大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义.pdf

书书书 （）：岩石学报 ：腊晓峰，石永红，王娟等 大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义 岩石学报，（）：，：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义腊晓峰石永红 王娟周安泰 ，合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 ，收稿，改回 ，（）：，：（），（），：，；：，；：，；：，；摘要大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞而形成的，出露了世界上规模最大的、种类最齐全的各类超高压岩石，全面深刻地记录了大陆深俯冲过程。然而，对于该造山带“浅层”（地壳层次）俯冲折返过程的研究则较少涉及，这制约了对大别造山带形成全过程的整体理解。为此，本次研究以大别造山带最南缘经历绿帘 角闪岩变质的宿松杂岩为研究靶区，针对该杂岩别河地区的石榴斜长角闪岩展开了精细的岩相学、矿物化学、温压评价和年代学研究。研究表明，该岩石记录了三本文受国家自然科学基金重点项目（）和国家自然科学基金面上项目（）联合资助 第一作者简介：腊晓峰，男，年生，硕士生，矿物学岩石学矿床学专业，：通讯作者：石永红，男，年生，博士，教授，矿物学岩石学矿床学专业，：个变质阶段，其中第二阶段可进一步分为 和 两个亚阶段，具体的变质温压条件分别为：阶段：、；阶段 ：、；阶段 ：、设定 ；阶段：、设定 。其中，表现为近等压增温型式，反映了一个俯冲迟滞过程，暗示了“浅层”俯冲止于莫霍面附近，并受下伏岩石地幔热源供给导致其持续增温，而则显示降温降压样式，表现为缓慢抬升的过程。显然，大别造山带“浅”地壳层次的俯冲属于“暖”俯冲类型，并表现为一个缓慢变质演化过程，明显不同于大别造山带“冷”俯冲类型的大陆深俯冲的快速演化过程。锆石 年代学研究显示，石榴斜长角闪岩的锆石均为具振荡环带结构，测定的 个谐和年龄范围数据范围为 ，比值均大于 ，加权平均年龄为 ，该年龄应为其原岩结晶年龄，代表了哥伦比亚超大陆最终裂解时限。此外，侵入于石榴斜长角闪岩中的富石英花岗岩的加权平均年龄为 ，反映了中国东部中生代伸展事件。结合前人的年龄资料，可以推测 为哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆转换的时间节点。同时，可以明确宿松杂岩则是由不同时代、不同岩石类型构成的单元，是探究扬子板块自新太古代至中生代漫长复杂的演化过程最佳的场所变质单元。关键词宿松杂岩；石榴斜长角闪岩；中元古代；轨迹；金红石 温度计中图法分类号 ；大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞形成的，是探究大陆深俯冲的最佳场所（，；，；，；，）。该造山带自北向南由北淮阳变质带、北大别变质带、中大别变质带、南大别变质带和宿松变质杂岩构成（图 ）。其中，北大别、中大别和南大别变质带出露有世界上规模最大的、种类最齐全高压 超高压变质岩石，因而是透视深部变质演化过程的关键单元，并取得了丰硕成果（，；，；，；，）。相比较而言，有关大别造山带“浅层”地壳层次的俯冲折返的研究则相对匮乏，这对于完整解读大别造山带形成机制缺乏应有的支撑。目前，大别造山带有限的“浅层”过程研究主要集中于宿松杂岩（魏春景和单振刚，；王清晨等，；陈燕等，；石永红等，；图）。最初，魏春景和单振刚（）根据宿松杂岩区域变质岩石学研究和十多块样品的综合分析，认为其经历了绿帘角闪岩相条件下的相对快速的俯冲和折返过程，处于 地温梯度环境。随后，王清晨等（）根据石榴斜长角闪岩的矿物成分变化和对应关系，认为该杂岩经历了绿帘角闪岩相至角闪岩相条件下的等压增温、等温降压和降温降压三个过程。同时，陈燕等（）和石永红等（）在柳林 缺月岭断裂以北地区石榴云母片岩和石榴斜长角闪岩也展开了类似的分析研究。