拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟.pdf

第 4 2 卷第5 期 2 0 1 5年 1 0 月 中 国 地 质 GE0L0GY I N CHI NA Vb 1 4 2 No 5 0c t 201 5 陈梅， 田作林， 张聪， 等 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟 J 中国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) ： 1 5 7 2 1 5 8 7 Che n M e i ， Ti a n Zu o l i n， Zh a ng Co ng ， e t a 1 P ha s e e q u i l i b r i u m mo de l i n g f o r me t a m o r p hi c e v o l u t i o n o f g a r n e t b e a tin g mi c a - q u a z s c h i s t i n S u m d o UHP me t a mo rph i c b e l t ， L h a s a B l o c k J G e o l o g y i n C h ina ， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) ： 1 5 7 2 1 5 8 7 ( i n C h i n e s e wi t h E n g l i s h a b s a c t ) 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩 的变质演化相平衡模拟 陈 梅1 ,2田作林 张 聪 杨经绥 黄杰 ( 1 中国地质科学院地质研究所， 大陆构造与动力学国家重点实验室， 北京 1 0 0 0 3 7 ； 2 中国地质大学地球科学与资源学院， 北京 1 0 0 0 8 3 ； ) 提要： 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石白云母石英片岩为榴辉岩的围岩， 岩石的矿物组合为石榴石、 白云母、 钠 长石、 绿泥石、 石英及少量金红石、 榍石。石榴石具有明显的成分环带， 从核部到幔部X p r p = Mg ( Mg + F e + Mn + C a ) 缓慢升高， X s p s = Mn ( Mg + F e + Mn + C a ) J _ _ 渐降低 ， 表明石榴石从核部到幔部的成分记录了温度逐渐升高的进变质 过程； 幔部到边部， Xp r p = Mg ( Mg + F e + Mn + C a ) 略微降低 ， Xg r s = C a ( Mg + F e + Mn + C a ) 明显升高， Xs p s = Mn ( Mg + F e + Mn + C a ) 先升高后降低， 表明石榴石边部成分受到了退变质作用改造， 呈现扩散环带的特征。利用 T h e r mo c a l c 变质相平衡计算软件在Mn NC K F MAS HO体系下计算出含石榴石云母石英片岩的尸一 、 P M( H： 0) 视剖面图， 结合 石榴石镁铝榴石等值线 、 钙铝榴石等值线及饱和水含量等值线限定出含石榴石云母石英片岩的峰期变质条件为 约2 7 x 1 0 k P a ， 5 2 3 5 8 0 C， 对应的峰期矿物组合为( g J d c r _ - L a w ( + P h n + q c o e + H ： 0 ) 。石榴石核部到幔部成分记录 了主要的进变质演化， 结合饱和水等值线的变化 ， 判断进变质阶段为升温升压的冷俯冲过程 ， 岩石经历了蓝片岩相 至榴辉岩相的变质演化； P M( H O ) 视剖面图及饱和水等值线反映了岩石在减压中的流体行为， 通过其变化特征可 以确定岩石在峰期之后先经历近等温降压的早期退变质过程， 晚期降温降压的退变轨迹则由石榴石边部成分所确 定， 此过程中， 岩石发生了角闪岩相至绿帘角闪岩相变质， 并在后期经历了绿片岩相变质叠加。近等温降压的退变 质过程反映了快速抬升的构造运动过程 ， 早期硬玉转变为钠长石可能发生在这个阶段。对比含石榴石云母石英片 岩与榴辉岩的尸 一 轨迹 ， 峰期变质温压及变质演化特征， 提出含石榴石云母石英片岩曾经历过高压变质， 结合野外 相互伴生的地质关系， 认为该片岩与榴辉岩经历了相同或者相似的俯冲折返过程。 关 键词： 拉萨地体； 松多超高压变质带； 含石榴石云母石英片岩； 相平衡模拟； 变质演化 中图分类号： P 5 8 8 3 4 4 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 0 3 6 5 7 ( 2 0 1 5 ) 0 5 1 5 7 2 1 6 Pha s e e qu i l i br i um m o de l i ng f o r m e t a mo r phi c e vo l u t i o n o f g a r ne t 。 