遼河群的變質(zhì)階段與P-T-t軌跡問題

梁有為，郭洪方

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

遼河群的變質(zhì)階段與P-T-t軌跡問題

梁有為，郭洪方

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

有些文獻(xiàn)將遼河群中不同變質(zhì)級(jí)別的礦物組合看成不同階段的礦物組合，實(shí)際上它們是異地異時(shí)異相，是空間上的并列關(guān)系，不是時(shí)間上的更迭關(guān)系，更不應(yīng)該將空間上并列的不同變質(zhì)級(jí)別的礦物組合溫壓條件的連線當(dāng)成P-T-t軌跡.這種連線是野外變質(zhì)梯度，它與P-T-t軌跡大角度相交.把野外變質(zhì)梯度當(dāng)成變質(zhì)作用P-T-t軌跡來討論遼河群變質(zhì)作用演化是不合適的.

遼河群；礦物組合；變質(zhì)階段；P-T-t軌跡；野外變質(zhì)梯度

因工作需要，筆者翻閱了有關(guān)遼河群的一些重要文獻(xiàn)，其中有一些文獻(xiàn)涉及到變質(zhì)階段和P-T-t軌跡等概念與理論.但是，對(duì)這些概念與理論的內(nèi)涵以及它們的內(nèi)在聯(lián)系上，筆者的理解與相關(guān)文獻(xiàn)差別較大.而這些問題必將大大影響對(duì)遼河群的進(jìn)一步研究.在此，筆者對(duì)3個(gè)有代表性的文獻(xiàn)談?wù)剛€(gè)人的粗淺認(rèn)識(shí)，希有關(guān)專家不吝指教.

1 這樣做出來的是否是P-T-t軌跡

現(xiàn)在將文獻(xiàn)［1］主要內(nèi)容介紹如下.

北遼河群（該文獻(xiàn)將遼河群分為北遼河群和南遼河群）的礦物組合：

第一階段（M1）礦物組合 Bi+Ms+Pl+Oz，Bi+Ms+ Alm+Pl+Oz，Ms（Ser）+Chl+Oz；

第二階段（M2）礦物組合 St+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz，Alm+Bi+Ms+Pl+Oz；

第三階段（M3）礦物組合 St+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz，Ky+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz；

第四階段（M4）是退變質(zhì)作用，石榴石、黑云母轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石，十字石、藍(lán)晶石轉(zhuǎn)變?yōu)榻佋颇?

爾后，根據(jù)電子探針分析數(shù)據(jù)，用地質(zhì)溫度計(jì)和地質(zhì)壓力計(jì)計(jì)算出每個(gè)階段的溫度壓力，進(jìn)一步做出變質(zhì)作用P－T－t軌跡，P－T－t軌跡為順時(shí)針類型（圖1）.用同樣的方法，做出了南遼河群的P－T－t軌跡.不同的是，P－T－t軌跡為逆時(shí)針類型（圖2）.文獻(xiàn)［1］結(jié)論是：北遼河群和南遼河群屬于兩個(gè)性質(zhì)不同的變質(zhì)地體，在早元古代晚期經(jīng)構(gòu)造作用拼貼在一起.

圖1 北遼河群P－T－t軌跡（A）和老嶺群P－T－t軌跡（B）（引自文獻(xiàn)［1］）Fig.1 The P-T-t paths of Beiliaohe Group（A）and Laoling Group（B）（From Reference［1］）

圖2 南遼河群（A）和集安群（B）變質(zhì)作用的P－T－t軌跡（引自文獻(xiàn)［1］）Fig.2 The P-T-t paths of metamorphism of Nanliaohe Group（A）and Jian Group（B）（From Reference［1］）

看完文獻(xiàn)［1］，至少有2個(gè)問題需要斟酌或討論：第一，在遼河群中，不同級(jí)別的變質(zhì)礦物組合就是不同階段的礦物組合嗎？第二，這種不同級(jí)別的礦物組合所代表的溫壓條件的連線就是P-T－t軌跡嗎？

現(xiàn)在，先來討論第一個(gè)問題.文獻(xiàn)［1］認(rèn)為，較低級(jí)的礦物組合就是較早階段生成的，較高級(jí)的礦物組合便是在空間上與其并列的較低級(jí)的礦物組合演變來的，依此將不同級(jí)別的礦物組合變成不同階段的礦物組合.這種做法值得商榷.