然而，根据石永红等（）和 （）的研究表明，该断裂以北应归属于南大别变质带（图）。换言之，宿松杂岩的变质演化过程解析仅限于魏春景和单振刚（）和王清晨等（）的研究，且两者认识也不尽相同。此外，关于宿松杂岩的形成时限、构成和演化过程也存在较多的争论（图 ）。安徽省地质矿产局（）和 （）根据区域地质调查、锆石年代学研究认为宿松杂岩主要由古元古代花岗片麻岩、变基性岩、片岩和变沉积岩构成，其形成于古元古代晚期，并记载了哥伦比亚超大陆形成事件。江来利等（）和李远等（）则依据在二郎镇北西和缺月岭南新元古代和新太古代花岗片麻岩的确定，认为该杂岩其形成于新元古代，并揭示罗迪尼亚超大陆形成和裂解过程。最近，（）对宿松杂岩石榴云母片岩的碎屑锆石研究，确定了太古代、古元古代、中元古代、新元古代和古生代 组碎屑锆石年龄和 组晚三叠纪变质年龄，认为该杂岩形成于中 晚泥盆世，经历了印支期造山过程（图）。同时，结合区域地质和年龄分析，认为除了中元古代年龄之外，其余年龄在扬子板块内部均具有对应的同时代地质体或源区出现。不难看出，宿松杂岩是由不同时代、不同岩性构成复合单元，并具有漫长复杂的地质演化历史。因此，对其充分厘清，是完整透析大别造山带演化过程重要补充。这其中，中元古代地质体存在与否则显得较为重要。中元古代（）是一个重要的地质时期，由于该时期构造活动、生物和气候演化较为平静，故又被称为“沉静”期（，；，；，；，）。该时期是哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆转换的重要节点（，；，）。因而，就宿松杂岩的岩石构成而言，中元古代地质体的探寻极为重要，也是阐释两个超大陆转换过程和机制的关键所在。为此，本次研究针对宿松杂岩的石榴斜长角闪岩及其围岩展开了详细变质岩石学和年代学研究，确定了其中元古代原岩形成时限，并构建了变质 轨迹，藉此探讨了宿松杂岩漫长复杂的演化过程和“浅层”俯冲、折返模型。研究区地质概况和样品特征研究区位于大别造山带最南缘，自北向南，出露的岩石单元为南大别变质带、宿松杂岩、张八岭群（图 ）。其中，南大别变质带位于柳林 缺月岭 山龙断裂以北，主要由花岗片麻岩、云母片岩和呈透镜体或团块状产出的榴辉岩构成。宿松杂岩北界为柳林 缺月岭 山龙断裂，南界被中生代花岗岩侵入，东南界为张八岭群所限（图 ），其主体为云母片岩、大理岩、古元古代和新元古代花岗片麻岩，少量为角闪岩、石榴腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义图 大别造山带宿松 太湖地区地质简图主图：王清晨等（）；陈燕等（）；石永红等（）；年龄文献中：锆石 年龄；年龄；年龄；年龄；花岗片麻岩；石榴子石角闪岩；片岩；基性岩脉；（）；（）；（）；（）；（）；桑 桑宝梁等（）；江 江来利等（）；石 石永红等（）；石 石永红等（）；其中黑色数值代表原岩结晶年龄，红色数值代表变质年龄，蓝色数值代表宿松杂岩最终沉积时限 插图：商城 麻城断裂；郯城 庐江断裂；磨子潭 晓天断裂；水吼 五河断裂；花凉亭 弥陀断裂；柳林缺月岭断裂 ：（）；（）；（）；：；（）；（）；（）；（）；（）；（）；（）；（）；（）；：；斜长角闪岩和新太古代花岗片麻岩。根据 （）的碎屑锆石研究，宿松杂岩的形成时限为中 晚泥盆世。张八岭群则位于研究区东南缘，呈狭长带状分布，组成岩性为千糜岩、糜棱岩和花岗片麻岩，在其东侧则为和古生代 新生代沉积盖层。本次分析样品采自宿松杂岩的别河村南，共计 块，用于分析的 块（、）分别为石榴斜长角闪岩（和 ）和富石英花岗岩（）（图 、图）。其中，石榴斜长角闪岩（）为此次重点研究样品，野外出露宽度约 ，具微弱面理，产状为 。其北与细粒花岗片麻岩相接（图 ），南界被云母石英片岩所限（图 ），其间被富石英花岗岩所侵入（图 ，），该花岗岩以富含石英为特征，组成矿物为石英（）斜长石（）白云母（）。