北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录.pdf

2023年 7月CHINESEJOURNALOFGEOLOGY地质科学DOI：10.12017/dzkx.2023.04658（3）：8108365彭春蕾810北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录*彭春蕾1石永红1王娟1侯振辉2腊晓峰1刘晓宇1王智慧1（1.合肥工业大学资源与环境工程学院 合肥230009；2.中国科学技术大学 合肥230026）摘要长期以来，大别造山带的超高压变质作用一直是研究的热点，而有关该造山带的高温或超高温变质作用的研究则相对有限，且主要集中于北大别变质带中残存的特征性岩石榴辉岩和变基性岩，对于普遍发育的长英质和泥质片麻岩的变质属性和时限则极少涉及，制约了人们对该造山带形成与演化过程的充分解读。为此，本次研究以北大别龚家岭地区广泛出露的刚玉片麻岩和含辉石花岗闪长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩为研究对象，展开了详细的野外调查、岩相学、矿物化学分析、热力学评价和年代学研究。研究显示，这些片麻岩经历了麻粒岩相、角闪岩相和绿片岩相 3个阶段的变质作用，温压条件分别为：T=724 762 和 P=0.30.4 GPa；T=586 595 和 P=0.30.4 GPa；T=382 395 和P=0.10.3 GPa，总体显示了近等压降温的特征。其中条件基本达到了高温变质作用范畴，为北大别变质带中普遍发育的片麻岩的主期变质条件。锆石 UPb定年结果显示，刚玉片麻岩具 Group和 Group两组锆石年龄，分别为 70919 Ma67719 Ma和 2072 Ma。含辉石花岗闪长片麻岩则记录了Group、Group和Group等3组锆石年龄，分别为60223 Ma23711 Ma、2174 Ma 和 1925 Ma。结 合 锆 石 CL 图 和 Th/U 比 值 分 析，这 两 个 片 麻 岩 的Group组锆石 Th/U 比均大于 0.1（多数0.4），均为岩浆继承锆石，该年龄反映了早期多岩浆事件。Group组锆石的 Th/U 比均0.1，显示了变质成因特征，其 217207 Ma年龄对应于主期麻粒岩相变质时限。Group组锆石的 Th/U比均0.1，表现变质增生特征，其 192 Ma年龄相当于角闪岩相变质时限。本次研究表明北大别变质带主体经历了浅层次的高温变质作用，缺乏高温超高压变质的“记录”。关键词北大别变质带高温变质作用刚玉片麻岩主期变质条件锆石 UPb定年中图分类号：P588.3，P597文献标识码：A文章编号：0563-5020（2023）03-810-27大别造山带位于中国东部，是由扬子陆块向华北陆块俯冲、碰撞形成的（Cong，1996；Faure et al.，1999，2003），该造山带出露有世界上规模最大、分布最广的超高压变质岩，是探究大陆深俯冲的经典地区。前人对其研究取得了丰硕的研究成果（Zheng et al.，2008，2012，2019，2021a，2021b）。大别造山带自北向南可分为北淮阳*国家自然科学基金项目（编号：41972059）资助。彭春蕾，女，1998年生，硕士研究生，岩石学专业。Email：石永红，男，1968年生，博士，教授，岩石学专业。本文通讯作者。Email：2023-01-09收稿，2023-04-07改回。5彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录811浅变质带、北大别变质带、中大别变质带、南大别变质带和宿松杂岩带（Faure et al.，1999，2003；Zheng et al.，2005）（图 1）。目前多数研究都集中于北、中、南大别变质带的超高压变质作用，深部动力学过程和成因机制（Faure et al.，1999，2003；Zheng etal.，2008，2012，2017，2019，2021a，2021b；Lin et al.，2015；Ji et al.，2017）。然而，随着研究的深入，大别造山带的高温超高温变质作用日益成为研究的热点之一（Zhang et al.，1996；Chen et al.，2006；Liu et al.，2007a，2011，2015；Gao et al.，2017；Lei et al.