第一，P·C·英格蘭和A·B·湯普森［2］曾明確指出，在進(jìn)變質(zhì)過程中溫壓條件的變化率是很低的，在變質(zhì)作用頂峰附近變化率更低，足以使所有的變質(zhì)反應(yīng)基本達(dá)到平衡，所以我們所見到的不同級(jí)別的礦物組合均為變質(zhì)作用頂峰的產(chǎn)物，在空間上它們都是獨(dú)立的客觀實(shí)體.

第二，礦物組合級(jí)別不同可能與原來的埋藏深度（或距熱源遠(yuǎn)近）有關(guān).圖3中，假設(shè)A—D—O、B—E—O、C—F—O分別為以藍(lán)晶石、十字石和石榴石為代表的不同級(jí)別的礦物組合的P－T－t軌跡（不同級(jí)別的礦物組合變質(zhì)作用起點(diǎn)不同，變質(zhì)作用頂峰溫壓條件不同，這樣，不同級(jí)別的礦物組合便有不同的P－T－t軌跡），D、E、F便代表它們的頂峰礦物組合［3］.不難看出，礦物組合D不是礦物組合E演變來的，而是沿A—D這條路徑演變來的.至于礦物組合D具體是由什么礦物組合變來的，現(xiàn)在還無法知道.同樣，礦物組合E也不是由礦物組合F演變來的，它是沿B—E這條路徑演變來的.因此不同級(jí)別的礦物組合是空間上的并列關(guān)系，屬異地異時(shí)異相，絕非時(shí)間上的先后（或更迭）關(guān)系.

圖3 三個(gè)不同級(jí)別礦物組合P－T－t軌跡示意圖（引自文獻(xiàn)［2］）Fig.3 The P-T-t paths of three levels of mineral assemblages（From Reference［2］）

再看，文獻(xiàn)［1］所繪制出的P－T－t軌跡的真正含義是什么.F·S·斯皮爾［4］提出：“所謂的變質(zhì)作用P－T－t軌跡，是指巖石從變質(zhì)作用的起點(diǎn)到被剝露于地表所經(jīng)歷的溫壓條件連續(xù)變化過程”.可是，文獻(xiàn)［1］所繪制出的P－T－t軌跡相當(dāng)于圖3中D、E、F的連線，就是F·S·斯皮爾所謂的“野外變質(zhì)梯度”.它是空間上并列的不同級(jí)別礦物組合溫壓條件的連線，即頂峰變質(zhì)溫度的連線，與變質(zhì)相系大致平行，而與P－T－t軌跡大角度相交.P·C·英格蘭和A·B·湯普森指出［2］，野外變質(zhì)梯度在空間上指示熱補(bǔ)給增大的方向或意味著埋藏較深的方向.但是，無論如何也不能指示變質(zhì)作用的時(shí)間演進(jìn)趨勢.

