滇西哀牢山深變質(zhì)雜巖新生代多期變質(zhì)、剪切變形及地質(zhì)意義*

2019-08-27 02:23:44王浩博曹淑云李俊瑜程雪梅呂美霞

巖石學(xué)報(bào) 2019年8期

王浩博曹淑云** 李俊瑜程雪梅呂美霞

1. 地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 4300742. 薩爾茨堡大學(xué)地理與地質(zhì)學(xué)院，薩爾茨堡 A-5020

造山帶中宏微觀(guān)構(gòu)造特征、變形-變質(zhì)作用及其精細(xì)年代學(xué)綜合研究是熱點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其是對(duì)造山帶內(nèi)大型走滑斷層的運(yùn)動(dòng)、變形及變質(zhì)事件的精細(xì)厘定，對(duì)研究深部地殼巖石剝露及造山帶演化具有重要意義(吳春明和耿元生, 2001; 閆全人等, 2001)。新生代以來(lái)印度板塊與歐亞板塊碰撞及持續(xù)碰撞是青藏高原地區(qū)及其周緣巖石圈結(jié)構(gòu)形成與演化的重要事件(Molnar and Tapponnier, 1975; Tapponnieretal., 1982)。青藏高原的形成、構(gòu)造-巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)資源以及周緣造山帶的形成、地質(zhì)演化、地貌及氣候等都直接受板塊碰撞和后碰撞作用過(guò)程的制約(Tapponnieretal., 1982, 1990; Molnar and England, 1990; Leloup and Kienast, 1993; Chenetal., 1995, 2000; 鐘大賚和丁林, 1996; Chungetal., 1998; Burchfiel and Wang, 2003; 劉俊來(lái)等, 2006; 王二七等, 2006; 王二七, 2017; 莫宣學(xué)和潘桂棠, 2006; 吳福元, 2015; 徐志琴等, 2016; Dingetal., 2017)。以喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的青藏高原東南緣地區(qū)，發(fā)育了一系列大型走滑斷裂帶并伴隨出露深變質(zhì)-變形雜巖體，如沿紅河-哀牢山走滑斷裂帶出露雪龍山-點(diǎn)蒼山-哀牢山-大象山變質(zhì)雜巖，沿崇山斷裂帶出露瀾滄江-崇山變質(zhì)雜巖，以及沿高黎貢走滑斷裂帶出露高黎貢變質(zhì)雜巖等。這些深變質(zhì)雜巖體主體呈S-N或NW-SE向的狹長(zhǎng)帶狀分布在三江扇形區(qū)內(nèi)(圖1)，被稱(chēng)為“三江變質(zhì)雜巖帶”。

沿著這些走滑斷裂帶出露大量的深變質(zhì)雜巖體，這些深變質(zhì)雜巖保存了極其豐富的變形-變質(zhì)以及構(gòu)造-熱演化信息。紅河-哀牢山走滑斷裂帶作為印支地塊與華南地塊的構(gòu)造邊界，在印度和歐亞板塊碰撞以及持續(xù)碰撞過(guò)程起著重要的協(xié)調(diào)作用(Zhongetal., 1990, 1996; Tapponnieretal., 1990; Leloup and Kienast, 1993; 劉俊來(lái)等, 2006, 2007, 2011; 王二七等, 2006; 張進(jìn)江等, 2006; Zhangetal., 2010, 2011, 2017; 戚學(xué)祥等, 2012; Xuetal., 2015)。該走滑斷裂帶主要表現(xiàn)為早期左行走滑剪切和晚期右行走滑-正斷斷裂作用(Leloup and Kienast, 1993; Caoetal., 2011b, 2016; 程雪梅等, 2018)。對(duì)紅河-哀牢山走滑剪切時(shí)限、變形-變質(zhì)方面開(kāi)展了一定的研究工作，并對(duì)高級(jí)變質(zhì)地體的峰期變質(zhì)溫壓條件(P-T)進(jìn)行了簡(jiǎn)單估算(Nam, 1998; Leloupetal., 2001; Gilleyetal., 2003; 戚學(xué)祥等, 2012; 王舫等, 2013; 趙春強(qiáng)等, 2014)，但是對(duì)于這些變質(zhì)雜巖帶內(nèi)不同階段的變質(zhì)-變形作用，尤其是對(duì)深變質(zhì)雜巖中峰期變質(zhì)相的宏觀(guān)和微觀(guān)構(gòu)造特征、礦物相的轉(zhuǎn)變、變質(zhì)-變形相互作用以及年代學(xué)結(jié)合的P-T-t-D的演化軌跡仍然還存在爭(zhēng)議。

本文以紅河-哀牢山斷裂帶中出露的哀牢山深變質(zhì)雜巖中的變基性巖和變泥質(zhì)巖為重點(diǎn)研究對(duì)象，開(kāi)展了詳細(xì)的宏觀(guān)與微觀(guān)構(gòu)造特征、EBSD組構(gòu)、巖相學(xué)特征、鋯石測(cè)年、礦物組合特征及礦物化學(xué)成分并結(jié)合并對(duì)不同變質(zhì)階段的溫壓條件進(jìn)行估算，闡釋了哀牢山深變質(zhì)雜巖在不同變質(zhì)階段的礦物組合和變形-變質(zhì)特征，確定了巖石和礦物變質(zhì)-變形反應(yīng)序列和P-T-t-D軌跡，所有這些為揭示青藏高原東南緣的三江地區(qū)深變質(zhì)雜巖的變形-變質(zhì)歷史及構(gòu)造-熱事件提供科學(xué)佐證。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 紅河-哀牢山走滑斷裂帶及活動(dòng)時(shí)限

圖1 東南亞地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Tapponnier et al., 2001; Cao et al., 2011a修改)(a)印度-歐亞板塊碰撞簡(jiǎn)圖；(b)青藏高原東南緣東南亞地區(qū)、紅河-哀牢山走滑斷層帶以及沿著該帶出露的四個(gè)變質(zhì)雜巖，分別是雪龍山、點(diǎn)蒼山、哀牢山和大象山Fig.1 Geological sketch map of Southeast Asia (modified after Tapponnier et al., 2001; Cao et al., 2011a)(a) sketch map of Indian-Eurasian plate collision; (b) Southeast Asia of the southeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, Ailaoshan-Red River strike slip fault and four metamorphic complex along the fault, which is Xuelongshan, Diangcangshan, Ailaoshan and Day Nui Con Voi complex

