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本文作者：于洋葛夢(mèng)春周文孝孫俊俊劉澤瑞作者單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院

區(qū)域地質(zhì)概況

錫林浩特巖群位于中亞造山帶中東部，呈近東西向?qū)訝钫共?，大致在東經(jīng)116°～116°30′、北緯43°～44°，出露面積約40km2。其北側(cè)豁子梁西段奧陶系哈拉組變火山巖覆蓋在下伏錫林浩特巖群之上，南側(cè)與志留系徐尼烏蘇組第三段砂、板巖成斷層接觸關(guān)系（圖1a）。巖群主要由片麻巖夾層狀斜長(zhǎng)角閃巖、磁鐵石英巖和變粒巖組成，片麻巖中主要礦物有黑云母＋白云母＋夕線石＋石榴子石＋鉀長(zhǎng)石＋斜長(zhǎng)石＋石英，副礦物有磷灰石和磁鐵礦等。斜長(zhǎng)角閃巖成透鏡狀或夾層產(chǎn)出于片麻巖中，二者產(chǎn)狀平行一致，延伸方向穩(wěn)定，且具相同面理，巖石變質(zhì)程度大體相當(dāng)，表明二者層序?yàn)闇?zhǔn)同時(shí)形成。本文分別選取巖群中3組片麻巖及2組斜長(zhǎng)角閃巖進(jìn)行巖石學(xué)研究分析，采樣位置如圖（圖1b）。

巖相學(xué)特征

1片麻巖類

石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖（0311－37）。采樣位置：43°51′30″N，116°26′27″E。細(xì)?！辛ｗ[片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要組成礦物有黑云母（40％）、石榴子石（10％）、斜長(zhǎng)石（10％）、正長(zhǎng)石（30％）和石英（10％）。石榴子石呈渾圓狀零散分布，粒徑為1．5～0mm，晶粒多裂紋；黑云母零散均勻分布，長(zhǎng)徑0．2～1．2mm，零散分布的他形正長(zhǎng)石（條紋長(zhǎng)石），粒徑1～2mm，少量晶?？梢姲?xì)粒黑云母。夕線石黑云母片麻巖（0311－19）。采樣位置：43°50′58″N，116°26′31″E。細(xì)粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，面理發(fā)育，具條帶狀。主要組成礦物有黑云母（20％）、白云母（10％）、斜長(zhǎng)石（35％）、鉀長(zhǎng)石（5％）和石英（28％），并含有少量磷灰石及毛發(fā)狀夕線石。鉀長(zhǎng)石：無(wú)色，細(xì)粒，他形，d＝0．2～0．4mm。蠕英石：見于斜長(zhǎng)石與鉀長(zhǎng)石接觸部，由石英＋鈉質(zhì)斜長(zhǎng)石組成，有時(shí)也與白云母構(gòu)成蠕英石狀。含石榴二云斜長(zhǎng)片麻巖（0220－23）。采樣位置：43°50′46″N，116°25′48″E。似片麻狀構(gòu)造，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要組成礦物有石榴子石（8％）、黑云母（20％）、斜長(zhǎng)石（30％）、石英（30％）和白云母（10％），含少量綠泥石等不透明礦物。石榴子石以近等軸粒狀為主，零散分布，粒徑0．1～0．2mm，粒內(nèi)少見石英、云母等包體，黑云母、白云母鱗片－葉片狀，定向分布，部分集合體聚集呈似條帶、條紋狀分布。

2斜長(zhǎng)角閃巖

紋帶狀斜長(zhǎng)角閃巖（0311－5）。采樣位置：43°50′38″N，116°26′39″E。柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要由斜長(zhǎng)石（50％）、角閃石（45％）及少量綠泥石組成，角閃石平行排列構(gòu)成面理。從礦物組合判斷原巖為基性火山巖或侵入巖，其中的綠泥石應(yīng)是原巖中少量黑云母后期蝕變產(chǎn)物。斜長(zhǎng)角閃巖（803－6）。采樣位置：43°51′20″N，116°25′05″E。細(xì)粒等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要組成礦物有斜長(zhǎng)石（45％）、角閃石（35％）和黑云母（15％），見少量石英（4％）。未見明顯的變形特征，巖石中礦物具有輕微的定向構(gòu)造。角閃石，粒徑0．5～1．5mm，部分晶片發(fā)生綠泥石化，略顯定向排列。斜長(zhǎng)石呈粒狀，直徑1～2mm，邊部不規(guī)則，可見鑲嵌結(jié)構(gòu)。

礦物化學(xué)

對(duì)巖群中碎屑質(zhì)及基性變質(zhì)巖中的主要變質(zhì)礦物進(jìn)行了電子探針分析，并對(duì)石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖中代表性石榴子石進(jìn)行了成分剖面的測(cè)定，電子探針采用JCXA－733電子探針，由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）探針實(shí)驗(yàn)室完成（0．2μA，15kV），各礦物Fe3＋由電價(jià)平衡方法計(jì)算得出［9］。代表性礦物的電子探針分析數(shù)據(jù)見表1～3。

