Metamorphic P–T Conditions and In–situ Rb–Sr Geochronology of the Kuanping Group in the Laoyu Area of the Qinling Orogenic Belt
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摘要:
秦岭造山带涝峪地区发育宽坪岩群的典型剖面,是研究宽坪岩群变质变形、构造热历史的重要区域。然而,由于缺乏对该地区宽坪岩群变质温压条件和年代学的约束,导致区域变质与多期变形事件的关系及地质意义认识仍不清楚。笔者以该地区宽坪岩群SN向剖面中的二云母石英片岩、含石榴子石二云母石英片岩、绿片岩和大理岩为研究对象,开展了详细的岩相学研究。在此基础上,重点对二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩进行了黑云母Ti温度计、多硅白云母地质压力计、变质相平衡模拟和原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr年代学研究,进而探讨了涝峪地区宽坪岩群经历多期构造热事件的意义。野外和岩相学观察发现二云母石英片岩和绿片岩发生了强烈的变形,金云母大理岩经历了强烈的糜棱岩化作用。黑云母Ti温度计和多硅白云母压力计限定得到二云母石英片岩样品KP-3和KP-4的变质温压条件为300~500 ℃、2.0~8.0 kbar,对应的平均值为440 ℃、4.0 kbar。黑云母Ti温度计限定得到含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202的变质温度为652~683 ℃。变质相平衡模拟P–T视剖面图计算得到二云母石英片岩样品KP-3和KP-4的变质温压条件为400~480 ℃和2.0~10 kbar;而含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202的变质温压条件为645~680 ℃、8.0~9.0 kbar。综合地质温压计和相平衡模拟的结果,可以确定二云母石英片岩为绿片岩相变质作用的产物,而含石榴子石二云母石英片岩经历了低角闪岩相变质作用。原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr分析显示二云母石英片岩记录两期等时线年龄,分别为~290 Ma和~155 Ma,而含石榴子石二云母石英片岩记录的等时线年龄为~110 Ma。因此涝峪地区宽坪岩群中的二云母石英片岩记录了3期等时线年龄,分别为~290 Ma、~155 Ma和~110 Ma。结合前人的研究结果,3期等时线年龄均代表了后期构造热事件的时代,其中~290 Ma的等时线年龄与古特提斯洋向北俯冲作用相对应,而~155 Ma和~110 Ma的等时线年龄可能与中生代时期北秦岭构造带发生强烈的变形和花岗岩岩浆活动导致的热重置有关。
Abstract:The laoyu area of the Qinling orogenic belt has a typical section of the Kuanping group, which is important for studying the metamorphism, deformation, and tectonothermal history of the Kuanping group. However, the metamorphic P–T conditions and chronology of the Kuanping group in this region are still lacking, which hinders our understanding of the relationship between its regional metamorphism and later deformation events, as well as their geological significances. In this study, detailed petrographic studies were carried out on two–mica quartz schist, garnet–bearing two–mica quartz schist, greenschist, and marble in the north–south section of the Kuanping group in this area. Based on this, the geological significances of multiple tectonothermal events that the Kuanping group in the Laoyu region underwent were examined with a focus on two-mica quartz schist and garnet–bearing two–mica quartz schist using Ti–in–biotite thermometry, phengite geobarometry, phase equilibrium modelling, and in situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr dating. According to field and petrographic observations, two–mica quartz schist and greenschist were both significantly deformed, and phlogopite marble suffered strong mylonitization. The Ti–in–biotite thermometer and phengite geobarometer yielded the metamorphic PT conditions of 300~500 ℃ and 2.0~8.0 kbar (average values are 440 ℃ and 4.0 kbar) for the two–mica quartz schist samples KP-3 and KP-4. The Ti–in–biotite thermometry constrained the metamorphic temperature of the garnet–bearing two–mica quartz schist sample KP2202 to be 652~683 ℃. According to the PT pseudosection modeling, the metamorphic PT conditions of the two–mica quartz schists and and the garnet–bearing two–mica quartz schists are 400~480 ℃ and 2.0~10 kbar, and 645~680 ℃ and 8.0~9.0 kbar, respectively. On the basis of the results from the geothermobarometry and phase equilibrium modelling, the two–mica quartz schist is the consequence of greenschist–facies metamorphism, whereas the garnet–bearing two–mica quartz schist formed by low–amphibolite facies metamorphism. In–situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr dating shows that the two–mica quartz schist records two isochron ages of ~290 Ma and ~155 Ma, while the garnet–bearing two–mica quartz schist records an isochron age of ~110 Ma. Consequently, the two–mica quartz schists in the Kuanping group of the Laoyu region record three isochron ages, which are ~290 Ma, ~155 Ma, and ~110 Ma. Combined with the results of previous studies, all three isochron ages represent the timings of late tectonothermal events, where the isochron age of ~290 Ma corresponds to the northward subduction of the paleo–Tethys Oceanic crust, while the isochron ages of ~155 Ma and ~110 Ma may be related to the intense deformation and thermal resetting caused by granitic magmatism in the North Qinling tectonic belt during the Mesozoic.