be a r i ng mi c a qua r t z s c h i s t i n Su m do UHP m e t a mo r phi c be l t ， Lha s a Bl o c k 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 6 -1 8 ； 改 回日期 ： 2 0 1 5 - 0 8 - 1 9 基金项目： 国家自然科学基金项目( 4 1 2 0 2 0 3 4 ) 、 中国地质调查局面上项目( 1 2 1 2 0 1 1 5 0 2 6 8 0 1 ， 1 2 1 2 O 1 1 4 O 6 1 5 叫) 及中国地质科学院地质 研究所基本科研业务费0 1 5 1 8 ) 资助。 作者简介： 陈梅， 女， 1 9 9 1 年生， 硕士生， 从事变质岩岩石学研究工作； E m a i 1 ： 6 3 4 7 2 8 2 8 0 q q c o m。 通讯作者： 张聪， 男， 1 9 8 3 年生， 副研究员 ， 从事变质地质学及超高压岩石学工作； E ma i l ： c o n g z h a n g p k u e d u c n 。 h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n 中国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 第4 2 卷 第5 期 陈梅等： 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟 1 5 7 3 CHEN M e i ， TI AN Zu o一1 i n ， ZHANG Co n g ， YANG J i ng s u i ， HUANG J i e ， 。 ( 1 S t a t e Ke yL a b o r a t o r y f o r C o n t i n e n t a l T e c t o n i c s a n dD y n a mi c s ， I n s t i t u t e o f G e o l o g y , C h i n e s e A c a d e m yofG e o l o g i c a l S c i e n c e s , B e ij i n g1 0 0 0 3 7 ， C h i n a ,“ 2 S c h o o l o f E a r t hS c i e n c e a n dMi n e r a l R e s o u r c e s ， C h i n aU n i v e r s i tyofG e o s c i e n c e s ， B e ij i n g1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e g a r n e t b e a rin g mi c a q u a rtz s c h i s t o f S u md o UHP b e l t i n Lh a s a b l o c k o c c u r s a s c o u n t r y r o c k s o f e c l o g i t e ， a n d i s m a i n l y c o mp o s e d o f g a rn e t ， mu s c o v i t e ，a l b i t e ， c h l o r i t e ， q u a z a n d m i n o r r u t i l e a n d s p h e n e Ga rn e t d i s p l a y s a l l o b v i o u s c o mp o s i t i o n a l z o n a t i o n wh e r e Xp r p i n c r e a s e s f r o m t h e c o r e t o t h e man t l e a n d t h e n d e c r e a s e s i n t h e r i m， wh e r e a s Xs p s d e c r e a s e s g r a d u a l l y f r o m t h e c o r e t o ma n t l e ， wi th t h e t r e n d o f d e c l i n i n g f o l l o wi n g ri s i n g i n t h e rim， i n d i c a t i n g t h a t g a rne t c o mp o s i t i o n p r o fi l e s fro m c o r e t o ma n t l e h a v e p r e s e r v e d t h e p r o g r a d e g r o wt h z o n i n g a n d we r e p a r t i a l l y r e s e t d ur i n g r e t r o g r e s s i o n Th e mo d e l s y s t e m Mn NC KF MAS H O w a s c h o s e n t o c a