，2019；刘贻灿等，2019）。超高压变质作用通常形成于板块之间挤压体制之下，而高温（750 900）（Pattison et al.，2003；Kelsey and Hand，2015）超高温（900 1 100）（Harley，1998；Brown et al.，2006，2007a，2007b；Kelsey andHand，2015）变质作用反映的是伸展或拉张背景，且该变质作用通常伴随有大量的部分熔融作用，对解析汇聚板块之间的大陆岩石圈演化和地壳分异具有重要的指示意义（Harley，1989；Brown，2001；Sawyer et al.，2011）。显然，明晰大别造山带的超高压图 1大别造山带地质概况简图Fig.1Geological map of the northern Dabie orogenic belt8115彭春蕾地质科学2023年812和高温超高温变质作用的耦合关系是全面理解和透视该造山带形成全过程的基础。大别造山带的高温超高温变质作用主要发育于北大别变质带（Zhang et al.，1996；Chen et al.，2006；Gao et al.，2017；Lei et al.，2019）。Zhang et al.（1996）最初通过对泥质、长英质和镁铁质麻粒岩团块的岩相学和热力学评价，认为北大别变质带整体经历了麻粒岩相变质，峰期变质温压条件为 800 830/1.01.4 GPa。随后，Liu et al.（2005，2007a，2011）通过对北大别残存的榴辉岩团块的年代学和温压条件的研究，认为该单元经历了高温超高压变质，温压条件和时限分别为910 980/4.0 GPa和227222 Ma，并普遍叠加了早侏罗世（199 Ma）麻粒岩相变质作用（900 920/1.11.4 GPa）。Gao et al.（2017）则根据麻粒岩的研究认为其记录了 188 Ma和 127122 Ma的两期麻粒岩相变质，其中后者的温压条件为 738 951/1.0 GPa。此外，Chen et al.（2006）通过对泥质麻粒岩系统的 PT演化研究，确定了古元古代和白垩纪两期超高温变质事件，对应的变质温度分别为 920 980 和 860 920。Lei et al.（2019）则针对混合岩的研究，确定了三叠纪超高温变质作用（900 950）。由此可见，北大别变质单元的高温超高温变质作用记录主要是来自呈透镜状或团块状的麻粒岩和镁铁质岩，而其围岩是否普遍经历高温或超高温变质作用则缺乏明确的定量分析。Zhang et al.（1996）则强调这些麻粒岩相变质的岩石围岩主要为退变质作用过程中叠加了角闪岩相变质作用的正片麻岩。这意味着北大别变质单元的高温或超高温变质作用的普遍性仍需进一步确证。同时，上述年龄对比显示，该单元高温超高温变质作用时限自三叠纪、早侏罗世和白垩纪均有发育，且较为繁杂，这暗示了其时间序列并不清晰，限制了对大别造山带形成过程的充分解读。为此，本次研究针对北大别变质带出露的刚玉片麻岩及其围岩，展开了详细的野外调查、岩相学分析、热力学评价和年代学研究，明确了北大别普遍存在高温变质作用及其时限，并结合前人资料，充分探讨了大别造山带地壳浅部的俯冲折返过程。1研究区地质概况大别造山带有限的高温超高温变质岩主要集中于北大别变质带中（Chen et al.，2006；Tong et al.，2011；Gao et al.，2017；Lei et al.，2019），该变质带位于晓天磨子潭断裂以南，水吼五河断裂以北，其南部为中大别超高压变质带，北部为北淮阳变质带（图 1b）。主要由正片麻岩、混合岩、变基性岩超基性岩和少量麻粒岩、大理岩、含 金 刚 石 榴 辉 岩 构 成（Zhang et al.，1996；Xu et al.，2003，2005；Liu et al.，2007a；Liu et al.，2011；Wang et al.，2012；Chen et al.，2015），被视为高温超高压变质单元（Xu et al.，2003，2005；Zheng et al.，2005，2008；Liu et al.，2007a）。其俯冲和折返的变质年龄在 226170 Ma 之间（Liu et al.，2007a，2007b；Liu et al.，2010；Jian et al.，2012；Wang et al.，2012；Chen et al.，2015），并记录了与环太平洋构造运动相关的白垩纪 145115 Ma的岩浆作用、混合岩化作用和麻粒岩相变质作用（Wang etal.