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秦岭造山带是中央造山带的重要组成部分,由长期的构造演化过程形成现今复杂的组成与构造特征,受到国内外学者广泛关注(张国伟等, 1995a, 1996b, 2001; Xue et al., 1996; Ratschbacher et al., 2003; Dong et al., 2014, 2016a, 2021; Liu et al., 2016;陈龙龙等,2024;冉亚洲等,2024)。宽坪岩群位于北秦岭构造带最北部,与秦岭杂岩相比(Ratschbacher et al., 2003; Cheng et al., 2012; Wu et al., 2013; 刘良等, 2013; Liu et al., 2016),宽坪岩群的变质程度相对较低(张国伟等, 2001; 第五春荣等, 2010; 胡娟, 2010; Liu et al., 2011; Dong et al., 2014; 王海杰等, 2021),而变形强烈(张维吉等, 1987, 1988),除部分区域样品经历了角闪岩相变质作用外(胡娟, 2010; Liu et al., 2011; Dong et al., 2014; 王海杰等, 2021),主体经历了绿片岩相的变质作用(张国伟等, 2001; 第五春荣等, 2010)。前人对桐柏地区宽坪岩群的角闪岩进行了普通角闪石40Ar/39Ar和SHRIMP锆石U–Pb年代学研究,得到其变质时代为~440 Ma (Zhai et al., 1998; Liu et al., 2011),认为宽坪岩群区域变质作用与秦岭造山带早古生代的构造演化有关。张维吉等(1988)对莽岭马河地区的宽坪岩群进行了研究,确定其经历了至少三期叠加变形,第一期为区域性挤压的紧闭平卧褶皱,第二期为弯窿状或长垣状褶皱,第三期为南北向开阔宽缓褶皱。因此,多期面理置换与不同期次、不同样式的褶皱相互叠加是宽坪岩群的主要构造特征,并指出该研究区SN向构造的形成,有可能与受东西两端晚侏罗世到早白垩世蟒岭岩体(秦海鹏等,2012;杨阳等,2014)和晚侏罗世牧护关岩体(丁丽雪等,2010)侵位时产生的相向挤压作用有关。因此,宽坪岩群对研究秦岭造山带早古生代及中生代构造演化历史都具有重要的意义。
部分学者通过对宽坪岩群的云母40Ar/39Ar和斜长石、角闪石等单矿物Rb–Sr年代学研究,得到的年龄为~414~350 Ma (张宗清等, 1994; 闫全人等, 2008; Dong et al., 2018)。此外,张宗清等(1994)对商洛板桥地区斜长角闪岩样品进行角闪石40Ar/39Ar定年,得到的坪年龄为(324 ± 3) Ma,而对洛南马河地区斜长角闪岩进行角闪石–斜长石矿物Rb–Sr定年,得到的等时线年龄为265 Ma。闫全人等(2008)对商洛地区宽坪岩群中的石榴子石黑云母石英片岩进行了黑云母40Ar/39Ar年代学研究,得到的坪年龄为(319.1±3.6) Ma。与构造变形分析结果相似,这些年龄结果指示宽坪岩群在经历区域变质作用之后经历了多期构造热事件,然而这些年龄结果都是对分选矿物进行分析的结果,很可能是多期同位素平衡体系混合的结果。原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr定年方法是近年来发展成熟的构造热年代学分析方法(Gorojovsky et al., 2020;Wang et al., 2022),可以有效区分不同产状与期次的黑云母和白云母,因此,该方法的应用对更好认识宽坪岩群多期构造热演化历史具有重要的意义。
涝峪地区发育宽坪岩群的典型剖面,主要岩石类型包括绿片岩、二云母石英片岩和糜棱岩化大理岩,其内所出露的岩石都存在较强的变形,并显示多期变形叠加的特点。因此,对该地区宽坪岩群开展变质作用与构造热年代学相结合的研究对于揭示秦岭造山带构造演化过程具有重要的意义。本研究选择二云母石英片岩、含石榴子石二云母石英片岩、绿片岩和糜棱岩化含金云母大理岩为研究对象,在详细的岩相学和矿物化学研究基础上,利用黑云母Ti温度计、多硅白云母压力计、变质相平衡模拟温压条件计算以及原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr年代学分析,并探讨了它们经历多期构造热事件的构造意义。
1. 区域背景
秦岭造山带由灵宝–鲁山断裂、洛南–栾川断裂、商丹断裂带及勉略断裂带,由北向南划分为华北板块南缘构造带、北秦岭构造带、南秦岭构造带和扬子陆块北缘4个岩石构造单元(张国伟等, 1995a,1996b,2001;Dong et al.,2011a;王汉辉等,2023;李康宁等,2024)(图1)。
图 1 秦岭造山带地质简图(据Dong et al.,2011a修改)LLWF.灵宝–鲁山–舞阳断裂;LLF.洛南–栾川断裂;N–SCB.华南板块北缘;1.华北板块南缘;2.宽坪岩群;3.秦岭杂岩;4.商丹缝合带;5.二郎坪群;6.南秦岭南部带;7.南秦岭北部带;8.MLSZ.勉略缝合带;9.大别地体Figure 1. Simplified tectonic division of the Qinling orogenic belt1.1 华北板块南缘构造带
华北板块南缘主要是由2.8~2.5 Ga的太华群与登封群结晶基底(Diwu et al., 2010; Wu et al., 2013)、中元古代未经变质到低级变质的熊耳群火山岩(He et al., 2009; Zhao et al., 2009; Wang et al., 2010)和上覆不整合中元古代—中生代沉积盖层组成(Gao et al., 1996; Dong et al., 2011a)。结晶基底主要由一套经历角闪岩相变质的TTG片麻岩组成;熊耳群火山岩主体形成于1.80~1.75 Ga,其主要由双峰式火山岩夹部分陆源碎屑物组成(Zhao et al., 2004)。陶湾群位于华北板块南缘的最南边,主要由变质砂岩、千枚岩、片岩、板岩与大理岩组成,在多个层位发现了微体古生物化石,通过微体化石将陶湾群形成时代确定为奥陶纪(张维吉等, 1989; Wang et al., 2008)。
1.2 北秦岭构造带
北秦岭构造带主要由前寒武纪基底单元、新元古代和早古生代蛇绿岩、火山沉积岩组合组成,并被局部发育的石炭系和二叠系碎屑沉积不整合覆盖(张国伟等, 2001)。由北向南,北秦岭构造带的主要岩石单元依次为宽坪岩群、二郎坪群、秦岭杂岩群和丹凤群,它们之间被逆冲断层或韧性剪切带分隔(Dong et al., 2011a; Zhao et al., 2015)。
宽坪岩群在北秦岭构造带中呈带状展布,在陕西宝鸡、眉县、户县等地区均有断续出露(张维吉等, 1987),经历了绿片岩相到低角闪岩相的变质作用,并且经历较强的变形作用(Zhai et al., 1998; Ratschbacher et al., 2003; Liu et al., 2011)。其早期被划分为3个组(肖思云等, 1988)。下部的广东坪组,主要为绿片岩和斜长角闪岩,原岩主要为基性火山岩; 中部是四岔口组,主要由云母石英片岩和长英质片麻岩组成,原岩属于一套碎屑岩;上部是谢湾组,主要为黑云母大理岩和斜长角闪岩, 原岩为泥沙质碳酸盐岩夹基性火山岩。其总体由变沉积单元与蛇绿岩单元两部分组成(Dong et al., 2016a),其中变沉积单元主要由二云母片岩、石英岩、大理岩组成,而蛇绿岩单元则主要由绿片岩和角闪岩组成,全岩地球化学研究表明绿片岩和角闪岩具有N-MORB与E-MORB的地球化学特征(张宗清等, 1995; 第五春荣等,2010; Dong et al., 2014)。最初全岩Sm–Nd同位素等时线年代学研究揭示基性火山岩的年龄为~0.94~1.20 Ga (张宗清等, 1994),认为宽坪岩群的形成时间应为中–新元古代(张宗清等, 1995)。随后,李靠社(2002)利用单颗粒锆石U–Pb同位素稀释法对商洛市地区宽坪岩群中的绿片岩进行年代学研究,所分析的5颗锆石数据大致沿一条不一致线分布,其上交点年龄为(1827 ± 11) Ma,而下交点年龄为(418 ± 8 )Ma,认为分别代表了基性岩原岩的形成年龄和变质年龄。Zhai等(1998)对桐柏地区宽坪岩群角闪岩中的角闪石进行了40Ar/39Ar定年,得到(434 ± 2 )Ma的变质年龄,而Liu等(2011)对该地区宽坪岩群石榴角闪岩进行了SHRIMP锆石U–Pb定年,确定其变质作用的时代为~440 Ma。第五春荣等(2010)对涝峪地区宽坪岩群中的变基性岩开展了详细的LA–ICP–MS锆石U–Pb年代学研究,得到其原岩形成年龄为(943 ± 6) Ma。此外,Dong等(2014)对宽坪岩群变基性岩进行LA–ICP–MS锆石U–Pb年代学研究,认为宽坪岩群变基性岩原岩的最大形成时间为(
1445 ± 60) Ma。锆石U–Pb年代学研究显示,宽坪岩群中变沉积岩的最年轻碎屑锆石年龄为约为460 Ma (第五春荣等, 2010; Zhu et al., 2011; Liu et al., 2013; Shi et al., 2013; Cao et al., 2016; 王海杰等, 2021),指示其原岩的形成时代应晚于中奥陶世。此外,在户县马召等宽坪岩群中变质变形相对较弱的变沉积岩中发现了早–中奥陶纪微体化石(王宗起等, 2009)。因此,第五春荣等(2010)认为宽坪岩群中变沉积岩与变基性火山岩不属于一个延续的沉积层序, 是晚期构造运动将这些形成于不同时代、不同构造环境的岩石单元混杂叠置在一起。二郎坪群以透镜体形式东向西分布于宽坪岩群与秦岭杂岩之间,是一套变质火山-沉积岩组合,主要由蛇绿岩单元、沉积碎屑岩以及碳酸盐岩组成(Dong et al., 2011a; 张国伟等, 2001)。Liu等(2011)对桐柏地区二郎坪群中的角闪岩进行了SHRIMP锆石U–Pb定年,认为在约440 Ma经历了角闪岩相变质作用,而在394 Ma时经历了绿片岩相变质作用的叠加。
秦岭杂岩主要由片麻岩、角闪岩和大理岩组成,部分地区出露麻粒岩和高压-超高压榴辉岩(Ratschbacher et al., 2003; 刘良等, 2013)。早期认为秦岭杂岩为一套经历了多次构造运动和变质作用的岩石地层单元,形成于早元古代(张宗清等, 1994)。陈能松等(1991)对秦岭杂岩中多个变质地层中的变质岩样品进行了Rb–Sr等时线年代学研究,认为该岩群在(990 ± 0.4 )Ma时发生角闪岩相变质,而在(425 ± 48) Ma受到接触热变质的改造。锆石U–Pb年代学研究显示秦岭杂岩记录了两期麻粒岩相变质事件,分别发生在506~485 Ma (Chen et al., 2004; 张建新等, 2011)和455~395 Ma (Liu et al., 2011, 2014;Zhao et al., 2020)。前者对应高压麻粒岩相变质作用的时代(Chen et al., 2004; 张建新等, 2011; Zhang et al., 2020),而后者为中压变质作用的时代。高压–超高压榴辉岩峰期时代为~500~484 Ma,其两期退变质作用的时代为~450 Ma和~420 Ma (刘良等,2009,2013; 张建新等, 2011; Wang et al., 2011; Cheng et al., 2012)。
