餅法在X熒光光譜儀(XRF，Pigaku RIX2100)上測定，分析精度優(yōu)于2%。微量元素樣品用HNO3和HF混合酸溶解后，在電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)上測試，樣品測試中以BHVO-2(玄武巖)、AGV-2(安山巖)、BCR-2(玄武巖)、GSP-2(花崗閃長巖)為監(jiān)控標(biāo)樣，分析誤差小于10%。詳細(xì)的分析流程見(劉曄等，2007)。

3.3 鋯石CL圖像

為了觀察鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并選取合適的U-Pb測試點(diǎn)位，用裝載有Gatan CL3+檢測器和Oxford能量色散光譜系統(tǒng)的FEI Quanta 400 FEG型掃描電鏡拍攝鋯石的CL圖像，該實(shí)驗(yàn)在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3.4 拉曼光譜鋯石包裹體分析

采用WITec confocal Raman microscope alpha 300R型拉曼光譜分析儀對(duì)鋯石的包裹體進(jìn)行分析，該實(shí)驗(yàn)在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所進(jìn)行。分析的激光波長為532nm，物鏡放大倍數(shù)為100×(數(shù)值孔徑NA=0.9)，束斑橫向分辨率<350nm，縱向分辨率<800nm，光譜分辨率為4.8cm-1。

3.5 鋯石U-Pb年代學(xué)

鋯石U-Pb定年在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成，儀器為Cameca IMS-1280型二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)。詳細(xì)的分析流程見文獻(xiàn)(Lietal., 2009, 2010)。分析時(shí)采用強(qiáng)度為～10nA的O2-離子源通過13kV的加速電壓轟擊鋯石表面，束斑大小為20μm×30μm。O2-離子束被60eV能量所過濾，質(zhì)量分辨率為5400，用單接受器電子倍增器記錄二次離子束峰的強(qiáng)度，每次測量掃描7次，分析用時(shí)12分鐘。每10個(gè)樣品插入內(nèi)標(biāo)Qinghu來監(jiān)測U-Pb測試的穩(wěn)定性。樣品Pb/U比值用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA2(諧和年齡為417Ma)校正(Blacketal., 2004)；Th和U含量通過標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500計(jì)算(Whitehouse and Platt, 2003)。數(shù)據(jù)處理采用Isoplot/Exrev.4.15軟件(Ludwig, 2003)。

4 分析結(jié)果

4.1 礦物化學(xué)

粗?；|(zhì)中的石榴子石成分為鐵鋁榴石48.9%～54.7%、鈣鋁榴石21.5%～29.7%、鎂鋁榴石11.0%～24.1%和錳鋁榴石0.6%～5.8%(表1)。石榴子石變斑晶的端元成分從多到少依次為鐵鋁榴石(>47.2%)、鈣鋁榴石(20.9%～35.0%)、鎂鋁榴石(4.79%～30.8%)、錳鋁榴石(<11.2%)(圖4a)。石榴子石剖面分析顯示，從核部到邊部，錳鋁榴石和鐵鋁榴石含量逐漸降低，鈣鋁榴石和鎂鋁榴石含量逐漸增高(圖5)。

表1 石榴斜長角閃巖中石榴子石主量元素組成(wt%)

圖4 代表性礦物成分投圖

單斜輝石的端元組成為47.7%～50.4%的硅灰石，34.5%～37.2%的頑火輝石以及13.2%～15.4%的鐵輝石(表2)，在Wo-En-Fs圖解中落入透輝石區(qū)域(圖4b)。

細(xì)粒基質(zhì)中的斜長石成分跨度較大，鈉長石端元組分約為48.7%～73.0%；粗粒基質(zhì)和“白眼圈”結(jié)構(gòu)中的斜長石成分相對(duì)均一，在Or-Ab-An圖解中主要落入中長石區(qū)域(圖4c)。石榴子石變斑晶包裹體中的斜長石為奧長石和中長石，其鈉長石端元組分約為54.5%～72.1%(表3)。

表3 石榴斜長角閃巖中斜長石主量元素組成(wt%)

