东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pTt轨迹

第24卷第3期矿物学报2004年9月ACTA MINERALOGICA SINICA2004文章编号:100047342004)30290-11东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pTt轨迹周国庆南京大学地球科学系江苏南京210093)摘要哈密小堡变质地体是石碳系含碳砂泥质岩先后在315Ma和259M经闪长岩和花岗岩体侵入导致的二重热变质作用产物其中含红柱石铁铝榴石十字石黑云母绿泥石五种变斑晶角岩的变斑晶带状成分和结构记录了二重热变质作用特征。估算的两期热变质峰期温度压力分别为530.58℃.29GP和566.06℃0.40GFa并获得一反时针p轨迹。这些特征暗示了该区岩浆作用和热变质作用与板底垫托 underplating和碰撞造山带因陆陆碰撞、地壳增厚诱发的深部地壳的深熔作用有关关键词珨哈密小堡二重热变质岩矿物共生分析;I轨迹中图分类号1571;588.34文献标识码:A作者简介凋国庆男1936年生副教授岩石学小堡为哈密沁城东北的一个村。马瑞士、王来看它类似但又不同于中压区域变质相系的巴赐银等1-4多次报道过沿小堡他们称为小铺〃)罗带在黑云母一铁铝榴石间出现了红柱石51后小河发育的一套NNE-SsW向分布的变质岩并将来在更高变质级出现矽线石、堇青石具有典型的其归结为断裂区域变质作用”在文献3中又改低压变质相系特点。因此觉得有对断裂区域变为区域热变质作用叠加了A型俯冲区域断裂变质作用”作一讨论之必要质作用”并在地质图图1)的沁城一阿尔格提山断裂之北标注有红柱石、硅线石带其南标注1小堡主要变质岩的岩石学和变质了十字石带同时将该大断裂划在C2居里得楞组期次划分层内。但我们注意到,长约7.5km的变质岩剖面为了考察多次岩浆侵入导致的热变质作用叠实为一夹在芨芨台子和沁城-哈尔格兰提山两断加效应我们着重研究经历了多期变质对变质作裂之间向西陡倾的正断层面,后期又多次被断裂用反应灵敏并记录了整个变质作用史的富碳粉砂破坏并糜棱岩化。小堡变质岩剖面内和附近有多质页岩或泥质粉砂岩变成的红柱石-铁铝榴石-十个小闪长岩体侵入东为一大花岗岩基岩基中也字石黑云母角岩(图2)为了方便表示本文将包有不少闪长岩块捕虏体西被第四系覆盖南被使用以下矿物代号:Am铁铝石榴石,And红柱沁城—阿尔格兰提山断裂所切,北为以火山岩为石Andr-钙铁榴石,Bi黑云母Chd-硬绿泥石Ch-主的泥盆系。作者经野外及室内观察发现小堡绿泥石,Cor-青石, Graph-石墨AGm钙铝榴石,变质岩不存在文献1~3〕中划分的矽线石红柱G石榴石,Ky-蓝晶石,Ms-白云母,Bp-叶腊石,石带一红柱石十字石带一石榴石-黑云母带一绢Pyr镁铝榴石Q-石英Sil矽线石St-十字石spe云母带而且矽线石-堇青石组合在剖面北靠近锰铝榴石S-石字石Jwa-钙铬榴石,V-蒸气相花岗岩体紅柱石-石榴石-十字石组合更向南靠变质作用与温度T)压力p减组分C近多个闪长岩体说明它们是砂泥质岩先后被闪改变有关。对于C不发生变化的封闭体系变质长岩体和花岗岩体侵入经二重热变质作用叠加效作中国煤化工、p都改变时即为通应而成。据特征矿物结束结晶顺序绿泥石)黑常CNMHGT→0为动力变质作云母一铁铝榴石一十字石一矽线石和没有蓝晶石用”当Δp∽0,为热接触)质作用”。对于开放体系变质作用通常有流体组分参与当△T→收稿日期2003-11-110,、C有变化时为压溶作用当△T→0,7、C有基金项目国家自然科学基金项目批准号:9672102)变化时为热液蚀变作用当只有C变化而△p周国庆东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pn轨迹哈尔克山。大石头苏头桶祸寓子泉妹攻态奥姆尔塔格下马崖十十A 268Ma十白石头泉a石头泉Cr城-哈尔格兰提山断裂哈示格兰提山二宫1[2「,3[4区5巴6p:7[+8D-D2大南湖组中酸性火山岩及碳酸盐岩绿片岩相C1牙满苏组凝灰岩、砂岩及灰岩C居里德楞组含砾及泥砂质沉积岩角闪岩相A-B剖面位置闪长岩体2.改造型中粗粒片麻状黑云母花岗财3.同熔型中细粒黑云母花岗岩4.浅色花岗岩5.硷性花岗岩6.断裂及A型俯冲带7.硅线石及红柱石8.十字石图1小堡地区地质简图Fig. 1. The geological sketch map for the Xiaopu, Hami, Xinjiang.用一个变质作用时序678表示它们的变质期次和历史如下Q第一热变质期第一阶段T富碳砂泥质岩被闪长岩体侵入受热转变为黑云母角岩显示标准的角岩结构。第一热变质期第二阶段T;(变斑晶初生期)黑云母角岩增温进级变质依次出现了红柱石—铁铝榴石一十字石变斑晶。基质粒度变粗,分布不5X42均120℃附近,三联点”平衡结构清楚。变斑晶十字石呈明显的带状构造有1mm左右的碳质带分隔变斑晶呈碎斑为And、Alm、St、Bi,角岩基质为 Q Bi rph(单偏光5×4)核心带和过渡带。有些十字石核心带成棱角状与图2红柱石铁铝榴石十字石黑云母角岩X173照片)过渡带轮廓极不和谐表明核心带结晶后曾受力,Photo showing metamorphic pyrophyroblast重结晶作用有一间断P(D1)}这些是重要的分myoblasts,Δnd, Alm st and bi and matrⅸ,Q,Bi, Grph in the期标志标明核心带属第一变质期第二阶段过渡hornfels(X173夏 plane polarized light,5×4)带为第二热变质期第一阶段。红柱石变斑晶顺继和ΔT→-0时,表现为充填脉或变质分异脉。