石英呈他形粒状，粒径 ；斜长石呈他形 半自形，粒径 ，具聚片双晶；白云母呈自形 半自形片状，粒径约 岩石学报 ，（）：图 宿松别河地区野外特征和样品显微照片（）石榴斜长角闪岩及其围岩露头；（）石榴斜长角闪岩与花岗片麻岩野外照片；（）云母石英片岩野外照片；（）富石英花岗岩（）侵入于石榴斜长角闪岩（）；（）富石英花岗岩显微照片，主要矿物组成为 矿物缩写据 （）：石榴子石；石英；斜长石；微斜长石；角闪石；黑云母；白云母；钛铁矿；金红石；绿帘石；方解石；绿泥石；白云石；锆石；榍石 （）；（）；（）；（）（）（）；（），（）：；。石榴斜长角闪岩岩相学和矿物化学矿物化学分析在合肥工业大学资源与环境学院电子探针实验室（）完成，仪器型号为 ，测试条件为加速电压 ，探针电流 ，分析采用 的探针电流，电子束斑的直径为 。金红石单矿物挑选和制靶均在北京锆年领航科技有限公司完成，阴极发光（）图像由合肥工业大学资源与环境工程学院扫描电镜实验室完成，微量元素含量测试分析在中国科学技术大学 实验室进行，仪器型号为 ，激光剥蚀系统为相干 激光，束斑直径为 ，每个样品剥蚀时间为 ，标样采用 ，实验中每隔 个未知样测一次标样。石榴子石、角闪石、斜长石、黑云母、白云母、绿泥石分别以 、和 个 进行结构式计算。主要矿物成分见表 和表 。岩相学特征石榴斜长角闪岩（）共生矿物为石榴子石（腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义表 石榴斜长角闪岩（）不同变质阶段主要矿物代表性探针成分（）（）（）变质阶段阶段阶段阶段矿物 （核）（核）（边）（边）角闪石（）斜长石（）黑云母（）石英（）金红石（）方解石（）（图 ，）。石榴子石呈半自形 自形，粒径 ，其内部含有大量斜长石、黑云母、石英、方解石、白云石、绿帘石等早期矿物包体（图 ）。此外，石榴子石裂隙较为发育，可见绿帘石、绿泥石和石英充填其中（图 ，）。角闪石呈他形 半自形，粒径为 ，裂理发育，且常被细小白云母穿切（图 ）；斜长石呈他形 半自形，粒径为 ，聚片双晶较发育。黑云母主要以基质形式存在，多呈半自形 自形片状，粒径 ，其边部常被细小的绿泥石和白云母所切割。因退变作用影响，其易被绿泥石所替代，呈“假象”形式存在（图 ，）。金红石以包体和基质形式存在，前者发育于石榴子石中，后者形成于基质中。基质的金红石多呈不规则状粒状，根据粒径大小，可分为大颗粒金红（）和小颗粒金红石（），前者 ，后者粒径约 ，其边缘常被钛铁矿形成的反应边所替代（图 ），且这些金红石内部常包含榍石、锆石、石英和角闪石矿物（图 ）。石英含量较低，多为他形粒状，粒径约 ；方解石呈他形 半自形，粒径约 。主要矿物成分剖面石榴子石在 图中，该矿物显示了轻微环带结构，元素自核部至边部略微增高，元素则相对均匀（图 ，）。而成分剖面则展示了明显的环带特征，自核部至边部，由 升高至 ；则由 降低至 ；和 则相对平坦，含量分别为 和 （图 、表），表现为进变质环带特征（，；，）。角闪石该矿物的背散射（）图无明显颜色差异（图 ），但成分剖面则显示了环带结构特征（图 ），自核部至边部，和 含量迅速增高，分别由 、升高至 、，含量则由 下降至 ，则较为平坦，含量为 （表 ）。根据 （）、（）、（，）和 （）的研究，含量越高，压力越高，这表明该角闪石具进变质环带结构。黑云母该矿物的 图和成分剖面均显示了均匀变 岩石学报 ，（）：表 石榴斜长角闪岩（）基质中金红石 含量（）及变质温度（）（）（）（）矿物测点号 含量 （）（）（）（）注：温度 的脚标代表不同压力条件；表示平均温度；温度误差化特征，无环带结构（图 ，），其中，、和 含量分别为 、（表 ）。斜长石该矿物 图和成分剖面同样显示了均匀变化特征，无环带结构（图 ，），自核部至边部，、和 分别为 、和 。各变质阶段矿物成分特征综合岩相学和主要矿物成分剖面的分析（图 、图 、表），石榴斜长角闪岩可分为 个变质阶段，其矿物组合分别为：腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义图 石榴斜长角闪岩（）显微照片和背散射（）照片（）基质矿物共生组合显微照片，矿物组成为 ；（）石榴子石矿物包体显微照片；（、）石榴子石中矿物包体背散射照片，矿物组成为 ；（、）石榴子石裂隙内矿物组合，矿物组成为 ；（）基质中金红石显微照片；（）大颗粒金红石（）和小颗粒（）金红石背散射照片 （）（）（），；（）；（，），；（，），；（）；（）（）（）岩石学报 ，（）：图 石榴斜长角闪岩主要矿物 图、背散射（）照片及成分剖面（、）石榴子石 和 元素 图；（）石榴子石矿物成分剖面；（、）角闪石背散射照片和矿物成分剖面；（、）黑云母背散射照片和矿物成分剖面；（、）斜长石背散射照片和矿物成分剖面 ，（）（，）；（）；（，）；（，）；（，）腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义图 石榴斜长角闪岩主要矿物成分图解（）石榴子石 图；（）角闪石成分分类图解；（）金红石 图解；（）黑云母 图，虚线为黑云母的成分限定范围（，）；（）斜长石 图；（）白云母 （）图，阴影区为白云母的成分限定范围（，）；（）绿泥石分类图解 （）；（）；（）；（），（，）；（）；（）（），（，）；（）阶段：（核部）（核部）；阶段：（边部）（边部）；阶段：其中，阶段矿物主要以包体和核部成分形式存在（图 、图 ，），阶段矿物则以基质矿物和边部成分形式（图 ，、图 ，），而阶段矿物则以矿物假象、反应边、裂隙或切割基质矿物形式存在（图 ，）。具体矿物成分变化特征如下（图 、表 、表 ）：石榴子石根据成分剖面分析（图 ），该矿物核部和边部成分分别对应于变质阶段和阶段。在图 中，和 的成分差异较为明显，的 和 比值分别为 和 ，的 和 比值则分别为 和 。通过比较可以看出，两者 比值基本相同，比值差异较大，这暗示了具高 比值的 代表了峰期变质温度成分（，）。岩石学报 ，（）：角闪石该矿物为切尔马克闪石（）（图 、表 ），具明显的核 边进变质环带结构（图 ），（核部）的 、（）和 （总）分别为 、和 。（边部）的 、（）和 （总）分别为 、和 。两者的成分差异显著，暗示了其形成于不同的变质阶段。其中，后者的 （总）明显高于前者，代表了峰期变质压力成分（，；，；，；，）。金红石根据岩相学分析，该矿物以包体和基质两种形式存在（图 ，）。其中，包 体 的 金 红 石 含 量 为 。基质的金红石则分为 和 （图 ，），且均为变质阶段矿物。然而，两者的化学成分却略有差异，的 和 含量分别为 和 ，的 和 含量分别为 和 。不难看出，为高 金红石（），为低 金红石（）（图 、表 ）。黑云母包体中黑云母的 和 比值为 和 ，基质黑云母的 和 比值为 和 （图 、表 ）。斜长石包体中斜长石的 和 含量分别为 和 ，基质中斜长石的 和 含量分别 和 （图 ）。白云母该矿物以裂隙和切割基质矿物 种形式存在（图 ），均属于变质阶段中矿物、其中，裂隙中的白云母的 和 （）分别为 和 ，切割基质矿物的白云母的 和 （）分别为 和 （图 、表 ）。绿泥石该矿物以包体、裂隙和矿物假象形式存在（图 ，），前者属于变质阶段组合，后两者为变质阶段组合。包体的绿泥石的 、和 含量分别为 、和 ；裂隙的绿泥石的 、和 含量分别为 、和 ；假象的绿泥石的 、和 含量分别为 、和 （图 、表 ）。轨迹根据上述 个变质阶段的矿物组合和矿物成分变化（表、表 、图 、图 ），本次采用了 （）石榴子石黑云母温度计（）、（）角闪石 斜长石 石英温度计（）、（）（）和 （）（）金红石 温度计、（）白云母 温度计（）和 （）石榴子石 角闪石 斜长石 石英压力计（）、（）石榴子石 黑云母 斜长石 石英压力计（）、（）角闪石 斜长石压力计（）和（）石榴子石压力计（）进行了温压条件的计算和比较。同时，为保证分析的统计意义，各阶段选取了 个矿物对进行估计。具体见（图 、表 ）。阶段根据石榴子石内共生矿物包体的限定（图 ），该阶段选取了 个矿物对，并应用 和 进行温压条件估算（表 、图 ）。当应用前者时，变质温度和压力范围分别为 和 ，平均温压条件则为 和 。当应用后者时，变质温度和压力范围分别为 和 ，平均温压条件则为 和 。通过比较可以看出，两者计算的变质温压条件基本相同，大致落入绿帘角闪岩相范畴，只是后者的温压相对较低（图 ）。由于该阶段的矿物组合较为充分，并根据（）的建议，故采用 计算的 值较为合适。阶段此阶段选取了 个矿物对，应用 、和 进行联合求解和比较（表 、图 ）。应用 时，变质温压范围分别为 和 ，平均温压条件为 和 。