丹凤群在北秦岭构造带南部间断出露,主要由辉长岩、玄武岩、安山岩、少量超镁铁质岩石和少量沉积岩组成(张成立等, 1994; 张国伟等, 2001)。Dong等(2011b)对岩湾地区的辉长岩进行了LA–ICP–MS锆石U–Pb年代学研究,得到的年龄为(517.8 ± 2.8) Ma。结合前人的研究结果,Dong等(2011b)认为该岩群形成时代应为~530~470 Ma。不同学者对该套岩石地球化学特征进行研究,发现该套岩石不同地点的样品具有N-MORB和E-MORB以及弧火山岩的地球化学特征(张宗清等, 1994; Ratschbacher et al., 2003; Dong et al., 2011b)。因此,Dong等(2011a,2011b)认为该套岩石是商丹洋壳的残余,属于岛弧序列的一部分。
1.3 南秦岭构造带
南秦岭构造带位于商丹缝合带与勉略缝合带之间,由基底与沉积盖层组成。基底由前寒武纪岩群组成,经历了绿片岩–角闪岩相的变质作用,如陡岭岩群、武当群、碧口群、耀岭河群等(Dong et al., 2017)。其中陡岭岩群为新太古代结晶基底,主要由花岗片麻岩、角闪岩、大理岩组成,其中花岗片麻岩的原岩形成时代为~2.51~2.47 Ga,Hf同位素模式年龄为~3.30~2.95 Ga (Hu et al., 2013),这些结晶基底被~759~705 Ma花岗岩体侵入(Wang et al., 2013; Hu, 2013)。沉积盖层不整合于基底岩群之上,主要由震旦系碳酸盐岩、寒武—奥陶系灰岩、志留系页岩、泥盆系—石炭系碎屑岩组成,并有少量的二叠纪和早三叠纪砂岩出现在南秦岭构造带的北部(张国伟等,2001)。
1.4 扬子陆块北缘
扬子陆块北缘,即图1显示的华南板块北缘,出露有高级变质的太古代到古元古代的结晶基底和浅变质的中—新元古代盖层(Dong et al., 2017)。扬子陆块最古老岩石是黄陵地区的崆岭岩群,主要由高级变质的TTG片麻岩、角闪岩、混合岩以及变沉积岩组成(Ma et al., 1997; Gao et al., 1990, 1999, 2011),其中TTG片麻岩原岩形成的时代为~3.8~3.4 Ga和~2.9 Ga (Zhang et al., 2006a, 2006b; Guo et al., 2014).
本次研究的宽坪岩群位于北秦岭构造带的涝峪地区,主要由二云母石英片岩、含石榴子石二云母石英片岩、绿片岩、大理岩和糜棱岩化含金云母大理岩组成,采样位置见图2。
2. 分析方法
矿物主量元素分析在中国地质调查局西安地质调查中心和西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,电子探针型号为日本JEOL公司的JXA-8230,实验条件为:加速电压15 kV,电流为10 nA,分析束斑分别采用5和2 μm。采用SPI公司提供的不同矿物标样进行校正。
TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyser,即TESCAN矿物分析仪)矿物分析扫描在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,实验条件为:加速电压为25 kV,电流为10 nA,工作距离为15毫米。电流和BSE信号强度使用铂法拉第杯自动程序校准,EDS信号使用Mn标样校准。
全岩主量元素分析是在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行的,通过荧光光谱仪(XRF)分析事先制作的玻璃片完成。
原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr年代学分析分两次在广州拓岩检测技术有限公司完成。仪器由NWR 193 nm ArF准分子激光烧蚀(LA)系统与电感藕合等离子体质谱(ICP-MS, iCAP TQ 00108)两部分组成。通过在线扫描模式下剥蚀NIST SRM610(束斑大小为30 μm;脉冲重复频率为10 Hz;能量密度~3.5 J/cm2),来调整透镜和单位参数以达到最大灵敏度。在样品分析过程中,激光设置束斑大小为110 μm,能量密度为~7 J/cm2,频率为5 Hz,仪器分析条件参照Gorojovsky等(2020)。第一次实验中采用Mica-Mg与BHVO-2G作为外标,而使用标样NIST SRM610作为内标,分析得到标样NIST SRM610的87Rb/86Sr与87Sr/86Sr比值分别为2.16 ±
0.0528 (n = 10, 2σ)与0.7120 ±0.0098 (n = 10, 2σ),与其参考值相比(87Rb/86Sr = 2.33,Gorojovsky et al., 2020; 87Sr/86Sr =0.709699 ±0.000018 , Woodhead et al., 2001),测得的87Sr/86Sr值与参考值在误差范围内一致,而测得的87Rb/86Sr值稍小,可能与外标Mica-Mg具有较高的87Rb/86Sr值有关(154~155,Gorojovsky et al., 2020)。第二次实验中,采用Mica-Mg作为87Rb/86Sr值的校正外标,BHVO-2G作为87Sr/86Sr值的校正外标。标样Mica-Mg测得的87Rb/86Sr比值为155.3557 ±6.8128 (n = 28, 2σ),与其参考值(154~155,Gorojovsky et al., 2020);相比在误差范围内一致。标样BHVO-2G测得的87Sr/86Sr值为0.7034 ±0.0036 (n = 28, 2σ),与其参考值(0.7033 ~0.7038 ,Gorojovsky et al., 2020)相比在误差范围内一致。使用标样NIST SRM610作为监控标样,测得的87Rb/86Sr与87Sr/86Sr值分别为1.9083 ±0.1470 (n = 4, 2σ)与0.7094 ±0.0063 (n = 4, 2σ),与其参考值相比(87Rb/86Sr = 2.33~2.34,Gorojovsky et al., 2020;87Sr/86Sr =0.709699 ±0.000018 , Woodhead et al., 2001),测得的87Sr/86Sr值与参考值在误差范围内一致,而测得的87Rb/86Sr值稍小,可能与外标Mica-Mg具有较高的87Rb/86Sr值有关(154~155,Gorojovsky et al., 2020)。使用已知年龄的样品WANG同样作为监控标样,测得的年龄结果为(13.90±4.05) Ma (MSWD = 6),与其参考年龄(20.5±1.3 Ma,Wang et al., 2022)在误差范围内相近。详细的方法可参见Gorojovsky等(2020)和Wang等(2022)。3. 岩石学与矿物化学
二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩的新鲜面为灰白色,均发育强烈的面理构造(图3a~图3d),局部露头发育面理褶皱和多期面理置换;而绿片岩显示墨绿色,呈条带状分布在二云母石英片岩中,并经历强烈的褶皱变形(图3b)。糜棱岩化含金云母大理岩,呈透镜状或条带状分布在云母片岩中,具流状构造和典型的糜棱结构,手标本呈灰白色(图3e、图3f)。本研究在详细的岩石学观察基础上,共选择5个典型样品进行了研究,其中样品KP-3和KP-4为二云母石英片岩,采自研究区的北部,而样品KP2202为含石榴子石二云母石英片岩,采自于南部。样品KP-2和KP-5为绿片岩,样品KP-1为糜棱岩化含金云母大理岩。文中矿物缩写符号引自Whitney 等(2010):Dol.白云石;Cal.方解石;Qz.石英;Bt.黑云母;Ms.白云母;Ep.绿帘石;Ab.钠长石;Pl.斜长石;Ilm.钛铁矿;Rt.金红石;Phl.金云母。
3.1 二云母石英片岩
样品KP-3的主要矿物为石英(58%)、钠长石(14%)、黑云母(13%)、白云母(10%)、绿泥石(2%),副矿物有钛铁矿、金红石、绿帘石(图4a~图4c)。石英以细小粒状出现,部分颗粒可见波状消光。黑云母与白云母呈定向排列形成明显的片理构造。在薄片尺度可见片理发生褶皱变形(图4a、图4b)。样品KP-4与样品KP-3岩石学特征相似,其主要矿物组成为石英(72%)、白云母(13%)、黑云母(7%)、绿泥石(3%)和钾长石(4%),副矿物有钛铁矿、金红石、绿帘石(图4d~图4f)。
图 4 二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩显微照片a.二云母石英片岩样品KP-3片理发生褶皱弯曲(单偏光);b.二云母石英片岩样品KP-3部分区域TIMA扫描图显示褶皱变形;c.二云母石英片岩样品KP-3中的黑云母、白云母、石英和钠长石等矿物(正交偏光);d.二云母石英片岩样品KP-4中黑云母、白云母和石英等矿物(单偏光);e.二云母石英片岩样品KP-4中黑云母、白云母和石英等矿物以及明显的片理构造(正交偏光);f.二云母石英片岩样品KP-4部分区域TIMA扫描图;g、h.含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202石榴子石变斑晶和基质矿物黑云母,白云母,斜长石,和石英(单偏光);i.含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202中黑云母、白云母、石英、斜长石和钛铁矿等矿物(背散射照片)Figure 4. Photomicrographs of the two-mica quartz schist and the garnet-berting two-mica quartz schist样品KP-3中黑云母的成分变化较小(表1),其Ti含量和Mg#值分别为0.04~0.07 cpfu和0.44~0.48。白云母具有较高的Si含量(3.19~3.50 cpfu)和Mg#值(0.50~0.74)(表1),其较高的Si含量表明样品中的白云母为多硅白云母。样品KP-4中黑云母具有与样品KP-3中黑云母相近的Ti含量(0.04~0.06 cpfu),但Mg#值(0.51~0.55)相对较高(表1),白云母具有与样品KP-3中白云母相近的Si含量(3.15~3.36 cpfu)和Mg#值(0.56~0.85),同样为多硅白云母(表1)。
