桂北元寶山韌性剪切帶糜棱巖礦物化學(xué)特征及變質(zhì)條件

胡榮國(guó), 馮佐海, 吳 杰, 李賽賽, 秦 亞, 劉詩(shī)云, 郭阿龍

桂北元寶山韌性剪切帶糜棱巖礦物化學(xué)特征及變質(zhì)條件

胡榮國(guó)*, 馮佐海, 吳 杰, 李賽賽, 秦 亞, 劉詩(shī)云, 郭阿龍

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西 桂林 541004)

桂北元寶山花崗巖巖體內(nèi)發(fā)育一條長(zhǎng)約25～30 km, 寬約8～10 km, 呈NNE向延伸的韌性剪切帶, 代表性的構(gòu)造巖類(lèi)型為長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖, 其主要礦物都發(fā)生了不同程度的脆性–韌性變形。本文對(duì)韌性剪切帶中代表性糜棱巖樣品進(jìn)行了細(xì)致的顯微觀察, 同時(shí)利用電子探針技術(shù)對(duì)糜棱巖中不同產(chǎn)狀的黑云母、白云母和綠泥石進(jìn)行了詳細(xì)的成分分析。在此基礎(chǔ)上采用綠泥石成分地質(zhì)溫度計(jì)、白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì)、白云母/黑云母Ti溫度計(jì), 結(jié)合多硅白云母Si壓力計(jì)展開(kāi)變質(zhì)–變形溫壓研究, 以期合理解譯糜棱巖化過(guò)程中變形作用對(duì)云母類(lèi)礦物中放射性成因氬(40Ar*)保存能力的影響以及這些云母礦物的40Ar/39Ar定年結(jié)果是代表冷卻年齡還是變形年齡, 為進(jìn)一步探討該地區(qū)在加里東期及其后的構(gòu)造–熱演化歷史打下良好基礎(chǔ)。顯微鏡下觀察顯示, 糜棱巖中的云母類(lèi)礦物主要以大顆粒殘斑和細(xì)粒基質(zhì)兩種形式存在, 其產(chǎn)狀和粒徑存在著較大的區(qū)別。電子探針成分分析結(jié)果顯示, 殘斑云母與基質(zhì)中新生或重結(jié)晶云母在化學(xué)成分上具有較大差異: 與基質(zhì)中的新生或重結(jié)晶白云母相比, 殘斑白云母相對(duì)富SiO2、TiO2和FeO, 貧Al2O3; 而與基質(zhì)中的新生或重結(jié)晶黑云母相比, 殘斑黑云母相對(duì)富TiO2和FeO, 貧MgO。選取糜棱巖基質(zhì)中新生白云母、黑云母和綠泥石三種礦物, 利用上述4種地質(zhì)溫度計(jì)對(duì)長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖的變質(zhì)–變形溫度進(jìn)行了估算, 對(duì)應(yīng)的溫度值分別為326～403 ℃、380～510 ℃、452～528 ℃和452～534 ℃; 利用多硅白云母Si壓力計(jì), 獲得了基質(zhì)中新生白云母的變質(zhì)–變形壓力為0.38～0.66 GPa。殘斑和基質(zhì)云母類(lèi)礦物產(chǎn)狀、粒級(jí)和化學(xué)成分的差異性暗示兩者形成于不同的構(gòu)造環(huán)境下, 是多世代產(chǎn)物; 溫度計(jì)算結(jié)果則顯示韌性剪切作用時(shí)的溫度足以部分甚至完全重置花崗巖中的云母類(lèi)礦物的Ar同位素封閉體系。

糜棱巖化; 變質(zhì)–變形溫度; 韌性剪切帶; 地質(zhì)溫度計(jì); 元寶山

0 引 言

韌性剪切帶是地殼巖石圈中廣泛發(fā)育的一種線狀高應(yīng)變帶, 是造山帶中最重要的變形形式之一(Ramsay, 1980; White et al., 1980; 許志琴等, 1997; 鄭亞?wèn)|等, 2008; Mukherjee, 2017)。糜棱巖作為韌性剪切帶內(nèi)豐富的地質(zhì)信息載體, 對(duì)其觀測(cè)研究已越來(lái)越受到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家、礦物巖石學(xué)家、地球化學(xué)家和地質(zhì)年代學(xué)家的廣泛關(guān)注(Scheuber et al., 1995; Lange et al., 2002; 劉俊來(lái), 2004; 楊曉勇, 2005; Di Vincenzo et al., 2013, 2016; Oriolo et al., 2018)。在同位素構(gòu)造–熱年代學(xué)研究中, 由于根據(jù)各種同位素地質(zhì)年齡測(cè)定方法和不同的礦物測(cè)定對(duì)象, 得到的年齡往往不一定能代表巖石的生成年齡, 因?yàn)榈V物形成后冷卻到一定溫度以下, 才能保存衰變形成的子體(Dodson, 1973; McDougall and Harrison, 1999)。糜棱巖化過(guò)程中的重結(jié)晶或新生含鉀礦物(如白云母、黑云母、長(zhǎng)石等)的40Ar/39Ar定年結(jié)果被廣泛用來(lái)探討糜棱巖變質(zhì)變形的年代。但這類(lèi)含鉀礦物的Ar同位素體系封閉溫度相對(duì)較低(≤450 ℃; McDougall and Harrison, 1999; Harrison et al., 2009), 因此要合理解釋這些定年結(jié)果代表的是韌性剪切帶的變形時(shí)代還是礦物的冷卻年齡, 就需要對(duì)糜棱巖的變質(zhì)變形溫度進(jìn)行計(jì)算。如何有效地限定和量化糜棱巖的變質(zhì)變形溫度, 就成為了斷裂構(gòu)造研究中一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。但韌性剪切帶變形作用的變質(zhì)溫度和壓力條件估算, 目前依舊是一個(gè)科學(xué)難題。前人多利用糜棱巖主要礦物動(dòng)態(tài)重結(jié)晶機(jī)制(Stipp et al., 2002; 紀(jì)沫等, 2008; 王勇生等, 2009)、礦物溫度與壓力計(jì)(王勇生等, 2005; Kohn and Northrup, 2009; Liang et al., 2015; 王微等, 2016; 張慧等, 2018; Di Rosa et al., 2020)或相平衡模擬(Goncalves et al., 2012; Rossetti et al., 2015; Di Vincenzo et al., 2016; Diener et al., 2016)等方法。而準(zhǔn)確識(shí)別哪些礦物組合是原有的巖漿礦物組合, 哪些是新生或重結(jié)晶的糜棱巖礦物組合, 是能否采用這些方法的重要前提條件之一。