应用 时，变质温压范围分别为 和 ，平均温压条件为 和 ，变质相跨度较大。应用 时，变质温压范围分别为 和 ，平均温压条件为 和 ，并进入到绿帘角闪岩相范围。应用 时，变质温压范围分别为 和 ，平均温压条件为 和 ，处于绿帘角闪岩相范畴。通过比较可以看出（表 、图 ），计算的温压条件属于角闪岩相变质范畴，且与岩相学分析一致（图 ）。而 给出了最高的变质温压条件，达到了榴辉岩相和麻粒岩相。显然，这与岩相学观测不相符，缺乏特征矿物及其组合的支撑。和 则给出了较低的 值，特别是变质温度与前两者差异较大，即便考虑误差的影响，温度差值仍可达 。结合岩相学分析，基质中的黑云母常易被绿泥石替代呈假象出现（图 ），以及黑云母 和 易扩散的特征（，），可以推测这两组地质温压计给出温度值可能偏低。相比较而言，计算的 值也许较好地代表了该阶段的变质条件。此外，由于该阶段基质金红石分为大颗粒（）、小颗粒（）金红石两种，且极为发育（图 ，），故应用了金红石 温度计对其变质温度进行了估算（表 、图 ，）。在 压力条件下，由 和 计算的 的平均变质温度分别为：和 ，而 的平均变质温度分别为：和 （表 ）。两者相比，前者的变质温度明显高于后者约 。由于金红石中 含量与温腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义图 石榴斜长角闪（）岩各阶段变质温压条件图和 轨迹（）变质阶段和温压；（）变质阶段 温压；（、）阶段 和阶段 温压（金红石 温度计）；（）轨迹，黄色线段为本次研究的 轨迹；为应用 金红石 温度计，在压力设定为 时，获得的阶段 温压值 变质相来自 ，；，；变质相系据 ，修改 （）（）；（）；（，）（）；（），；，；，；，岩石学报 ，（）：表 石榴斜长角闪岩（）三期变质阶段温压条件 （）变质阶段（）（）（）（）矿物对温压计阶段 阶段阶段 （）（）阶段 （）（）阶段 注：代表设定的压力；大颗粒高 金红石；小颗粒低 金红石；温度误差；压力误差度呈正相关性（，；，），故这意味着高 的 和低 的 记录的是不同阶段的变质温度。然而，岩相学研究显示它们均为阶段矿物组合，理应记录相同的变质条件。对于这种矛盾性的结果，推测可能是由于金红石矿物颗粒不同导致 含量差异所致。根据 （）、高晓英和郑永飞（）的研究，金红石中 含量与其颗粒大小呈正比关系，并暗示了大颗粒金红石相对于小颗粒受到扩散作用和后期退变、流体活动影响较小，从而保留较高的 含量。为了便于比较阶段的峰期条件，此处参照 计算的压力条件（表 ），将压力设定为 、时，应用 和 金红石温度计，的平均变质温度分别为：、和 、，而 的平均温度分别为：、和 、（表 、图 ）。通过比较可以看出，若考虑到误差，的温度与 计算的温度基本一致（表 、图 ），这表明大颗粒的 的 几乎未受到后期退变或扩散作用的影响，其温度也代表了变质阶段的温度。相反，小颗粒的 的温度明显偏低，显然 含量受到后期作用的强烈改造或影响，反映的是退变质环境。若如此，根据 和 的 含量和温度差异，阶段可以进一步细分为分为：阶段 和阶段 两个亚阶段（图 ）。其中，阶段 的变质条件由 计算的 值为代表，相当于峰期变质条件。而阶段 为退变质阶段，因缺乏充分的矿物组合，其变质条件则难以确定。但这里，可借鉴魏春景和单振刚（）和王清晨等（）确定的退变质阶段的压力值，推测该阶段压力在 范围。并据此，应用 和 对 进行温度估算，将压力设定在 、时，获得的平均变质温度分别为：、和 、（表 、图 ，）。同时，考虑到 金红石温度计的限制（，）：当估算的 时，温度偏低约 ；当 时，温度会系统偏高，本文采用 计算的变质温度条件。如此，阶段 的变质温压范围可确定在：和 设定 ，处于退变质的角闪岩相范畴（表 、图 ）。阶段该阶段的共生矿物表现低温低压退变质特征（图 ，）。据此，应用白云母 温度计 ，并选取了个矿 物 对 进 行 评 价，当 压 力 设 定 在 、和 时，获得的变质温度范围分别为：、和 （图 ），基本位于绿片岩相变质范围，其变质温压条件大致为：设定 和 （表 、图 ）。