，2007；Wu et al.，2007；Xu et al.，2007；Zhao et al.，2007，2011；He et al.，2011；Chen et al.，2015；Ji et al.，2017）。本次研究区域位于北大别变质单元北端的龚家岭地区（图 1），以晓天磨子潭断裂8125彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录813为界，其可分为两部分；北东段为白垩纪火山岩、闪长岩和北淮阳佛子岭群的片岩，该片岩经历角闪岩相的中级变质作用（赵俊先等，2019；王智慧等，2021），峰期变质年龄为 270260 Ma（牛宝贵等，1994；Ratschbacher et al.，2000；唐虎，2022）；西南段为北大别变质带，并被白垩纪花岗岩侵入，是本次研究的重点区域，出露的岩石主要为黑云角闪斜长片麻岩和含辉石花岗闪长片麻岩（图 2a、图 2b），两者呈犬牙交错形图 2龚家岭地区出露的各类岩石a.黑云角闪斜长片麻岩（LD0011）野外照片；b.刚玉片麻岩（LD0021）和含辉石花岗闪长片麻岩（LD0023）野外照片；c.辉石橄榄岩（LD0041）野外照片；d.含辉石花岗闪长片麻岩（LD0023）和石榴斜长角闪岩（LD0031）野外照片；e.石榴斜长角闪岩（LD0031）单偏光照片，由石榴石、角闪石、斜长石、石英、黑云母和钛铁矿组成，角闪石常被由透辉石+斜方辉石+斜长石构成的后成合晶所替代；f.石榴斜长角闪岩（LD0031）正交偏光照片，石英斜长石颗粒边界具尖锐角状的透辉石Amp.角闪石；Grt.石榴子石；Bt.黑云母；Pl.斜长石；Ilm.钛铁矿；Qz.石英；Di.透辉石Fig.2Various kind of rocks exposed in Gongjialing area8135彭春蕾地质科学2023年814式相接触，面理总体倾向北北北东（图 1）。前者主要分布于宋家河小四望山石槽镇和松子尖一带，产状较为平缓，后者沿龚家岭汪家冲一带分布。少量的刚玉片麻岩、辉石橄榄岩、石榴斜长角闪岩呈规模不等的透镜体产出于含辉石花岗闪长片麻岩之中（图 1）。刚玉片麻岩出露规模约 2 m1 m（图 2b）。辉石橄榄岩（样品 LD0041）位于龚家岭北西，范围可达 1 km0.5 km（图 2c）。石榴斜长角闪岩（样品 LD0031）出露宽度可达 550 m（图 2d），主要由石榴子石、角闪石、斜长石、石英、黑云母和钛铁矿组成，角闪石常被由透辉石+斜方辉石+斜长石构成的后成合晶所替代（图 2e），且可见到具尖锐二面角的透辉石存在于斜长石和石英矿物粒间（图 2f），暗示了熔体的存在（Holness and Sawyer，2008；Chen et al.，2013a，2013b，2017）。2分析样品介绍本次共采集样品 16 块，重点分析样品为刚玉片麻岩（LD0021）、含辉石花岗闪长片麻岩（LD0023）和黑云角闪斜长片麻岩（LD0011），其中后两类岩石在北大别变质带普遍发育。矿物化学分析由合肥工业大学资源与环境学院的电子探针（EPMA）实验室完成。仪器型号为 JEOL JXA8230，工作条件为测试电流 1020 nA，束斑 35 m，背散射图像加速电压为 15 kV。黑云母、白云母、角闪石、斜长石、单斜辉石结构式分别以 11、23、8 和 6 个氧原子进行计算（表 1）。文中的矿物代号根据 Whitney and Evans（2010）。2.1岩相学特征（1）刚玉片麻岩（LD0021）：样品采自龚家岭采场（图 1，图 2b），主要组成矿物为刚玉（15%20%）正长石（30%35%）钠长石（20%25%）黑云母（15%20%）夕线石（5%）（图 3a图 3d，表 1）。刚玉呈自形半自形，粒径大小不一，小者粒径在 0.10.2 mm，大者粒径为 0.40.6 mm，偶见钾长石包体，在其边缘常可见到白云母反应边（图 3c、图 3d）。长石主要为正长石和钠长石，多为他形半自形，粒径为 0.32 mm（图 3a图 3d）。黑云母呈半自形到自形，粒径 0.10.5 mm。夕线石呈自形长竹节状或柱状，粒径约 0.31 mm（图 3a、图 3b）。该岩石极为少见，仅出露于北大别变质带北缘和晓天磨子潭断裂南西的镁铁质超镁铁质岩附近（海恩慈等，1986）（图 1），孙先如等（1994）认为该岩石变质条件为角闪岩相，RbSr 同位素定年得到变质年龄为151138 Ma。