表 1 二云母石英片岩样品KP-3和KP-4中黑云母和白云母成分Table 1. Mineral composition of biotite and muscovite in the two-mica quartz schist of sample KP-3 and KP-4样品
矿物KP-3 Bt Ms SiO2 36.86 38.09 37.80 37.83 37.22 37.78 37.82 37.52 52.08 49.36 51.96 50.57 48.34 47.86 48.25 47.59 TiO2 1.02 0.96 1.11 0.89 0.83 1.11 0.97 1.13 0.12 0.11 0.19 0.19 0.12 0.11 0.12 0.20 Al2O3 18.09 18.02 17.74 16.90 17.33 17.52 17.45 17.36 27.74 29.36 28.04 29.78 33.02 33.08 32.75 32.79 FeO 20.10 19.12 19.74 19.25 20.17 19.42 20.42 20.14 2.39 2.13 2.56 2.29 2.16 1.98 2.12 2.22 MnO 0.18 0.14 0.16 0.04 0.00 0.09 0.12 0.09 0.00 0.04 0.01 0.04 0.00 0.01 0.02 0.05 MgO 8.79 9.19 9.24 9.53 9.49 9.62 9.22 9.74 2.84 2.40 2.74 2.36 1.31 1.29 1.36 1.23 CaO 0.01 0.00 0.11 0.03 0.02 0.04 0.00 0.04 0.00 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.06 0.07 0.03 0.05 0.08 0.05 0.04 0.09 0.16 0.20 0.18 0.22 0.33 0.41 0.48 0.35 K2O 8.85 9.03 8.21 8.81 8.96 8.80 9.23 8.52 10.33 10.20 10.34 10.52 10.52 10.75 10.53 10.72 Totals 93.96 94.61 94.15 93.34 94.09 94.42 95.27 94.63 95.66 94.94 96.03 95.98 95.80 95.49 95.63 95.14 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 2.84 2.89 2.88 2.91 2.86 2.88 2.87 2.86 3.44 3.31 3.43 3.34 3.20 3.19 3.21 3.19 Ti 0.06 0.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Al 1.64 1.61 1.59 1.53 1.57 1.57 1.56 1.56 2.16 2.32 2.18 2.32 2.58 2.60 2.57 2.59 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.29 1.21 1.26 1.24 1.30 1.24 1.30 1.28 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.11 0.12 0.12 Mn 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 1.01 1.04 1.05 1.09 1.09 1.09 1.04 1.11 0.28 0.24 0.27 0.23 0.13 0.13 0.14 0.12 Ca 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.05 K 0.87 0.87 0.80 0.87 0.88 0.85 0.89 0.83 0.87 0.87 0.87 0.89 0.89 0.91 0.89 0.92 Sum 7.73 7.70 7.66 7.71 7.75 7.71 7.74 7.72 6.92 6.95 6.92 6.95 6.97 6.99 6.98 6.99 Mg# 0.44 0.46 0.45 0.47 0.46 0.47 0.45 0.46 0.68 0.67 0.66 0.65 0.52 0.54 0.53 0.50 AlⅥ 0.47 0.50 0.47 0.44 0.43 0.45 0.44 0.42 1.67 1.61 1.66 1.78 1.78 1.77 1.77 1.55 XTi 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 XFe 0.46 0.43 0.44 0.44 0.45 0.44 0.46 0.45 0.07 0.06 0.07 0.06 0.06 0.05 0.06 0.06 XMg 0.36 0.37 0.37 0.39 0.38 0.38 0.37 0.39 0.14 0.12 0.13 0.11 0.06 0.06 0.07 0.06 T(℃)① 428 405 461 385 333 463 405 468 - - - - - - - - T(℃)② 491 482 495 464 455 488 476 485 - - - - - - - - 续表1 样品
矿物KP-4 Bt Ms SiO2 39.47 39.17 38.65 38.87 37.79 37.96 37.32 37.30 49.08 49.20 51.91 50.22 48.64 49.35 48.80 48.45 TiO2 0.83 0.83 0.93 0.76 0.84 0.79 0.98 0.96 0.23 0.09 0.20 0.09 0.05 0.23 0.11 0.05 Al2O3 17.77 18.12 17.97 18.22 18.05 17.53 17.42 17.19 34.04 35.13 30.48 33.82 33.17 32.12 32.23 32.49 FeO 16.53 16.74 16.65 16.10 17.53 17.59 18.11 17.90 0.64 0.57 1.09 0.57 1.92 2.37 1.89 2.01 MnO 0.04 0.12 0.11 0.11 0.13 0.07 0.07 0.14 0.00 0.01 0.00 0.15 0.00 0.03 0.00 0.00 MgO 10.91 11.11 10.94 10.96 10.53 10.48 10.70 10.86 1.57 1.46 2.53 1.81 1.51 1.77 1.71 1.43 CaO 0.14 0.12 0.11 0.12 0.03 0.05 0.09 0.05 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.04 0.05 0.01 0.09 0.09 0.09 0.03 0.01 0.35 0.37 0.10 0.26 0.31 0.32 0.32 0.28 K2O 7.97 8.14 8.00 8.20 8.99 8.92 8.49 8.61 9.68 9.82 9.31 9.71 10.59 10.74 10.61 10.76 Totals 93.71 94.38 93.35 93.41 93.97 93.49 93.21 93.02 97.03 98.12 96.68 98.09 96.18 96.92 95.67 95.47 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 2.95 2.92 2.91 2.92 2.87 2.89 2.86 2.86 3.18 3.15 3.36 3.22 3.21 3.24 3.24 3.22 Ti 0.05 0.05 0.05 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 Al 1.57 1.59 1.60 1.61 1.61 1.58 1.57 1.56 2.60 2.66 2.33 2.55 2.58 2.49 2.52 2.55 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.07 0.07 0.05 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.04 1.04 1.05 1.01 1.11 1.12 1.16 1.15 0.04 0.03 0.06 0.03 0.11 0.13 0.10 0.11 Mn 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 1.22 1.23 1.23 1.23 1.19 1.19 1.22 1.24 0.15 0.14 0.24 0.17 0.15 0.17 0.17 0.14 Ca 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.04 0.05 0.01 0.03 0.04 0.04 0.04 0.04 K 0.76 0.77 0.77 0.79 0.87 0.87 0.83 0.84 0.80 0.80 0.77 0.79 0.89 0.90 0.90 0.91 Sum 7.60 7.63 7.62 7.63 7.72 7.72 7.72 7.73 6.89 6.90 6.83 6.88 6.97 6.98 6.97 6.98 Mg# 0.54 0.54 0.54 0.55 0.52 0.51 0.51 0.52 0.81 0.82 0.81 0.85 0.58 0.57 0.62 0.56 AlⅥ 0.52 0.51 0.51 0.53 0.48 0.47 0.43 0.42 1.84 1.87 1.73 1.82 1.78 1.72 1.75 1.77 X(Ti) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 X(Fe) 0.37 0.37 0.37 0.36 0.39 0.40 0.40 0.40 0.02 0.02 0.03 0.02 0.05 0.06 0.05 0.06 X(Mg) 0.43 0.44 0.43 0.44 0.42 0.42 0.43 0.43 0.08 0.07 0.12 0.09 0.07 0.09 0.08 0.07 T(℃)① 381 382 433 341 378 346 442 440 - - - - - - - - T(℃)② 455 452 465 447 454 446 463 458 - - - - - - - - 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+),XTi=Ti/(Ti+Fe2++Mg+AlVI),XFe=Fe/(Ti+Fe2++Mg+AlVI),XMg=Mg/(Ti+Fe2++Mg+AlVI);①为Henry等(2005)计算的黑云母Ti温度计结果;②为Wu等(2015)计算的黑云母Ti温度计结果。 3.2 含石榴子石二云母石英片岩