基于上述分析可以看出，宿松杂岩的石榴斜长角闪岩展现为一条顺时针的 型式，记录了阶段、和三个变质阶段，其中，阶段可进一步分为 和 两个亚阶段。由阶段至阶段 显示了近等压增温特征，阶段 至阶段 和阶段为降温降压（图 ）。锆石 定年本次锆石 年龄分析选取了 石 榴 斜 长 角 闪 岩（）和富石英花岗岩（）两件样品进行。锆石的单矿物挑选和制靶均由河北省廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司完成，阴极发光（）图像由合肥工业大学资源与环境工程学院扫描电镜实验室完成。锆石 年龄测试在中国科学技术大学 实验室进行，测试仪器为质谱仪 ，锆石的剥蚀束斑直径为 和 ，每个样品剥蚀时间为 ，实验中每隔 个未知样测一次锆石标样 ，每隔 个未知样品测一次标准硅酸盐玻璃 。年龄采用中国科学技术大学 实验室开发的 软件进行计算，对普通铅进行矫正，以保证以确保 、值的准确性，谐和图和锆石年龄直方图的绘制使腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义表 石榴斜长角闪岩（）和富石英花岗岩（）锆石年龄数据表 （）（）测点号 （）同位素比值年龄（），石榴斜长角闪岩 ，富石英花岗岩 岩石学报 ，（）：图 石榴斜长角闪岩和富石英花岗岩锆石阴极发光图片（）、图和年龄谐和图（）石榴斜长角闪岩锆石 图；（）富石英花岗岩锆石 图；（）石榴斜长角闪岩锆石 谐和图；（）石榴斜长角闪岩 图；（、）富石英花岗岩锆石 谐和图 ，（）；（）；（）；（）；（，）用 完成。石榴斜长角闪岩（）该样品共选出锆石 颗，对 粒锆测试了 个点，获得 个谐和年龄数据（表 ）。该样品锆石多为无色透明，呈半自形 自形柱状、椭圆状和不规则状，长宽比 ，粒径为 。图像显示，这些锆石多具明显的振荡环带结构，少部分为面状分带或弱环带结构，边缘偶尔发育极窄的不规则白色亮边（图 ）。谐和年龄集中于 （表 、图 ），锆石的 含量为 ，含量为 ，比值为 ，均大于 （图 ）。结合 分析，这些锆石均为岩浆成因。因此，对 个谐和年龄数据的加权平均年龄为 （图 ），代表了该岩石成岩结晶时限。富石英花岗岩（）该样品共挑出锆石 颗，对 粒锆石测试分析了 个点，获得 个谐和年龄数据，（表 ）。锆石多为淡灰色至无色透明，呈半自形 自形柱状或不规则状，粒径 ，长宽比为 。同时，图揭示了这些锆石具有复杂的结构特征，发育有弱分带、振荡环带、面状分带等结构（图 ）。该样品的锆石年龄跨度较大，范围在 ，大致可以分为两组（表 、图 插图）：腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义第一组为个谐和数据，年龄较为分散，范围为 ，其 比值均大于 ，多数大于 ，结合 图分析（图 ），这些锆石属于岩浆成因，可能为捕获锆石；第二组为个谐和数据年龄集中，范围为 ，其 含量为 ，含量为 ，比值 。尽管，图显示这些锆石仅具微弱的振荡环带，但考虑到其 比值基本上都大于 ，以及年龄集中特征，该组年龄应代表岩浆结晶时限，其加权平均年龄为 （表 、图 ）。讨论 大别造山带“浅层”俯冲 折返过程长期以来，大别造山带大陆深俯冲过程一直为研究的重点（，；，；刘贻灿等，），特别是对经历了超高压变质的北大别、中大别和南大别变质带的变质演化过程有着深入系统的解析和认识（，；，）。从这三个单元完整的顺时针 轨迹来看（图；，），均具有相同的演化型式，表现为连续依次俯冲 折返的特征。其中，在俯冲时，三个单元或岩片均处于为“冷”俯冲状态，具有低的地温梯度（），暗示了一个相对快速的过程。而在折返过程时，表现为近等温降压的特征。在 之间，俯冲岩片上升了约 ，显示了一个迅速抬升的特征，这意味着深俯冲作用是一个极为快速的过程。相比较而言，大别造山带的“浅层”（地壳层次）俯冲 折返过程研究则极为稀少（魏春景和单振刚，；王清晨等，），且对其是否具有类似于超高压单元变质演化过程和型式并没有统一的认识。因此，该造山带完整的由地壳至地幔或软流圈，直至回返至地表的演化全过程并未得到充分的刻画。从本次宿松杂岩的石榴斜长角闪岩构建的变质演化型式来看（图 、图 ），其发育了阶段、和三个变质阶段，且阶段又细分为 和 两个亚阶段，同样显示了一个顺时针的 轨迹，这表明宿松杂岩与北大别、中大别、南大别变质带形成于相同的动力学背景之下。