（2）含辉石花岗闪长片麻岩（LD0023）：该样品与刚玉片麻岩呈整合接触（图 2b），具粗粒花岗变晶结构，组成矿物为斜长石（45%50%）+石英（35%40%）+角闪石（5%10%）+黑云母（3%5%）+透辉石（1%3%）+榍石（1%）（图 3e，表 1）。斜长石呈自形到半自形，粒径为 0.81.0 mm；石英多呈他形，粒径 0.10.8 mm；角闪石为半自形自形，粒径 0.41.2 mm；透辉石含量较少，自形到半自形，粒径为 0.71 mm；黑云母呈自形，粒径约 0.10.5 mm，沿解理或裂隙常易被绿泥石所替代。（3）黑云角闪斜长片麻岩（LD0011）：样品位于佛子岭水库南东端（图 1），具中细粒变晶结构，组成矿物为黑云母（5%10%）+斜长石（40%45%）+角闪石（10%8145彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录815表 1刚玉片麻岩及其围岩的主要组成矿物代表性矿物化学成分/%Table 1Representative mineral compositions/%for corundum gneiss and its surrounding rocks编号矿物SiO2TiO2Al2O3FeOCr2O3MnOMgOCaONa2OK2ONiOTotalSiAlFe3+TiMgFe2+CrNiMnCaNaKSumOLD0021Bt核部34.154.6618.8917.850.000.119.350.010.2010.070.0095.292.601.700.000.271.061.140.000.000.010.000.030.987.7811Bt边部33.983.7718.7918.190.000.179.050.010.199.440.0093.582.631.720.000.221.051.180.000.000.010.000.030.937.7711Ms43.950.3132.552.220.020.030.570.030.5111.150.0091.333.092.700.000.020.060.130.000.000.000.000.071.007.0711Or65.960.0017.630.010.020.010.000.073.0612.360.0099.123.030.950.000.000.000.000.000.000.000.000.270.734.998Pl66.700.0020.740.090.060.000.001.1311.040.280.00100.032.931.070.000.000.000.000.000.000.000.050.940.025.018Sil36.570.0063.030.560.020.020.000.000.000.030.05100.270.992.010.000.000.000.010.000.000.000.000.000.003.015Crn0.020.3799.740.680.000.060.000.070.000.000.00100.93LD0023Amp核部43.152.009.6016.220.000.4711.3211.931.551.280.0297.546.461.690.410.232.531.630.000.000.061.920.450.2415.6123Amp边部43.771.678.5016.590.000.5611.4612.051.401.040.0397.096.581.510.470.192.571.620.000.000.071.940.410.2015.5523Pl61.710.0024.130.140.000.000.004.878.730.240.0699.882.741.260.000.000.000.010.000.000.000.230.750.015.018Bt36.904.1813.3618.680.100.4112.870.000.109.370.0095.962.801.190.000.241.461.190.010.000.030.000.020.917.8211Di52.470.000.2010.500.020.8311.2223.510.210.000.0299.002.010.010.000.000.640.340.000.000.030.960.020.004.006LD0011Amp核部44.691.528