本次研究對(duì)象元寶山韌性剪切帶位于桂北地區(qū)揚(yáng)子和華夏陸塊拼貼帶內(nèi)的江南造山帶西端(圖1a), 是區(qū)內(nèi)重要的錫多金屬成礦區(qū)和代表性的加里東期韌性剪切帶之一(張桂林, 2004; 舒良樹(shù), 2006; 郝義等, 2010; 湯世凱等, 2014)。前人對(duì)該韌性剪切帶的研究主要集中在幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、顯微構(gòu)造特征和變形變質(zhì)特征等方面(張桂林, 2004; 于凱朋, 2008; 周守余等, 2012)。關(guān)于韌性剪切帶內(nèi)糜棱巖的礦物化學(xué)特征、變質(zhì)–變形溫度–壓力條件, 目前還相對(duì)缺乏研究。為了更好地獲得該韌性剪切帶在加里東期及其后的構(gòu)造–熱事件發(fā)生時(shí)的溫度, 本文對(duì)元寶山東西側(cè)韌性剪切帶中長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖內(nèi)不同產(chǎn)狀的黑云母、白云母和綠泥石進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)觀察和電子探針成分分析。在此基礎(chǔ)上, 利用綠泥石成分地質(zhì)溫度計(jì)(Cathelineau, 1988; Jowett, 1991)、白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì)(Kotov, 1975)、白云母/黑云母Ti溫度計(jì)(Wu and Chen, 2015a, 2015b)4種地質(zhì)溫度計(jì), 結(jié)合多硅白云母Si壓力計(jì)(Massonne and Schreyer, 1987; Anderson, 1996)來(lái)估算該韌性剪切帶中糜棱巖的變質(zhì)變形溫度和壓力, 以期為下一步合理解譯糜棱巖中云母類(lèi)礦物40Ar/39Ar定年結(jié)果的地質(zhì)意義和探討該地區(qū)在加里東期及其后的構(gòu)造–熱演化歷史打下良好基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)背景及樣品描述

桂北地區(qū)位于我國(guó)江南造山帶最西端, 恰處于早古生代揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊結(jié)合帶西南段邊界的交接地帶(圖1a), 在華南大陸構(gòu)造研究中占有重要的位置(陳懋弘等, 2006; 舒良樹(shù), 2006; Wang et al., 2010; 李獻(xiàn)華等, 2012; 高秦等, 2019)。該地區(qū)在早古生代加里東期經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈的擠壓造山作用, 形成了一個(gè)巨型的褶皺帶, 雖然變質(zhì)程度不高, 但韌滑流變非常明顯和普遍, 因此強(qiáng)烈的韌性剪切變形及相關(guān)的韌性剪切帶可能是桂北早古生代構(gòu)造事件的重要表現(xiàn)形式。區(qū)內(nèi)剪切斷裂帶一般延伸數(shù)十至數(shù)百公里, 多呈NNE走向, 左旋剪切為主, 且均具有脆–韌性多期變形的特征, 韌性剪切變形或?yàn)樵摂嗔褞е徊糠?、或?yàn)槠淙? 帶內(nèi)糜棱巖類(lèi)構(gòu)造巖發(fā)育良好(圖1b; 張桂林, 2004; Wang et al., 2010; 郝義等, 2010; 湯世凱等, 2014; Qiu et al., 2020)。

研究區(qū)位于廣西北部融水苗族自治縣內(nèi), 區(qū)內(nèi)廣泛出露中元古代四堡群和侵入四堡群的鎂鐵–超鎂鐵質(zhì)巖石、不整合在四堡群之上的丹洲群淺變質(zhì)巖、整合在丹州群之上的震旦紀(jì)–寒武紀(jì)沉積巖, 以及新元古代的元寶山花崗巖侵入體(圖1b, c; 張桂林, 2004; 李獻(xiàn)華等, 2012; Yao et al., 2014; 舒良樹(shù)等, 2020)。區(qū)內(nèi)的元寶山韌性剪切帶主要分布在元寶山花崗巖巖體的東西兩側(cè), 是一個(gè)總體為NNE走向的大型韌性剪切帶, 寬約8～10 km, 延伸25～30 km (圖1c)。研究顯示, 元寶山韌性剪切帶發(fā)育兩組糜棱面理, 一組分布于巖體東部, 向NWW傾斜, 傾角普遍大于50°, 為正滑剪切, 拉伸線理在糜棱面理上向N側(cè)伏, 正滑剪切即由SEE向NWW正滑; 一組分布于巖體西部, 向SEE傾伏, 傾角一般小于20°, 為逆沖剪切, 拉伸線理在糜棱面理上向N側(cè)伏, 逆沖剪切是由SEE向NWW逆沖(張桂林, 2004; 李獻(xiàn)華等, 2012; Yao et al., 2014; 舒良樹(shù)等, 2020)。因此, 盡管元寶山韌性剪切帶東側(cè)和西側(cè)分別顯示不同的剪切指向, 但運(yùn)動(dòng)方向一致, 反映其形成于統(tǒng)一的構(gòu)造體制。韌性剪切帶內(nèi)長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖帶具有分帶性, 從中心往兩側(cè)依次為千糜巖、糜棱巖、初糜巖和糜棱片麻巖/片巖, 部分地區(qū)逐漸過(guò)渡為塊狀花崗巖(于凱朋, 2008; 周守余等, 2012)。

圖1 江南造山帶西段桂北地區(qū)大地構(gòu)造位置簡(jiǎn)圖(a)、桂北地區(qū)早古生代主要斷裂和地層分布簡(jiǎn)圖(b)和元寶山韌性剪切帶區(qū)域地質(zhì)圖及采樣位置(c)