沿紅河-哀牢山走滑斷裂帶發(fā)育了多個(gè)孤立出現(xiàn)的狹長(zhǎng)變質(zhì)雜巖體，由北往南分別是云南地區(qū)的雪龍山、點(diǎn)蒼山、哀牢山和越南境內(nèi)的大象山(圖1)。哀牢山變質(zhì)雜巖體位于紅河-哀牢山走滑斷裂帶的中段，在四個(gè)雜巖中是規(guī)模最大的一個(gè)，向南延伸到越南境內(nèi)的范式坂地區(qū)(Leloupetal., 1995)。哀牢山變質(zhì)雜巖寬20～30km，長(zhǎng)達(dá)500km，呈北西-南東向延伸。其北東側(cè)以紅河斷裂帶與華南未變質(zhì)的古生代-新生代地層呈斷層接觸，南西側(cè)以安定-九甲斷裂帶為界與蘭坪-思茅盆地中發(fā)育的未變質(zhì)侏羅系和白堊系沉積巖呈斷層接觸(圖2)。哀牢山變質(zhì)雜巖可劃分為深變質(zhì)巖帶和淺變質(zhì)巖帶，其中深變質(zhì)巖帶與淺變質(zhì)巖帶以哀牢山斷裂為界呈北西-南東向沿走滑斷層帶平行展布，中酸性侵入巖體主要集中在深變質(zhì)巖帶的南段。對(duì)于該走滑斷裂帶的剪切時(shí)限，進(jìn)行了很多的分析和討論，認(rèn)為紅河-哀牢山走滑斷層帶發(fā)生的大規(guī)模左行韌性剪切作用發(fā)生于距今35Ma至17Ma之間(Tapponnieretal., 1990; Sch?reretal., 1990; Leloupetal., 1995, 2001; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; Gilleyetal., 2003)。通過(guò)對(duì)越南境內(nèi)的大象山變質(zhì)雜巖的40Ar-39Ar測(cè)年認(rèn)為左行走滑剪切作用出現(xiàn)在27Ma，并持續(xù)到22Ma終止(Wangetal., 1998)。張進(jìn)江等(2006)提出紅河-哀牢山經(jīng)歷了三個(gè)階段的走滑事件：分別是58～56Ma之前、27～22Ma、13～12Ma。之后曹淑云等(2009)、Caoetal. (2011a)通過(guò)鋯石U-Pb SHRIMP測(cè)年獲得紅河-哀牢山走滑剪切帶的起始時(shí)間出現(xiàn)在30.88±0.32Ma, 高溫剪切持續(xù)到20Ma，即紅河-哀牢山走滑剪切帶的活動(dòng)時(shí)限是31～20Ma。同時(shí)通過(guò)對(duì)點(diǎn)蒼山深變質(zhì)雜巖的40Ar-39Ar熱年代學(xué)分析，得出三個(gè)階段的冷卻、剝露過(guò)程，即28～13Ma(走滑剪切伴隨緩慢剝露)、13～4Ma(緩慢剝露)和4～0Ma(快速剝露)(Caoetal., 2011b)。Liuetal. (2012)通過(guò)初步的宏觀(guān)構(gòu)造、顯微構(gòu)造分析與變形石英的組構(gòu)分析認(rèn)為，剪切帶中無(wú)論是點(diǎn)蒼山、哀牢山還是大象山深變質(zhì)巖都經(jīng)歷了兩期不同環(huán)境下的構(gòu)造事件改造，即早期階段高溫純剪條件下的收縮變形作用與晚期階段疊加低溫單剪變形并伴隨著藏東地區(qū)區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)變(Caoetal., 2012; Chengetal., 2018)。

圖2 藏東南點(diǎn)蒼山-哀牢山變質(zhì)核雜巖構(gòu)造簡(jiǎn)圖(據(jù)Wang et al., 1998修改)面理、線(xiàn)理投圖及部分采樣點(diǎn)位置如圖所示. 剪切面理、礦物拉伸線(xiàn)理赤平投影及部分采樣位置圖Fig.2 Geological sketch map of Diangcangshan-Ailaoshan metamorphic complex, Southeastern Tibet plateau (modified after Wang et al., 1998)Projections of foliation and mineral stretching lineation, and part sample locations are as shown in the figure

1.2 哀牢山變質(zhì)雜巖變質(zhì)作用

哀牢山雜巖主體是由元古界哀牢山群深變質(zhì)巖(包括各種混合巖和石榴夕線(xiàn)云母片麻巖、石榴石二云片巖、云母片巖、堇青石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、透輝大理巖等)及侵入其中不同時(shí)代的花崗質(zhì)巖石構(gòu)成。這些深變質(zhì)巖石和深成侵入體都遭受了多階段強(qiáng)烈的變形-變質(zhì)作用甚至混合巖化作用的改造(沙紹禮, 1998; 沙紹禮等, 2004; 劉俊來(lái)等, 2007)，尤其是普遍遭受了新生代左行剪切變形作用的改造，形成不同變形程度的糜棱巖到超糜棱巖。早期學(xué)者通過(guò)對(duì)哀牢山和點(diǎn)蒼山深變質(zhì)雜巖中的變質(zhì)礦物對(duì)進(jìn)行溫壓估算，獲得了峰期變質(zhì)的最高溫度為710±70℃，壓力為0.45±0.15GPa；然后這些變質(zhì)雜巖經(jīng)歷退變質(zhì)作用，溫度為650℃，壓力約0.5GPa(Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001)。與大象山片麻巖的峰期變質(zhì)條件T=697±68℃、P=4.9±0.7kbar(Nam, 1998)相接近，為角閃巖相峰期變質(zhì)環(huán)境。Gilleyetal. (2003)通過(guò)對(duì)哀牢山東部石榴夕線(xiàn)片麻巖進(jìn)行估算，獲得了750～780℃和5.5～8.1kbar的高角閃巖相峰期變質(zhì)溫壓條件。之后Caoetal. (2010b)針對(duì)紅河-哀牢山走滑斷層帶的點(diǎn)蒼山變質(zhì)雜巖帶中角閃質(zhì)巖石的宏觀(guān)構(gòu)造和微構(gòu)造特征的深入研究，認(rèn)為該區(qū)域角閃質(zhì)巖石遭受了強(qiáng)烈的左行高溫剪切變形-變質(zhì)作用改造。并同時(shí)利用電子探針礦物成分分析法，結(jié)合角閃質(zhì)礦物的地質(zhì)壓力計(jì)以及角閃石-斜長(zhǎng)石礦物對(duì)的地質(zhì)溫度計(jì)，揭示了在該中部地殼環(huán)境下，即T=637℃，P=0.65GPa時(shí)出現(xiàn)角閃石礦物顆粒的高溫韌-脆性轉(zhuǎn)變變形以及晚期的低溫疊加退變質(zhì)-變形(Caoetal., 2007; Chengetal., 2018)。戚學(xué)祥等(2012)對(duì)哀牢山構(gòu)造帶北段出現(xiàn)的泥質(zhì)高壓麻粒巖(Nakanoetal., 2008)進(jìn)行了初步分析，獲得了峰期變質(zhì)溫壓條件為T(mén)=850～919℃，P≥10.4kbar。最近，Wangetal. (2016b)通過(guò)對(duì)點(diǎn)蒼山-哀牢山變質(zhì)雜巖體中出露的云母片麻巖開(kāi)展了變質(zhì)作用的研究，獲得峰期變質(zhì)部分可能達(dá)到了角閃-麻粒巖相，其中溫度為720～760℃，壓力為8.0～9.3kbar(Liuetal., 2013)。