.5416.370.000.6611.7312.051.511.080.0098.156.631.490.440.172.591.590.000.000.081.920.440.2115.5523Amp边部43.991.467.5016.940.000.7511.9811.611.661.040.0096.926.611.330.710.172.681.410.000.000.101.870.480.2015.5523Pl64.200.0021.030.150.000.000.004.588.730.450.0099.142.861.110.000.000.000.010.000.000.000.220.760.034.978Bt36.393.7213.7219.010.030.5013.070.040.128.960.0195.572.771.230.000.211.491.210.000.000.030.000.020.877.84118155彭春蕾地质科学2023年81615%）+石英（30%35%）+锆石（1%）（图 3f，表 1）。黑云母呈半自形自形，粒径为0.10.4 mm，且沿裂隙或解理缝常易形成绿泥石；斜长石呈自形半自形，粒径为0.20.8 mm，表面常易蚀变，呈“糟化”状；角闪石为半自形，粒径为 0.51.2 mm；石英多为他形，粒径为 0.10.6 mm。图 3刚玉片麻岩、含辉石花岗闪长片麻岩和黑云角闪斜长片麻岩显微照片ab.刚玉片麻岩单偏光照片，主要由刚玉、正长石、钾长石、钠长石、黑云母、夕线石组成；cd.刚玉片麻岩正交偏光照片，刚玉内部偶含有长石包体，其边缘为白云母构成的狭窄反应边；e.含辉石花岗闪长片麻岩单偏光照片，主要由角闪石、石英、黑云母、透辉石、斜长石、绿泥石等组成；f.黑云角闪斜长片麻岩单偏光照片，主要由角闪石、石英、黑云母、绿泥石、斜长石组成Amp.角闪石；Grt.石榴子石；Bt.黑云母；Pl.斜长石；Qz.石英；Di.透辉石；Crn.刚玉；Ab.钠长石；Or.正长石；Ms.白云母；Chl.绿泥石；Sil.夕线石Fig.3Micrograph for the corundum gneiss，diopsidebearing granodioritic gneiss and biotiteamphibole plagioclase gneiss8165彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录8172.2主要矿物成分化学分析为了精确制约 LD0021、LD0023 和 LD0011 等 3 个样品形成的变质温压条件，本次对这些岩石的主要矿物进行了细致的矿物化学分析，并对用于温压估计的黑云母、角闪石和长石展开了精细成分剖面分析（图 4，图 5，表 1）。图 4主要样品的 BSE图像和矿物成分剖面ab.LD0021黑云母的 BSE图像及成分剖面；cf.LD0023角闪石、斜长石的 BSE图像及成分剖面；gj.LD0011角闪石、斜长石的 BSE图像及成分剖面Fig.4BSE images and composition profiles of main samples8175彭春蕾地质科学2023年818（1）刚玉片麻岩该片麻岩中的主要矿物成分相对均匀，但黑云母显示了微弱的成分环带特征（图 4a、图 4b），自核部至边部，Mg2+和 Fe2+呈微弱的上升趋势，含量分别从 0.95 和 1.02 升至1.05 和 1.22，而 Ti4+则呈现微弱的下降趋势，含量由 0.27 下降至 0.19。成分图解显示了高 Ti 和低 Ti 两种黑云母，它们的 XMg和 XFe和 XTi的含量分别为 0.330.40、0.320.42、0.080.11 和 0.380.41、0.360.42、0.050.06。长石则为钠长石和正长石，钠长石的 XAb、XAn和 XOr含量范围为 0.890.94、0.050.10 和 0.010.02，正长石的 XAb、XAn和XOr含量范围为 0.270.32、0.000.01 和 0.670.73（图 5g）。白云母的 Fe2+、Mg2+、Ti4+和 Mg/（Mg+Fe2+）的含量范围分别为 0.110.13、0.030.06、0.010.03和 0.170.29。图 5刚玉片麻岩及其围岩的矿物成分分类图解ab.样品 LD0021、LD0023、LD0011黑云母的成分分类图解，阴影区为黑云母的成分限定范围（Wu et al.