糜棱巖的礦物主要有長(zhǎng)石、石英、黑云母, 巖石變形程度較高, 定向性較好, 殘斑被剪切變形成具有拖尾狀旋轉(zhuǎn)殘斑系和書(shū)斜構(gòu)造(圖2a, b)。糜棱巖中發(fā)育有典型的S-C組構(gòu)。新生的云母類(lèi)礦物定向排列形成糜棱巖的C面理, 殘斑在糜棱面理內(nèi)部長(zhǎng)軸的定向排列構(gòu)造S面理(圖2b), 在糜棱面理上還發(fā)育由云母類(lèi)礦物集合體以及細(xì)粒的石英顆粒定向排列和拉伸形成的線理, 線理的側(cè)伏向可指示剪切帶為右旋剪切(圖2c)。根據(jù)糜棱巖帶發(fā)育的旋轉(zhuǎn)殘斑系、書(shū)斜構(gòu)造、S-C顯微組構(gòu)和拉伸線理判斷該韌性剪切帶主要為右旋正滑剪切。

初糜棱巖帶內(nèi)變形礦物為石英、長(zhǎng)石、云母, 礦物顆粒的粒徑和糜棱巖相近, 巖石的變形程度較弱, 較糜棱巖其殘斑的含量增加, 殘斑的定向性減弱, 長(zhǎng)石和石英殘斑的變形減弱, 長(zhǎng)石和石英殘斑的拖尾現(xiàn)象沒(méi)有糜棱巖明顯(圖2d), 黑云母被拉長(zhǎng)、定向排列但不連成黑云母條帶, S-C面理局部發(fā)育。C面理主要由暗色礦物黑云母和細(xì)顆粒長(zhǎng)石、石英的定向排列組成, S面理主要由長(zhǎng)石、石英殘斑的長(zhǎng)軸定向排列形成。根據(jù)S-C面理和旋轉(zhuǎn)殘斑系判斷初糜棱巖帶的剪切運(yùn)動(dòng)主要為右旋正滑剪切。千糜巖帶內(nèi)變形礦物主要為石英和云母類(lèi)暗色礦物, 變形程度高, 定向性強(qiáng), 石英多為細(xì)粒的石英顆粒, 含少量石英眼球體殘斑, 基本不含長(zhǎng)石殘斑。石英殘斑長(zhǎng)軸優(yōu)選方位顯示的不連續(xù)面狀構(gòu)成S面理, 新生的白云母/絹云母、細(xì)粒石英、黑云母和綠泥石定向排列形成的剪切面構(gòu)成C面理。

本次用于鏡下鑒定的11件樣品分別來(lái)自元寶山巖體西側(cè)(Y001、Y002、Y004、Y009、Y028、Y029)和東側(cè)(Y016、Y020、Y021、Y035、Y037)的韌性剪切帶內(nèi)(表1)。所有樣品皆為長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖, 糜棱結(jié)構(gòu), 片麻狀構(gòu)造。殘斑礦物主要為長(zhǎng)石、石英、白云母和黑云母; 基質(zhì)主要由脆性破裂的細(xì)粒長(zhǎng)石或動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的長(zhǎng)石、動(dòng)態(tài)重結(jié)晶石英、細(xì)粒的新生或重結(jié)晶白云母、黑云母和綠泥石等組成, 副礦物主要為電氣石、鋯石、金紅石和榍石。鏡下觀察顯示, 糜棱巖在形成過(guò)程中普遍伴隨著綠片巖相退變質(zhì)作用, 具體體現(xiàn)在石英普遍由于動(dòng)態(tài)重結(jié)晶而廣泛細(xì)粒化, 石英殘斑則具有波狀、帶狀消光或由長(zhǎng)條形亞顆粒構(gòu)成, 局部出現(xiàn)核–幔構(gòu)造(圖3a)。長(zhǎng)石殘斑變形特征表現(xiàn)為既發(fā)育脆性碎裂, 又有塑性拉長(zhǎng), 部分樣品內(nèi)以塑性拉長(zhǎng)為主, 弱定向排列, 呈“σ”型眼球狀或透鏡狀, 表面多絹云母化、泥化, 局部核–幔構(gòu)造發(fā)育(圖3b, c)。黑云母或白云母殘斑多發(fā)生扭折或波狀消光, “云母魚(yú)”較為常見(jiàn), 拖尾處發(fā)育有細(xì)粒的新生白云母(圖3d), 暗示部分新生細(xì)粒白云母可能是交代早期黑云母的產(chǎn)物。部分黑云母殘斑強(qiáng)綠泥石化, 但依舊保持黑云母的形態(tài)(圖3e)?；|(zhì)中細(xì)粒黑云母和白云母在塑性變形作用下沿糜棱巖面理定向排列, 多圍繞長(zhǎng)石或石英殘斑兩側(cè)分布, 與破碎的石英、長(zhǎng)石、綠泥石等細(xì)顆粒圍繞殘斑分布組成結(jié)晶拖尾(圖3b, c, f)。部分同構(gòu)造重結(jié)晶或新生細(xì)粒黑云母和白云母等片狀礦物組成的分隔面, 與長(zhǎng)石和石英顆粒的長(zhǎng)軸優(yōu)選方位構(gòu)成典型的S-C面理(圖3b, c, g)?；|(zhì)中沿糜棱面理定向分布的綠泥石顆粒細(xì)小, 或與細(xì)粒的白云母緊密接觸(圖3h), 或與細(xì)粒的黑云母共生(圖3i), 暗示三者皆為糜棱巖化過(guò)程中同期新生礦物。糜棱巖基質(zhì)中的礦物組合為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的石英+白云母+綠泥石±黑云母+鈉長(zhǎng)石(表1), 屬于典型的綠片巖相變質(zhì)礦物組合。根據(jù)糜棱巖基質(zhì)中新生礦物組合及長(zhǎng)石等礦物的變形特征(Simpson, 1985; Tullis and Yund, 1991; Passchier and Trouw, 1996), 估算出本次研究的糜棱巖變質(zhì)變形溫度范圍為400～500 ℃(表1)。

圖2 元寶山韌性剪切帶野外地質(zhì)特征

表1 桂北元寶山韌性剪切帶糜棱巖鏡下鑒定特征及估算溫度

注: Qz. 石英; Ms. 白云母; Chl. 綠泥石; Bt. 黑云母; Ab. 鈉長(zhǎng)石; Kfs. 鉀長(zhǎng)石。

2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)