样品KP2202的主要矿物为石英(50%)、斜长石(15%)、白云母(15%)、黑云母(15%)和石榴子石(5%),副矿物有磁铁矿、钛铁矿、锆石和电气石(图4g~图4i)。黑云母有两种产状,分别为基质中与石榴子石相接触的黑云母(简称接触黑云母),另一种为在基质中但是与石榴子石没有接触的黑云母(简称基质黑云母),两种产状的黑云母的成分有少量差别(表2)。石榴子石呈半自形粒状,颗粒半径较小(~0.5~1 mm;图4g),发育裂隙,石榴子石中包裹体矿物有石英、白云母和锆石,其边缘与斜长石、石英、白云母或黑云母相接触(图4g)。
表 2 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202中黑云母、白云母、斜长石和石榴子石成分Table 2. Mineral compositions of biotite, muscovite, plagioclase and garnet in the garnet-bearing two-mica quartz schist sample KP2202样品 KP2202 位置 接触 基质 矿物 Bt Bt SiO2 34.34 33.63 34.90 34.56 34.02 34.09 34.27 35.23 34.54 34.79 33.95 34.59 34.34 34.55 34.55 34.41 TiO2 2.82 2.87 3.08 3.23 3.13 3.08 3.21 2.95 3.06 3.30 3.15 3.37 3.42 3.39 3.08 3.30 Al2O3 17.78 18.10 18.31 18.33 17.94 18.11 17.61 18.47 18.73 17.94 17.86 18.26 18.42 18.32 18.68 18.09 Cr2O3 0.08 0.08 0.03 0.05 0.03 0.07 0.12 0.05 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.10 0.02 0.00 FeO 23.43 22.76 23.32 23.57 23.76 23.44 22.97 22.73 22.26 21.81 21.73 22.11 22.36 22.02 21.00 22.34 MnO 0.43 0.32 0.53 0.54 0.48 0.52 0.39 0.31 0.29 0.29 0.27 0.24 0.25 0.24 0.19 0.30 MgO 5.51 6.19 5.30 5.15 4.95 5.73 5.78 6.22 5.99 6.17 6.17 6.23 6.08 6.34 6.58 6.36 CaO 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.14 0.13 0.14 0.12 0.10 0.09 0.06 0.13 0.17 0.12 0.08 0.05 0.10 0.17 0.10 0.08 K2O 10.01 9.41 10.12 9.99 9.90 9.99 9.91 10.22 10.27 9.99 10.35 9.75 10.21 9.91 10.01 10.00 SrO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NiO 0.01 0.00 0.01 0.02 0.00 0.05 0.04 0.00 0.01 0.00 0.01 0.04 0.03 0.07 0.00 0.03 Totals 94.56 93.49 95.75 95.56 94.31 95.16 94.34 96.30 95.36 94.42 93.59 94.66 95.23 95.11 94.22 94.91 Oxygens 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 Si 2.71 2.67 2.72 2.70 2.70 2.68 2.71 2.71 2.69 2.73 2.70 2.70 2.68 2.69 2.70 2.69 Ti 0.17 0.17 0.18 0.19 0.19 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.19 0.20 0.20 0.20 0.18 0.19 Al 1.66 1.70 1.68 1.69 1.68 1.68 1.64 1.68 1.72 1.66 1.67 1.68 1.69 1.68 1.72 1.67 Cr 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.55 1.51 1.52 1.54 1.58 1.54 1.52 1.46 1.45 1.43 1.44 1.45 1.46 1.43 1.37 1.46 Mn 0.03 0.02 0.04 0.04 0.03 0.04 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 Mg 0.65 0.73 0.62 0.60 0.59 0.67 0.68 0.71 0.70 0.72 0.73 0.73 0.71 0.74 0.77 0.74 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01 K 1.01 0.96 1.01 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.02 1.00 1.05 0.97 1.02 0.98 1.00 1.00 Sum 7.80 7.79 7.78 7.77 7.78 7.81 7.78 7.79 7.80 7.76 7.81 7.75 7.79 7.77 7.77 7.79 Mg# 0.30 0.33 0.29 0.28 0.27 0.30 0.31 0.33 0.32 0.34 0.34 0.33 0.33 0.34 0.36 0.34 T(℃) 651.93 658.34 662.65 670.67 667.59 665.50 673.55 657.52 664.55 678.05 673.30 681.07 682.69 682.28 669.56 678.18 XAn - - - - - - - - - - - - - - - - XAb - - - - - - - - - - - - - - - - XOr - - - - - - - - - - - - - - - - XAlm - - - - - - - - - - - - - - - - XSps - - - - - - - - - - - - - - - - Xpy - - - - - - - - - - - - - - - - XGrs - - - - - - - - - - - - - - - - 续表2 样品 KP2202 位置 - 边部 核部 矿物 Ms Pl Grt Grt SiO2 45.44 45.36 45.60 45.33 45.76 45.74 61.80 62.30 61.47 36.66 36.54 37.05 36.37 36.23 36.94 36.56 TiO2 1.09 1.14 0.62 0.71 0.62 0.65 0.00 0.05 0.02 0.06 0.08 0.10 0.06 0.03 0.00 0.08 Al2O3 35.01 34.91 35.29 35.11 35.43 34.84 24.06 23.28 24.25 20.64 21.19 21.14 21.02 20.84 20.98 20.83 Cr2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.03 0.00 0.02 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 FeO 1.50 1.52 1.68 1.67 1.54 1.65 0.15 0.18 0.08 29.03 28.37 30.50 33.61 33.81 33.93 33.70 MnO 0.00 0.01 0.09 0.02 0.06 0.01 0.00 0.00 0.04 8.10 6.34 5.91 5.62 5.64 5.58 5.37 MgO 0.54 0.60 0.57 0.54 0.52 0.62 0.00 0.01 0.01 1.36 1.25 1.36 1.51 1.55 1.61 1.63 CaO 0.02 0.00 0.06 0.00 0.08 0.00 5.94 5.71 6.28 3.45 5.26 3.41 1.27 1.05 1.02 0.97 Na2O 0.36 0.40 0.50 0.34 0.40 0.33 8.33 8.48 8.36 0.00 0.00 0.00 0.01 0.03 0.02 0.02 K2O 11.28 11.44 11.12 10.89 11.26 11.03 0.19 0.18 0.22 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 SrO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.16 0.