这承层理S舶第一期片理S夏即S1=S腴速生长样我们可以以引起变质的变质作用因素来表示呈各类变质作用如热接触)变质作用"T受力变向H中国煤化工拆裂又沿垂直层理方CNMHG状有的也曾受力破碎形D的动力变质作用”R(D),有流体组分(C)呈碎屑状P(D1)]红柱石大小及分布不均无包加入的开放体系的热液蚀变作用T℃等等。不同体成分纯。铁铝榴石光性上均匀电子探针测得变质期用阿拉伯数字下角标表示,每期的不同变的成分剖面显三带核心带应属本T2阶段。铁铝质阶段用阿拉伯数字上角标表示则小堡角岩可榴石大小不均也见呈碎屑状并有裂缝。图2中变204年斑晶均成碎屑状。十字石和铁铝榴石未见基质黑分别标记为Sυ、Am,和B。上述两个反应在继云母和石英包体表明它们是靠消耗基质来生长续这就是叠加的二重热变质作用T2。四种变斑的。第一变质期第一阶段至第二阶段的变质反晶结晶最终达到平衡共存围i12And-Am2-S120应为Fe-Chl+Mus+Q=Alm+Bi+A2SiO(And)第二动力变形变质期P(D2)变斑晶结束结+H∝图4反应3 hirschberg& Winkler9),这相晶后处于降压降温阶段其间一次重要的断裂剪当一个等反应度。当缺乏石英时反应可能是Fe-切作用使红柱石、铁铝榴石、十字石再次破碎、滑l↑№s=St+Bi+Q+H2α( Hoscheck I969)会生移、滚动构造分离或构造聚集漒挤压带中黑云成石英。这一期矿物共生组合为黑云母红柱石-母变为黑硬绿泥石X180铁铝榴石和十字石核心带,可分别标为Bi1+Al2第一热液蚀变期T℃3(D期后继续降压降sio〔And)+Am+S变斑晶核心带代表第一期温黑硬绿泥石和黑云母转变为绿泥石晶片或团热变质作用峰期T2绿泥石晶片粗大标为Ch。前者交织着黑硬绿泥第一动力变形变质期P(D1)导致上述十字石针柱状假象后者显黑云母晶形和解理假象。红石、石榴石、红柱石变形破碎。柱石和十字石外缘发育一薄的绢云母化带。第二热变质期T变斑晶附生期):十字石和第三动力变形变质期P(D3)黑云母红柱石铁铝榴石过渡带附生在早先第一热变质期第二阶铁铝榴石-十字石角岩再次受力破碎。段骨相应的变斑晶核心带上而后长成自形晶,第二热液蚀变期T2:岩石及变斑晶的裂隙与红柱石明显不同。铁铝榴石和十字石间平直接中进一步绿泥石化或绢云母化。触少数长在红柱石破裂处更罕见的是十字石绕石榴石生长说明两者基本同时生长計字石比石2主要矿物的化学计量系数和矿物榴石结束结晶稍晩两者均晩于红柱石。黑云母化学变斑晶在ⅹ180中已转变为绿泥石晶片在X171矿物组成的检测工作在南京大学内生金属矿中则较新鲜。变斑晶黑云母及少数十字石内有床成矿机制研究国家重点实验室完成用Jeol公扁长定向的石英、石墨包体呈筛状。这些扁长体司JA-800M型电子探针仪在15.0kVl×10-3A和基质中石墨片所显示的片理方向一致而所包条件下进行元素检测限为:si4+298.17×10石英则内细外粗并逐渐和基质石英粒度趋同变T4+293.50×106,AF+285.83×10°,Mg2+267.33得更粗表明它们处于进变质过程中故可将包有×106Fe2+601.50×106,Mn2+643.00×106,Ca2+细粒石英的作为核心带Bi1包有较粗石英粒的为201.00×106Na+325.33×106K+15517×106过渡带Bi2。过渡带十字石、铁铝榴石和黑云母可检测和计算结果见表1和表2。对比矿物产出与表1红柱石、十字石、黑云母、绿泥石化学成分wB/%)Table 1. Chemical compositions of And, St, Bi and ChK wt%)矿物红柱石十字石绿泥石样号X180-剖面)X180-B测点核边单粒123456核1核2边3边4核边121A2B1B2SiO237.0037.0936.2326.7526.7626.1427.3327.4327.3626.9326.5326.5528.5827.8927.3838.2638.2523.5423.7824.1524.62O20.020.010.280.310.360.440.460.370.310.240.390.340.150.541.581.550.060.050.050.04Al2O362.3662.4962.5553.5452.6253.8452.4453.4653.9354.8955.1954.7254.4954.6354.419.5320.3822.6022.7623.7223.940.050.l10.030.010.080.060.190.030.010.050.0FeO·0.270.420.3913.7313.0414.0813.8713.8314.0212.9813.15Mg0.050.010.031.321.491.191.360.780.761.531.49THe中国煤化工6926.0826.3626.5227.406l12.2712,9413.2812.430.17-0.010.150.260.080.030.030.03CNMHG020.010.020.02CaO0.040.000.030.020.040.060.010.010.040.080.080.050.060.090.020.13Na200.01-0.060.090.080.060.010.070.040.020.030.050.010.020.180.440.160.050.010.020l0.000.010.OC8.358.000.030.020.000.0总量99.79100.199.3096.0194.4096.0195.7796.27周国庆东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pn轨迹93续表1阳离子数红柱石(O=5)十字石O=23)黑云母O=11)绿泥石(O=14)001.000.993.794.123.703.893.883.843.773.713.883.823.733.922.842.812.592.582.562.59T+0.000.000.000.030