l c u l a t e P Tand P M( H 2 0、 p s e u d o s e c t i o n s o f t h e g a rne t b e a r i n g mi c a q u a rt z s c h i s t Ga r n e t i s o p l e t h t h e r mo b a r o me t r y i n v o l v e d p l o t t i n g c o mp o s i t i o n a l i s o p l e t h s o f g a rne t a s c o n t o urs o n a PT p s e u d o s e c t i o n ，wi t h the c o mb i n a t i o n o f c o n t o ur s o f s a t u r a t e d H2 0 c o n t e n t t h u s o b t a i n i n g e s t i ma t e d p e a k PT c o n d i t i o n s o f 2 7 k b a r , 5 2 3 5 8 0 c C a n d p e a k mi n e r a l a s s e mb l a g e s o f g - j d c r l a w( + p h n+q c o e + H2 0) T h e c o mp o s i t i o n a l p r o fi l e o f g a r n e t fr o m t h e c o r e t o t h e ma n t l e a n d c o n t o ur i n g o f the H： O c o n t e n t s a t u r a t e d i n d i c a t e t h a t p r o gr a d e m e t a mo r p h i c e v o l u t i o n r e p r e s e n t s a c o l d s u b d u c t i o n s t a g e wi t h h e a t i n g wi t h t h e i n c r e a s i n g p r e s s ure ，a n d t h e r o c k s e x p e ri e n c e d b l u e s c h i s t f a c i e s t o e c l o g i t e f a c i e s me t a mo rph i s m d u r i n g t h i s s t a g e P M( H 2 0) p s e u d o s e c t i o n s and i s o p l e t h o f s a t u r a t e d H2 0 c o n t e n t c o u l d b e u s e d t o a s s e s s e v o l u t i o n o f mi n e r a l a s s e mb l a g e s i n t e r ms o f c h a n g e s i n wa t e r c o n t e n t d u r i n g d e c o mp r e s s i o n ， wh i c h s h o ws t h a t g a rne t b e a ri n g mi c a q u a rtz s c h i s t e x p e rie n c e d an e a r l y i s o t h e r ma l d e c o mp r e s s i o n p r o c e s s a n d wa s the n f o l l o we d b y a c o o l i n g wi t h d e c o mp r e s s i o n e v o l u t i o n d u r i n g t h e l a t e s tag e Amp h i b o l i t e f a c i e s t o e p i d o t e a mp h i b o l i t e f a c i e s me t a m o rph i s m o c c u r r e d d u ri n g e a r l y s t a g e an d wa s f o l l o we d b y g r e e n s c h i s t f a c i e s me t a mo rp h i s m T h e i s o t h e r ma l d e c o mp r e s s i o n o f g a m e t b e a r i n g mi c a q u a r t z s c h i s t p r o b a b l y r e p r e s e n t s a f a s t t e c t o n i c e x h u ma t i o n A l b i t e w a s l i k e l y t o r e p l a c e e a r l y j a