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NiO 0.00 0.02 0.04 0.01 0.00 0.02 0.00 0.03 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 0.02 Totals 95.24 95.39 95.57 94.63 95.68 94.90 100.53 100.41 100.82 99.34 99.04 99.51 99.48 99.19 100.09 99.22 Oxygens 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 8.00 8.00 8.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Si 3.05 3.04 3.05 3.05 3.05 3.07 2.73 2.76 2.72 3.00 2.98 3.01 2.98 2.98 3.00 3.00 Ti 0.06 0.06 0.03 0.04 0.03 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 Al 2.77 2.76 2.78 2.79 2.79 2.76 1.25 1.22 1.26 1.99 2.04 2.02 2.03 2.02 2.01 2.01 Cr 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.03 0.00 0.00 Fe2+ 0.08 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.00 0.00 0.00 1.97 1.93 2.07 2.29 2.29 2.31 2.31 Mn 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.56 0.44 0.41 0.39 0.39 0.38 0.37 Mg 0.05 0.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.00 0.00 0.00 0.17 0.15 0.16 0.18 0.19 0.20 0.20 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.28 0.27 0.30 0.30 0.46 0.30 0.11 0.09 0.09 0.09 Na 0.05 0.05 0.07 0.04 0.05 0.04 0.71 0.73 0.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 K 0.97 0.98 0.95 0.94 0.96 0.95 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Sum 7.02 7.04 7.04 7.01 7.03 7.01 5.00 5.00 5.01 8.00 8.00 7.98 8.00 8.00 7.99 7.99 Mg# 0.39 0.41 0.38 0.36 0.38 0.40 - - - - - - - - - - T(°C) - - - - - - - - - - - - - - - - XAn - - - - - - 0.28 0.27 0.29 - - - - - - - XAb - - - - - - 0.71 0.72 0.70 - - - - - - - XOr - - - - - - 0.01 0.01 0.01 - - - - - - - XAlm - - - - - - - - - 0.66 0.65 0.70 0.77 0.77 0.78 0.78 XSps - - - - - - - - - 0.19 0.15 0.14 0.13 0.13 0.13 0.13 Xpy - - - - - - - - - 0.06 0.05 0.06 0.06 0.06 0.07 0.07 XGrs - - - - - - - - - 0.10 0.15 0.10 0.04 0.03 0.03 0.03 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+), XAn = Ca/(Ca+Na+K), XAb = Na/(Ca+Na+K), XOr = K/(Ca+Na+K); XAlm = Fe2+/(Fe2++ Mn + Mg + Ca), XSps = Mn/
(Fe2+ + Mn + Mg + Ca), XPy = Mg/(Fe2+ + Mn + Mg + Ca), XGrs = Ca/(Fe2+ + Mn + Mg + Ca)。接触黑云母的Fe2+含量(1.51~1.58 cpfu)稍高于基质黑云母的Fe2+含量(1.37~1.47 cpfu),而接触黑云母的Mg含量(0.59~0.73 cpfu)稍低于基质黑云母的Mg含量(0.70~0.77 cpfu)。不同位置黑云母中Fe2+与Mg的不同含量以及两者间的的近线性负相关,可能是石榴子石与黑云母发生了Fe–Mg交换的结果(图5a)。另外,接触黑云母的Ti含量和Mg#值分别为0.17~0.19 cpfu和0.27~0.33(表2),而基质黑云母的含量,Ti含量与接触黑云母的Ti含量没有明显差别,但Mg#值略高。白云母中的Si含量为3.04~3.11 cpfu,Mg#值为0.36~0.47(表2)。斜长石XAn为0.25~0.30,多为奥长石(表2,图5b)。石榴子石变斑晶具有较高的铁铝榴石(XAlm = 0.63~0.78)和锰铝榴石(XSps = 0.12~0.20)含量,而钙铝榴石(XGrs = 0.02~0.15)和镁铝榴石(XPy = 0.04~0.07)含量较低,从核部至边部,铁铝榴石降低,锰铝榴石核部较为平坦,而边部轻微升高,钙铝榴石从核部到边部升高,镁铝榴石轻微降低(表2,图6),指示石榴子石经历了降温扩散过程。
3.3 绿片岩
绿片岩样品KP-2与KP-5的矿物组合和岩石学特征相似,具有纤状粒状变晶结构和片状构造,它们的矿物组合为阳起石(50%)、绿帘石(30%)、绿泥石(10%)、钠长石(5%)和石英(5%)(图7a、 图7b)。
3.4 糜棱岩化含金云母大理岩
糜棱岩化含金云母大理岩样品KP-1的碎基含量大于90%,应为超糜棱岩,主要矿物有方解石(90%)、白云石(3%)、金云母(2%)、石英(2%)、白云母(1%),副矿物有:金红石、绿泥石、黄铁矿等。碎斑主要为方解石,碎基主要为方解石和白云石(图7c)。金云母多为碎斑形式存在,而细小的金云母较少(图7c)。大颗粒金云母经历了明显的变形作用(图7d、图7e),指示金云母在糜棱岩化作用之前就存在,应该形成于早期的区域变质作用过程。金云母具有较低的Ti含量(0.02~0.04 cpfu)和较高的Mg#值(0.95~0.97)(表3)。
表 3 糜棱岩化含金云母大理岩样品KP-1中金云母成分Table 3. Mineral compositions of phlogopite in the mylonitizd phlogopite-bearing marble sample KP-1样品 KP-1 矿物 Phl SiO2 42.92 43.62 43.77 43.51 42.62 43.51 42.03 43.87 43.86 44.71 43.33 41.89 42.29 43.08 TiO2 0.60 0.82 0.55 0.39 0.55 0.73 0.78 0.46 0.41 0.39 0.49 0.53 0.57 0.62 Al2O3 16.35 15.69 15.68 16.11 16.33 16.48 16.59 15.23 15.02 15.02 15.95 17.42 17.57 17.54 FeO 1.45 1.62 1.23 1.91 1.35 1.48 1.70 1.57 1.48 1.55 2.02 1.71 1.87 1.82 MnO 0.02 0.00 0.03 0.00 0.01 0.03 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 MgO 22.49 22.69 22.96 22.92 22.37 22.06 22.36 23.16 22.77 23.38 22.63 22.06 21.88 21.84 CaO 0.02 0.02 0.05 0.02 0.06 0.04 0.00 0.11 0.05 0.02 0.02 0.08 0.07 0.09 Na2O 0.09 0.00 0.08 0.05 0.03 0.05 0.08 0.03 0.03 0.02 0.00 0.11 0.09 0.04 K2O 10.34 10.31 10.22 9.94 10.51 10.45 10.61 10.29 10.39 10.40 10.41 10.60 10.69 10.78 Totals 94.27 94.75 94.56 94.86 93.83 94.82 94.15 94.78 94.01 95.49 94.85 94.41 95.03 95.79 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 3.01 3.04 3.05 3.02 3.00 3.03 2.96 3.06 3.08 3.09 3.02 2.94 2.95 2.98 Ti 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03 0.04 0.04 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 Al 1.35 1.29 1.29 1.32 1.36 1.35 1.38 1.25 1.24 1.22 1.31 1.44 1.45 1.43 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 0.09 0.09 0.07 0.11 0.08 0.09 0.10 0.09 0.09 0.09 0.12 0.10 0.11 0.11 Mn 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 2.35 2.36 2.38 2.37 2.35 2.29 2.35 2.40 2.38 2.41 2.35 2.31 2.28 2.25 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 Na 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.01 0.01 K 0.92 0.92 0.91 0.88 0.94 0.93 0.95 0.91 0.93 0.92 0.93 0.95 0.95 0.95 Sum 7.76 7.74 7.74 7.74 7.77 7.73 7.79 7.76 7.75 7.74 7.76 7.79 7.78 7.76 Mg# 0.97 0.96 0.97 0.96 0.97 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.95 0.96 0.95 0.96 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+)。 4. 变质温压条件计算