.040.030.050.050.040.030.030.040.030.020.060.180.080.010.000.000.00A0.000.000.01A11.001.001.00A0.990.91.008949.558.988.798.918.,939.059.118.998,949.048.821.711.862.,932,912,962.970.020.010.010.010.011.631.681.751.651.641.651.511.541.481.571.621.601.281.272.392.382.352.41Mg+0.000.000.000.280.340.250.290.160.160.320.310.190.300.310.200.880.722.012.092.101.95Mn2+0.000.000.000,020.000.000.020.030.010,000.000.000.000.020.010,000.000.000.000,000.00Ca2+0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Ca2+0.000.000.000.000.000.020.000.000.010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Zn2+0.000.000.000.010.010.010.010.020.020.00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Na0.000.000.000.020.020.020.000.020.020.000.020.000.020.000.000.030.060.030.010.000.00K+0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.790.750.000.000.000.00总计3.003.003.0114.7215.7614.7814.7014.7114.6814.6814.7214.5814.6814.7414.617.717.569.969979979.92表2石榴石的成分vp/%及端元分子Table 2. Chemical compositions and end-member molecules of garnet wt %样号(180-A剖面X180-B点位单粒36.3236.08370936.9937.0636.6336.5836.5836.435.8436.2436.08,010.000.000,020.090.030.040.000.05Al2O321.0821.3621.2620.9521.1721.2621.2021.6921.10217021.8921.200.1700.00020.030,030.056.3633.7332.5632.5731.8333.4135.1635.6937.1435.1938.1135.742.322,251,971.922,033362,272,082.282.232.154.3367.206.996.110.800,920.840.871.030,900.900.680.741,000.760.720.0600.220.060.150.170.080.070.00Na,O0.080.080.090.060.41120.070.240.030.080.1l0.000.030.000.010.050.020.020.010.01总量992998.851008310.98010065100841007097799.3410050101.19阳离子数0=12)2.972.962.992.992.992.962.962.972.980.000.000.000.000.000.010.000.000.000.030.040.010.010.010.030.040.030.020.070.082.002.032.011.992.011991.992.042.012.010.000.000.000.000,002.492.312.192.202.152.262.382.422.542.3820.290.280.240.230.240.260.280.270.260.260.270.150.300.470.490.470.420.290.170.121.120.200.070.080.070.080.09080.080.0600.070.010.0l0.020.010.0l0.0100.020.010.060.02中国煤化工0100.010.010.000,00CNMH总量83.2577.8973.7873.2272.7275.0578.6182.8385.3278.4184.9282.032,672.462.592.982.592.581.98Py9.539.317.987758.228.549329.34578.658.934.9110.1315.7916,4416,1013.829.495,850.500.000.000.000.000.000.000.00矿物学报204年原岩成分可以发现汁十字石与富碳泥质岩有关矽(表1图3aA粒含碳质多以近0.1mm非等间线石、堇青石与无碳富石英砂泥质岩有关而黑云距测点其曲线对称性明显,可分为三段:1-3点母、十字石、石榴石和绿泥石均富A、Fe,与原岩为核心带3-5点为过渡带5-6点为外带点3富Al、Fe有关为分隔第一热变质期核心带(T12厢和第二热变质2.1十字石期T2过渡带的碳质带与岩相学及石榴石三带划分一致。核心带Cr3+、Fe2+直升si+、Al3+同十字石按成分有H、H、H3H4、H6等多种步急升后急降。MnO、zhnO、Ca0、CoO量少同步消类型,理想的端元化学计量系数是H2FeA1sSi长与S+、A、Mg2+反消长。