d e i t e a t t h i s s t a g e A c o mp a r i s o n w i t h t h e P T p a t h a n d c o n t a c t r e l a t i o n s h i p i n t h e fie l d o f g a r n e t b e a r i n g mi c a q u a rt z s c h i s t a n d e c l o g i t e s h o ws e v i d e n t l y t h a t g a rn e t b e a r i n g mi c a q u a rtz s c h i s t a n d t h e e c l o g i t e i t h o s t e d e x p e rie n c e d s i mi l a r s u b d u c t i o n a n d e x h u ma t i o n p r o c e s s e s Ke y wo r d s ： Lh a s a b l o c k ；S u m d o UHP me t a m o rp h i c b e l t ；g a r n e t b e a ri n g mi c a q u a r t z s c h i s t ；p h a s e e q u i l i b riu m mo d e l i n g ； me tamo rp h i c e v o l u t i o n Ab o u t t h e fi r s t a u t h o r ：C H E N Me i ，f e ma l e ， b o rn i n 1 9 9 1 ，ma s t e r c a n d i d a t e ，ma j o r s i n me t a mo rph i c p e t r o l o g y ；E ma i l ： 6 3 4 7 2 8 2 8 0 q q c o m Ab o u t t h e c o r r e s p o n d i n g a u t h o r ：Z HANG Co n g ，m a l e ，b o rn i n 1 9 8 3 ，a s s o c i a t e p r o f e s s o r ,ma i n l y e n g a g e s i n t h e s t u d y o f me ta mo rph i c g e o l o g y a n d U HP p e t r o l o g y ； E ma i l ： c o n g z h a n g p k u e d u c n 高压一 超高压变质岩常产于汇聚板块边界 ， 它 记 录了地表岩石俯 冲达近地 幔一 地 幔深度 发生高 压一 超高压变质作用及折返过程中的一系列地球动 力学信息n q 。高压一 超高压榴辉岩是大洋俯冲和 大陆碰撞 的重要标志 ， 常与冷俯 冲型低温高压蓝片 岩伴生 ， 或呈透镜状或层状产于变质泥质岩、 长英 质片岩 、 片麻岩等岩石 中 ” 。有关榴辉岩与其 围 岩伴生关系的探讨一直存在“ 原地” 和“ 外来” 的争 议 ， S mi t h 1 9 8 8 t S 提 出榴辉岩可通过构造侵位被 围岩 包裹的“ 外来 ” 模式 ， 此过程 中榴辉岩与围岩经历 了完全不同的变质演化； 后来有研究发现， 榴辉岩 可以与围岩同时俯冲折返， 经历相同的变质演化过 程 ， 二者为 “ 原地” 关 系 ， 如西南 天山、 柴北缘及 大别 山H P UH P变质带 ， 此时榴辉岩与围岩中的超 高压矿物柯石 英等可作为二者 同时俯 冲折返 的岩 相学证据。新的研究表明， 长英质及泥质岩石中含 有较 多的含水 矿物相 ， 抗外界改造 的能力较弱 ， 寄 于其 中的高压矿物容易受到后期改造而难以保存 下来 18- 19 ， 仅以围岩中缺少高压指示性矿物及结构 特征这一证据并 不能说 明其 与寄主榴辉 岩的变质 演化关系。因此， 有必要对榴辉岩的围岩展开深入 研究 ， 以期找到新的证据来解释二者的关系， 这对 于进一步揭示榴辉岩及其围岩在俯冲折返和造山 带演化过程中的地质作用具有重要意义。此前 ， 陆 续有学者开展 了对榴辉岩 围岩 一 变泥质岩 、 长英质 片岩 、 片麻岩的岩石学研究n ， 研究着 眼于此类岩 h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n中 国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 1 5 7 4 中 国 地 质 2 0 1 5 年 石的岩相学、 矿物化学特征， 并在此基础上进行详 细的变质演化讨论 ， 再结合同位素年代学证据 ， 进 而限定片岩、 片麻岩的P 一 轨迹及其与榴辉岩的伴 生关系， 为探讨榴辉岩的形成及演化过程提供理论 依据。 拉萨地块松多榴辉岩带 自发现以来就引起了 广泛关注2 6 - 3 0 。前人研究提出将拉萨地块通过狮泉 河一纳木错混杂带和洛巴堆一米拉山断裂一分为 三的构造格局 ” ， 但随着松多榴辉岩带 的发现 ， 将 其两分的建议逐渐兴起， 认为在拉萨地块中部可能 存在一条新的板块缝合带2 8 - 3 0 。