在詳細(xì)的顯微鏡下觀察基礎(chǔ)上, 本次研究選取了元寶山韌性剪切帶中4件代表性的樣品Y009、Y021、Y028和Y029進(jìn)行電子探針成分分析。糜棱巖的礦物測(cè)試分析工作在桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院電子探針?lè)治鰧?shí)驗(yàn)室完成。儀器為JEOL JXA8300型電子探針儀, 工作條件為加速電壓15 kV, 探針電流20 nA, 作用時(shí)間為20～30 s, 束斑直徑為2～5 μm。分析過(guò)程中主要選取顆粒較大的殘斑云母和基質(zhì)中細(xì)顆粒的白云母、黑云母和綠泥石。白云母–綠泥石和白云母–黑云母礦物對(duì)緊密共生接觸, 接觸界線相互吻合。測(cè)試完成后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行ZAF(Z(atomic number): 原子序數(shù)修正; A(absorption): 吸收修正; F(fluorescence): 熒光修正)處理。綠泥石做全鐵為Fe2+處理, 化學(xué)分子式采用Yavuz (2015)提出的方法計(jì)算。所有綠泥石分析結(jié)果以14個(gè)O原子作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算綠泥石的結(jié)構(gòu)式。由于綠泥石顆粒一般較小且結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 采用電子探針?lè)治鼍G泥石成分時(shí)會(huì)產(chǎn)生細(xì)小誤差。本次研究把綠泥石中質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Na2O+K2O+CaO)>0.5%作為綠泥石成分是否受到混染的指標(biāo)(Foster, 1962), 按照上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試的樣品進(jìn)行成分判斷, 剔除成分存在混染的不合格綠泥石顆粒測(cè)試點(diǎn)。云母的化學(xué)式基于11個(gè)O離子計(jì)算, 黑云母的Fe2+和Fe3+值根據(jù)待定陽(yáng)離子數(shù)法計(jì)算得到(林文蔚和彭麗君, 1994)。

(a) 石英波狀消光和亞顆粒; (b)、(c) 環(huán)繞斜長(zhǎng)石殘斑的共生白云母和黑云母長(zhǎng)石“σ”型殘斑和核幔結(jié)構(gòu), 殘斑內(nèi)包含的石英及白云母粒度小且未顯示明顯定向性, 右行剪切; (d) “云母魚(yú)”狀黑云母殘斑, 拖尾處發(fā)育有細(xì)粒的新生白云母, 右行剪切; (e) 綠泥石化的黑云母, 仍舊保持黑云母的形態(tài); (f) 基質(zhì)中共生細(xì)粒白云母和黑云母; (g) 糜棱巖中由細(xì)粒新生白云母沿長(zhǎng)石或石英殘斑定向排列構(gòu)成的S-C組構(gòu), 右行剪切; (h) 沿糜棱巖面理發(fā)育共生的細(xì)粒白云母和綠泥石; (i) 沿糜棱巖面理發(fā)育的新生黑云母和綠泥石。

3 礦物化學(xué)成分研究

3.1 綠泥石的化學(xué)組成及種屬厘定

綠泥石的電子探針化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。從表2和圖4可以看出, 基于Zane and Weiss (1998)分類(lèi)方案, 元寶山韌性剪切帶糜棱巖中的綠泥石基本上屬于蠕綠泥石和鐵鎂綠泥石(圖4a); 在Zane and Weiss (1998)三角圖解中, 糜棱巖中綠泥石均屬于I型三八面體綠泥石, 如以八面體位置占主導(dǎo)的二價(jià)陽(yáng)離子來(lái)具體命名, 則均屬于Fe綠泥石(圖4b); 基于Wiewiora and Weiss (1990)成分和結(jié)構(gòu)(如八面體空位)的分類(lèi)方案, 糜棱巖中的綠泥石均屬于三八面體綠泥石, 成分上則靠近斜綠泥石和透綠泥石端元(圖4c)。

表2 糜棱巖共生綠泥石和白云母電子探針?lè)治黾皽囟扔?jì)計(jì)算結(jié)果

注: 礦物成分分析結(jié)果以氧化物(%)和原子數(shù)(a.p.f.u)表示。TC88為利用Cathelineau (1988)的綠泥石溫度計(jì)求得的溫度值(℃); TJ91為利用Jowett (1991)的綠泥石溫度計(jì)求得的溫度值(℃); KT75為利用Kotov (1975)白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì)求得的溫度值(℃); P96為利用Anderson (1996)的白云母壓力計(jì)求得的壓力值(GPa); WMT15為利用Wu and Chen (2015b)的白云母Ti溫度計(jì)求得的溫度值(℃)。

圖4 綠泥石Si-Fe分類(lèi)圖解(a; 據(jù)Zane and Weiss, 1998)、綠泥石Al+□-Mg-Fe分類(lèi)圖解(b; 據(jù)Zane and Weiss, 1998)和綠泥石R2+-Si分類(lèi)圖解(c; 據(jù)Wiewiora and Weiss, 1990)

Fig.4 Plots of chlorites in the Si-Fe diagram (a), сompositional diagram for chlorite in the Al+□-Mg-Fe ternary diagram (b) and plots of chlorites in the R2+-Si diagram (c)

3.2 白云母的化學(xué)組成及特征

白云母屬于層狀硅酸鹽礦物, 其理想結(jié)晶化學(xué)式為KAl2[Si3AlO10](OH, F)2, 是花崗巖、變質(zhì)巖和部分碎屑沉積巖中的常見(jiàn)礦物。其類(lèi)質(zhì)同象替代為: K可以被Na替代; AlVI可以被Mg、Fe2+、Fe3+和Ti4+等替代; AlIV可以被Si替代, 形成白云母–鈉云母–綠鱗石系列。元寶山長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中的白云母主要以3種形式存在: 大顆粒殘斑白云母、細(xì)粒與綠泥石或黑云母共生白云母, 代表性的白云母電子探針成分分析結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表3 糜棱巖共生白云母和黑云母電子探針?lè)治黾皽囟扔?jì)算結(jié)果

續(xù)表3:

注: 礦物成分分析結(jié)果以氧化物(%)和原子數(shù)(a.p.f.u)表示。WMT15為利用Wu and Chen(2015b)的白云母Ti溫度計(jì)求得的溫度值(℃); WBT15為利用Wu and Chen(2015a)的黑云母Ti溫度計(jì)求得的溫度值(℃); P96為利用Anderson(1996)的白云母壓力計(jì)求得的壓力值(GPa); Ps為基于Anderson(1996)的黑云母共生白云母壓力計(jì)求得的壓力值(GPa)。