过渡带不一样,O8,十字石平均化学端元成H3型,即H3Fe4.3Cr3+、Fe2+、A+、CaO、CoO同步降而后升,si+A17.Si6sO48其中ASi分别在17.90和7.65Ng2+、們、MnO、ZnO缓慢上升。外带S;+、A3+、左右变化10-12当Fe+置换A+时每单位分Tr+、Mg2+、Ca0ZnO、MnO均降仅Fe2+、CoO0有子pn)阳离子总数范围为32.63-33.74S+为升。B粒与A粒相似MnO变化不大,T、Mg27.15~8,N由17.9增至18,R2++Li+T+0.5H变化趋势更突出。C粒相当A粒点3-4。总的由5.85降至5。本研究按24个o计算所得电价看来$+与們在整个剖面具同步变化趋势起差≥1与H1型接近。伏不大。Fe2+、Mg2+、CaO、CoO、MnO变化不大十字石A颗粒测剖面B、C粒测核心与边缘Al2O、ZnO变化大。1.0探针点位探针点位探针点位图3十字石(a)石榴石(b和红柱石(c城分剖面对比图Profiles of the compositions for staurolites( a ), garnets(b), and andalusite(c2.2铁铝榴石72以上178中78为主X179中最均匀且较高,在88左右而在X180中Am在ⅹ178和Ⅹ179间。在所有含十字石样品的石榴石边缘都有成分锰铝榴石(Spe分子并非在所有石榴石中都存在,逆转指示的扩散再平衡Ⅲ本研究发现不同样Ⅺ171石榴石中均富Spe最高达34.78最低达14品的石榴石成分图3b翩明显不同同一样品中不X178中石榴石的spe较为均匀在12~16.5之同石榴石的SA、Ca、K变化不大Fe有变化但不间而Ⅹ179中spe几乎为o。X180石榴石核部较大№gi变化较大,变化最明显的是Mn。计算边部更低Alm和Pr更富Andr和Speo化学计量系数时按阳离子数8和12个O所作计中国煤化工间距沿剖面线测了9算和比较表明电价均接近平衡暗示全铁FO点HCNMHG粒为与十字石接触的≈Fe2α这时C已激活还原度增高全铁FeO石榴石边缘(图2A粒剖面未经过石榴石中不是Fe2O3)计算端元组分表明无钙铁榴石,心但剖面曲线对称程度高也可分三段3-5点钙铬榴石可忽略石榴石主要为铁铝榴石。铁铝为核心带(T2),中轴点4的s;、Fe2·、M2+、榴石在不同样品中有变化ln1中,Alm为57到C2+均较点3、5稍高,A、Mg2+稍低过渡带周国庆东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pn轨迹(T2)-3点和5-8点曲线对称具共同变化趋3小堡变质岩的矿物共生关系和二势:AP+、Fe2+、Mg2+上升,Mn2+明显下降;外带8-9点相应于降温的TC1,A+、Mg2+、Mn2+均重热变质作用的PT轨迹下降Fe2+、si4+微增。从整个剖面看si4+-AF3+3.1温度、压力的估算Mg2+Fe2+成对的为反消长关系,Co2+与Mn2+为同步消长关系:2+在核心带与Mm2+、Ca2+同步 Holdaway等103的实验证明Fe2O3会影响And消长与Mg2+此消彼长的反消长关系在过渡带,=洲反应温度当F4大部分被还原为Fe2+时,Fe2+与Mg2+、Co2+同步消长,与Mm2+反消长;Amd=Sl反应的温度会降低反应温度变化可达Ca2+在整个剖面中含量甚微几乎没有变化。A20℃。小堡红柱石边缘比核心多Fe2O3因而边缘粒边缘与C粒和B粒具有一致性B粒仅相当A比核心温度要高。许多学者认为石榴石成分变化粒点7-8段与其温压条件相关。温克勒°指出含St的岩石比不含St的温度低30~40℃含Spe高比不含2.3红柱石者估算的压力值要低0.2GPa而Fe/Mg小压力就X180中红柱石s+>1A为1.8(<2在会高。 Miyashiro1认为随变质级增高石榴石的X171、X179中,AF+>2si4+<1有少量的Fe3+Fe2+、Mg2+增高,Mn2+、Ca2+降低。贺高品等所有红柱石均含0.3%以下的全铁F0·因原岩指出一般认为Mg/F比值反映变质条件的高Al2O3部分含CnO3富0C未参加反应故可温度而Ca2+反映形成的压力"。 Athltort i8强调更普遍的情况是从低变级到高变级石榴石总是把FeO看作Fe2O3对比表明X180红柱石的点Mg2+增高Ca2+降低,Mg2+可作为变质级的指示1和2化学计量系数接近理论值而点3和X171则比理论值的Si偏低,A偏高。Ⅹ180的不同颗剂。X180石榴石剖面从核心到边缘Fe2+、Mg2粒成分不同同一颗粒从核敔图3点1向靠近明显地增加Mm2+减少,Ca2+几乎不变指示压力变化不大的增温过程。 Miyashiro16还认为泥质十字石、石榴石接触处的边部图3c点2)S、Al、Cr、Fe同步增加其余减少岩的石榴石MnO与变质类型有关并分出了铁铝榴石型″和非铁铝榴石型″。“铁铝榴石型”即2,4黑云母贫Spe型有矽线石的组合为高压型“;非铁铝榴与石墨伴生在还原环境下的所有变泥质黑云石型”即富Sp型有红柱石的组合,为低压型。母有约12%的Fe为Fe3+134黑云母中H2O的小堡的红柱石组合与 Miyashiro的富Sp非铁铝理论值是4%变泥质岩中常在2.9%~5.2%之榴石型”类似,矽线石组合与 Miyashiro的贫spe“铁铝榴石型”类似且spe明显受原岩成分控制。间。由于绿泥石化,检测限于ⅹ180的基质和此外同一石榴石颗粒核部富Mn为低压型向边X171中的班晶黑云母。根据孙新华(1985)M值部贫Mn为高压型。Cim(1900认为石榴石中计算171为富铁黑云母,X178为镁质黑云母MnO含量是岩石O(氧)含量的函数。若如此,X180为镁铁黑云母。Ⅺ180石榴石指示第一热变质期∫O2)较高第2.5绿泥石热变质期更高温时,C被激活,O2降低环境更变泥质岩中绿泥石Fe3+可达1%H2O理论具还原性。