随着研究工作的陆 续展开 ， 已发表的岩石地球化学研究表 明， 榴辉岩 的原岩可能为MO R B型的大洋玄武岩【 ； 锆石 U P b 年龄约为 2 6 0 Ma ， 初步确定该榴辉岩的变质时代 为二叠纪 叫 ； 此外， 为揭示榴辉岩的变质演化历 史， 前人对其变质过程及峰期温压条件进行了计算 和模 拟 ， 分别得 到 ( 2 6 2 7 ) 1 0 k P a ， 6 5 0 7 5 0 ( 2 口 ； ( 3 3 - 3 9 ) 1 0 k P a ， 7 6 0 - 8 0 0 Cp ； ( 3 4 - 3 8 ) 1 0 k P a ， 7 5 3 7 9 0 ( 2 卅 ； 3 0 1 0 k P a ，6 1 0 ( 2 。但前人对松多 榴辉岩围岩的研究很少， 杨德明等( 2 0 0 5 ) 得到松 多 群 的主期 变 质温 压条 件 为 ( 9 3 1 1 5 ) 1 0 k P a ， 5 0 0 5 5 3 ； L i ( 2 0 0 9 ) 利用 白云母 0 Ar r 测 年法 对松多群韧性剪切带 的绿片岩进行研究得出了 2 2 0 2 3 0 Ma 的变质年龄 ， 并通过白云母 的封闭温度 限定 ， 认为松多群岩石经历过 中压角闪岩相变质 。 对于温压条件的研究， 前人的工作主要是利用矿物 对温压计来 限定变质温压条件 ， 有研究证 明， 利用 传统的地质温压计限定含高压矿物的岩石形成的温 压条件存在一定的局限I生 n 1 。为找到行之有效的 方法解决这一难题， 热力学相平衡正演模拟方法在 实践 尝试 中应 运而生 ， 将 热力学理论应 用于镁铁 质、 长英质及泥质变质岩等岩石中， 利用P 一 视剖 面 图限定其变质温压条件 ， 成为许多学者所认可的 一 种模拟变质演化过程 的理想方式 2 5 , 4 5 - 4 6 。 本文对松多地 区榴辉岩 的围岩含石榴石云母 石英片岩进行详细的岩石学、 矿物化学研究 ， 并利 用 T h e r ma l c a l c 相 平 衡模 拟 软 件 ， 在 Mn O Na 2 0 C a O K 2 O F e O Mg O A1 2 0 3 一S i 0z H2 OO( F e 2 03 、 ( Mn N C K F MA S H O ) 体系进行相平衡模拟， 确定该类 岩石变质演化 的P 轨迹 ， 并与榴辉岩变质演化过 程相比较 ， 限定含石榴石云母石英片岩与榴辉岩的 关系， 进而探讨其所代表的地质意义。 1 区域地质背景 拉萨地块作为青藏高原造山格局的重要组成 部分， 在青藏高原形成和演化中具有重要地位。从 地理位置来看 ， 它地处西藏南部 ， 南北宽约 3 0 0 k m， 东西向延展近2 0 0 0 k m。从大地构造背景来看， 它 位于印度河一雅鲁藏布江缝合带之北， 班公湖一怒 江缝合带以南( 图 1 _ b ) 。前人研究表明， 拉萨地块 以发育前寒武纪变质结晶基底、 古一中生代海相沉 积地层、 岛弧型火山岩以及中一新生代侵入体为主 要特征 。 ” ， ， 其中， 变质基底为念青唐古拉岩群， 出露于拉萨地块东部的波密一察隅和中部的念青 唐古拉山一带， 岩石类型主要为含石榴石黑云斜长 片麻岩 、 黑云二长片麻岩 、 斜长角闪片岩 、 大理岩 、 石英岩及花岗片麻岩等， 传统意义上认为它属于前 震旦纪底层 ， 但那木错西缘念青唐古拉岩群中最新 获得的锆石年龄为7 4 8 7 8 7 Ma ， 它代表该岩群中正 片麻岩的原岩年龄 ， 岩石在后期又经历了7 1 8 Ma 的中压角 闪岩相变质作用 和 6 5 0 Ma的高压麻粒 岩相变质作用 ； D o n g ( 2 0 1 1 ) 对羊八井附近角闪 岩进行研 究 ， 给 出了 2 1 3 - 2 2 5 Ma 的锆石 uP b 年 龄 ， 并得 出该处念青唐古 拉群 的变质时代为 三叠 纪。拉萨地块北部拉萨河以东一带还发育低绿片 岩一低角 闪岩相 变质岩 系 ， 属 于前奥 陶纪地层 ， 2 0 0 4 年新版的 青藏高原地质图 将其统归为石炭 系一二叠系 ， 为最近发现的拉萨地块松多高压带 榴辉岩的围岩 。 松多榴辉岩产于拉萨地块中东部， 距拉萨市近 2 0 0 k m处 的工布江达县松多乡一带( 图 卜 a ) ， 呈近 东西向展布， 延伸规模在 1 0 0 k m以上2 。 。 。其围 岩主要为绿帘角闪岩、 含石榴石石英云母片岩、 含 石榴石云母石英 片岩 、 石榴石绢云母 千枚岩 、 泥质 板岩等。野外观察到榴辉岩呈厚层状产出， 与绿帘 角闪岩相接触 。岩性从超基性岩 绿帘角 闪岩一 榴辉岩一绿帘角闪岩一含石榴石石英云母片岩一 含石榴石云母石英片岩一石英岩， 颜色由深到浅依 次过渡。含石榴石云母石英片岩的产出位置与榴 辉岩仅相差 5 0 0 r f l 左右 ， 据此推测未出露的部分榴 辉岩可与之接触( 图2 一 a ) 。