　区域变质作用的温压条件与p-T轨迹演化趋势

发布网友发布时间：2022-04-19 20:19

共1个回答

热心网友时间：2023-12-04 17:26

前人曾对本区区域变质岩石的温压条件和p-T轨迹进行过一定的研究（沈其韩等，1992；曹国权等，1996；顾德林等，1997；苏尚国等，1997）。不同研究者对本区变质岩石温压条件的计算结果不完全一致，所建立的p-T轨迹也有较大的差异。有的研究者重点以变质花岗质岩石为对象，结合流体包裹体进行研究（沈其韩等，1992；曹国权等，1996）；有的研究者则把变质表壳岩和变质花岗质岩石结合起来进行研究（顾德林等，1997；苏尚国等，1997）。尽管变质表壳岩和变质花岗质岩石同属麻粒岩相变质的岩石，但由于属不同时期变质作用的结果，它们的变质时代和变质演化便不尽相同，不宜合而为一，只是可进行比较。用矿物对计算的温压条件，尽可能与流体包裹体实测的结果相对照，互相补充印证，使综合的结果更趋合理。

1.前人工作评述

前人已进行了大量的矿物对温压测定，本次研究中也做了若干矿物对的计算，并积累了不少数据；现选择比较有代表性的结果尽可能地加以利用。在进行温压计算时，最关键的问题是正确选择共生的矿物对，但在实际应用时有较大的难度。有的有较好的矿物对温度，但难以得到相应的压力数据，只能在有限的数据中进行挑选，增加了若干的人为因素。另外，根据近年来温度的计算经验，选用的岩石最好统一以基性岩或泥质岩为标准。现在用以计算的温度计，大都考虑矿物中的铁镁配分，对超镁铁质岩，其岩石成分中w（MgO）高达15%～20%，影响铁镁配分的比值，使计算的温度数值偏高；因此本文不采用超镁铁质岩石中的矿物对进行温度计算。

以往各家计算的温压数据已不少，有的较一致，有的则差别较大。本次研究中又对部分矿物对重新做了测定，在综合分析的基础上采用了部分温压数据，作为编制p-T演化趋势的依据。由于研究尚不够系统，今后仍应加强这方面的研究。

2.采用的温压数据

本次研究中主要采用变质基性岩石中测得的温压数据（表7-5）。

麻粒岩相变质作用的早期代表主要是辉石中包裹的角闪石晶体（表7-5序号1），顾德林等（1997）已测得温度为580℃，压力为0.53GPa。笔者认为此数据可作为早期的代表。

顾德林等（1997）和苏尚国等（1997）用Cpx-Opx对计算的表壳岩麻粒岩相的峰期变质温度为900～850℃，压力为0.9GPa，温度比笔者计算的稍高，压力大体一致；后来他们又据Sp+Q＝Gt+Sill的反应式（Senguto,1995）和Somnath等（1995）的研究结果，认为该反应生成的温度大于950℃，压力大于0.9GPa，为此他们最终采用的温度为950～900℃，压力为0.95GPa。笔者认为这两个数据偏高。以在基性岩中测得的数据为标准，温度最高的为850℃（少数偏高，少数稍低，以此作为平均数，详见表7-5中序号为“4”和“5”的样品），稍低的为800℃，故总体温度区间为850～800℃。

地体*黑云二辉斜长片麻岩的石英Ia型流体包裹体（d＝1.095～1.056 g/cm³）的等容线“1”与岩石中二辉石矿物温度计给出的平均温度813℃相交，可得到捕获的压力为0.73～0.82GPa（详见第五章）。根据单斜辉石-石榴子石地质压力计（Fe端元，Moecher,Essene和Anevitz,1988）为主估算的压力为0.8～0.9GPa。另外，单斜辉石中w〔NaSiO₃（硬玉）〕＜3%,w（Na₂O）为0.08%～1.36%,w（Al₂O₃）＜2%（一般情况），据6个O计算的Al^Ⅵ最高只有0.06；这些特征都说明本区单斜辉石形成的峰期变质的压力不会超过0.9GPa。此外，本区基性岩中尚可见Sp+Q＝Gt+Sill的变质反应，因此也不可能存在大于900℃和0.9GPa的岩石；所以采用的压力为0.9GPa。