，2015a）；cd.样品 LD0021白云母的成分分类图解，阴影区为白云母的成分限定范围（Wu et al.，2015b）；ef.样品 LD0023、LD0011角闪石成分分类图解，f中虚线为角闪石成分限定范围（Holland and Blundy，1994；Molina etal.，2015）；g.样品 LD0021、LD0023、LD0011长石成分分类图解，虚线为长石的成分限定范围（Holland andBlundy，1994；Molina et al.，2015）；h.样品 LD0023辉石成分分类图解Fig.5Main mineral classify of corundum gneiss and its surrounding rocks彩页8185彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录819（2）含辉石花岗闪长片麻岩该岩石中的角闪石具有较为明显的成分环带（图 4c、图 4d）。自核部至边部，Mg2+呈微弱的上升趋势，含量从 2.38 上升至 2.57。Al3+和 Fe2+呈微弱的下降趋势，含量分别由 1.77 和 1.85 下降至 1.51 和 1.62，而 Ti4+和 Na+整体较为平坦，无明显成分差异。且该角闪石边部为镁普通角闪石，核部为切尔马克闪石（图 5e），其中核部的 XAlT1，3+和 Ti4+含量范围分别为 0.370.40、0.210.23。而斜长石成分则较为均匀，其端元组分 Ab、An、Or呈平缓变化趋势，XAb、XAn和 XOr含量范围分别为 0.740.76、0.220.25和 0.010.02。黑云母成分则较为均匀，XTi、XMg和 XFe的含量分别为 0.090.10、0.510.55 和0.370.41。辉石为透辉石（图 5h），其 Fe2+、Mg2+和 Ca2+的含量为 0.280.34、0.640.68、0.940.96。（3）黑云角闪斜长片麻岩该片麻岩的角闪石成分剖面显示了轻微的成分变化特征（图 4g、图 4h）。自核部至边部 Fe2+和 Al3+呈微弱的下降趋势，含量分别从 1.59 和 1.49 下降至 1.41 和 1.29。Mg2+则略微上升，由 2.59 上升至 2.73，Ti4+和 Na+则无明显变化。该角闪石为镁普通角闪石（图 5e），其 XAlT1，3+和 Ti4+含量范围分别为 0.320.39和 0.160.17（图 5f、图 5g）。斜长石成分则较为均匀，呈平坦变化趋势（图 4i、图 4j），XAb、XAn和 XOr含量范围分别为 0.760.79、0.190.22和 0.010.03。黑云母的 XTi和 XMg和 XFe的含量分别为 0.080.10、0.510.56和 0.380.41。3PT条件估计根 据 岩 相 学 和 矿 物 化 学 分 析，本 次 的 温 压 估 算 分 别 应 用 黑 云 母 Ti 温 度 计（WC15Bt）（Wu et al.，2015a）、白云母 Ti温度计（WC15Ms）（Wu et al.，2015b）、角闪石斜长石石英（H94）温度计（Holland and Blundy，1994）和角闪石斜长石（M15）压力计（Molina et al.，2015）进行了 PT条件估计。据黑云母 Ti温度计中黑云母的成分限定范围（XFe=0.190.55、XMg=0.230.67、XTi=0.020.14）（Wu et al.，2015a）（图 5a、图 5b）、白云母 Ti温度计中白云母的成分限定范围（Mg=0.010.32、Fe=0.030.16、Ti=0.010.07、Mg/（Mg+Fe）=0.050.73）（Wu et al.，2015b）（图 5c、图 5d）以及角闪石斜长石石英温压计中的角闪石（XAlT1，3+0.05、Ti4+0.02）和长石（XAn=0.10.9）的成分限定范围（Holland and Blundy，1994；Molina et al.，2015）（图 5f、图 5g）可知，选取的黑云母、白云母、斜长石和角闪石矿物成分均在温压计成分限定范围内。同时，本文对特征性岩石进行了详细的矿物化学分析。同时，为了保证分析统计意义，对每个样品选取了 516个矿物对进行计算（图 6，表 2）。3.1刚玉片麻岩 PT条件由于矿物组合的限制，故仅应用黑云母 WC15Bt和白云母 WC15Ms对刚玉片麻岩进行温度估计。