圖3 哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)露頭尺度巖石變形構(gòu)造特征(a)黑云斜長(zhǎng)片麻巖中的長(zhǎng)英質(zhì)脈體剪切變形成透鏡體狀或布丁狀；(b)黑云斜長(zhǎng)片麻巖中部分熔融作用形成的沿片麻理方向的脈體，其中的鎂鐵質(zhì)包體呈眼球狀，具有明顯拖尾；(c)黑云斜長(zhǎng)片麻巖中的脈體形成揉流褶皺，指示其左行剪切；(d)黑云二長(zhǎng)片麻巖中部分熔融形成的淺色體，呈筆直的脈狀與暗色體漸變過(guò)渡；(e)花崗質(zhì)糜棱巖中的角閃石受剪切作用形成殘斑與拖尾；(f)二云母斜長(zhǎng)片麻巖中長(zhǎng)石呈σ殘斑狀，指示左行剪切Fig.3 Structural features of the Ailaoshan high-grade metamorphic complex in outcrop scale(a) felsic vein in the biotite-plagioclase gneiss sheared into lens or pudding fabric; (b) leucosome veins growth in the biotite-plagioclase gneiss by partial melting, which includes an augen mafic inclusion with trailing; (c) vein in the biotite-plagioclase gneiss forms a flow fold; (d) vein-like leucosome formed by partial melting of the biotite two-feldspar gneiss shows a gradual transition with melanosome; (e) amphibole in the granitic mylonite sheared into σ porphyroclastg; (f) σ-type porphyroclasts in muscovite-biotite-plagioclase gneiss indicate left-lateral shearing

2 哀牢山變質(zhì)雜巖宏觀(guān)構(gòu)造和巖相學(xué)特征

哀牢山深變質(zhì)雜巖普遍遭受了新生代以來(lái)的強(qiáng)烈剪切變形作用，形成了不同塑性變形程度的糜棱質(zhì)巖石。在露頭尺度上這些巖石中常常發(fā)育有大小不一的透鏡體狀長(zhǎng)英質(zhì)脈、剪切眼球狀包體、腸狀褶皺、柔流褶皺及A型褶皺等指示該區(qū)域遭受了強(qiáng)烈的高溫塑性左行走滑剪切(圖3)。在角閃質(zhì)巖石中常見(jiàn)長(zhǎng)英質(zhì)脈體被剪切，形成透鏡體狀或香腸狀(圖3a)，其中角閃石強(qiáng)烈定向，構(gòu)成礦物拉伸線(xiàn)理和糜棱面理。部分熔融和混合巖化現(xiàn)象明顯，在條帶狀混合巖中鎂鐵質(zhì)包體受到剪切作用，形成眼球狀構(gòu)造，并有明顯的拖尾，指示左行剪切(圖3b)。在一些巖石中可見(jiàn)到部分熔融形成的長(zhǎng)英質(zhì)脈體，厚度分布從1～10cm不等，多為順面理侵入。有些脈體遭受剪切變形，在剪應(yīng)力作用下形成揉流褶皺(圖3c)。平行于面理的淺色體與圍巖漸變過(guò)渡(圖3d)，指示部分熔融作用。在眼球狀花崗質(zhì)片麻巖中，由于遭受剪切變形，呈現(xiàn)出大小不同的旋轉(zhuǎn)殘斑和基質(zhì)構(gòu)成的糜棱構(gòu)造特征，其中長(zhǎng)石σ旋轉(zhuǎn)殘斑，指示左行剪切(圖3e, f)。基質(zhì)由呈條紋條帶狀的細(xì)?；牡V物集合體(如長(zhǎng)石、石英、云母)組成，呈現(xiàn)出明顯的塑性流動(dòng)構(gòu)造特征(圖3f)。通過(guò)野外的產(chǎn)狀測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，獲得哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)巖石的糜棱面理總體傾向NE和SE方向，傾角約45°左右，部分傾角為高角度近直立；線(xiàn)理的傾伏向主體為北西-南東，傾伏角以低角度近水平為主(圖2)。

圖4 哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)石榴片巖和片麻巖露頭尺度構(gòu)造特征(a)石榴夕線(xiàn)黑云二長(zhǎng)片巖，作為暗色體與左側(cè)的二云斜長(zhǎng)片麻巖(中色體)和右側(cè)長(zhǎng)英質(zhì)脈體(淺色體)截然接觸；(b)含夕線(xiàn)石的石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖，可見(jiàn)云母、石英、長(zhǎng)石等礦物強(qiáng)烈拉長(zhǎng)定向形成拉伸線(xiàn)理；(c)含夕線(xiàn)石的石榴黑云二長(zhǎng)片麻巖中全部礦物強(qiáng)烈拉長(zhǎng)定向，石榴石殘斑指示左行剪切；(d)斜長(zhǎng)角閃巖中的礦物定向展布形成拉伸線(xiàn)理；(e)石榴斜長(zhǎng)角閃巖中石榴石與其“白眼圈”結(jié)構(gòu)受剪切作用形成殘斑狀，指示左行剪切Fig.4 Macrostructural features of garnet schist and gneiss in the Ailaoshan metamorphic complex(a) garnet-sillimanite-biotite two-feldspar schist as melanosome completely contacts with muscovite-biotite-plagioclase gneiss (mesosome) and felsic vein (leucosome); (b) muscovite, quartz and feldspar are strongly elongated to form stretching lineation in the sillimanite-garnet-biotite-plagioclase gneiss; (c) minerals in the sillimanite-garnet-biotite two-feldspar gneiss get elongated and oriented strongly, of which garnet porphyroclasts suggest left-lateral shearing; (d) stretching lineation formed by oriented minerals in amphibolite; (e) garnet with white-eye fabric sheared into porphyroclast, indicates left-lateral shear