用石榴石-黑云母温压计来定量小堡变质岩值是12%实际平均是10%51本研究根据探针变质条件时上述论点均得到了证实。作者考虑到测试数据H2O在11%-12%之间。以O=14和x黑云母绿泥石化已使变斑晶Ct和B的阳离子数为8进行计算FeO可全看作Fe电价Fe中国煤化玉坏,但黑云母稳定范是平衡的。在ⅹ180绿泥石团中测出两种绿泥石CNMHG(富Spe型)到过渡带高K和低K者可能分别由黑云母和黑硬绿泥石(贫Spe型处于叠加进变质过程并以消耗基质黑转变而成但均属He(1954舶的铁绿泥石。表1中云母来生长故可看作变斑晶石榴石各带和基质从Al-A2组向Bl-B组SO2Al2O、 FeO, mgo且黑云母连续地处于反应中均近似地处于平衡态,依次递增,TO2、CaO、Na2O、K2O依次递减故可用表1中X180Bi点1和2与表2石榴石A296矿物学报204年粒剖面及B粒、C粒各点分别用含Mn石榴石的与M2+曲线的变化完全一致。从第一热变质峰期Perchuk、 Thompson、 Holdaway公式及 Perchuk的到第二热变质峰期ⅹ180增温t=44~-50℃增压lnDt-lnk图和 Glebovitskii的xn-x图和(p=0,0~0.12Ga增量不大。这似乎难以理解t-lnk图8如计算岀温度压加表3)前四种方法其实这正是二重热变质作用的特征。一般基性程所得结果彼此接近〔t在50℃内,而 Gleboytskii度较高的岩浆比酸性岩浆的温度高闪长岩浆虽比图解误差太大花岗岩浆温度高但前者体积小作用范围小时间数据表明,第一热变质峰期G≮表2点4)Bi1短后者体积大作用规模大时间长所以其热效计,t在481~537℃,平均510.37℃;G4-Bi计在应不会相差太大。这还暗示两者来自同一热源523~569℃,平均542.78℃两平均值再平均为另一方面从原岩的低温增温到近570℃北段矽530.58℃相应的p=0.29〔a与图4的525℃不线石带更增至650℃,总增温也不算低。从变点极为接近。同样得第二热变质峰期的温度、θ.α9GPa到0.40GPa的增压伴随的小增温过程暗压力平均值是,Bi1温度545.30℃,B2温度示受变质地体没有抬升而是区域性不断地逆冲586.82℃两者平均为566.86℃,相应的压力为增厚、板底垫托作用 Underplating和侵入岩浆体的0.40GPa从第一热变质峰期点4剷第二热变质加热作用。冷却期降压,(p=0.4~-0.6GPa暗峰期点7是一个增温增压的进级叠加变质过程,示抬升或构造剥蚀加强。表3小堡二重热变质岩X180G+-Bi温压计计算值Table 3. The calculated T-P values for Gt-Bi pair within the Xiaopu hornfelsX180AX180CGtA2 GtA3 GtA4GLATA9核单粒t/℃TBi188550.04533.45532.15534.75538.69549.37548.69538.03540.01478.88539.35Bi2596.57589.07553.4555142567.34573.02592.80587.59575.89574.46534.75578.16p/CPaP1B10.400.360.310.270.320.380.400.390.360.390.300.41Bi20.410,400,330.300.340.380.400.360.340.340.2538t/℃TBi542.3153707556.44575.26574.33556.21559.74510.28547Bi2614.25609.60574.4456893581.71589.63609.85608.86589.38593.17540,.12602.43T3Bi1530.31525.22487.09481.17495.65503.48525.50524.41503.20507.36450.46517.40Bi257738577.38529.09522.51537.82547.37572.04570.77547.052T4Bi1535.39530.81496.3649101504.13511.22531.06530.08510.96514.69462.94523.78Bi2577.37572.31534.29528,28542.12550.66572,58571.50550,40554.50497.57564.53注邛、P据 Perchul(1981公式计算,据 Perchuk1983公式计算T据Toso(1979)公式计算T据 Holdaway1977≌公式计算3.2矿物共生和岩石成因Alm仅稍稍离开(h-Bi连线向外稍突一点。这暗示极易发生Ch+B(Alm单变反应Alm也可早于Ⅺ180等含碳变泥质岩主要变斑晶矿物为St生成而且在拓扑相图上极易引起单变线错位And、Alm、SBi和Ch。其中除黑云母含少量K,尤其是( Alm F St弹单变线换位O外其余主要由R2+0,A2O3和SO2三种组分组根据林传仙等2的数据和方法并以B2的成。H2O可以看作过剩组分碳质是一种惰性杂平均839K(566℃进行单变反应式计算后表示质组分因此该岩石可归结为 FMAS H)三元五相在图4上。但所有数据均来自纯矿物,我们已根系按 Schreinemskers法则图4右上角插图即为据实际矿物组合和 Schreinemskers法则作了校正其化学浓度图及一个无内点无共点共线的外连五(计算和校正过程略)五个矿物相的代表成分边形的相关系图但Chl-mBi几乎连成一线,为H中国煤化工And AlL Al, 84 Sio,16 ) SLO O4 ICNMHGAlm( Fe2, 38,Mgo, 28 Mno. 29 Cao. o Coo. 01 04AI Alo.02Si2 961 98O1St( FeL.64 , Mgo. 16 ,, o3 Zno. 2 ) 85 Als .I Tio os Si3. 