同时，参照 Wu and Chen（2015a）黑云母温度计压力范围的限定 P=0.11.9 GPa，在温度估计时，压力设定在每间隔 0.2 GPa进行计算（表 2）。由于该岩石中的黑云母可分高 Ti和低 Ti黑云母（图 4a、图 4b，图 5a、图 5b），故分别进行温压估计。当8195彭春蕾地质科学2023年820压力设定在 0.1 GPa 至 1.9 GPa 时，高 Ti 和低 Ti 黑云母的平均温度范围分别是 703 48 920 63 和 577 16 756 20。然而，岩相学分析显示该岩石岩并不具备高压麻粒岩相或角闪榴辉岩相矿物组合或条件（图 3a图 3d）。这意味着压力设定在 0.10.9 GPa范围时较为合适（图 6a）。相应的平均温度范围分别是 703 48 792 55 和 577 16 651 17。结合野外观测可知刚玉片麻岩与含辉石花岗闪长片麻岩呈整合接触（图 2b），可以推测两者压力基本相当，故将其压力标定在0.3 GPa（见下述）。那么，在压力为 P设定=0.3 GPa时，高 Ti和低 Ti黑云母记录的温度范围分别是 T高 Ti=679 800 和 T低 Ti=580 640，高 Ti和低 Ti黑云母记录平均温度分别为T高 Ti=724 50 和T低 Ti=595 16，分别落入麻粒岩相和角闪岩相范围（图 6a，表 2）。而白云母则以刚玉的反应边形式存在（图 3c、图 3d），代表了退变质作用，这暗示了其压力应0.3 GPa，故在压力设定在 0.1 GPa 和 0.3 GPa 时，平均温度分别为 382 59 和 395 61，基本在绿片岩相范围（图 6a、图 6d，表 2）。图 6刚玉片麻岩及其围岩的变质 PT条件估计a.样品 LD0021变质 PT条件估算结果；b.样品 LD0023变质 PT条件估算结果；c.样品 LD0011变质 PT条件估算结果；d.样品 LD0021、LD0023和 LD0011平均 PT条件估算结果；图中变质相界限据 Ernst et al.（2007）Fig.6Metamorphic PT conditions of corundum gneiss and its surrounding rocks深度/km深度/km深度/km深度/kmP/GPaP/GPaP/GPaP/GPaT/T/T/T/8205彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录8213.2含辉石花岗闪长片麻岩 PT条件由于该岩石中的角闪石具核部高 Al3+和边部低 Al3+的退变环带特征（图 4c、图 4d），故在温压估计时，角闪石选取核部高 Al3+部分。长石和黑云母因成分较为均匀（图 4e、图 4f），则尽量选取近核部成分，避免后期改造的影响。当应用 H94和 M15时，含辉石花岗闪长片麻岩的变质温压范围分别为 T=747 762 和 P=0.230.34 GPa，平均温压分别为T=753 4 和P=0.30.03 GPa，位于低压麻粒岩相范畴（图 6b、图 6d，表 2）。而应用 WC15Bt，压力则参照前者设定在 0.3 GPa 时，温度范围为 T=575 601，平均温度T=586 7，进入角闪岩相范畴（图 6b、图 6d，表 2）。表 2刚玉片麻岩及其围岩变质 PT条件Table 2Metamorphic PT conditions of corundum gneiss and its surrounding rocks样品LD0021高 TiLD0023LD0011LD0021低 TiLD0023LD0011LD0021应用黑云母温度计估计的样品 LD0021、LD0023和 LD0011的温度P设定/GPaTLD0021（高 Ti）/Ts/TLD0021（低 Ti）/Ts/TLD0023/Ts/TLD0011/Ts/应用白云母温度计估计的样品 