按11個(gè)O原子計(jì)算, 大顆粒殘斑云母Si在單位分子式中的原子數(shù)(a.p.f.u, atoms per formula unit)為3.26～3.32, 平均值為3.28; Ti為0.03～0.06, 平均值為0.05; Fe為0.17～0.22, 平均值為0.18; Al為2.23～2.32, 平均值為2.29; 與黑云母共生白云母Si為3.16～3.22, 平均值為3.19; Ti為0.01～0.02, 平均值為0.02; Fe為0.12～0.16, 平均值為0.14; Al為2.45～2.56, 平均值為2.50; 與綠泥石共生白云母Si為3.15～3.24, 平均值為3.20; Ti為0.01～0.02, 平均值為0.02; Fe為0.12～0.16, 平均值為0.14; Al為2.43～2.54, 平均值為2.49。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn), 殘斑白云母與基質(zhì)中的新生細(xì)粒白云母在化學(xué)成分上具有一定的差異性, 具體表現(xiàn)在殘斑白云母比基質(zhì)中的細(xì)粒新生白云母具有相對(duì)更高的SiO2、TiO2和FeO以及相對(duì)較低的Al2O3含量, 而細(xì)粒白云母, 無(wú)論是與新生綠泥石共生, 或與黑云母共生, 在成分上差異并不大(圖5a, b, c); 但三種不同產(chǎn)狀的白云母MgO含量總體上無(wú)明顯變化(圖5d)。

圖5 元寶山韌性剪切帶長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖白云母成分圖

如果以Si原子數(shù)3.3為界, 則殘斑中的部分白云母屬于多硅白云母, 部分屬于普通白云母; 而基質(zhì)中的白云母都屬于普通白云母。利用白云母Al陽(yáng)離子數(shù)對(duì)Si陽(yáng)離子數(shù)進(jìn)行投圖, 結(jié)果呈現(xiàn)白云母Si含量由殘斑→基質(zhì)遞減的趨勢(shì); 與之對(duì)應(yīng)的是, 白云母也由普通白云母端元→多硅白云母→綠鱗石端元轉(zhuǎn)變(圖5a)?；趲r相學(xué)和地球化學(xué)特征, 花崗巖及其相關(guān)變質(zhì)巖中的白云母按成因可以分為原生白云母和次生白云母(Miller et al., 1981)。其中原生白云母是指直接從花崗巖漿中結(jié)晶的白云母, 而次生白云母一般是指在巖漿結(jié)晶后經(jīng)熱液作用交代其他礦物的巖漿后期–后巖漿期白云母或巖漿期后經(jīng)水熱作用而產(chǎn)生的水熱白云母。在Miller et al.(1981)提出的Mg-Ti-Na三角分類(lèi)圖解中, 所有的基質(zhì)白云母都落在了次生白云母的區(qū)域, 而殘斑白云母除去一個(gè)點(diǎn)落在原生白云母的區(qū)域外, 大多也都在次生白云母的范圍內(nèi)(圖6)。已有的研究表明, 多硅白云母中綠鱗石分子的含量與壓力呈正相關(guān)關(guān)系, 即多硅白云母形成時(shí)壓力越高, 綠鱗石組分含量也會(huì)隨之增高(Massonne and Schreyer, 1987)。樣品中多硅白云母中Si含量的這種變化趨勢(shì)說(shuō)明, 原有的新元古代花崗巖中的巖漿成因原生白云母在后期的構(gòu)造作用下都發(fā)生了部分或全部的重結(jié)晶作用, 殘斑白云母和基質(zhì)中的白云母是不同壓力(深度)環(huán)境下的次生變質(zhì)–變形產(chǎn)物。

3.3 黑云母的化學(xué)組成及特征

黑云母屬于三八面體云母, 分子式一般為(K, Na, Ca, Ba)(Fe2+, Fe3+, Mg, Ti4+, Mn, Al)3(Al, Si)4O10(OH, F, Cl)2, 是中酸性巖石中極為常見(jiàn)的主要造巖礦物之一。元寶山韌性剪切帶內(nèi)長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中的黑云母主要以2種形式存在: 大顆粒殘斑黑云母和與細(xì)粒白云母共生的新生或重結(jié)晶細(xì)粒黑云母, 代表性的黑云母電子探針成分分析結(jié)果見(jiàn)表3。從表中可以看出, 大顆粒殘斑黑云母比基質(zhì)中的新生或重結(jié)晶細(xì)粒黑云母相對(duì)富Ti和Fe, 貧Mg(圖7a, b), 且Fe與Mg的含量呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)性(圖7b)。

在Foster et al.(1960)的黑云母分類(lèi)圖解上, 所有的黑云母均落在鐵質(zhì)黑云母區(qū)域(圖8a)。在Nachit et al.(2005)提出的10×TiO2-FeO*-MgO(FeO*=FeOt+MnO)三角分類(lèi)圖解中, 部分殘斑黑云母落在巖漿黑云母的區(qū)域, 部分則落在重結(jié)晶黑云母的區(qū)域(圖8b)。這表明在糜棱巖化過(guò)程中, 后期的熱構(gòu)造和熱液事件并未導(dǎo)致所有的黑云母完全重結(jié)晶, 部分顆粒較大的黑云母依舊保持了其原有的巖漿成因黑云母化學(xué)特征; 而所有的基質(zhì)黑云母則都落在了重結(jié)晶黑云母的區(qū)域內(nèi), 暗示基質(zhì)中細(xì)粒黑云母或是后期熱液流體沿糜棱巖面理滲透后新生而成, 或是原有的巖漿成因黑云母在糜棱巖化過(guò)程中受到后期的熱構(gòu)造作用而產(chǎn)生彎曲、解析和破碎再重結(jié)晶的產(chǎn)物。

圖6 元寶山韌性剪切帶長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中原生白云母和次生白云母判別圖(據(jù)Milleretal., 1981)

圖7 元寶山韌性剪切帶長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖中黑云母成分圖

圖8 元寶山長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖黑云母分類(lèi)圖(a; 據(jù)Foster et al., 1960)和元寶山長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖黑云母10×TiO2-FeO*-MgO分類(lèi)圖(b; 據(jù)Nachit et al., 2005)