哀牢山深變質(zhì)巖帶中含有石榴石的變基性巖和變泥質(zhì)巖具有獨(dú)特的變質(zhì)和變形特征。在野外露頭尺度上，常見(jiàn)發(fā)生部分熔融作用的含石榴石深變質(zhì)巖形成暗色體和淺色體互層的混合巖，如在圖4a中可以識(shí)別出中色體的巖性為石榴夕線(xiàn)二云斜長(zhǎng)片麻巖，中部的暗色體石榴黑云二長(zhǎng)片巖與右側(cè)的淺色體截然接觸。值得注意的是左側(cè)的中色體本身具有混合巖的特征，指示了區(qū)域多期次的部分熔融作用。這些變質(zhì)巖石大都遭受了強(qiáng)烈的剪切變形，可見(jiàn)巖石中礦物發(fā)生強(qiáng)烈的細(xì)?；?，其中夕線(xiàn)石、云母、石英、長(zhǎng)石、角閃石等礦物集合體構(gòu)成明顯的礦物拉伸線(xiàn)理，形成典型的L型構(gòu)造巖(圖4b-d)。在這些變質(zhì)巖中，有的可見(jiàn)石榴石的“白眼圈”反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，“白眼圈”中的礦物同樣受到剪切作用影響形成變斑晶的拖尾，表明晚期退變質(zhì)階段受到了左行剪切作用(圖4e)。黑云母、白云母、夕線(xiàn)石等礦物集合體總是平行于片麻理、片理方向定向排列，與宏觀(guān)成分層或條帶方向一致，形成顯微分層構(gòu)造。其中變泥質(zhì)巖通常為石榴夕線(xiàn)黑云二長(zhǎng)片麻巖(石榴石+夕線(xiàn)石+黑云母+鉀長(zhǎng)石+斜長(zhǎng)石+石英)、石榴夕線(xiàn)二云斜長(zhǎng)片麻巖(石榴石+夕線(xiàn)石+黑云母+白云母+斜長(zhǎng)石+石英)、石榴夕線(xiàn)二云母片巖(石榴石+夕線(xiàn)石+黑云母+白云母+石英)、石榴藍(lán)晶二云斜長(zhǎng)片巖(石榴石+藍(lán)晶石+黑云母+白云母+斜長(zhǎng)石+石英)等；變基性巖主要包括石榴斜長(zhǎng)角閃巖(石榴石+斜長(zhǎng)石+角閃石+石英)、含黑云母的石榴斜長(zhǎng)角閃巖(石榴石+斜長(zhǎng)石+角閃石+黑云母)、斜長(zhǎng)石角閃巖(斜長(zhǎng)石+角閃石)、以及角閃巖等。

為了深入討論這些變基性巖和變泥質(zhì)巖的變形-變質(zhì)關(guān)系、構(gòu)造特征及形成時(shí)間等，我們?cè)谠敿?xì)野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，針對(duì)哀牢山深變質(zhì)雜巖中出露的變基性巖和變泥質(zhì)巖開(kāi)展了深入的顯微構(gòu)造、陰極發(fā)光巖相學(xué)分析、變形礦物(石英、夕線(xiàn)石、云母)EBSD組構(gòu)分析、電子探針礦物成分分析、溫壓計(jì)算以及結(jié)合LA-ICM-MS鋯石U-Pb測(cè)年等綜合分析。文中代表性樣品的采樣位置主要集中在哀牢山深變質(zhì)巖帶南段，變基性巖主要代表性樣品為石榴斜長(zhǎng)角閃片麻巖(Al0027、Al044、Al0023、Al089)，變泥質(zhì)巖主要為石榴夕線(xiàn)黑云二長(zhǎng)片巖(Al1613、Al1614)和藍(lán)晶石榴二云片巖(Al0065)。

3 測(cè)試方法

3.1 陰極發(fā)光

顯微陰極發(fā)光成分分析使用BEACON INNOVATION INTL公司生產(chǎn)的新型陰極發(fā)光儀CLF-1，電源220V，50～100Hz交流電源。保持真空度以及最高極限為0.0025mBar。電子槍的工作電壓高達(dá)30kV，通常使用在1kV至25kV之間調(diào)節(jié)。工作電流為1.2mA，連續(xù)可測(cè)，最大束流到2mA。

3.2 電子探針(EPMA)分析和礦物對(duì)溫壓計(jì)

電子探針成分分析主要是在薩爾茨堡大學(xué)地理與地質(zhì)系的JEOL JXA-8600電子探針完成。工作條件為：加速電壓15kV，加速電流20nA，束斑直徑10μm。Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe元素特征峰的測(cè)量時(shí)間為10s，Ti和Mn元素特征峰的測(cè)量時(shí)間為20s，上下背景的測(cè)量時(shí)間分別是峰測(cè)量時(shí)間的一半。所使用的標(biāo)樣如下：透長(zhǎng)石(K)，鎂鋁榴石(Mg、Al、Si)，透輝石(Ca)，鐵鋁榴石(Fe)，硬玉(Na)，薔薇輝石(Mn)，金紅石(Ti)。上機(jī)測(cè)試之前先進(jìn)行鍍碳，將樣品鍍上盡量均勻的厚度約20nm的碳膜，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試點(diǎn)位置的選擇是根據(jù)顯微鏡照片結(jié)合背散射圖像共同確定的。使用天然和合成礦物標(biāo)樣進(jìn)行校正，且測(cè)試結(jié)果使用ZAF進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校對(duì)以減少實(shí)驗(yàn)誤差。元素Si的檢出限(2σ)為0.06%，元素Al的檢出限(2σ)為0.04%。且Na、K、Mg、Mn和Fe元素的檢出限為0.025%。

礦物對(duì)溫度壓力計(jì)算采用了薩爾斯堡大學(xué)開(kāi)發(fā)的計(jì)算程序Pet7.0(Dachs, 2004)，這款程序基于數(shù)學(xué)處理軟件MathMatica11.0運(yùn)行，可以計(jì)算包括GASP、石榴石-角閃石-斜長(zhǎng)石在內(nèi)的22種礦物溫度計(jì)以及17種礦物壓力計(jì)，同時(shí)還可通過(guò)電子探針數(shù)據(jù)對(duì)各種礦物的成分進(jìn)行投圖。

3.3 全巖主量元素(XRF)含量分析

全巖主量元素含量分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用日本理學(xué)PrimusⅡ X射線(xiàn)熒光光譜儀(XRF)測(cè)試完成。用于XRF分析的樣品處理流程如下：(1)將200目樣品置于105℃烘箱中烘干12h；(2)稱(chēng)取～1.0g烘干樣品置于恒重陶瓷坩堝中，在1000℃馬弗爐中灼燒2h，取出待冷卻至室溫再稱(chēng)量，計(jì)算燒失量；(3)分別稱(chēng)取6.0g助熔劑(Li2B4O7:LiBO2:LiF=9:2:1)、0.6g樣品、0.3g氧化劑(NH4NO3)置于鉑金坩堝中，在1150℃熔樣爐中熔融14min，取出坩堝轉(zhuǎn)移到耐火磚上冷卻，然后將玻璃片取出以備XRF測(cè)試。