88.9302 OH BBi( Ko.79 Nao,o3 b 8 Mgo. 8 Fel 28 Alo.73 h sd Alo. s tio. 1& Si2, 4 10, OH hChI( mgL g Fe,43 Alo 6o 2 ggAlLI ALL 39 Si2.61 10, OH 3周国庆东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pn轨迹297600t/℃①A2SO3三相点( Holdaway& Mukhopadhyay1993)@pYp= And +3Q+3V( Kerrick 19683 Fe )hI+ Ms +Q=Alm + Bi+ Al2SiOs+H,O( Hirschberg Winkler 1968)@2St +7Q=2Cond+ And Sill X Ganguly 1969)66St+11Q=4Alm+23Sill + 3W H20 I Richardson 1968 Ganguly 1972 RaO& Johannes 1979; Yardley 1981@23Chd+Q=45St+5Aim+21H,0 Chl +Q=St+ Alm+ V(Hoscheck 1969; Ganguly 1969)OSt+Ms+Q=Al,SiOs Alm+ Bi+H,C Thompson Norton 1968)③ Fe- Cord=Al+Q( Holdaway& Lee, 1977)G麻粒岩相界( De Waard1965)●该双变区最稳定相图4小堡变质岩的岩石成因格子及pn轨迹Fig. 4. Petrogenetic grid and pTt path for the Xiaopu metamophosed roc五个单变反应如下(Chl)9.815And+7.220Alm+3.321K2O+0.126Na2O+10.457H2O=8.407Bi+2.050St0.1500=-8°39′(Bi)8.407Ch+19.668And=9.224Am+4.791St+28.837H2O+0.086AlO3tana=0.4853a=-25°53(St)2.050hl+4.791Bi=0.793And+6.365Alm+1.892K2O+0.072Na2O+12.991H2Otana=+8.898=+83°35′(Alm)7.22Ch+27663And+3.643K2O+0.138Na2O=9.224Bi+6.365St+13.291H2Otana=0.3008a=-16°32′(And)9815Chl+19.668Bi=27.663Alm+0.7935+7.767K,O+0.295Na2O+58.135H2O+0.016siO2+0.266Al2O3tana=-0.2841a=-15°52′由于实验和天然产出的差异图4中所列相中国煤化工彡成和共生共存的复杂①一⑨实验单变反应曲线并不与本研究完全符历HCNMH。首先在( Alm st)合。如把图4的单变线③和⑤穿过(Si)双变区双变区Ch为最稳定相暗示变泥质岩可能先经所切的一很小狭长区近似地看作一个点的话,历以绿泥石为主的千枚岩阶段Bi和And可以生围绕这个点”出现了And-Alm-st-Bi-ChM五相共成并与Ch共生。接着在Bi,St双变区St未出存。这个点的温压t=525℃p=0.37GPa该现Bi不稳定,And作为最稳定相出现,Alm也出矿物学报204年现在共生矿物中。继而在(Bi,Ch双变区Ch和Si-Corl带的情况如表4相当该段第二变质峰Bi都不稳定S岀现,And保持稳定。因为And、期TP2接近花岗岩熔线与据Ⅺ180等确立的pAIS、Bi的稳定范围较宽和变质惰性即使它们轨迹是一致的。但北段组合的温度高于而压力低在某一双变区变得不稳定仍可能作为准稳定相于南段组合说明两段原本不在同一深度和位置,存在故T2变质峰期出现Bi-)And-Am-S稳定北浅约12km南深(17km),为断裂作用使北盘共生。峰期继续到 Chl,And双变区,Alm继续生向南逆冲所致。长出 Alm st长出S成为最稳定相,And仍保持稳定。此时共生相为And-AmSt2Bi1。之后进33有关的年代学入冷却期出现变斑晶Bi12共生相为And-Alm2哈尔里克地区下石碳统和中石碳统都是含碳S2B12其中曾有一次强烈剪切挤压作用局质凝灰质粉砂岩、砂岩及泥质岩、砾岩、熔岩2部出现黑硬绿泥石。随后进入(And,Alm)双变小堡变质岩原岩推测为中石炭世并无化石证据区B12和黑硬绿石转变为Ch此时Ch为最稳定再说中石炭世时同一空间既沉积又有花岗岩侵相同样原因出现了An- Alm-St-Bi-ChlI五相共存不尽合理。因而小堡变质岩原岩年代是下石炭的准稳定态其时的温压条件即是不变点t=世更为合理。若如此如表4小堡变质岩第一热525℃±,p=0.37GPa这说明变质平衡是相对变质期应为辉长岩、闪长岩侵入期的中上石炭世的是由若千个相对平衡组成的准稳定平衡过程,315.7Ma=530.58℃=0.285(第二热变并非一绝对平衡。质期应相应于大规模花岗岩侵入时期的下二叠世X128、X129等出现的 And-Sill-Alm-Cord -St组(259±1)M1-4,=566:86℃=0.400合即温克勒的董青石铁铝榴石中级高温带3.4变质作用的n轨迹组合他指出温度增加导致泥质岩中十字石的分解这种变化发生在矽线石的稳定区域内。