粗?；|(zhì)中角閃石、石榴子石包裹體中的角閃石以及圍繞在石榴子石變斑晶邊部角閃石的Si離子數(shù)為6.27～6.88，Mg#值為0.55～0.70(表4)，屬于鎂角閃石和鈣鎂閃石(圖4d)；細(xì)?；|(zhì)中的角閃石Si離子數(shù)為7.40～7.80，Mg#值為0.75～0.92，主要為透閃石和陽起石(圖4d)。

表4 石榴斜長角閃巖中角閃石主量元素組成(wt%)

巖石中的黑云母發(fā)生了綠泥石化，其礦物成分總量在87.7%～93.0%之間，K2O值為5.97%～9.68%，F(xiàn)e2+/(Mg+Fe2+)的值為0.38～0.46，Al離子數(shù)為1.45～1.69。石榴子石包裹體中的綠簾石Fe3+值為0.38～0.46，Al離子數(shù)為2.53～2.59，Al/(Al+Fe3+)為0.85～0.87(表2)。

4.2 變質(zhì)溫壓條件

石榴子石變斑晶從核部到邊部，錳鋁榴石和鐵鋁榴石含量逐漸降低，鈣鋁榴石和鎂鋁榴石含量逐漸增高(圖5)，符合進(jìn)變質(zhì)作用生長環(huán)帶特征(Carswell and O’Brien, 1993；夏瓊霞，2019)。據(jù)此判斷，石榴子石核部生長于進(jìn)變質(zhì)階段，而未被“白眼圈”取代的石榴子石邊部形成于峰期變質(zhì)階段。根據(jù)上述巖相學(xué)觀察，對(duì)進(jìn)變質(zhì)和峰期變質(zhì)兩階段的礦物組合采用由石榴子石-角閃石-斜長石-石英構(gòu)成的溫壓計(jì)估算變質(zhì)條件(Holland and Blundy, 1994; Daleetal., 2000)。選取石榴子石變斑晶邊部以及粗?；|(zhì)中的石榴子石、角閃石和斜長石成分，代入上述溫度壓力計(jì)，得到巖石的峰期變質(zhì)溫壓為T≈700℃和P≈10.5kbar，屬于角閃巖相變質(zhì)作用溫壓條件。同理，選取石榴子石變斑晶核部以及石榴子石包裹的角閃石和斜長石成分，計(jì)算得到巖石的進(jìn)變質(zhì)溫壓條件為T≈610℃和P≈6.5kbar。退變質(zhì)階段，選取石榴子石“白眼圈”結(jié)構(gòu)中的斜長石和角閃石成分，采用斜長石-角閃石-石英構(gòu)成的溫壓計(jì)(Holland and Blundy, 1994; Bhadra and Bhattacharya, 2007)，估算出巖石的退變質(zhì)溫壓為T≈650℃和P≈4.5kbar。

4.3 全巖地球化學(xué)

石榴斜長角閃巖的SiO2含量為50.5%～50.6%，TiO2含量為0.60%～0.61%，Al2O3含量為15.8%～16.1%，Na2O含量為2.70%～2.79%，F(xiàn)eOT含量為9.31%～9.48%，MgO含量為5.87%～5.93%(表5)。在主量元素圖解中，石榴斜長角閃巖落入玄武巖區(qū)域(圖6a)，為鈣堿性系列巖石(圖6b)。

圖6 浪木日石榴斜長角閃巖及東昆侖榴輝巖的主量元素投圖

全巖微量元素分析結(jié)果見表5，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，樣品顯示出較為明顯的Sr正異常(圖7a)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖上，樣品表現(xiàn)為輕稀土略富集，(La/Sm)N比值為1.20～1.23，(La/Yb)N比值為1.13～1.21(圖7b)。

表5 石榴斜長角閃巖主量(wt%)及微量(×10-6)元素成分

圖7 浪木日石榴斜長角閃巖及東昆侖榴輝巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

4.4 鋯石U-Pb年代學(xué)