3.4 EBSD變形組構(gòu)分析

EBSD(electron backscattered diffraction)是應(yīng)用掃描電子顯微鏡獲取巖石礦物晶體結(jié)晶學(xué)信息的一種方法(曹淑云和劉俊來(lái), 2006; 劉俊來(lái)等, 2008)。實(shí)驗(yàn)在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用FEI Quanta 450 FEG-SEM場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(武漢)及EBSD探頭獲取并測(cè)定礦物的晶格優(yōu)選方位(LPO)。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試之前，對(duì)已切制的定向薄片(垂直于面理，平行于線(xiàn)理，即XZ面)進(jìn)行了高精度拋光處理。拋光流程為：先使用直徑為3.5μm和1.5μm的Al2O3懸浮液，然后使用0.5μm的金剛石懸浮液進(jìn)一步拋光，再選擇0.05μm的Al2O3懸浮液進(jìn)行精拋，最后用超聲波對(duì)薄片進(jìn)行清洗，防止拋光液殘留影響實(shí)驗(yàn)精度。測(cè)試前，在樣品測(cè)試區(qū)表面周?chē)N上導(dǎo)電膠帶，以盡量減少放電效應(yīng)，然后將拋光好的薄片傾斜70°放于掃描電鏡腔內(nèi)，且?guī)r石的線(xiàn)理方向平行于掃描電鏡的X軸方向。電子背散射圖案(EBSP)是在低真空、加速電壓為20kV、探頭距離為160mm、工作距離為19～22mm，spot值為6的條件下獲得的，主要采用面掃的模式完成對(duì)電子背散射圖案(EBSP)數(shù)據(jù)的獲取。測(cè)試時(shí)，至少檢測(cè)到6條菊池條帶與標(biāo)準(zhǔn)分析礦物相結(jié)構(gòu)相匹配時(shí)標(biāo)定結(jié)果才可被接受，且標(biāo)定點(diǎn)的平均角偏差(MAD)設(shè)定為1。測(cè)試完成后，使用HKL Channel 5軟件包來(lái)完成對(duì)電子背散射圖案(EBSP)的分析和處理，并且采用下半球等面積赤平投影的方法，對(duì)樣品中具代表性晶格優(yōu)選方位進(jìn)行投影并繪制極圖。系統(tǒng)誤標(biāo)的點(diǎn)將在取向圖中顯示出來(lái)，這些點(diǎn)的數(shù)據(jù)將被零分辨率像素所替代，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。

3.5 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年分析

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)分室完成。激光剝蝕系統(tǒng)由瑞索公司制造，型號(hào)為Resonetics-S155。ArF準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生193nm深紫外光束，經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面。激光束斑直徑為33μm，剝蝕頻率10Hz，剝蝕30s，高純He氣作為載氣，與Ar氣和少量N2氣混合后進(jìn)入質(zhì)譜儀。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由熱電公司制造，型號(hào)為iCAP Qc。測(cè)試過(guò)程中以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(206Pb/238U年齡為1065.4±0.6Ma, Wiedenbecketal., 1995)為外標(biāo)校正元素分餾，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石Ple?ovice(Slámaetal., 2008)作為盲樣監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。NISTsRM 610作為信號(hào)漂移矯正，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，以Si為內(nèi)標(biāo)測(cè)定主量和微量元素含量。測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ICPMSDataCal9.5軟件離線(xiàn)處理完成(Liuetal., 2010a, b)。諧和年齡及圖像使用Isoplot/Ex(3.0)給出(Ludwig, 2003)。普通鉛校正使用Andersen (2002)給出的程序計(jì)算。分析數(shù)據(jù)及鋯石U-Pb諧和圖給出誤差為1σ，表示95%的置信度。

4 變形-變質(zhì)作用的顯微構(gòu)造特征

下面將對(duì)兩類(lèi)巖石類(lèi)型即變基性巖石和變泥質(zhì)巖石變質(zhì)顯微巖相學(xué)、變形顯微構(gòu)造特征以及它們之間的關(guān)系分別進(jìn)行闡述。

4.1 變基性巖

在這些變基性巖中，可確定石榴石內(nèi)部包裹體組合為Grt(核)+Amp1+Pl1+Q+Ilm(M1)(圖5e-h)，為基性變質(zhì)巖角閃巖相的典型礦物組合?；|(zhì)礦物組合為Grt(邊)+Amp2+Pl2±Px+Q。由于沒(méi)有很好地觀(guān)察到輝石，只在局部通過(guò)能譜打到了細(xì)小輝石顆粒，因此不能很好地反映峰期階段(M2)變質(zhì)條件的礦物組合。通過(guò)電子探針實(shí)驗(yàn)測(cè)得的石榴石進(jìn)變質(zhì)成分環(huán)帶(見(jiàn)后文)，可以確定石榴石的生長(zhǎng)經(jīng)歷了早期進(jìn)變質(zhì)過(guò)程，即M1到M2的進(jìn)變質(zhì)(具體數(shù)據(jù)分析見(jiàn)第5.1電子探針成分分析內(nèi)容)。M3的礦物共生組合存在于石榴石的退變質(zhì)結(jié)構(gòu)中，沿著剪切方向可很好地觀(guān)察到石榴石“白眼圈”反應(yīng)邊，反應(yīng)邊由指狀交錯(cuò)的斜長(zhǎng)石和角閃石組成?！鞍籽廴Α敝械腜l3+Amp3+Q+Ilm構(gòu)成M3退變質(zhì)階段礦物組合。角閃石在單偏光下呈墨綠色，較基質(zhì)中綠色更深且不具有多色性，并呈針柱狀鑲嵌于鈣長(zhǎng)石中，鈦鐵礦與石英、角閃石呈后成交織連晶結(jié)構(gòu)。推測(cè)該礦物反應(yīng)方程：

Grt+Q+H2O→Pl+Amp±Ilm

(1)

M3階段還可觀(guān)察到巖石整體受到強(qiáng)烈的左行剪切改造，基質(zhì)中的礦物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的韌性變形，比如角閃石和長(zhǎng)石拉長(zhǎng)定向，與區(qū)域糜棱線(xiàn)理方向基本一致；石英發(fā)生顆粒邊界遷移，有時(shí)形成石英單晶條帶或矩形條帶。石榴石生成的退變質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)“白眼圈”也同樣受到剪切作用改造，導(dǎo)致石榴石“白眼圈”通常發(fā)育在石榴石與基質(zhì)礦物頁(yè)理平行的兩端，形成類(lèi)似壓力影構(gòu)造(圖5a-c)。而在石榴石四周均存在“白眼圈”的情況下，其中的針柱狀礦物均與基質(zhì)頁(yè)理構(gòu)成一致的定向(圖5d)。

4.2 變泥質(zhì)巖

在石榴夕線(xiàn)黑云二長(zhǎng)片麻巖樣品Al1614中，可見(jiàn)到早期進(jìn)變質(zhì)階段M1的礦物組合(Grt+Bt+Ms+Pl+Q)保存于殘留的石榴石變斑晶之中，其包裹體均為石榴石生長(zhǎng)過(guò)程中從當(dāng)時(shí)的基質(zhì)中捕獲的礦物，指示變質(zhì)程度為低角閃巖相(圖6a)。對(duì)于泥質(zhì)變質(zhì)巖峰期變質(zhì)階段M2的變質(zhì)程度，可劃分出從高角閃巖相礦物組合Grt+Bt+Ms+Sil+Pl+Q (Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001; Caoetal., 2010b)到典型的麻粒巖相礦物組合Grt+Bt+Sil+Kf+Pl+Q。在Al1614中，可以觀(guān)察到基質(zhì)中的峰期礦物共生組合為：Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q(圖6b)。其中黑云母、夕線(xiàn)石、長(zhǎng)石、石英均發(fā)生強(qiáng)烈的拉長(zhǎng)定向。黑云母呈條帶狀，夕線(xiàn)石呈纖維狀集合體。基質(zhì)中同樣存在峰期后退變質(zhì)階段形成的Bt2+Sil2以及白云母。其中Bt2+Sil2因于粗粒黑云母的邊緣交織生長(zhǎng)而與基質(zhì)礦物相區(qū)別(圖6b, d)，局部白云母顆粒相對(duì)自形、粗大及未定向的特征與基質(zhì)礦物區(qū)別(圖6f)。麻粒巖相巖石樣品中原本存在的白云母在進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中消耗殆盡。