关于围岩的时代， 前人 做过一些探讨 ： 中国科学院青海盐湖所采用 R b S r h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n中国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 1 5 7 8 中 国 地 质 2 0 1 5 正 V 加 氆 靶 表1松多含石榴石云母石英片岩( 1 3 S D2 4 ) 的代表性矿物的电子探针成分分析( ) T a b l e 1 E l e c t r o n mi c r o p r o b e a n a l y s e s o f S u md o g a r n e t - b e a r i n g mi c a - q u a z s c h i s t ( 1 3 S D 2 4 ) ( ) 注 ： ( g ) = Xp y= Mg ( F e +Mn+Mg +C a ) ； Y( g ) =Xg r = C a ( F e+Mn+Mg+Ca ) ； X( c h 1 ) = F e ( F e + Mg ) g c ：石榴石核部； g M： 石榴石幔部； g - R ：石榴石边部； m u R ： 石榴石边部的白云母； a b ： 钠长石 ； c h h 绿泥石 石榴 石粒径1 0 8 ram 图4 a -松多含石榴石云母石英片岩的石榴石成分剖面； ( b 一松多含石榴石云母石英片岩中多硅白云母的( F e + Mg ) 一 s i 成分图 F i g 4 a Z o n i n g p r o fi l e s o f g a r n e t g r a i n s f r o m S u m d o g a r n e t b e a r i n g mi c a q u a r t z s c h i s t ； b - ( F e + Mg 、 V e r S U S S i p f u d i a gra m f o r p h e n g i t e i n S u md o g a r n e t b e a r i n g mi c a q u a r t z s c h i s t x 血 =F e ( F e +Mn+Mg+C a ) ， x lp y =Mg ( F e 2 +Mn+Mg+C a ) ， x =C a ( F e +Mn+Mg+Ca ) ， X ：Mn ( F e +Mn+Mg+c a ) ； ( X ： 铁铝榴石 ( a l m a n d i n e ) ； X p rp “ 镁铝榴石 ( p y r o p e ) ； X ： 钙铝榴石 ( g r o s s u l a r ) ； x ： 锰铝榴石 ( s p e s s a r t i n e ) ) h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n中国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 第 4 2 卷 第 5 期 陈梅等： 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟 1 5 7 9 表2松多含石榴石云母石英片岩( 1 3 S D 2 4 ) 的全岩化学成分( ) 及有效全岩成分( ) T a b l e 2 Wh o l e r o c k a n d e f f e c t i v e c o mp o s i ti o n s o f S u md o g a r n e t b e a r i n g mi c a q u a r t z s c h i s t ( 1 3 S D 2 4 ) 软件计算出P 一 视剖面图、 和P M( H 20 ) 视剖面图， 模拟并推断岩石变质演化过程的研究方法， 此方法 基于岩石的全岩地球化学成分， 它对模拟过程有着 至关重要 的影响。 样品 1 3 S D 2 4 的全岩地球化学成分是在国家地 质实验测试 中心通过 X R F 技术分析所得( 表 2 ) ， F e ： o ， 含量采用湿化学法测定而得。从全岩成分上 看， 岩石具有较高的A 1 2 0 。 与 O含量 ， 显示出泥质 片岩的特点 。 4 相平衡模拟及P 一 演化 根据含石榴石云母石英片岩的矿物组合与矿 物成分 ， 本文选择在Mn O N a 20 一 C a O K 2O F e O Mg O A 1 2 0 一S i O 2 H 2 O O ( F e 2 0 3 ) ( M C K F MAS HO ) 体系中模拟其矿物组合变化特征及变质演化过 程。虽然全岩成分中Mn O含量较低， 但是它对石榴 石的稳定域有较大影响 ， 因此将其保留。T i O ： 主要赋存在副矿物金红石及榍石 中， P ： O 主要赋存 在磷灰石 中 ， 这些矿物在岩石 中含量均很少 ， 并且 这两个组分对相关系的影响很小， 因此本文将T i O ： 与P ： o 从全岩成分中剔除。流体相设为纯水， 并设 水、 石英和多硅白云母过剩。 本文利用 P 一 和P M( H ： 0) 视剖面图来阐明松 多含石榴石云母石英片岩的相关系。计算视剖面 图所使用的全岩成分换算成模式体系中的m o le 百 分比。相平衡模拟使用程序 T h e r mo c a l c 3 3 3 ( 2 0 0 9 年 7 月更新) ” ， 数据库选 择 t c d s 5 5 t x t m ( 2 0 0 3年 1 1 月更新) 。