樣品的鋯石顆粒較小，多為25×50μm～60×120μm(圖8)。大多數(shù)鋯石顆粒呈現(xiàn)半自形或渾圓狀，鋯石的CL圖像顯示無分帶或弱分帶結(jié)構(gòu)。鋯石的Pb含量為3×10-6～32×10-6，Th含量為1×10-6～163 ×10-6，U含量為34×10-6～334 ×10-6，Th/U在0.45～0.60之間(圖8、表6)。拉曼光譜分析結(jié)果顯示，鋯石中包裹有石榴子石、角閃石和斜長石等礦物(圖9)。本次研究對(duì)石榴斜長角閃巖中的12顆鋯石進(jìn)行了SIMS U-Pb年代學(xué)分析(表6)，獲得了492.8±5.1Ma(MSWD=0.23，n=12)的諧和年齡以及493.1±2.1Ma(MSWD=0.59，n=12)的加權(quán)平均年齡(圖10)。

表6 石榴斜長角閃巖中鋯石U-Pb同位素和年齡

圖8 鋯石的陰極發(fā)光圖像

圖9 石榴斜長角閃巖中鋯石中代表性礦物的拉曼光譜特征圖

圖10 鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)

5 討論

5.1 變質(zhì)作用的P-T軌跡

石榴斜長角閃巖經(jīng)歷了三個(gè)階段的變質(zhì)作用。其中進(jìn)變質(zhì)階段的溫度壓力條件為T≈610℃、P≈6.5kbar，峰期變質(zhì)階段的溫度壓力條件為T≈700℃、P≈10.5kbar，退變質(zhì)階段的溫度壓力條件為T≈650℃、P≈4.5kbar。進(jìn)變質(zhì)、峰期變質(zhì)和退變質(zhì)階段的溫壓條件構(gòu)成一條順時(shí)針的P-T軌跡(圖11)。巖石的變質(zhì)P-T軌跡指示，在變質(zhì)過程中其先經(jīng)歷了埋深加厚，發(fā)生升溫升壓的進(jìn)變質(zhì)作用，直至達(dá)到峰期變質(zhì)條件；隨后經(jīng)歷快速折返，發(fā)生近等溫降壓的退變質(zhì)作用。浪木日石榴斜長角閃巖變質(zhì)P-T軌跡特征，符合典型的俯沖-碰撞造山帶內(nèi)的變質(zhì)巖經(jīng)歷的變質(zhì)演化規(guī)律，指示其形成于俯沖-碰撞背景(Ernst, 1988; Spear, 1993)。

圖11 東昆侖浪木日石榴斜長角閃巖的P-T軌跡

值得注意的是，本文研究的石榴斜長角閃巖與前人在該區(qū)研究的榴輝巖在野外產(chǎn)出、P-T軌跡和變質(zhì)年齡等方面密切相關(guān)。野外產(chǎn)出方面，兩類巖石的圍巖均為古元古界白沙河組(圖1b)，該組地層的主要組成巖石為各類片巖、片麻巖和大理巖(陳能松等，2006)。祁曉鵬等(2016a)在該區(qū)研究的榴輝巖圍巖為黑云石英片巖、黑云斜長片麻巖、大理巖和花崗質(zhì)片麻巖(圖1b)，Bietal.(2018)在本研究區(qū)浪木日西側(cè)的克合特發(fā)現(xiàn)榴輝巖及其變泥質(zhì)圍巖(石榴云母片巖)中的鋯石都包裹有柯石英(圖1b)。P-T軌跡方面，本文研究的石榴斜長角閃巖與克合特榴輝巖及其圍巖都記錄了順時(shí)針的P-T軌跡，且在變質(zhì)峰期之后經(jīng)歷了近等溫降壓的變質(zhì)演化(圖11，Bietal., 2018, 2020; Songetal., 2018)。盡管在峰期變質(zhì)壓力方面，石榴斜長角閃巖小于該區(qū)的榴輝巖及其圍巖，但它們具有相同的P-T軌跡特征指示這些巖石形成于類似的構(gòu)造環(huán)境。變質(zhì)年齡方面，本文獲得的峰期變質(zhì)年齡(492.8±5.1Ma，見下節(jié)討論)與前人在該區(qū)獲得的榴輝巖變質(zhì)年齡(487±5.9Ma，祁曉鵬等，2016a)相近，此外該區(qū)的榴輝巖及其圍巖還記錄了～430Ma的變質(zhì)年齡(祁曉鵬等，2016a；Bietal., 2018, 2020; Songetal., 2018)。上述三方面的緊密聯(lián)系，暗示浪木日的石榴斜長角閃巖與榴輝巖及其圍巖形成于同一構(gòu)造背景，它們都經(jīng)歷了早古生代的俯沖-碰撞作用。