圖5 變基性巖顯微構(gòu)造特征(a-c)石榴斜長(zhǎng)角閃巖中石榴石的“白眼圈”反應(yīng)邊形成壓力影結(jié)構(gòu)；(d)“白眼圈”中的針柱狀角閃石和斜長(zhǎng)石與基質(zhì)頁(yè)理構(gòu)成一致的定向；(e-h)背散射圖像及礦物組合. 劃分出三期礦物共生組合：早期進(jìn)變質(zhì)階段M1的石榴石核部及內(nèi)部的Pl1+Amp1礦物共生組合；峰期變質(zhì)階段M2的石榴石邊部及基質(zhì)中的Pl2+Amp2±Px+Q礦物共生組合；退變質(zhì)階段M3的“白眼圈”中的Pl3+Amp3+Q+Ilm礦物共生組合；(a)、(c)、(d)為正交偏光；(b)為單偏光.礦物縮寫(xiě)：Amp-角閃石; Pl-斜長(zhǎng)石; Q-石英; Opx-斜方輝石; Ep-綠簾石; Bt-黑云母; Grt-石榴石; Ilm-鈦鐵礦Fig.5 Microstructure of metamafic rocks(a-c) the white-eye socket forms pressure shadows around the garnet; (d) the needlelike amphibole and plagioclase in the white-eye fabric get sheared and directed into matrix foliation; (e-h) mineral assemblages in BSE image. There are three stages of mineral assemblages: Grt (core)+Pl1+Amp1 as early prograde metamorphism stage (M1), Grt(rim)+Pl2+Amp2±Px+Q as peak metamorphism stage (M2), and Pl3+Amp3+Q+Ilm as retrograde metamorphism stage (M3). (a), (c-d) under crossed polarized light; (b) under singe polarized light. Mineral abbreviations: Amp-amphibole; Pl-plagioclase; Q-quartz; Opx-orthopyroxene; Ep-epidote; Bt-biotite, Grt-garnet; Ilm-ilmenite

圖6 變泥質(zhì)巖礦物組合及剪切變形構(gòu)造特征(a)保存在石榴石變斑晶內(nèi)部的早期礦物組合M1；(b)變泥質(zhì)巖中基質(zhì)礦物共生組合(Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q)及峰后逆反應(yīng)礦物Bt2+Sil2和Ms，基質(zhì)礦物受到剪切變形；(c) Bt1發(fā)生脫水熔融的反應(yīng)結(jié)構(gòu)，黑云母呈島嶼狀反應(yīng)殘余；(d、e)基質(zhì)中呈纖維狀集合體生長(zhǎng)的峰期夕線(xiàn)石Sil1以及晚期交生的Bt2+Sil2，CL圖像；(f)剪切作用后形成的自行、未定向白云母；(g)粒間熔體薄膜；(h) Al1614中峰期后白云母與石英包裹體呈交織連晶結(jié)構(gòu)，背散射圖像；(i) Al1614中峰期后白云母包裹基質(zhì)中的針狀夕線(xiàn)石，背散射圖像. 礦物縮寫(xiě)：Ms-白云母；Sil-夕線(xiàn)石；Kf-鉀長(zhǎng)石Fig.6 The mineral assemblage and shear deformation features of metapelite(a) the early stage mineral assemblage M1 preserved inside the garnet porphyroblast; (b) the mineral assemblage in matrix (Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q), post-peak retrograde minerals Bt2+Sil2 and Ms, the matrix minerals get sheared and deformed; (c) the dehydration melting reaction texture of Bt1, the biotite is island-shape reaction residual; (d, e) the peak stage fibrous Sil1 aggregation growing in the matrix and the late stage intergrowth Bt2+Sil2, Cl image; (f) idiomorph, undirected muscovite formed after shearing; (g) melt film; (h) the intergrowth texture of post-peak muscovite and quartz inclusion in Al1614, BSE image; (i) needle-like sillimanite included by the post-peak stage muscovite in Al1614, BSE image. Mineral abbreviations: Ms-muscovite; Sil-sillimanite; Kf-K-feldspar

二云母分解過(guò)程中形成了大量熔體，可以在Al1614樣品中觀(guān)察到豐富的粒間熔體顯微結(jié)構(gòu)。如基質(zhì)內(nèi)石英長(zhǎng)石邊界夾角內(nèi)的長(zhǎng)英質(zhì)熔體薄膜的存在(圖6g)。推測(cè)原巖發(fā)生了白云母和黑云母的分解反應(yīng)(圖6c)，其反應(yīng)式如下：

Ms+Q→Sil+Kf+liq

(2)

Bt+Sil→Grt+Kf+liq

(3)

麻粒巖相下未分離的熔體通常與殘余體發(fā)生逆反應(yīng)(魏春景等, 2016)。如在殘余黑云母(Bt1)邊緣可見(jiàn)大量的黑云母(Bt2)+夕線(xiàn)石(Sil2)的新生礦物組合；同時(shí)存在有晶型完好的大顆粒白云母，未發(fā)生變形且無(wú)定向性，與峰期礦物不屬于同一期次，可以判斷為后期新生礦物。進(jìn)一步觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)白云母變斑晶中包裹有峰期礦物組合中定向排列的針狀夕線(xiàn)石，其定向性與基質(zhì)中礦物定向相同。有些白云母同產(chǎn)物石英共同構(gòu)成后成交織連晶結(jié)構(gòu)，石英顆粒沿白云母的解理定向，與基質(zhì)礦物定向方向不同(圖6h, i)。推測(cè)與麻粒巖相熔體作用中的逆反應(yīng)階段有關(guān)。逆反應(yīng)方程式為：

Grt+Kf+liq→Bt+Sil

(4)

Sil+Kf+liq→Ms+Q

(5)

泥質(zhì)巖中，石榴石“白眼圈”的礦物組合為Bt+Pl+Q，其中斜長(zhǎng)石通常為更靠近An端元的拉長(zhǎng)石或培長(zhǎng)石，其在光學(xué)顯微鏡正交光下呈現(xiàn)與基質(zhì)斜長(zhǎng)石不同的一級(jí)灰白干涉色，在陰極發(fā)光中呈現(xiàn)草綠色。黑云母呈細(xì)小的針柱狀鑲嵌于斜長(zhǎng)石之中(圖7c, d)。推測(cè)發(fā)生的礦物反應(yīng)為：