文獻(xiàn)［1］中，在野外變質(zhì)梯度的基礎(chǔ)上，找出一個(gè)退變質(zhì)礦物所代表的溫壓條件點(diǎn)，讓野外變質(zhì)梯度（線）從右上方再彎回來，使之終點(diǎn)又回到左下方，便成了文獻(xiàn)［1］的P－T－t軌跡（圖1）.這不能叫P－T－t軌跡，只是讓野外變質(zhì)梯度折個(gè)彎而已.嚴(yán)格來說，退變質(zhì)礦物不是遼河群主變質(zhì)期形成的.遼河群在地下深處發(fā)生了變質(zhì)作用，在重力均衡效應(yīng)作用下，使之抬升到地表.于地表?xiàng)l件下，遼河群中的變質(zhì)礦物是呈非穩(wěn)態(tài)存在的.有后期構(gòu)造作用疊加的部位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)退變質(zhì)作用，后期疊加的構(gòu)造變形作用為退變質(zhì)反應(yīng)提供了活化能、催化劑（水、二氧化碳等），以及幫助破壞原有礦物晶格的應(yīng)力.也就是說，退變質(zhì)作用與后期疊加的構(gòu)造有關(guān).既然退變質(zhì)礦物不是遼河群變質(zhì)作用期的產(chǎn)物，就不應(yīng)該用它來構(gòu)筑遼河群變質(zhì)作用P－T－t軌跡.

顯然，文獻(xiàn)［1］所繪制出的不是P－T－t軌跡，而是稍微變樣的野外變質(zhì)梯度.那么依此所推斷出來的南、北遼河群是2個(gè)變質(zhì)地體于古元古代晚期拼貼起來的結(jié)論也就不存在了，況且至今無人能找到這一拼貼界線.需進(jìn)一步說明的是，別說文獻(xiàn)［1］所做出來的根本不是P－T－t軌跡，即使做出來的是真正的是P－T－t軌跡，僅僅依據(jù)P－T－t軌跡做出這樣的結(jié)論也是危險(xiǎn)的，這是因?yàn)镻－T－t軌跡本身具有多解性［5］.

2 是否可以根據(jù)變斑晶旋轉(zhuǎn)角度的大小判斷其生成的早晚

文獻(xiàn)［6］與文獻(xiàn)［1］存在類似問題，即時(shí)空混淆問題.文獻(xiàn)［6］認(rèn)為較低級(jí)的礦物組合就是較早階段生成的，較高級(jí)的礦物組合便是由其空間上并列的較低級(jí)礦物組合演變來的，依此將不同級(jí)別的礦物組合變成不同階段的礦物組合，而將遼河群劃分為4個(gè)變質(zhì)階段.文獻(xiàn)［6］還把變斑晶長軸與片理是否平行、變斑晶是否旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象作為判斷礦物生長時(shí)序的依據(jù).實(shí)際上，這些現(xiàn)象主要與礦物生長時(shí)所在的構(gòu)造位置及礦物本身的形態(tài)有關(guān)，而與其生長早晚無必然聯(lián)系.誠然，較高級(jí)的礦物組合是由較低級(jí)的礦物組合演變來的，但絕不是由其空間上并列的較低級(jí)礦物組合變來的.

3 夕線石不會(huì)是遼河群主期變質(zhì)作用生成的

文獻(xiàn)［7］是討論中朝克拉通北部早前寒武紀(jì)變質(zhì)作用演化的，其中第三部分是討論遼東－吉南早元古代變質(zhì)地帶的變質(zhì)作用演化的，遼東－吉南早元古代變質(zhì)地帶就是指遼河群（或包括吉林的老嶺群與集安群）.

文獻(xiàn)［7］的問題與文獻(xiàn)［1］和［6］有些相似，最大的問題就是，把不同變質(zhì)級(jí)別礦物組合的這種空間上的并列的關(guān)系，看成了時(shí)間上的先后（或更迭）關(guān)系，并在這種錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上做出了P－T－t軌跡（圖4），這種PT－t軌跡當(dāng)然是稍微變樣的野外變質(zhì)梯度，絕不是真正的P－T－t軌跡.

圖4 遼吉古元古代變質(zhì)作用的P－T－t－D軌跡（引自文獻(xiàn)［7］）Fig.4 The P-T-t-D paths of the Paleoproterozoic metamorphism in Liaoning and Jilin（From Reference［7］）

文獻(xiàn)［7］把纖狀夕線石交代黑云母作為溫度升高的標(biāo)志也是不合適的.因?yàn)樵谶|河群中，纖狀夕線石是交代已經(jīng)發(fā)生靜態(tài)（構(gòu)造后）重結(jié)晶的黑云母、白云母和石英而生成的，并且它在黑云母帶、石榴石帶、十字石帶和藍(lán)晶石帶中都有分布，可見，夕線石不是遼河群主期變質(zhì)作用生成的［8］，它可能是遼河群變質(zhì)之后，局部受到巖漿作用或熱液作用生成的.