4 糜棱巖溫壓研究

4.1 綠泥石成分地質(zhì)溫度計(jì)

綠泥石是中–低溫壓條件下穩(wěn)定存在的一種常見(jiàn)熱液蝕變礦物, 也是研究巖石蝕變物理化學(xué)條件變化的標(biāo)型礦物之一。研究顯示, 在不同的地質(zhì)環(huán)境中, 綠泥石的化學(xué)成分變化很大, 其分子式中AlIV含量的增加或Si含量的減少與變質(zhì)巖的變質(zhì)等級(jí)存在很好的相關(guān)性。Cathelineau and Nieva(1985)發(fā)現(xiàn)AlIV和溫度之間有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 并由此提出了綠泥石固溶體地質(zhì)溫度計(jì)。此后Cathelineau (1988)在之前研究成果的基礎(chǔ)上, 提出了綠泥石中AlIV和溫度(℃)的對(duì)應(yīng)關(guān)系式:

由于該公式過(guò)于簡(jiǎn)單, 部分學(xué)者認(rèn)為該溫度計(jì)僅考慮綠泥中的AlIV與溫度之間的關(guān)系, 而沒(méi)有考慮到全巖組分的變化, 例如綠泥石中Fe/(Fe+Mg)比值對(duì)AlIV的影響, 因此需要修正。Jowett (1991)在前人的研究基礎(chǔ)上, 將綠泥石中Fe/(Fe+Mg)的變化參數(shù)帶入到公式計(jì)算中來(lái), 將公式(1)修正為:

綠泥石成分溫度計(jì)被廣泛地運(yùn)用到熱液成因礦床中, 用來(lái)探討成巖成礦溫壓條件(Walshe, 1986; 王小雨等, 2014; 楊超等, 2015), 但應(yīng)用到變質(zhì)變形溫度相對(duì)較高的糜棱巖中還不多(王勇生等, 2005)。

本次研究中, 我們利用Cathelineau (1988)提出的溫度計(jì)算公式, 選取同構(gòu)造過(guò)程中形成的綠泥石進(jìn)行溫度計(jì)算, 總共獲得4件樣品共16組溫度值, 計(jì)算結(jié)果在326～421 ℃之間; 采用Jowett (1991)方法, 計(jì)算得到的溫度則在333～426 ℃之間(表2)。相比而言, 每組數(shù)據(jù)利用Cathelineau (1988)方法計(jì)算出來(lái)的溫度要比采用Jowett (1991)方法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果要低9～12 ℃。

4.2 白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì)

研究顯示, 在變質(zhì)過(guò)程中, AlVI會(huì)在共存的白云母和綠泥石之間進(jìn)行分配, 以此為理論基礎(chǔ), Kotov (1975)建立了白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì), 該溫度計(jì)適用于變質(zhì)等級(jí)不高于綠片巖相黑云母帶的變質(zhì)作用, 計(jì)算精度在±(20～60) ℃, 其計(jì)算式為:

本次研究利用白云母–綠泥石地質(zhì)溫度計(jì)計(jì)算所得到的4件樣品16個(gè)溫度值位于380～510 ℃之間(表2), 其中9個(gè)溫度值介于380～420 ℃之間, 另外7個(gè)溫度值介于450～510 ℃之間(圖9b)。Y009樣品的4個(gè)溫度都介于380～480 ℃, 均值為415 ℃; Y021樣品的4個(gè)溫度介于380～420 ℃, 均值為403 ℃; 與前兩個(gè)樣品溫度比較, 樣品Y028和Y029溫度略高, 介于400～501 ℃, 均值分別為498 ℃和450 ℃。綜合數(shù)據(jù)結(jié)果, 我們認(rèn)為元寶山西側(cè)韌性剪切帶的形成溫度約為440 ℃, 比先前利用綠泥石成分溫度計(jì)獲得的計(jì)算結(jié)果要高, 但在誤差范圍內(nèi)基本一致, 說(shuō)明利用該地質(zhì)溫度計(jì)來(lái)計(jì)算元寶山韌性剪切帶中糜棱巖的變質(zhì)變形溫度是可行的。

4.3 白云母Ti溫度計(jì)

基于變泥質(zhì)巖中白云母中Ti含量, Wu and Chen(2015b)提出了一個(gè)變質(zhì)溫壓的計(jì)算公式:

此公式的適用條件為: Ti=0.01～0.07 a.p.f.u(基于11個(gè)O原子計(jì)算結(jié)果, 下同), Fe=0.03～0.16 a.p.f.u, Mg=0.01～0.32 a.p.f.u, [Mg/(Fe+Mg)]=0.05～0.73, 溫度在450～800 ℃, 壓力在0.10～1.40 GPa, 誤差溫度為± 65 ℃。考慮到該公式被認(rèn)為適用于自然界90%以上的白云母, 作者嘗試將該溫度計(jì)應(yīng)用到元寶山韌性剪切帶中糜棱巖的溫度計(jì)算, 并與綠泥石溫度計(jì)和綠泥石–白云母溫度計(jì)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比, 探討其適用性。該公式計(jì)算溫度時(shí)壓力也是其中的一個(gè)參數(shù), 盡管對(duì)溫度的計(jì)算結(jié)果影響較小。在此, 我們計(jì)劃采用Massonne and Schreyer(1987)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出、而后由Anderson(1996)修正后基于Si含量的多硅白云母壓力計(jì)算公式估算變質(zhì)壓力:

(6)