在图综合上述资料和本区无兰晶石出现可得4中,And=SⅢ相变曲线与曲线458几乎交于变质作用时序和一近平行T轴的反时针p(不点’这个点’的温压值为t=650℃p=红Ky减鼽迹如图4中带箭头曲线实线示南0.28GPa这正是剖面北段靠近大花岗岩体的段X180虚线示北段S组合表4小堡二重热变质岩变质作用时序Table 4. The metamorphism sequence[ i. e., the T-P evolution with A time ) for the Xiaopu hornfels下石碳世C)中上石碳世C2-C3下二叠世五相共生点不变点)366-330Ma315Ma-T12峰期一P1259Ma-T2峰期辉长岩闪长岩侵入花岗岩侵入冷却期常温530.58℃566.0(南段)-650℃(北段)525℃0.285GPa040南段)0.28GPA北段0.37 GPa4关于小堡断裂区域变质作用"和桐窝子热变质岩呈U形围绕岩体。②它以红柱石堇青石、矽线石低中压高温型矿物为主具典型的二重热变质岩的讨论角岩结构。③变质带呈晕带状因第一期热变质晕按莫柱孙奶3俞鸿年等2和王德滋等251断叠加第二期热变质晕显出复杂性。④计算的五条裂变质作用是指与断裂作用热作用-热流体交代单变线中And(Am)(Bi)(Ch条具负斜率作用相应的动力变质岩动热变质岩混合岩、混(St池地近于垂直属于温度升高体积膨胀的吸热合花岗岩有序的相互关联的岩套。小堡并非如反曲型的执恋应。⑤近平行T轴的此文靓1~4併未论证断裂与变质的因果关系,反中国煤化玉作用的特征。 England反倒是见到变质作用与岩浆侵入有关断裂糜棱和CNMH(童事件期间陆壳厚度岩化作用多在变质岩、花岗岩之后且多次发生。增大一倍且具能诱发熔融作用的流体存在时即使小堡变质岩是二重热变质岩的主要根据为①没有来自地幔的岩浆传递热量由深埋作用而引起小堡变质岩的产出、分布与闪长岩、花岗岩密切相的陆壳深熔作用也是易于发生的可用近等温降压关限于岩体周围且从小堡、二宫南、庙儿沟至梧轨迹比较好地来描述岩浆上升。被岩浆侵入的上周国庆东疆哈密小堡二重热变质岩及其矿物共生分析和pn轨迹覆岩石所经历的轨迹显示出接触变质特有的等压小堡地区在大陆碰撞期间有两期陆内岩浆作加热作用。在没有侵入体额外热补给的情况下变用。早期的辉长岩闪长岩起了一种板底垫托作质作用要沿前进变质方向+Δ7/±4达到And-用进而诱发陆壳深熔产生花岗岩浆导致两期岩Sil相系是不大可能的如果下部陆壳经历了部分浆作用两次热变质作用叠加即二重热变质作用。熔融作用就有可能发生广泛的And-Si变质作这种叠加作用使热变质作用具有延续性、加速性、用。因此大陆碰撞带內的And-Si变质作用与侵单一性和统-性这应看作是二重热变质作用的入活动有密切伴生关系。本研究证明小堡变质岩典型。它有别于不同类型变质作用叠加的断续的变质作用史正是如此性、阻遏性、多样性和复杂性参考文献[1]马瑞士王賜银叶尚夫等.东天山构造架及地壳演M]南京:南京大学出版社199328-141[2]王賜银马瑞士舒良树等,东天山造山带区域变质作用及其构造环境研究J]南京大学学报994303):494~503[3]王賜银赵明朱文斌等.东天山哈尔里克造山带两类变质作用的发现及成因探讨[J]南京大学学撇地球科学),994K4)334-339.[4]王賜银舒良树赵明等东天山北部哈尔里克晩古生代推覆构造与岩浆作用研究J高校地质学报J96α2):198-206[5]游振东王方正.变质岩石学教程M]武汉中国地质大学出版社,988,190~195[6]周国庆李耀春·捕掳包体带来的扬子准地台深部岩石构成信息J]中国地质科学院南京地质矿产研究所所刊J988以3):39[7]周国庆.赣东北高压变质带中硬玉质岩石及其形成条件和保存条惭J]中国科学(D辑),19972X1):45-518]周国庆陈小明赵建新,内蒙石板井一小黄山与蛇绿岩相伴的变质岩及其演{J]高校地质学报201x3):329~344[9]温克勒HGF.变质岩成因M]张旗周云生译),北京:科学出版社,1980,23~23310 Holdaway M J Mukhopadhyay B A revaluation of the stability relations of Andalusite: thermochemical data and phase diagram for the aluminum silicates[ J]. Am Mineralogist, 1993 .78 3/4)295-315L 11 Florence F P, Spear FS. Influences of reaction history and chemical diffusion on P-T Calculations for staurolite schists from the Littleton Formationnorthwestern, New Hampshire[ J ] Am Mineralogist, 1993, 783/4 )345-35912] Holdaway M J Gunst R E, Mukhopadhyay B, Dyard M D. Staurolite end-member molar volumes determined from unit-cell measurments of natural13] Holdaway M J, Mukhopadhyay B Geothermobarometry in pelitic schists: A rapidly evoluing field[ J ]. Am Mineralogist, 1993b, 787/8):681[14] Dyar M D Guidotti C V, Meadows E, Robertson J D PIDG analyses of F and Li in muscovite and biotite from metapelites and associated granitesof W. Maine[ Z ] Abstracts to AGU Fall Meeting, Supplement to EOS, 1992, 618[15 Dyar MD Guidotti CV. Controls on ferric iron in chlorite[ J]. Geological Society of America Abstracts with Programs, 1992, 24:13016] Miyashiro A Calcium poor gamet in relation to metamorphism[ J ]. Geochim et Cosmoch Acta,1953,4: 179-208[17]贺高品卢良兆叶慧文等.