5.2 鋯石年齡的地質(zhì)意義

不同成因的鋯石通常顯示出不同的形態(tài)。變質(zhì)鋯石是指在變質(zhì)作用過程中形成的鋯石，包括變質(zhì)重結(jié)晶鋯石和變質(zhì)新生鋯石(吳元保和鄭永飛，2004；Chen and Zheng, 2017)。其中，變質(zhì)重結(jié)晶鋯石形成于原巖鋯石在變質(zhì)作用中晶格的重新愈合和調(diào)整，其形態(tài)特征通常與原巖巖漿鋯石形狀相似；而變質(zhì)新生鋯石是指變質(zhì)作用中通過結(jié)晶作用新生長的鋯石，通常具有多晶面狀和不規(guī)則狀-規(guī)則外形，無分帶結(jié)構(gòu)(吳元保和鄭永飛，2004)。陰極發(fā)光圖像在絕大多數(shù)情況下是研究鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)最清楚、最常用和最有效的方法之一。浪木日石榴斜長角閃巖中鋯石的顆粒較小(25×50μm～60×120μm)，呈現(xiàn)渾圓狀，無分帶或弱分帶結(jié)構(gòu)(圖8)，不見巖漿鋯石中常見的振蕩環(huán)帶，而符合典型的變質(zhì)新生鋯石的形態(tài)特征。

鋯石在發(fā)生結(jié)晶作用時(shí)可能會(huì)包裹巖石中同期生長的特征性礦物或礦物組合，因此鋯石中的包裹體礦物組合可以很好地指示寄主巖石的變質(zhì)演化歷史和有效制約鋯石的結(jié)晶條件(Hermannetal., 2001; Liu and Liou, 2011)。拉曼光譜礦物學(xué)分析顯示浪木日樣品中的鋯石含有石榴子石、角閃石和斜長石等包裹體(圖9)，該包裹體礦物組合與巖石的峰期礦物組合一致，表明鋯石生長于峰期變質(zhì)階段。綜上，本文研究的鋯石為變質(zhì)新生鋯石，所獲得的鋯石諧和年齡492.8±5.1Ma為變質(zhì)年齡，代表石榴斜長角閃巖峰期變質(zhì)時(shí)間。

5.3 對(duì)東昆侖造山帶早古生代變質(zhì)演化的啟示

中國中央造山帶內(nèi)早古生代的高壓-超高壓變質(zhì)作用記錄了原特提斯洋的閉合和相關(guān)微陸塊拼合至塔里木-華北克拉通的演化過程(Lietal., 2018b; Songetal., 2018; Zhaoetal., 2018)。原特提斯洋是新元古代Rodinia超大陸裂解后形成，位于塔里木-華北克拉通和滇緬馬蘇/保山微陸塊之間的早古生代大洋，其包括了秦嶺-祁連-昆侖洋(Lietal., 2018b)。東昆侖造山帶是中央造山帶的重要組成部分，其早古生代的構(gòu)造演化顯然也受控于原特提斯洋的俯沖-碰撞過程，該過程的時(shí)限可由帶內(nèi)相關(guān)的巖石組合限定。