所涉及矿物相 的活度一 成分关 系为纤 柱石 、 石榴石p 、 绿辉石和硬玉 、 黑云母p 、 绿泥 石【 、 钠云母和多硅 白云母 ， 硬柱石 、 钠长石 、 石英 和水为纯端元相。 含 石 榴 石 云 母 石 英 片 岩 ( 样 品 1 3 S D2 4 ) 在 Mn N c K F MA s H 0体系下的P 一 视剖面图( 图5 - a 、 b ) 以四变域 、 五变域和六变域为主 ， 三变域很少 ， 不 含双变域。为了准确限定岩石变质演化过程中的 温压条件 ， 本文在P- T 视剖面图中计算了石榴石的 镁铝榴石等值线、 钙铝榴石等值线和多硅白云母的 s i 含量等值线( 图5 一 a ) 。此外， 为了详细地讨论岩石 的变质作用演化过程及流体行为， 本文还在P - T 视 剖面图中计算了相应矿物组合中饱和水含量等值 线( 图5 一 a ) 。 样品( 1 3 S D 2 4 ) 现存矿物组合( g C h l A b B i ( + P h n + q + H 2 0 ) ) 在 图5 - a 中稳定的P一 范 围是( 2 5 ) 1 0 k P a ， 4 0 0 - 5 4 9 C。如果 将实测石榴石 的镁 铝榴 石( X ) 和钙铝榴石含量( x鲈 ) 投影到 P 一 视剖面图 中( 图5 - a ) ， 可以发现， 现存石榴石保存的生长记录 主要落在( 2 1 - 2 7 ) x 1 0 k P a ， 4 6 0 5 2 0 C ( 核部及幔部) 和( 6 7 5 ) 1 0 k P a ， 5 2 o - 5 8 o q c ( 边部) 的温压 范围内， 并且多硅白云母的最高硅含量与最高镁铝榴石含 量的交点( 大约 2 5 9 1 0 k P a 5 2 3 q C ) 也落在石榴石幔 部记录的温压范围内( 图5 一 a ) 。因此， 现存矿物组合 并不是平衡共生的矿物组合 ， 石榴石和多硅白云母 记录了早期的变质演化过程 ， 而绿泥石、 钠长石和 黑云母则代表了后期角闪岩相及绿片岩相退变叠 加的结果。如图5 - a 所示， 石榴石从核部到幔部的 成分值( c M) 可限定出一条进变质的JP 一 轨迹 ， 依 次穿过四变域g - J d L a w c h 卜c r ( + P h n + q + H ： O ) 和 五变域 g J d L a W C r ( + P h n + q + H ： O) ， 指示温压条 件从大约 2 1 1 0 k P a 4 5 0 ： 2 到大约 2 6 9 1 0 k P a 5 2 0 ( 3 的升压升温过程 ， 此时与石榴石共生 的矿物 为纤柱石 、 硬柱石 、 硬玉 、 绿泥石 、 多硅 白云母和石 英 。石榴石 边部 成分( R1 R 2 ) 分别落在 四变 域 g O B i A b P a ( + P h n + q + H2 O) 和 g 一 0一 Bi Ab C h l ( + P h n + q + H 0 ) 及 五变域 g 一 0一B i Ab ( + P h n + q + H2 O) 中 ， 所 限定 的温 压条 件 为( 6 7 5 ) 1 0 k P a 和 5 2 0 5 8 0 C。如图4 所示 ， 石榴石镁铝榴石含量从幔部到 边部突然降低， 锰铝榴石含量从幔部到边部突然升 高， 表明石榴石边部成分受到了后期退变质改造 ， 不代表峰期变质条件。 如图 5 - a 所示 ， 岩石变质过程 中由石榴石及多 h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n中国地质， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 第 4 2 卷 第5 期 陈梅等： 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟 1 5 8 1 2 1 1 0 k P a 左右 的压力处消失( 图 5 _ b ) 。此过程 中， 矿物脱去大量的水， 若没有外来流体的加人体系将 处于流体缺失状态 ， 岩石进入流体 缺失 的变质演化 阶段( 图5 _ b ) 。随后岩石进入五变域 g J d C h l P a ( + P t l + q + H： O ) ， P 一 轨迹沿着矿物中饱和水含量升 高的方 向切割饱和水含量等值线( 图5 - a 、 b ) ， 不利于 矿物组合的演化 ， 不发生变质反应 ， 峰期矿物组合 在该阶段易于保存 。当 1 4 9 x 1 0 k P a 时 ， 岩石 进入 四变域 g J d c h l P a B i ( + P h n + q + H： o ) ， 此后 将经历第二次脱水作用， 发生脱水反应g + J d + C h l = B i + P a + H ： O， 使得早期绿泥石消失， 黑云母在此阶段 生 长 ， 而后 尸 一 轨 迹 进入 五 变 域 g J d B i - P a ( + P l 1 I 1 十 q + H ： 0 ) 中， 此稳定域矿物中饱和水含量依然略 有增长 ， 不发生变质反应， 未保存有石榴石生长或 者被消耗的记录。