冀东和内蒙古东南部早前武纪变质作用演佤M]长春吉林大学岀版社J9979~8518 Atherton M P. The composition of gametly metamorphosed rocks[ A ]. Pitcher WS Flinn G W. Controls of Metamorphism[ M ] Edin-burgh and London: Oliver& Boyd 1965. 28[19 Miyashiro A. Evolution of metamorphic belts[ J ]. J Petro, 1961,2: 277-311[20]贺同兴卢良兆李树勋等.变质岩岩石字M1北京地质出版社,1988,179~180[2I]林传仙白正华涨哲儒.矿物及有关化合物热力学数据手删M]北京科学出版社1985[22]新疆地矿局第六地质大队南京大学地质系.东天山构造演化与成矿规律研究报告[R]乌鲁木齐新疆地质矿产局岀版,1987[23]莫柱孙.试论两广地区中生代断裂变质带C1中国地质学会,1962,4[24]俞鸿年牟维熹马瑞土汪王赐银等.福建东南沿海断敔块断造山辽域变质带岩石学特征及其构造控制[J]南京大学学报(自然科学版)B辑,1982,261-475中国煤化工[25]王德滋马瑞士王赐银等.断裂区域变质作用与混合岩化作用、THCNMHG学撤自然科学版),185,21(3):537~54426] England P C, Thompson A B Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism. I Heat transfer during the evolution of regions of thieened continental crust[J]. J Petrol, 1984, 254)894-928[27] Thompson A B England P C Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism. ll Their inference and interpretation using mineral assem-blages in metamorphic rocks[J]. J Petrol, 1984, 24)929-955矿物学报204年THE TWO-FOLD-CONTACT METAMORPHIC ROCKS OCCURRING AT XIAOPUHAMI, EASTERN XINJIANG, THEIR MINERAL PARAGENESISANALYSIS AND PTt PATHZHOU GuO-qingDepartment of Earth Sciences Nanying University Nanjing 210093, ChinaAbstract The Xiaopu metamorphic terrain lies within the Harerlike Collision-Orogeneny Zone between the Siberia ContinentPlate and the Tarim Continent Plate. During the convergency-collision both the diorite and granite bodies intruded into theEarly Carboniferous in 315 Ma and 259 Ma respectively correspondingly inducing the two-fold contact metamorphiswhich turned some argillo-arenaceous rocks into hornfelses among which one carbon-rich hornfel contains five porphyroblasts: andalusite almandine staurolite biotite and chlorite. They show zoning in both composition and texture which haverecorded the history of two-fold contact metamorphism with 53058C ,0. 285 GPa, and 56606C 0. 40 GPa peaksrespectively indicating an anticlockwise PTt pathharacters imply that the magmatism and contact metamorphismoccurring in the area are related to underplating and anatexis due to continent-continent collision which resulted in the inrement of thickness of the continent crustKey words: Xinjiang two-fold contact metamorphic rock i mineral paragenesis analysis i pTt pathH中国煤化工CNMHG