LD0021的温度P设定/GPaT/Ts/T/变质724753762变质595586593变质3823950.1070348577165697567100.1038259P/GPa0.300.300.400.300.300.400.100.300.3072450595165867584100.3039561Ts/504111671059610.5074651613166048602110.5040162Ps/GPa-0.030.08-0.7076953632176228620110.7040563Tmax/8007627746406016094474620.9079255651176418639110.9040863Tmin/6797477425805755743083181.1081656671186618659121.1041164Pmax/GPa-0.340.52-1.30841586891196819679121.3041364Pmin/GPa-0.230.27-1.508676071219702969912矿物对6911111614551.708936273420723972113方法WC15BtM15&H94M15&H94WC15BtWC15BtWC15BtWC15MsWC15Ms1.9092063756207459743138215彭春蕾地质科学2023年8223.3黑云角闪斜长片麻岩 PT条件该岩石矿物组合和主要矿物成分变化类似于含辉石花岗闪长片麻岩（图 4g图 4j），故仍应用 H94 和 M15 和 WC15Bt进行评价。当应用 H94 和 M15 时，黑云角闪斜长片麻岩的变质温压范围为 T=742 774，P=0.270.52 GPa，平均温压为T=762 11 和P=0.40.08 GPa，进 入 至 低 压 麻 粒 岩 相 范 畴（图 6c、图 6d，表 2）。应 用WC15Bt，压力则参照前者设定在 0.4 GPa时，温度范围为 T=574 609，平均温度T=593 10，落入角闪岩相区域（图 6c、图 6d，表 2）。4锆石 UPb定年本次年龄分析的样品是刚玉片麻岩（LD0021）和含辉石花岗闪长片麻岩（LD0023）（图 7，表 3）。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（CL）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 UPb 测试在中国科学技术大学激光剥蚀电感耦合等离子质谱（LAICPMS）实验室完成，激光剥蚀系统为相干 Geolas Pro 193 nm 激光，实验以 He作为剥蚀载气，将样品气溶胶输送至质谱仪 Agilent 7700 s。剥蚀束斑直径为 32 m，剥蚀方式为单点剥蚀，剥蚀时间为 40 s，背景时间为 20 s，每测试 4 个未知样品点测一次标准锆石 91500，每测试 12个样品点，测一次标准硅酸盐玻璃 NIST610以进行锆石微量元素含量校正。标准锆石 91500 用于年龄 Pb/U 校正。数据处理采用中国科学技术大学 LAICPMS 实验室开发的 LaDatingZrn软件，普通铅校正应用 ComPbCorr 3.15，谐和图和锆石年龄直方图的绘制使用 Isoplot 4.0完成，锆石测量的单点数据误差采用 1s表述，最终的年龄表述和数据图给与 95%的置信度。4.1刚玉片麻岩该样品的锆石呈椭圆状、卵状，粒径大小为 80400 m，长宽比为 1113.5。锆石阴极发光（CL）图像显示这些锆石多具核边结构，核部呈灰暗色至黑色，显流动、冷山叶状分带和面状结构，边部极薄，呈灰色至亮白色（图 7a）。对 31粒锆石样品进行了测试，获得了 41 个数据。由于边部极窄，无法测试，故这些分析数据均来自核部。根 据 锆 石 的 年 龄 数 值，可 以 区 分 Group、Group 两 组（图 7c，表 3）。其 中，Group组：仅有两个数据点，测得年龄 70919 Ma和 67719 Ma，其 Th和 U 含量分别为 12310-6、14610-6和 38610-6、44110-6，Th/U 比值分别为 0.28和 0.38，暗示了岩浆成因锆石特征（图 7c、图 7e，表 3）。Group组：共计 39 个点，年龄范围 2186 Ma1976 Ma，该组锆石的 Th和 U含量分别为 210-65210-6和 22010-61 86110-6，Th/U比值为 0.010.05（图 7d，表 3），加权平均年龄为 2072 Ma（图 7c图 7e，表 3），根据锆石的 CL图和 Th/U比值均小于 0.1的特征，该年龄应代表了变质年龄。4.2含辉石花岗闪长片麻岩该岩石的锆石多呈不规则状、椭圆状或等轴状，他形半自形，粒径为150300 m，8225彭春蕾3期彭春蕾等：北大别变质带高温变质作用的证据和时限：龚家岭地区刚玉片麻岩及其围岩的记录823长宽比为 1112。CL图像显示少数锆石具核幔边结构（图 7b），多数锆石具核边结构（图 7b、图 7b）。前者的核部呈亮