可以發(fā)現(xiàn)多硅白云母Si壓力計(jì)中溫度也是需要給出一個(gè)參數(shù), 在此我們將之與白云母Ti溫度計(jì)連用, 通過(guò)迭代法的方式先用一個(gè)嘗試溫度代入Si壓力計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算, 再把所得的結(jié)果作為嘗試值代入Ti溫度計(jì)計(jì)算出溫度, 如此反復(fù), 直到最終結(jié)果與上次的結(jié)果相等為止, 由于重復(fù)結(jié)果會(huì)迅速收斂, 一般重復(fù)2到3次即可。我們對(duì)與新生綠泥石、新生黑云母共生白云母, 以及以殘斑形式存在的大顆粒白云母進(jìn)行了溫–壓計(jì)算, 計(jì)算結(jié)果列于表2和表3。結(jié)果顯示, 與綠泥石共生的白云母對(duì)應(yīng)的壓力為0.44～0.66 GPa, 相應(yīng)的溫度為452～528 ℃; 與黑云母共生的白云母對(duì)應(yīng)的壓力為0.38～0.65 GPa, 相應(yīng)的溫度為476～534 ℃; 而以殘斑形式存在的白云母對(duì)應(yīng)的壓力為0.88～1.13 GPa, 相應(yīng)的溫度為617～752 ℃;從殘斑到基質(zhì), 變質(zhì)壓力和溫度都在降低(表2; 圖10a, b)。而通過(guò)與綠泥石成分溫度計(jì)(Cathelineau, 1988; Jowett, 1991)或綠泥石–白云母礦物對(duì)溫度計(jì)(Kotov, 1975)計(jì)算結(jié)果對(duì)比, 我們發(fā)現(xiàn)只要白云母中的參數(shù)滿足計(jì)算前提條件, 與綠泥石或黑云母共生的白云母利用白云母Ti溫度計(jì)進(jìn)行變質(zhì)溫度計(jì)算, 可以獲得比較合理的結(jié)果。其結(jié)果在誤差范圍內(nèi)比綠泥石成分溫度計(jì)要高, 但與綠泥石–白云母礦物對(duì)溫度計(jì)基本一致。而殘斑白云母則由于其Fe≥0.16, 并不完全滿足該白云母Ti溫度計(jì)的前提條件, 其計(jì)算得出的溫度也相對(duì)較高, 可能反映的是深部更早的變質(zhì)–變形事件的溫度。

圖9 共存的白云母–綠泥石Al分配等溫線圖(a; 底圖據(jù)Kotov, 1975)和形成溫度直方圖(b)

4.4 黑云母Ti溫度計(jì)

基于變泥質(zhì)巖中黑云母中Ti含量, Wu and Chen(2015a)還提出了一個(gè)變質(zhì)溫–壓的計(jì)算公式:

其中Ti=Ti/(Fe+Mg+AlVI+Ti),Fe=Fe/(Fe+Mg+AlVI+ Ti),Mg=Mg/(Fe+Mg+AlVI+Ti)。此公式的適用條件為: Ti=0.02～0.14 a.p.f.u(基于11個(gè)O原子計(jì)算結(jié)果, 下同),Ti=0.02～0.14a.p.f.u,Fe=0.19～0.55a.p.f.u,Mg=0.23～ 0.67a.p.f.u, 溫度在450～840 ℃, 壓力在0.10～1.90 GPa,誤差溫度為± 50 ℃。

選取基質(zhì)中與細(xì)粒新生白云母共生的細(xì)粒黑云母(圖3f), 利用該溫度計(jì)進(jìn)行變質(zhì)溫度計(jì)算, 公式中的壓力則為共生白云母Si壓力計(jì)計(jì)算得出的平均值, 計(jì)算結(jié)果列于表2。計(jì)算結(jié)果顯示, 與白云母共生的黑云母相應(yīng)的溫度為497～538 ℃, 比共生的白云母Ti溫度計(jì)計(jì)算結(jié)果高, 但在誤差范圍內(nèi)基本一致; 殘斑中的黑云母相應(yīng)的溫度則高達(dá)640～760 ℃(表3, 圖10a)。殘斑黑云母Ti溫度計(jì)計(jì)算結(jié)果有如下兩種解釋: (1)因?yàn)楹谠颇钢械腇e≥0.55(表3), 計(jì)算公式的前提條件未得到滿足, 計(jì)算結(jié)果無(wú)明確地質(zhì)意義; (2)由于部分殘斑黑云母并未在糜棱巖化過(guò)程中完全重結(jié)晶, 因此這些黑云母依舊保持了其原有的巖漿成因黑云母化學(xué)特征, 所以根據(jù)Ti溫度計(jì)獲得的結(jié)果可能代表或接近糜棱巖原巖(主要為新元古代的花崗巖)中黑云母從熔體結(jié)晶出來(lái)時(shí)的結(jié)晶溫度; 或與白云母殘斑相似, 代表的是更早的變質(zhì)–變形事件的溫度。

5 討論和結(jié)論

圖10 不同溫度計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總圖(a)和白云母溫度–壓力圖(b)

桂北元寶山–三防花崗巖及其周邊地區(qū)的花崗巖或由花崗巖變質(zhì)而來(lái)的糜棱巖中云母類(lèi)礦物常規(guī)階段加熱40Ar/39Ar定年的結(jié)果主要集中在440～400 Ma之間, 但相應(yīng)的花崗巖巖漿鋯石結(jié)晶的U-Pb年齡卻都在820 Ma左右(張桂林, 2004; 湯世凱等, 2014; Yao et al., 2014; Qiu et al., 2020)。這種巨大的差異主要是由于鋯石U-Pb同位素封閉溫度在800～1000 ℃范圍內(nèi)(Cherniak and Watson, 2001), 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于云母類(lèi)礦物Ar同位素封閉溫度250～450 ℃(Harrison et al., 1985, 2009)。換言之, 元寶山地區(qū)新元古代花崗巖中的云母類(lèi)礦物結(jié)晶后只有在隨后的冷卻和后期的構(gòu)造–熱事件中沒(méi)有被加熱到450 ℃導(dǎo)致其Ar同位素體系被完全或部分重置, 這些礦物才能記錄從830～440 Ma期間的年齡信息。而已有的研究顯示華南地區(qū)自新元古代之后, 區(qū)內(nèi)發(fā)生過(guò)多期強(qiáng)烈的巖漿作用, 導(dǎo)致構(gòu)造熱重置非常普遍(Wang et al., 2014; 舒良樹(shù)等, 2020)。本次研究的云母Ti溫度計(jì)溫度計(jì)算結(jié)果顯示, 元寶山韌性剪切帶中的糜棱巖變質(zhì)溫度主要集中在380～550 ℃之間, 早期變形事件的變質(zhì)溫度更是可能≥650 ℃(圖10a), 因此足以部分甚至完全重置花崗巖中的云母類(lèi)礦物的Ar同位素體系。