在昆北地體東段，與洋殼俯沖相關(guān)的SSZ型蛇綠巖的鋯石年齡為500～520Ma(Yangetal., 1996; 陸松年，2002；Lietal., 2018a)，輝長巖和角閃二長巖的鋯石年齡分別為537Ma和544Ma(祁曉鵬等，2016b；李佐臣等，2018)，表明東昆侖地區(qū)的原特提斯洋在530Ma之前已經(jīng)開啟了俯沖作用。另一方面，東昆侖廣泛分布的上泥盆統(tǒng)牦牛山組為一套磨拉石建造，其呈不整合覆蓋在下伏元古界地層之上，指示早古生代造山運(yùn)動(dòng)的結(jié)束(Panetal., 1996；許志琴等，2007)。該建造中流紋巖和英安巖夾層的鋯石年齡為400～423Ma，限定了原特提斯洋的關(guān)閉時(shí)間(陸露等，2010；張耀玲等，2010)。

東昆侖早古生代變質(zhì)作用的時(shí)間在原特提斯洋俯沖-碰撞的時(shí)限內(nèi)。其中，麻粒巖及其相關(guān)變質(zhì)巖的主要變質(zhì)時(shí)代為早古生代早期，變質(zhì)年齡為460～530Ma(張建新等，2003；李懷坤等，2006；陳能松等，2008；Bietal., 2021)。榴輝巖及其相關(guān)變質(zhì)巖的主要變質(zhì)時(shí)代為早古生代晚期，變質(zhì)年齡集中為410～450Ma(Mengetal., 2013; 賈麗輝等，2014；祁生勝等，2014；王冠，2014；祁曉鵬等，2016a；熊富浩和馬昌前，2016；Songetal., 2018；杜瑋，2018; Bietal., 2020)。目前，學(xué)者們對(duì)東昆侖榴輝巖的原巖屬性認(rèn)識(shí)不同，對(duì)榴輝巖的地質(zhì)意義解釋也不同。一些學(xué)者提出溫泉和夏日哈木榴輝巖的原巖形成于大陸邊緣或陸內(nèi)弧后盆地，榴輝巖指示陸-陸或弧-陸碰撞造山作用(孟繁聰?shù)龋?015；范亞洲等，2018)。另一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)夏日哈木、大格勒和克合特的榴輝巖，與洋中脊玄武巖和洋島玄武巖具有類似的微量元素特征，認(rèn)為這些榴輝巖為洋殼俯沖變質(zhì)的產(chǎn)物(熊富浩和馬昌前，2016；Songetal., 2018)。這些不同變質(zhì)巖在變質(zhì)條件和變質(zhì)年齡方面的差異，表明東昆侖早古生代經(jīng)歷了多階段的變質(zhì)作用，不同的巖石記錄了原特提斯洋俯沖-碰撞過程中的不同階段。如上文討論，本文研究的石榴斜長角閃巖與該區(qū)高壓-超高壓榴輝巖形成于同一構(gòu)造背景，暗示ca.490Ma是該區(qū)高壓-超高壓變質(zhì)作用的一個(gè)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)。本文獲得的變質(zhì)P-T軌跡和變質(zhì)年齡可為進(jìn)一步探究東昆侖早古生代高壓-超高壓變質(zhì)作用提供限定。

6 結(jié)論

(1)浪木日石榴斜長角閃巖記錄了順時(shí)針P-T軌跡，其進(jìn)變質(zhì)條件為T≈610℃和P≈6.5kbar，升溫升壓至峰期變質(zhì)條件T≈700℃和P≈10.5kbar，隨后經(jīng)歷近等溫降壓退變質(zhì)至T≈650℃和P≈4.5kbar，該P(yáng)-T軌跡特征指示巖石形成于俯沖-碰撞背景。

(2)石榴斜長角閃巖的鋯石U-Pb年齡約為493Ma，鋯石形態(tài)特征和包裹體組合表明其為角閃巖相峰期變質(zhì)作用年齡。

(3)浪木日石榴斜長角閃巖與該區(qū)的榴輝巖密切相關(guān)，它們形成于同一構(gòu)造背景，都記錄了晚寒武世(ca.490Ma)原特提斯洋俯沖-碰撞事件。

致謝電子探針和全巖主微量元素測試得到了大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊文強(qiáng)老師、王建其老師和劉曄老師的幫助；鋯石年齡測試得到了中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所夏小平老師和崔澤賢老師的幫助；兩位匿名專家細(xì)致評(píng)審本文；本刊編輯悉心處理稿件；在此一并致以誠摯感謝！