1石榴子石

石榴子石（表1）的主要端員組分為鐵鋁榴石（Alm）、鎂鋁榴石（Pyr）、錳鋁榴石（Spe）和鈣鋁榴石（Grs）。其含量總體變化范圍為：Alm56％～62％，Pyr11％～18．6％，Spe18．1％～25．3％，Grs3％～4％。0311－37樣品中所選特征石榴子石顯示出明顯的成分環(huán)帶，由主量元素成分剖面所示（圖3b），從核到邊石榴子石Mn的含量逐漸降低，具鐘型剖面，而Ca的含量變化較小，成分剖面較平直，均表明錫林浩特巖群經(jīng)歷了進(jìn)變質(zhì)過(guò)程［10］。

2黑云母

巖群中黑云母多呈鱗片狀、細(xì)片狀、半自形片狀，黑云母中放射性礦物（如釷石、獨(dú)居石等）中的元素衰變所導(dǎo)致的深色暈圈，不僅反映了沉積是以陸源碎屑為主，也反映了黑云母是早期形成的變質(zhì)礦物。變質(zhì)巖中，黑云母的主要成分Mg、Fe的含量既受寄主巖石成分控制，又與變質(zhì)程度有關(guān)，而Ti、Fe3＋及（OH）的含量則主要取決于變質(zhì)條件［11］。巖群3011－37與0220－23兩組樣品（數(shù)據(jù)見表1）TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0％～5％，F(xiàn)e3＋陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)范圍主要集中于0．14～0．26，均表征高溫變質(zhì)環(huán)境。

3角閃石

本區(qū)角閃石在偏光鏡下多呈半自形柱狀或不規(guī)則狀，柱面完整，兩端不整齊，為典型變質(zhì)角閃石，其Ng方向呈綠色，部分顯棕色，表征變質(zhì)溫度較高［11］。樣品中角閃石化學(xué)成分變化不大（表2），分子式中Ca離子數(shù)為1．82～1．98，均高于1．5，Mg／（Mg＋Fe）為0．65～0．75，Si值為6．64～7．70。按照國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)的命名規(guī)則，錫林浩特巖群基性變質(zhì)巖中的角閃石均屬于鈣質(zhì)角閃石組，主要類型為淺閃石。

4斜長(zhǎng)石

樣品中斜長(zhǎng)石半自形粒狀，與角閃石共生，由長(zhǎng)石的成分分析結(jié)果（表3）可知，斜長(zhǎng)石的Or含量極低，主要為中長(zhǎng)石和拉長(zhǎng)石，牌號(hào)An40～60，均高于30，可知變質(zhì)級(jí)別已達(dá)角閃巖相。

變質(zhì)溫度、壓力估算

1礦物共生組合分析

錫林浩特巖群中基性變質(zhì)巖常見礦物組合為角閃石＋斜長(zhǎng)石＋石英（少量），為典型的角閃巖相礦物共生，泥質(zhì)變質(zhì)巖中常見礦物組合為黑云母＋白云母＋夕線石＋鉀長(zhǎng)石＋斜長(zhǎng)石＋石英、黑云母＋白云母＋石榴子石＋斜長(zhǎng)石＋石英。樣品0311－19中可見白云母向夕線石的轉(zhuǎn)變反應(yīng)，表明巖群變質(zhì)峰期已達(dá)高角閃巖相，由白云母＋鈉長(zhǎng)石＋石英＝夕線石＋鉀長(zhǎng)石＋熔體變質(zhì)反應(yīng)限定了其溫度上限：在0．5～1．0GPa范圍內(nèi)不會(huì)超過(guò)650～700℃［12］。