4 結(jié)語

一個(gè)變質(zhì)巖系中，空間上并列的不同變質(zhì)級(jí)別的礦物組合不能看成時(shí)間的先后（更迭）關(guān)系，它們是異地異時(shí)異相，即：不應(yīng)將空間上并列的不同變質(zhì)級(jí)別的礦物組合視為不同變質(zhì)階段的礦物組合，更不應(yīng)該將空間上并列的不同變質(zhì)級(jí)別的礦物組合溫壓條件的連線當(dāng)成P－T－t軌跡.這種連線是野外變質(zhì)梯度，它與PT－t軌跡大角度相交.把野外變質(zhì)梯度當(dāng)成變質(zhì)作用P－T－t軌跡來討論遼河群變質(zhì)作用演化是不合適的.

［1］賀高品，葉慧文.遼東－吉南地區(qū)早元古代兩種不同類型變質(zhì)作用及其構(gòu)造意義［J］.巖石學(xué)報(bào)，1998，14（2）：152-161.

［2］英格蘭P C，湯普森A B.區(qū)域變質(zhì)作用的壓力時(shí)間軌跡：地殼增厚區(qū)演化過程的熱傳遞［J］.國外地質(zhì)科技，1987，3（8）：20-30.

［3］湯普森A B，英格蘭P C.區(qū)域變質(zhì)作用的壓力－溫度－時(shí)間軌跡［J］.國外地質(zhì)科技，1987，3（8）：10-20.

［4］石宏仁.變質(zhì)作用的壓力－溫度－時(shí)間（PTt）軌跡及其在造山帶研究中的應(yīng)用［J］.國外地質(zhì)科技，1987，3（8）：12-20.

［5］韓玉菁.變質(zhì)作用P－T－t軌跡［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1993：56-65.

［6］李三忠，劉永江，楊振升.遼河群變質(zhì)泥質(zhì)巖中變質(zhì)重結(jié)晶作用和變形作用之間的關(guān)系［J］.巖石學(xué)報(bào)，1998，14（3）：351-365.

［7］盧良兆，徐學(xué)純，董永勝.中朝克拉通北部早前寒武紀(jì)變質(zhì)作用演化的三種主要樣式及地質(zhì)動(dòng)力［J］.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，1998，4（1）：1-10.

［8］白瑾.華北陸臺(tái)北緣前寒武紀(jì)地質(zhì)及鉛鋅成礦作用［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993：81-87.

DISCUSSION ON THE METAMORPHIC STAGE AND P-T-t PATH OF LIAOHE GROUP

LIANG You-wei，GUO Hong-fang
Liaoning Institute of Geological Exploration，Dalian 116100，Liaoning Province，China

In some literatures，the mineral assemblages of different metamorphic grades of Liaohe Group are regarded as the mineral assemblages of different stages.Actually，they are the results of different sites，times and phases.They just coexist spatially，but not temporally.The pressure-temperature condition curves of mineral associations of different metamorphic grades should not be served as the P-T-t paths.In fact，this kind of curves is field metamorphic gradient，which intersects the P-T-t path with large angle.Therefore it is inappropriate to discuss the metamorphism evolution of Liaohe Group with field metamorphic gradient instead of P-T-t path.

Liaohe Group；mineral assemblage；metamorphic stage；P-T-t path；field metamorphic gradient

1671-1947（2016）03-0305-04

P588.34

A

2015-06-23；

2015-11-19.編輯：李蘭英.

梁有為（1970—），男，高級(jí)工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和研究工作，通信地址遼寧省大連市金州區(qū)五一路10號(hào)，E-mail//LYW201010＠163.com