圖7 變泥質(zhì)巖礦物組合及剪切變形構(gòu)造特征左圖均為正交光，右圖均為CL圖像. (a、b)藍(lán)晶石榴二云斜長(zhǎng)片麻巖中石榴石受到剪切變形，且具有同構(gòu)造變斑晶特征；(c、d)石榴黑云夕線(xiàn)二長(zhǎng)片麻巖中石榴石具有同構(gòu)造變斑晶特征與“白眼圈”反應(yīng)邊，基質(zhì)中夕線(xiàn)石和石英多晶集合體強(qiáng)烈定向構(gòu)成拉伸線(xiàn)理；(e、f)基質(zhì)中Bt、Sil、Kf等礦物均被拉長(zhǎng)定向和細(xì)?；?礦物縮寫(xiě):Ky-藍(lán)晶石Fig.7 The characteristics of deep metamorphic rocks in AilaoshanThe left column is under orthogonal light the right column is CL image. (a, b) the garnet in kyanite-garnet-biotite-muscovite-plagioclase gneiss is sheared and shows features of syn-tectonic porphyroblast; (c, d) the garnet with white-eye reaction rim shows features of syn-tectonic porphyroblast in garnet-biotite-sillimanite-two feldspar gneiss; (e, f) Bt, Sil and Kf in the matrix are stretched and directed. Mineral abbreviation: Ky-kyanite

(6)

這些變泥質(zhì)巖同樣也遭受了強(qiáng)烈的剪切作用，基質(zhì)中的礦物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的晶質(zhì)塑性變形構(gòu)造特征(圖7)。石榴石等相對(duì)不易發(fā)生塑性變形的礦物大部分被剪切為殘斑或碎斑狀，里面的礦物包裹體形成旋轉(zhuǎn)軌跡，指示左行旋轉(zhuǎn)變形。在石榴石殘斑兩側(cè)低應(yīng)力區(qū)有殘余的“白眼圈”結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)石、石英等礦物集合體形成壓力影拖尾。黑云母和細(xì)絲狀夕線(xiàn)石集合體強(qiáng)烈定向，與區(qū)域糜棱葉理一致。鉀長(zhǎng)石和少量斜長(zhǎng)石和石英多晶集合體共同拉長(zhǎng)定向，有些長(zhǎng)石形成礦物魚(yú)狀。

5 變形-變質(zhì)條件

5.1 礦物成分和礦物對(duì)變質(zhì)溫壓計(jì)算結(jié)果

通過(guò)對(duì)含石榴石“白眼圈”結(jié)構(gòu)的斜長(zhǎng)角閃巖進(jìn)行電子探針成分分析(表1)，獲得了石榴石的成分環(huán)帶信息以及礦物對(duì)溫壓計(jì)所需的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)(圖8)。這些代表性樣品中(如Al44-3、Al44-7)石榴石變斑晶從核部到邊部具有明顯的Mg含量上升、Mn含量下降、Ca含量相對(duì)穩(wěn)定的特征，指示石榴石變斑晶的生長(zhǎng)經(jīng)歷了升溫升壓的進(jìn)變質(zhì)過(guò)程(Hickmott andspear, 1992)。在樣品Al44-7中石榴石最邊部的Mg與Mn含量均有略微的下降，可能是記錄了晚期退變質(zhì)階段石榴石與相接觸礦物的元素交換。

圖8 石榴石片(麻)巖中石榴石成分環(huán)帶及礦物對(duì)溫度壓力估算結(jié)果(a、e)石榴石成分剖面點(diǎn)位，背散射圖像；(b、f)石榴石剖面成分變化；(c、d、g、h)溫壓計(jì)算結(jié)果.Grs-鈣鋁榴石;Pyr-鎂鋁榴石;Sps-錳鋁榴石Fig.8 Garnet compositional zoning and estimated results of the mineral pair geothermobarometer of the garnet gneiss/schist(a, e) point location of garnet compositional profile, BSE image; (b, f) variation of garnet compositional profile; (c, d, g, h) results of temperature-pressure estimation. Grs-grossular; Pyr-pyrope; Sps-spessartine

5.2 熱力學(xué)相平衡計(jì)算結(jié)果及P-T視剖面圖

由于傳統(tǒng)礦物對(duì)溫壓計(jì)在使用方面存在著各種限制，如需要確定礦物對(duì)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，且沒(méi)有受到后期流體作用等(吳春明等, 2007)。對(duì)于保存了大量黑云母分解反應(yīng)結(jié)構(gòu)和熔體逆反應(yīng)的研究樣品(Al1614)并不能對(duì)溫壓條件進(jìn)行很好的限定(Indaresetal., 2008)。此時(shí)通過(guò)礦物的熱力學(xué)模擬更能取得準(zhǔn)確反映樣品變質(zhì)條件的結(jié)果，因此我們先后對(duì)Al1614進(jìn)行了全巖主量元素分析和熱力學(xué)相平衡模擬，來(lái)進(jìn)一步計(jì)算變質(zhì)環(huán)境。通過(guò)全巖主量元素分析得到Al1614全巖的元素含量(mol%)=SiO2(71.64)，Al2O3(12.61)，F(xiàn)eO(5.32)，MgO(3.32)，CaO(1.64)，Na2O(2.82)，K2O(2.65)。

在Perplex 6.8(Connolly and Kerrick, 1987; Connolly, 1990, 2005, 2009; Connolly and Petrini, 2002)中通過(guò)Holland and Powell (1998)發(fā)布的NCKFMASHp礦物熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行巖石的P-T視剖面圖模擬，化學(xué)相為Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O體系，使用Al1614的全巖數(shù)據(jù)，設(shè)置無(wú)礦物端元、流體以及化學(xué)成分過(guò)飽和，排除cz端元，并設(shè)置Gt、Ctd(W)、St(HP)、Bio(HP)、Pl(h)、Kf、melt(W)七個(gè)固溶體存在(Waldbaum and Thompson, 1968; Hollandetal., 1998; Powell and Holland, 1999)。首先通過(guò)T-XH2O圖解找到使得峰期礦物組合恰好處于缺流體固相線(xiàn)的水含量(4mol%)，之后用此全巖成分得到相圖(圖9)。可以觀(guān)察到liq-Grt-Bt-Sill/Ky-Kf相區(qū)的礦物組合與峰期礦物組合相符，并且根據(jù)右側(cè)的liq-Grt-Sill/Ky-Kf相區(qū)可知，在liq-Grt-Bt-Sill/Ky-Kf相區(qū)內(nèi)發(fā)生的是黑云母的分解反應(yīng)，這也與基質(zhì)中的黑云母分解的反應(yīng)結(jié)構(gòu)相符。并接著在該相圖基礎(chǔ)上繪制斜長(zhǎng)石的鈣長(zhǎng)石端元(an=19～22，step=1)和石榴石的鈣鋁榴石端元(C=13～25，step=2)礦物等值線(xiàn)，通過(guò)之前獲得的基質(zhì)中的斜長(zhǎng)石和石榴石邊部的電子探針數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn)，得到了峰期變質(zhì)階段T=780～840℃、P=～0.95GPa的溫度壓力結(jié)果。與電子探針計(jì)算的M2階段進(jìn)行對(duì)比，可以認(rèn)為誤差較小。