2基性變質(zhì)巖變質(zhì)溫壓計(jì)算

角閃石和斜長(zhǎng)石廣泛分布于變質(zhì)巖中，它們是鎂鐵質(zhì)（基性）變質(zhì)巖角閃巖相變質(zhì)的主要礦物，角閃石－斜長(zhǎng)石組合的平衡條件，可以反映變質(zhì)巖的結(jié)晶條件。在總結(jié)相平衡實(shí)驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)角閃石－斜長(zhǎng)石平衡的熱力學(xué)分析，Holland和Blundy［13］在前人研究的基礎(chǔ)上根據(jù)斜長(zhǎng)石－角閃石－石英之間的相平衡關(guān)系和斜長(zhǎng)石－角閃石之間的相平衡關(guān)系又重新標(biāo)定了該溫度計(jì)。他們?cè)?00～1500MPa、430～950℃的條件下，采用經(jīng)驗(yàn)標(biāo)度方法，在對(duì)角閃石活度深入研究的基礎(chǔ)上，給出了新的溫度計(jì)表達(dá)式［13］。如果XAb＞0．5，則式中YAb＝0．0；否則YAb＝10（1－XAb）2－0kJ。該溫度計(jì)適用范圍：500～1100℃，角閃石結(jié)構(gòu)式中Si的原子系數(shù)應(yīng)小于7．8，斜長(zhǎng)石的XAn＜0．92。錫林浩特巖群基性變質(zhì)巖角閃石中Si原子系數(shù)范圍6．7～7．1，斜長(zhǎng)石XAn范圍0．43～0．53，均符合適用標(biāo)準(zhǔn)。壓力p采用Schimidt的角閃石全鋁壓力計(jì)［14］p（±0．6×108Pa）＝－01＋76Altol（2）公式（2）中p為壓力，Altol為角閃石全鋁含量。全鋁壓力計(jì)在應(yīng)用中需滿足以下條件：（1）樣品未發(fā)生低溫蝕變；（2）巖石變質(zhì)溫度同壓力計(jì)校準(zhǔn)條件應(yīng)相差不大，如Schmidt壓力計(jì)的校準(zhǔn)溫度為655～700℃；（3）在氧逸度低的條件下結(jié)晶的富鐵角閃石［Mg／（Mg＋Fe）＜0．35］不能使用［15］。我們?cè)诠浪銐毫r(shí)，充分考慮了這些限制。巖群變質(zhì)程度達(dá)高角閃巖相，其溫度范圍與Schmidt壓力計(jì)的校準(zhǔn)溫度相近，各組樣品Mg／（Mg＋Fe）值范圍在0．62～0．65，均大于0．3，均符合適用標(biāo)準(zhǔn)，利用壓力計(jì)計(jì)算得樣品803－8壓力較低（0．41～0．47GPa），這可能是巖石受到后期蝕變影響導(dǎo)致角閃石中Al含量降低的緣故。其余結(jié)果均集中在0．5～0．6GPa（相當(dāng)于現(xiàn)代大陸地殼20km左右的深度）。這與由巖石學(xué)研究所顯示的變質(zhì)條件是吻合的。將所得壓力結(jié)果帶入Holland計(jì)溫公式，得樣品803－8溫度結(jié)果為660～690℃（表4），樣品0311溫度結(jié)果中除第二組溫度較高外，其余較為集中，溫度范圍為668～700℃（表5）。

3碎屑質(zhì)變質(zhì)巖變質(zhì)溫壓計(jì)算

錫林浩特巖群碎屑質(zhì)變質(zhì)巖中石榴子石、黑云母、白云母、斜長(zhǎng)石和石英的廣泛共生為我們使用常規(guī)的石榴子石－黑云母地質(zhì)溫壓計(jì)來(lái)定量計(jì)算其p－T條件創(chuàng)造了條件。本文選擇Holdaway于2000年所標(biāo)度的石榴子石－黑云母溫度計(jì)［16］進(jìn)行變質(zhì)條件的計(jì)算。錫林浩特巖群泥質(zhì)變質(zhì)巖樣品中石榴子石具進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶，所以選擇其邊部成分估算其峰期條件，壓力應(yīng)與巖群中準(zhǔn)同時(shí)形成的斜長(zhǎng)角閃巖相當(dāng)，壓力值取0．55GPa，由GB溫度計(jì)計(jì)算得樣品0220－23溫度范圍為683～690℃，樣品0311－37溫度范圍為686～707℃。

討論與結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)錫林浩特巖群中碎屑質(zhì)及基性變質(zhì)巖的變質(zhì)作用研究表明，錫林浩特巖群主要是在中壓角閃巖相條件下發(fā)生變質(zhì)的，值得注意的是，巖群碎屑質(zhì)變質(zhì)巖中石榴子石具進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶，對(duì)比前人研究該區(qū)域片麻巖所提出角閃石＋斜長(zhǎng)石＋黑云母＋石英的礦物組合，及所得540～550℃變質(zhì)溫度［7］，推測(cè)巖群在峰前經(jīng)歷了低角閃巖相變質(zhì)，之后變質(zhì)到達(dá)峰期，變質(zhì)達(dá)高角閃巖相。綜合文中所得片麻巖及斜長(zhǎng)角閃巖溫壓結(jié)果，給出錫林浩特巖群峰期變質(zhì)p－T范圍為667～707℃，0．5～0．6GPa。研究區(qū)內(nèi)下古生界奧陶系各地層均為一套綠片巖相變質(zhì)的淺變質(zhì)巖，而錫林浩特巖群變質(zhì)達(dá)高角閃巖相，說(shuō)明錫林浩特巖群早在奧陶系沉積之前就發(fā)生了變形變質(zhì)作用。這一結(jié)論與我們近期所得巖群1000Ma的變質(zhì)年齡［8］相符，為錫林浩特巖群為一套前寒武紀(jì)變質(zhì)基底提供了巖相學(xué)佐證。中元古代末期，華北與西伯利亞板塊進(jìn)入?yún)R聚階段［17］，推測(cè)錫林浩特巖群角閃巖相－高角閃巖相變質(zhì)為錫林浩特微陸塊與其他陸塊碰撞的結(jié)果。