值得注意的是, 傳統(tǒng)的顯微構(gòu)造變形–熱年代研究主要通過(guò)把糜棱巖面理上的如白云母、黑云母、角閃石、長(zhǎng)石等新生礦物與一定的封閉溫度相結(jié)合, 而一個(gè)變形過(guò)程中變形礦物或新生礦物形成的溫–壓條件、應(yīng)變特征和在區(qū)域構(gòu)造形成、演化過(guò)程中的特點(diǎn), 則涉及到真正的變形年代學(xué), 遠(yuǎn)比以封閉溫度理論為基礎(chǔ)的構(gòu)造–熱年代學(xué)更為復(fù)雜(閆全人等, 2001; 王瑜, 2004; Warren et al., 2012)。本次研究表明, 糜棱巖中殘斑云母礦物和新生或重結(jié)晶細(xì)粒云母礦物在產(chǎn)狀、粒徑和化學(xué)成分上都存在著較大的區(qū)別, 而這些礦物的封閉溫度與其粒徑大小和化學(xué)成分密切相關(guān)(Harrison et al., 1985, 2009; McDougall and Harrison, 1999)。傳統(tǒng)的激光(或電爐)階段加熱40Ar/39Ar定年法需要將幾十顆到上百顆的單礦物同時(shí)加熱釋氣, 容易使不同期次構(gòu)造變形作用下形成的混合礦物, 或在變質(zhì)–變形過(guò)程中同位素體系發(fā)生部分重置或完全重置的礦物, 在同一條件下測(cè)定, 導(dǎo)致形成混合年齡圖譜(Kula et al., 2010; Di Vincenzo et al., 2016; Villa and Hanchar, 2017)。桂北地區(qū)糜棱巖中的云母類(lèi)礦物的常規(guī)激光階段加熱40Ar/39Ar定年結(jié)果多為階梯狀或上凸、下拱型表觀年齡圖譜(張桂林, 2004; 湯世凱等, 2014; Qiu et al., 2020), 暗示測(cè)試樣品不是均一單礦物。其中一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題就是: 所測(cè)定的變形礦物或在變形過(guò)程中形成的礦物的年齡到底是重結(jié)晶年齡、冷卻年齡、還是變形年齡(Dunlap, 1997; Warren et al., 2012), 還是單一的礦物均一年齡、抑或是多期變形疊加下的混合年齡(Villa et al., 2014; Di Vincenzo et al., 2016; Villa and Hanchar, 2017)。這些定年結(jié)果還需要結(jié)合細(xì)致的顯微構(gòu)造、電子探針成分, 甚至掃描/透射電鏡分析, 以及新的定年技術(shù)方法如單顆粒熔融和激光微區(qū)原位40Ar/39Ar定年技術(shù), 進(jìn)行更為精細(xì)和全面的分析, 才能更加明確這些定年結(jié)果的真實(shí)地質(zhì)意義。

致謝: 兩位匿名評(píng)審專家對(duì)本文進(jìn)行了詳細(xì)審閱, 并提出了具體修改意見(jiàn), 電子探針測(cè)試工作得到了桂林理工大學(xué)謝蘭芳和劉奕志老師的大力支持, 在此表示衷心的感謝。

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Mineral feature and temperature conditions of mylonitization of the Yuanbao Mountain ductile shear zone, northern Guangxi

HU Rongguo*, FENG Zuohai, WU Jie, LI Saisai, QIN Ya, LIU Shiyun, GUO A’long

(Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration, College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China)

A ductile shear zone extends northeastwards for around 25 to 30 km in the Yuanbao Mountain Pluton, North Guangxi, and records mylonitic deformation that affected granitic and felsic rocks outcropping in an 8 to 10 km wide belt. Minerals such as feldspar, quartz, and mica in mylonites usually have suffered brittle-ductile deformation in various degrees. In an effort to evaluate the effects of deformation on radiogenic argon (40Ar*) retentivity in mica and the40Ar/39Ar data for micas from such thrust systems recording cooling ages or, alternatively, ages of deformation-induced neo-crystallization, detailed petrographic observation and electron microprobe analyses (EMPA) have been performed on representative mylonites. In addition, chlorite compositional geothermometer, muscovite-chlorite geothermometer, Ti-in-muscovite and Ti-in-biotite geothermometers, and Si-in-muscovite thermobarometry were applied based on EMPA data. This study will lead to a better understanding of the tectonic thermal evolution history of this ductile shear zone during and after Caledonian Orogeny. According to the mylonite fabrics, mineral texturally, grain sizes and chemistry composition, two different types of micas can be recognized: coarse-grained deformed porphyroblasts and fine-grained neogenic matrix mica formed by syn-kinematic recrystallization. EMPA revealed that the white mica porphyroblasts contain higher SiO2, TiO2, and FeO but lower Al2O3concentrations than matrix syn-kinematic neogenic white mica. In contrast, biotite porphyroblasts contain higher TiO2and FeO but lower MgO concentrations than matrix syn-kinematic neogenic biotite. The metamorphism- deformationtemperature conditions of mylonites obtained from the four above-mentioned four geothermometers were estimated to be 326 to 403 ℃, 380 to 510 ℃, 452 to 528 ℃ and 452 to 534 ℃, respectively. These temperatures are quite concordant with the deformation temperatures (400 to 500 ℃) according to syn-kinematic neogenic mineral assemblages and deformation mechanisms of feldspars. Metamorphism-deformation pressures for mylonites were calculated as 0.38 to 0.66 GPa based on Si-in-phengite thermobarometry from syn-kinematic neogenic muscovite in the matrix. The differences in occurrences, grain sizes, and chemical compositions of the porphyroblasts and matrix syn-kinematic neogenic mica in mylonite indicate that they represent two generations of products that formed in different tectonic environments. Meanwhile, the metamorphism-deformation temperatures obtained from various geothermometersimply the K-Ar isotopic closure system of micas in these granitic and felsic rocks can be partially or even completely reset during ductile shearing and mylonitization.

mylonitization; metamorphic-deformation temperature; ductile shear zone; geothermometer; Yuanbao Mountain

P574.2; P586

A

0379-1726(2022)02-0176-18

10.19700/j.0379-1726.2022.02.002

2020-05-27;

2020-08-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(42072259, 41702211)和廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2020GXNSFAA297049, 2019GXNSFDA245009)聯(lián)合資助。

胡榮國(guó)(1982–), 男, 副教授, 主要從事變質(zhì)巖和同位素年代學(xué)研究。E-mail: hurongguo@glut.edu.cn