圖9 熱力學(xué)相平衡模擬圖(樣品Al1614)其中Grt-石榴石；Bt-黑云母；Kf-鉀長(zhǎng)石；Ms-白云母；Sill-夕線(xiàn)石；Crd-堇青石；Ky-藍(lán)晶石；liq-熔體；pl-斜長(zhǎng)石；q-石英Fig.9 Thermodynamic phase equilibrium calculation (Sample Al1614)Grt-garnet; Bt-biotite; Kf-K-feldspar; Ms-muscovite; Sill-sillimanite; Crd-cordierite; Ky-kyanite; liq-liquid; pl-plagioclase; q-quartz

5.3 剪切變形環(huán)境分析

5.3.1 EBSD測(cè)試的樣品描述

如前面提到的，無(wú)論變泥質(zhì)巖還是變基質(zhì)巖石都遭受了強(qiáng)烈的左行剪切變形，為了進(jìn)一步確定變形溫度環(huán)境，本文重點(diǎn)選取了哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)兩個(gè)具有代表性的強(qiáng)烈定向的變泥質(zhì)巖中的礦物(藍(lán)晶石、夕線(xiàn)石、云母、石英)進(jìn)行了變形晶格優(yōu)選定向(LPO)分析。樣品Al0065-1為藍(lán)晶石榴二云斜長(zhǎng)片麻巖，礦物共生組合為Ky+Grt+Bt+Ms+Pl+Q，為變泥質(zhì)巖高角閃巖相中的高壓礦物組合。其中藍(lán)晶石呈長(zhǎng)柱狀定向，二云母為絲帶狀的礦物集合體，發(fā)生塑性變形?；|(zhì)中的石英與長(zhǎng)石均發(fā)生細(xì)?；⒗L(zhǎng)定向。石榴石變斑晶為橢球狀的同構(gòu)造殘斑并具有一定的塑性變形和定向，其兩側(cè)具有由石英和云母構(gòu)成的拖尾。樣品Al0071-2為石榴夕線(xiàn)黑云二長(zhǎng)片麻巖，礦物共生組合為Grt+Sil+Bt+Kf+Pl+Q，為變泥質(zhì)巖典型的麻粒巖相礦物組合，并發(fā)育“白眼圈”等退變質(zhì)結(jié)構(gòu)。樣品礦物拉伸線(xiàn)理極發(fā)育，其中長(zhǎng)石發(fā)生塑性變形，受到壓扁拉長(zhǎng)并構(gòu)成礦物拉伸線(xiàn)理。黑云母與夕線(xiàn)石常呈絲帶狀的礦物集合體，具有一致的定向性。石英多被拉長(zhǎng)形成石英多晶條帶。石榴石變斑晶呈雪球狀殘斑，黑云母在其兩側(cè)形成拖尾。

圖10 變泥質(zhì)巖中不同礦物EBSD晶格優(yōu)選定向(LPO)分析(a)藍(lán)晶石EBSD晶格優(yōu)選定向；(c)夕線(xiàn)石EBSD晶格優(yōu)選定向；(e)黑云母EBSD晶格優(yōu)選定向；(b、d、f)石英EBSD晶格優(yōu)選定向. 采用下半球等面積赤平投影. 葉理(XY面)垂直平面EW向，線(xiàn)理(X)與平面EW向平行Fig.10 Different mineral EBSD lattice preferred orientation (LPO) analysis in metapeliteLower hemisphere, foliation (XY plane) is perpendicular to the E-W plane, and lineation (X) is parallel to the plane of E-W direction

5.3.2 變形礦物晶格優(yōu)選定向(LPO)

樣品測(cè)試過(guò)程中所有礦物的晶格優(yōu)選定向測(cè)定都是從均勻分布區(qū)域進(jìn)行的。晶格優(yōu)選定向測(cè)定結(jié)果如圖10所示。樣品Al0065-1：對(duì)其基質(zhì)中的多晶石英集合體進(jìn)行了EBSD組構(gòu)分析。圖10b顯示出石英c-<0001>在Y軸附近形成極密，m(10-10)和a(11-20)在XZ面上形成大圓環(huán)帶，r(10-11)形成較弱的極密。前人研究認(rèn)為石英c-<0001>在Y軸形成極密，其主導(dǎo)滑移系為柱面滑移，指示中高溫變形環(huán)境(550～650℃)(Stippetal., 2002)。而圖10d石英極密圖則顯示出了石英c-<0001>在Y軸附近或在YZ面形成了一個(gè)拉長(zhǎng)狀的極密，m(10-10)和a(11-20)在XZ面形成圓環(huán)帶(有些傾斜角度變化)，r(10-11)形成較弱的極密，c-<0001>極密表現(xiàn)出柱面滑移疊加菱面滑移的特征，指示中高溫變形環(huán)境并疊加晚期中低溫變形環(huán)境。根據(jù)藍(lán)晶石的LPO組構(gòu)分析可知(圖10a)，c-<001>在近平行X軸方向形成極密，(100)在Z軸方向出現(xiàn)極密，(010)在近平行Y軸方向出現(xiàn)極密，表明藍(lán)晶石具有(100)、(010)<001>滑移系。黑云母的LPO組構(gòu)分析可知(圖10e)，黑云母在c-<001>在Z軸附近形成極密，(100)在X軸附近發(fā)育極密，并在Y軸疊加次級(jí)極密，(010)在近平行X軸方向出現(xiàn)極密，其中(010)極密相對(duì)明顯，表明黑云母滑移系以(010)、(100)<001>為主。樣品Al0071-2：由于樣品礦物共生組合受到了強(qiáng)烈的退變質(zhì)階段的改造，故EBSD更為明顯的記錄了高溫變形到低溫疊加變形的顯微構(gòu)造特征。從石英EBSD組構(gòu)分析中獲得的極密圖顯示(圖10f)，石英c-<0001>不僅在Y軸附近形成主極密，并在Z軸方向形成次級(jí)極密，m(10-10)，a(11-20)和r(10-11)形成較弱的極密，表現(xiàn)出柱面滑移以及晚期疊加的底面滑移，指示了早期中高溫變形環(huán)境并遭受了晚期疊加的低溫變形，這與顯微鏡下觀(guān)測(cè)結(jié)果相一致。根據(jù)夕線(xiàn)石的LPO組構(gòu)分析可知(圖10c)，夕線(xiàn)石在c-<001>在近X軸方向形成極密，(100)為交叉環(huán)帶，(010)在近平行Z軸方向出現(xiàn)極密，其中(010)極密相對(duì)明顯，表明夕線(xiàn)石滑移系以(010)<001>為主。