然而，根据各阶段变质温压条件差异（表 ），其演化过程明显不同于后三者（图 ）。自阶段阶段 ：条件由 、变化至 、，俯冲深度并未进入岩石圈地幔，表现为地壳层次的“浅层”俯冲。同时，显示了一个近等压增温的特征，即便考虑到温度误差，温度也至少增加了 。并且该过程的地温梯度大致在 ，属于“暖”俯冲类型，反映的是一个俯冲停滞持续增温过程。根据这两个阶段的 值分析，该俯冲过程终止于 的深度，相当于莫霍面附近。据此，可以推测当宿松杂岩岩片由浅表俯冲到莫霍面深度时，因受到下伏岩石圈地幔的阻挡，其无法继续俯冲并停滞。同时，接受下伏岩石圈地幔的热源不断供给，致使温度缓慢增高。而由阶段图 宿松杂岩与北大别、中大别、南大别变质带 轨迹对比图北大别、中大别、南大别变质带 轨迹据 ，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，阶段 和阶段：变质温度和压力分别下降了 、和 、，表现为降温降压特征（表 、图 ），暗示了一个缓慢抬升的过程（，）。由于本次锆石 定年未获得任何变质年龄，故本文仅借鉴前人年龄数据进行分析。截止目前为止，有关宿松杂岩的变质年龄数据十分有限（图 ）。在宿松杂岩北浴附近，江来利等（）从石榴斜长角闪岩中获得角闪石 的 年龄，石永红等（）在对石榴云母片岩锆石 定年中获得了 变质年龄，并一致认为这些年龄代表主期角闪岩相变质时限。而桑宝梁等（）在柳坪东南对云母片岩中白云母 测年，获得了 年龄，并认为其代表了绿片岩相变质时限。若如此，则可对应于本次阶段 时限，则对应于阶段（图 ）。结合这两个阶段的变质 条件差异可以看出，在大约 时间内，宿松杂岩岩片在回返时仅抬升了 ，明显低于北大别、中大别和南大别变质带的折返速度，并进一步确实了宿松杂岩的缓慢抬升的过程。推测这可能是由于深俯冲岩片在快速折返时，受到上覆停滞在莫霍面附近宿松杂岩的阻碍，致使其挤出上升力衰减，进而导致该杂岩缓慢抬升所致。据此可以看出，大别造山带的深俯冲和“浅层”俯冲过程有明显差别，前者表现为快 岩石学报 ，（）：速的俯冲和折返特征，而后者是缓慢俯冲、停滞和缓慢抬升。石榴斜长角闪岩的启示中元古代（）一直被视为一个平静的地质时期（，；，；，；，），也是哥伦比亚超大陆最终裂解，以及向罗迪尼亚超大陆转换的重要时期（，；，）。然而，有关哥伦比亚超大陆精确的裂解时限一直存在较多争议（，；，；，）。目前，哥伦比亚超大陆形成时限通常认为在 ，主期为 （，），而罗迪尼亚超大陆则形成于 ，并于 裂解（，；，）。就本次确定的 石榴斜长角闪岩而言，该地质体在扬子板块鲜有发现，仅有沉积碎屑锆石年龄的记录（李俊辉等，；，；，）。结合大别造山带最南缘的宿松地区年龄资料来看，（）对铜锣尖 柳坪 亭前一带古元古代花岗片麻岩、基性岩和片岩的锆石 定年研究表明（图 ），扬子板块属于哥伦比亚超大陆一部分，形成于 。而柳坪东 新元古代花岗片麻岩或变质花岗岩则反映了罗迪尼亚超大陆的裂解事件（江来利等，；，；，；李远等，）。显然，的年龄处于两者衔接时段。参考 （）的扬子板块和华夏板块初始的 俯冲碰撞拼合时限，哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆转换的时间可限定在 之间。此外，本次 富石英花岗岩的则表明大别造山带形成之后经历了中国东部白垩世伸展事件（，；，；，；，；，；谢清陆等，；赵子福和郑永飞，）。进一步，结合该地区确定的 花岗片麻岩（李远等，）、的片岩（，）和 印支期变质事件（桑宝梁等，；江来利等，；石永红等，）（图 ），可以看出宿松杂岩较为完整地记录了扬子板块自太古代至中生代的演化过程，是探究扬子板块复杂而漫长历程的最佳场所。结论（）根据岩相学、矿物化学研究和热力学计算，宿松杂岩别河地区的石榴斜长角闪岩记录了、三个变质阶段，其中阶段可进一步分为 和 两个亚阶段。各阶段的温压条件分别为：阶段：、；阶段 ：、；阶段 ：、设定 ；阶段：、设定 ，展现了一个等压增温至降温降压的顺时针 轨迹，揭示了大别造山带“浅层”缓慢俯冲、折返特征，明显不同于该造山带深俯冲快速过程。