4.1 地质温压计结果
本研究使用黑云母Ti温度计(Henry et al., 2005)对二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩样品进行了变质温度估算。二云母石英片岩样品KP-3中黑云母Ti含量为0.04~0.07 cpfu,计算得到的变质温度为330~468 ℃,平均值为422 ℃。二云母石英片岩样品KP-4中黑云母Ti含量为0.04~0.06 cpfu,计算得到的变质温度为304~441 ℃,平均值为384 ℃。含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202中黑云母Ti含量为0.17~0.20 cpfu,计算得到的变质温度为652~683 ℃,平均值为670 ℃。
白云母在绿片岩–角闪岩相变沉积岩中分布广泛,其Si含量随着变质作用压力的增加而增加,可作为地质压力计(魏春景等, 2007)。但在使用多硅白云母地质压力计时,应充分考虑变质岩全岩成分和矿物组合的影响,在含有绿泥石或黑云母的双变、三变域多硅白云母可以作为很好的地质压力计(魏春景等, 2007)。因此,多硅白云母地质压力计适用于本次研究样品。
文中采用Massonne等(1997)提出的多硅白云母地质压力计进行变质压力计算时是基于黑云母Ti温度计(Henry et al., 2005)计算的变质温度结果。二云母石英片岩样品KP-3与KP-4采自同一个野外露头,所以对二云母石英片岩进行变质压力估算时选取两者变质温度的平均值。样品KP-3与样品KP-4中白云母的Si原子数变化范围为3.19~3.50之间,平均值为3.29,其变质温度为 304~468 ℃,平均值为406 ℃。多硅白云母地质压力计计算出的平均变质压力为P = 1.9~7.8 kbar,平均值约为~4.0 kbar(图8b)。
此外,本研究中还利用Wu等(2015)重新标定的Ti饱和变泥质岩中黑云母Ti温度计,对样品KP-3与KP-4进行变质温度进行估算,压力根据多硅白云母压力计计算结果平均值(4.0 kbar)。样品KP-3中黑云母XTi、XFe与XMg值分别为0.02、0.42~0.46和0.36~0.39,得到的变质温度为455~495 ℃,样品KP-4中黑云母XTi、XFe与XMg值分别为0.02、0.36~0.40和0.42~0.44,得到的变质温度为446~465 ℃。
对比样品KP-3与KP-4使用两个黑云母Ti温度计结果,Wu等(2015)的黑云母Ti温度计所得到的平均变质温度条件稍高,但仍然指示样品KP-3与KP-4为绿片岩相变质作用的产物。
4.2 相平衡模拟结果
本研究对宽坪岩群二云母石英片岩样品KP-3、KP-4和含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202进行了变质相平衡P–T视剖面图模拟计算研究。采用的模拟软件为Domino (Capitani et al., 2010),热力学数据库为ds62(Holland et al., 1998, 2011),选择的体系为目前常用的Na2O–CaO–K2O–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–TiO2–O2 (NCKFMASHTO)体系(White et al., 2014a)。选用的矿物成分-活度模型为:石榴子石、黑云母、十字石、堇青石和绿泥石(White et al., 2014a, 2014b),斜长石(Holland et al., 2003),钛铁矿(White et al., 2000),绿帘石(Holland et al., 2011),白云母与钠云母(Smye et al., 2010)。纯的固溶体端元有夕线石、蓝晶石、红柱石、石英和金红石。本次模拟中设石英与H2O过量,而O (Fe2O3)的含量则是通过滴定法测得FeO含量后计算得到。相平衡模拟计算使用的全岩主量成分见表4。
表 4 用于变质相平衡模拟计算的全岩主量元素成分Table 4. Whole-rock compositions used for phase equilibrium modelling样品号 全岩成分 (%) SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total KP-3 71.24 0.65 12.38 2.27 3.22 0.04 2.28 0.15 1.41 3.33 0.07 2.37 99.41 KP-4 79.14 0.52 9.34 1.78 1.88 0.03 1.84 0.11 0.11 2.76 0.05 2.22 99.78 KP2202 67.62 0.83 15.35 1.14 4.56 0.12 1.54 0.94 1.14 4.30 0.06 1.67 99.27 样品号 相平衡模拟中的各组分含量(mol%) SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2 O* KP-3 71.790 7.351 0.162 3.425 4.436 2.140 1.377 0.493 0.861 图9a、图9b KP-4 78.552 5.463 0.117 2.723 2.890 1.747 0.106 0.388 0.665 图10a、图10b KP2202 71.096 9.510 1.059 2.414 4.913 2.883 1.162 0.656 0.452 图11a、图11b 4.2.1 二云母石英片岩样品KP-3
样品KP-3的P–T视剖面图显示(图9),模拟的温压范围为2~10 kbar和350~700 ℃。根据岩相学观察,该样品的矿物组合为ms–bt–chl–ilm–rt–ab–ep,在P–T视剖面图中对应区域的温度和压力范围分别为350~525 ℃和2~10 kbar(图9a)。基于黑云母Ti含量(0.05~0.07)和XFe比值(0.42~0.46)对应等值线,进一步将矿物组合稳定的温压范围限定为400~500 ℃和2~10 kbar(图9b)。
4.2.2 二云母石英片岩样品KP-4
样品KP-4的P–T视剖面图显示金红石稳定于550 ℃以下,绿泥石稳定在<~575 ℃的区域(图10a),矿物组合区域为ms–bt–chl–ilm–ep–rt,对应区域的温度和压力范围分别为420~570 ℃和2~10 kbar(图10a)。利用黑云母的Ti含量(0.04~0.06)与XFe比值(0.45~0.50)对应的等值线,进一步将矿物组合温压范围限定为425~470 ℃和2~7 kbar(图10b)。
4.2.3 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202
含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202模拟的P–T视剖面图温压范围为4~12 kbar和400~750 ℃(图11)。该P–T视剖面显示金红石稳定于550 ℃以下,石榴子石稳定的温压区域为>~550 ℃,>8 kbar (图11a)。该样品的峰期矿物组合为grt–ms–bt–pl–ilm–mag,对应区域的温度和压力范围分别为620~680 ℃和8~9.8 kbar(图11a)。利用石榴子石中的Xpy和Xgrs等值线进一步将峰期变质温压条件限定在645~680 ℃/8~9 kbar(图11b)。
5. 原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr年代学
5.1 二云母石英片岩样品KP-3
本研究对二云母石英片岩样品KP-3共进行了40个点的原位Rb–Sr同位素分析,由于样品中的黑云母和白云母较小,很难分别进行分析,因此本研究中得到的Rb–Sr同位素数据大多是两种矿物混合的结果,由于是同一阶段生长的矿物,对等时线年龄的获得没有影响。部分分析点位见图12a,分析获得的87Rb/86Sr和87Sr/86Sr值分别为
0.1349 ~49.9564 和0.6885 ~0.8432 (表5),这些数据拟合得到等时线年龄为(155.64 ± 9.82) Ma (n=40, MSWD=8.6)(图13a)。