当P l 2 9 x 1 0 k P a 时 ， 钠长石 出 现 ， 硬玉转变为绿辉石 ， 尸一 轨迹依 次进入 四变域 g O Bi P a Ab ( + P h n + q + H 2 0) 、 三 变 域 g O Bi - P a A b C h l ( + P h n + q + H 0) 和四变域 g - O B i C h I A b ( + P I 1 I 1 + q + H2 o ) 中， 岩石在 四变域 g -O B i - P a - A b ( + P h n +q + H： O ) 和 g 一0一B i C h l Ab ( + P h n +q + H ： O ) 发生第三次及第四次脱水反应。四次脱水反 应使得石 榴石边部成分 发生改造 ， 并在五变域 g O- B i - C h l A b ( + P l 1 I 1 + q + H： O ) 中被记录下来 。岩石 在石榴石边部记录的温压条件后开始降温降压至 五变域g C h l A b B i ( + P l l I 1 十 q + H 2 0 ) ， 即薄片中所观 察到的矿物组合。 此外 ， 由于石榴石边部成分点所记录的最大温 度要高于峰期P l 所对应的温度条件 ， 因此 ， 在岩石 到达石榴石幔部成分( M) 记录的温压条件之后， 推 测 P 轨迹将切割水含量降低 的矿物饱和水等值 线沿 着 近等 压 升 温 的路径 演化 至峰期 P 2 ( 约 2 6 5 1 0 k P a 5 8 0 ) ， 即轨迹 B。如图 5 -a ( S ) 所示 ， 此峰期温度与石榴石边部成分点所记录的最大温 度一致。峰期之后， 岩石先经历早期近等温降压过 程至石榴石边部成分点所记录的温压条件， 而后降 温降压至现阶段保存的矿物组合稳定域 g C h l Ab Bi ( + P h n + q + H 2 0) 。岩石在变质演化过程中的流 体行为与轨迹A基本一致， 这种情况可以解释为， 早期的脱水反应及峰期后岩石所经历 的严 重退 变 作用使得峰期变质条件受到改造而未能保存下来。 综合 以上 分析 ， 早 期绿 泥石在进 变质 阶段 消 失， 岩石中可观察到的绿泥石可能为晚期退变质作 用生成， 再结合岩相学特征 ， 石榴石中的云母包体 形成于早期进变质阶段 ， 切穿片理 的云母和石榴石 “ 假象” 中的云母可能是晚期重结晶或者变质结晶 而得 。据此可 以推论 ， 样品中的的绿泥石 、 石榴石 、 钠长石 、 白云母 、 黑云母及石英为岩石在进变质 、 峰 期或者退变质的不同阶段所保存下来的产物。 5 讨论 5 1松多含石榴石石英云母片岩的变质演化 根据松多含石榴石云母石英片岩的岩相学特 征 、 矿物化学特征和相平衡模拟结果 ， 本文将该类 岩石 的变质 演化过 程划分 为三个 阶段 ： 进变质 阶 段 、 峰期变质阶段和退变质阶段。 5 1 1 进变质阶段 进变质 阶段主要 由石榴石核部到幔部 的成分 确定 ， 表现为从大约 2 1 1 0 k P a 4 5 0 2 升温升压至 大约2 6 5 1 0 k P a 5 2 3 C， 若按图5 - a 轨迹A演化， 幔部成分点所记录的温压条件即为变质峰期 ， 若按 图5 一 a 轨迹B演化， 岩石到达幔部成分点所记录的 温压条件之后 ， 将继续升温升压至变质峰期P 2 ( 约 2 6 5 1 0 k P a 5 8 0 ) 。该 阶段P 一 轨迹不断切割饱 和水含量降低的等值线 ， 有利于矿物组合的演化， 并发生脱水反应c h 1 + L a w + c Fg + J d + P 1 1 n + H 2 O， 导致 早期生成 的绿泥石消失 ， 石榴石 、 硬玉和多硅 白云 母生长 ， 石榴石在该阶段记录进变质环带。从图6 的P 一 轨迹可以看出， 含石榴石云母石英片岩经历 了从蓝片岩相到榴辉岩相的变质演化过程， 是典型 的冷俯 冲过程。与之相 比， 包裹在片岩中的蓝闪石 榴辉岩口 经历 了快速升压缓慢升温的进变质演化过 程 ， 虽然 二者具有不 同的进变质 P T 轨迹 ， 但都代 表了升温升压的冷俯冲过程。 5 1 2 峰期 变质阶段 相平衡 模拟 的峰期 变质温压 条件为 约 2 6 5 1 0 k P a J 5 2 3 C或者约 2 6 5 1 0 k P a 5 8 0 C， 对应 的峰 期 矿物组合 均为 g J d - L a w c r ( + P h n+ q C o e + H2 0) 。从图6 可以看出， 岩石在峰期经历了硬柱石一 榴辉岩相或者绿帘石一 榴辉岩相的变质作用。石榴 石 的边部成分并未记录变质峰期 ， 石榴石成分环带 特征和相平衡模拟表 明其受 到了后期 的退变质改 造 。岩石 中普遍存在 的钠长石变斑 晶包裹 白云母 h t t p ： g e o c h i n a c g s g o v c n中国地质 ， 2 0 1 5 ， 4 2 ( 5 ) 第4 2 卷 第5 期 陈梅等： 拉萨地块松多超高压变质带含石榴石云母石英片岩的变质演化相平衡模拟 1 5 8 3 C o e 中石榴石和多硅白云母 的成分易于受全岩成分 的影响， 难以利用它们的成分等值线有效地限定岩 石的温压条件 ， 因此 C h e n g ( 2 0 1 2 ) 所模拟的峰期 温压条件可能是不准确的。 5 1 - 3 退变质阶段 岩石在变质峰期之后 ， 先经历早期的近等温