（）锆石 年代学研究显示，石榴斜长角闪岩中锆石均具振荡环带结构，比值为均大于 ，显示了岩浆成因特征，加权平均年龄为 ，该年龄代表了哥伦比亚超大陆最终裂解时限。富石英花岗岩具两组年龄，第一组年龄范围为 ，为捕获锆石。第二组年龄范围为 ，比值 ，具岩浆成因特征，加权平均年龄为 ，反映了中国东部中生代伸展事件。致谢在成文过程中，感谢陈福坤教授、吴春明教授和刘航副教授的充分支持、讨论和指导；感谢侯振辉高级工程师在锆石 测年分析过程中给予的鼎力支持和帮助；感谢评审人认真负责的评改指正。，（）：，（）：，（），（）：，：，（）：，：，：，（）：（），（）：，（）：，：，（）：，（）：，：腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义 ，：，（），（）：，（），（）：，（）：（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：（），：（），（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：（），（）：，：，：，（）：（），：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：（），：，（）：（），：，：，（）：，爦 ，（）：，爦 ：，（）：，：，（），：，：，（）：，岩石学报 ，（）：，：，（）：？，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：（）：，（）：，（）：（），（）：（），（）：（），：，（）：，（）：，（）：（），：，：，：，（）：（），：，（），（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：（），（）：（），（）：，（）：，：，（）：，：，（）：（），（）：，：，（）：，：（），（）：，：，（）：，（）：，：，：附中文参考文献安徽省地质矿产局 安徽省区域地质志北京：地质出版社，陈燕，魏春景，张景森，初航 大别山南部高压 超高压变质地腊晓峰等：大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义体中云母片岩和片麻岩的相平衡研究岩石学报，（）：高晓英，郑永飞 金红石 和锆石 含量地质温度计岩石学报，（）：江来利，吴维平，刘贻灿，李惠民 大别山南部宿松杂岩的 锆石和 角闪石年龄及其地质意义岩石学报，（）：李俊辉，于洋，韦龙猛，胡昭平，陈福坤 大别山造山带宿松岩群锆石 年龄和 同位素特征：宿松地体物源和属性地球科学与环境学报，（）：李远，刘贻灿，杨阳，邓亮鹏 大别山宿松变质带花岗片麻岩的锆石 年龄和 同位素成分地球科学与环境学报，（）：刘贻灿，王辉，杨阳，侯克斌，李洋，宋彪 大别山北淮阳带东段石榴斜长角闪岩石炭纪变质作用的测定地球科学，（）：刘贻灿，侯克斌，杨阳，李洋，宋彪 大别山北淮阳带奥陶纪花岗岩的厘定及其对北秦岭东延的启示大地构造与成矿学，（）：桑宝梁，陈跃志，邵桂清 大别山东南麓宿松群铷 锶年龄及其构造意义的探讨中国区域地质，（）：石永红，林伟，王清晨 大别山太湖地区宿松变质杂岩中石榴斜长角闪岩的 轨迹及反映的俯冲过程地质科学，（）：石永红，王次松，康涛，徐旭峰，林伟 安徽省宿松变质杂岩岩石学特征和锆石 年龄研究岩石学报，（）：石永红，王娟，聂峰，曹晟，康涛 宿松变质杂岩中石榴石 蓝晶石 硬绿泥石片岩形成条件及时限研究岩石学报，（）：王清晨，从柏林，大别山太湖 马庙断裂带两侧变质地体的增温变质作用岩石学报，（）：魏春景，单振刚 安徽省大别山南部宿松杂岩变质作用研究岩石学报，（）：谢清陆，李双庆，方博文，张贺，陈福坤 大别造山带宿松地体中 基性脉岩锆石年龄及其地质意义地球科学与环境学报，（）：谢清陆，李双庆，贺剑峰，陈福坤 大别造山带宿松地体早白垩世中 基性脉岩地球化学特征地球科学与环境学报，（）：赵子福，郑永飞 俯冲大陆岩石圈重熔：大别 苏鲁造山带中生代岩浆岩成因中国科学（辑），（）：岩石学报 ，（）：