表7-5变质基性岩的实测温压数据

注：T₁—Wood和Banno（1973）；T₂—Nehru和Wyllie（1974）；T₃—Lindsley和Dixon；T₄—Wells（1974）；T₅—Powell（1985）。p₁—Fe endmenber；Moecher等（1988）；p₂—Newton和Perkins（1982）。矿物对寄主岩石名称：1—二辉斜长麻粒岩；2—二辉斜长角闪岩；3—二辉斜长角闪岩；4—石榴角闪二辉斜长麻粒岩；5—马山岩体中麻粒岩包裹体；6—石榴角闪二辉斜长麻粒岩；7—石榴角闪二辉斜长麻粒岩；8—二辉斜长麻粒岩中含石榴子石石英脉；9—石榴二辉斜长麻粒岩；10—石榴二辉斜长角闪岩；11—大山岩体中二辉麻粒岩包裹体；12—二辉斜长麻粒岩；13—黑云变粒岩。

关于麻粒岩相岩石主期变质作用的温压条件，根据表7-5中实测数据，采用的温度为700～720℃，压力为0.76～0.81GPa。

晚期变质作用的温压条件：T＝560～590℃，p＝0.6GPa。

根据以上数据编制了麻粒岩相表壳岩的p-T演化趋势图（图7-1）。

紫苏花岗岩中两种辉石的温压测定结果变化较大。黄姑山马山岩体中两种辉石所得的温度为716℃（三个平均）。罗家庄地区同类岩石的温度为732℃（五个平均），蔡峪石榴紫苏花岗岩中石榴子石一斜方辉石的共生温度为521℃时的压力为0.7GPa，顾德林等（1997）测得石榴紫苏花岗闪长岩（P35-1b1）的温度为802℃，压力为0.72～0.87GPa，平均为0.81GPa。

根据流体包裹体研究（详见第五章第四节），地体*马山紫苏花岗闪长岩中具有最高密度的Ia型和Ib型包裹体〔T_h（CO₂）＝-28～-30℃，d＝1.068～1.076g/cm³〕的等容线在700～750℃时通过了0.67～0.72GPa的压力区间。蔡峪石榴紫苏花岗岩石榴子石包裹的石英中Ia型包裹体的等容线（d＝1.075g/cm³）在T＝750～800℃时通过了p＝0.73～0.77GPa的压力区间。

图7-1　基性麻粒岩和紫苏花岗闪长岩的p-T轨迹演化趋势图

A.基性麻粒岩的P-T演化趋势（1-4）

B.紫苏花岗闪长岩的P-T演化趋势（a.b.c）

A—基性麻粒岩的p-T趋势（1～4）；B—紫苏花岗闪长岩的p-T趋势（a,b,c）；R为Al2SiO5的三相点（Richardson,1969）.1—Act+Czo+Ch+Qz＝Hb（Winkler,1976）；2—Tr+Ch+Pl＝Hb+Di+H₂O（Tracy,1984）；3—Hb+Qz＝Opx+Pl+H₂o（Binns,1969）；4—Gt+Cpx+Qz＝Opx+Pl（Green等，1977）

综合以上的温压数据，初步确定紫苏花岗闪长岩由峰期至晚期退变质的温压数据范围：a.峰期变质期，二辉石的计算温度取800℃，压力取0.81GPa；b.主期变质期的温度压力条件为：T＝700～720℃，p＝0.7GPa；c.晚期变质期（蓝绿色角闪石阶段）的温度压力条件为：T＝530℃，p＝0.5GPa。

根据以上三点连线形成紫苏花岗岩的p-T演化趋势，与表壳岩从麻粒岩相变质作用峰期以后至晚期变质阶段的p-T趋势线大致平行。

从图7-1上可以看出，基性麻粒岩的p-T趋势总体上呈逆时针轨迹，而紫苏花岗闪长岩为顺时针轨迹，其中降温阶段的轨迹与基性麻粒岩峰期变质以后的特征相似，只是总体的温压稍低一些，说明紫苏花岗闪长岩遭受麻粒岩相变质时与基性麻粒岩峰期变质后的大环境相一致。根据变质流体数据编制的p-T条件，基性麻粒岩和紫苏花岗闪长岩的p-T演化趋势十分相似（第五章图5-4）。

基性麻粒岩的原岩形成后曾经过一个埋深阶段，可能是构造增厚；达到一定深度后，发生麻粒岩相变质，在峰期前后有大量花岗质岩石的增生，它们也遭受麻粒岩相变质；然后逐渐抬升，降温降压。