表 5 二云母石英片岩样品KP-3的原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据Table 5. In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for two-mica quartz schist sample KP-3点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ KP-3-1 18.0166 0.5389 0.7905 0.0054 KP-3-2 29.3416 0.7385 0.8532 0.006 KP-3-3 16.2009 0.2907 0.8181 0.0062 KP-3-4 11.5061 0.3663 0.7899 0.0087 KP-3-5 18.3369 0.634 0.7584 0.0045 KP-3-6 12.2389 0.2162 0.8048 0.0076 KP-3-7 9.3939 0.2595 0.7795 0.0064 KP-3-8 7.7139 0.1553 0.7546 0.0055 KP-3-9 21.9059 1.0708 0.792 0.0062 KP-3-10 25.4976 1.1164 0.8426 0.0173 KP-3-11 14.0422 0.6728 0.7924 0.0106 KP-3-12 5.4361 0.1816 0.7467 0.0082 KP-3-13 25.5866 1.2185 0.8107 0.0158 KP-3-14 13.3642 0.3398 0.7751 0.0106 KP-3-15 23.5856 0.3439 0.8086 0.0043 KP-3-16 22.733 0.6971 0.7778 0.0089 KP-3-17 9.3486 0.2784 0.7632 0.0067 KP-3-18 13.6249 0.4057 0.7588 0.0059 KP-3-19 14.5342 0.3112 0.804 0.0065 KP-3-20 8.2599 0.2115 0.7797 0.006 KP-3-21 12.2192 0.2215 0.8111 0.0043 KP-3-22 7.9982 0.1289 0.7937 0.0036 KP-3-23 12.193 0.2094 0.7927 0.0043 KP-3-24 19.7496 0.2937 0.795 0.005 KP-3-25 15.4003 0.207 0.7731 0.0056 KP-3-26 9.3778 0.2017 0.7779 0.0034 KP-3-27 24.297 1.0354 0.8161 0.0112 KP-3-28 12.085 0.3581 0.7911 0.0082 KP-3-29 33.6078 0.9551 0.8365 0.0091 KP-3-30 7.9611 0.246 0.7531 0.0046 KP-3-31 49.9564 4.4104 0.8407 0.0177 KP-3-32 4.1449 0.1021 0.7694 0.0053 KP-3-33 7.4286 0.1467 0.7646 0.0044 KP-3-34 20.7555 0.8895 0.8076 0.0073 KP-3-35 27.518 0.5935 0.8106 0.0049 KP-3-36 1.5058 0.1521 0.8035 0.0167 KP-3-37 1.2356 0.2309 0.8377 0.051 KP-3-38 0.2741 0.0215 0.7836 0.0107 KP-3-39 0.1349 0.0185 0.6885 0.0255 KP-3-40 0.3264 0.0426 0.7562 0.0312 5.2 二云母石英片岩样品KP-4
对二云母石英片岩样品KP-4的原位Rb–Sr同位素分析共获得了40个数据(图12b)。因为分析点7、8、13、14、24对应的数据较分散,所以没有用于等时线年龄的拟合。剩余数据点对应的87Rb/86Sr和87Sr/86Sr值分别为
1.4073 ~97.7716 和0.7136 ~0.9360 (表6),由这些数据拟合得到两个等时线年龄,分别为(294.33 ± 5.7) Ma(n=22, MSWD=3.1)与(156.89 ± 4.00) Ma (n=19, MSWD=4.6)(图13b)。表 6 二云母石英片岩样品KP-4原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据Table 6. In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for two-mica quartz schist sample KP-4点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ KP-4-1 25.4466 0.454 0.8146 0.01 KP-4-2 41.2259 0.8178 0.8114 0.0079 KP-4-3 50.6532 1.1725 0.7922 0.0087 KP-4-4 26.9311 0.438 0.8014 0.0064 KP-4-5 29.0531 0.6666 0.8158 0.0067 KP-4-8 33.0924 1.6649 0.7448 0.0052 KP-4-9 16.6476 0.937 0.7454 0.0037 KP-4-10 41.2109 0.9943 0.8229 0.0076 KP-4-11 52.4346 0.8291 0.8285 0.0066 KP-4-12 2.8604 0.0843 0.7251 0.0041 KP-4-15 26.8263 1.3235 0.8287 0.0105 KP-4-16 34.8779 2.2549 0.8122 0.0077 KP-4-17 17.2552 0.4462 0.7808 0.0089 KP-4-18 23.5465 0.563 0.8049 0.007 KP-4-19 50.8047 1.5759 0.8137 0.0101 KP-4-20 97.7716 2.5025 0.936 0.0087 KP-4-21 18.9715 0.5902 0.7807 0.0095 KP-4-22 41.6778 2.2637 0.8275 0.0074 KP-4-23 20.7999 1.0744 0.8215 0.0108 KP-4-25 41.9771 0.9381 0.7939 0.0067 KP-4-26 22.8923 0.7196 0.829 0.0054 KP-4-27 31.4178 1.6919 0.7813 0.0101 KP-4-28 75.0006 1.6558 0.9076 0.0148 KP-4-29 39.9303 0.4539 0.8809 0.0064 KP-4-30 32.9889 0.4273 0.8558 0.0057 KP-4-31 23.0713 0.4501 0.8065 0.007 KP-4-32 25.7233 0.2788 0.8232 0.0048 KP-4-33 22.6323 0.6414 0.7783 0.0051 KP-4-34 28.391 0.3844 0.8181 0.0062 KP-4-35 22.4479 0.319 0.814 0.0049 KP-4-36 2.8775 0.0568 0.7304 0.0022 KP-4-37 3.76 0.1344 0.7325 0.0032 KP-4-38 2.9363 0.067 0.7258 0.0018 KP-4-39 1.4073 0.0335 0.7136 0.0018 KP-4-40 1.6294 0.0683 0.7213 0.0016 5.3 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202
在对含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202原位Rb–Sr同位素分析中,分别对白云母和黑云母进行了选点(图12c、图12d),共获得了50个数据(表7)。大片白云母的87Rb/86Sr值变化有限并且较低,尽管它的87Sr/86Sr有一定变化,但仍无法获得有效的等时线年龄(图13c)。剩余黑云母与白云母的87Rb/86Sr和87Sr/86Sr值分别为
12.7696 ~356.2216 和0.7805 ~1.3801 ,拟合得到等时线年龄为(109.54 ± 4.61) Ma (n = 33,MSWD = 2.8)(图13c)。表 7 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据Table 7. In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for garnet-bearing two-mica quartz schist sample KP2202点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ 备注 KP2202-1 21.3446 0.3768 0.9061 0.0048 Ms type-1 KP2202-2 19.0802 0.3769 0.8668 0.0042 Ms type-1 KP2202-3 16.1607 0.2511 0.8231 0.0034 Ms type-1 KP2202-4 16.9611 0.2304 0.8289 0.0036 Ms type-1 KP2202-5 18.6972 0.2885 0.8846 0.0048 Ms type-1 KP2202-6 17.0929 0.2986 0.8348 0.0044 Ms type-1 KP2202-7 18.5684 0.3145 0.8665 0.0049 Ms type-1 KP2202-30 16.5679 0.2640 0.8370 0.0051 Ms type-1 KP2202-31 17.7241 0.3035 0.8377 0.0039 Ms type-1 KP2202-32 18.4186 0.3005 0.8608 0.0037 Ms type-1 KP2202-40 17.4755 0.2839 0.8292 0.0035 Ms type-1 KP2202-41 17.9974 0.4653 0.8317 0.0037 Ms type-1 KP2202-42 17.6600 0.2556 0.8307 0.0043 Ms type-1 KP2202-43 16.9642 0.2634 0.7930 0.0043 Ms type-1 KP2202-44 16.5281 0.2798 0.7920 0.0034 Ms type-1 KP2202-45 16.7014 0.3672 0.8173 0.0042 Ms type-1 KP2202-46 16.5453 0.3081 0.8112 0.0036 Ms type-1 KP2202-11 16.9159 0.2898 0.7945 0.0044 Ms type-2 KP2202-12 18.1469 0.3106 0.8010 0.0036 Ms type-2 KP2202-13 17.9112 0.3321 0.7941 0.0043 Ms type-2 KP2202-14 19.9469 0.3315 0.7963 0.0041 Ms type-2 KP2202-22 18.9035 0.3015 0.8021 0.0043 Ms type-2 KP2202-23 19.8987 0.3443 0.8003 0.0038 Ms type-2 KP2202-24 16.6555 0.3950 0.7835 0.0034 Ms type-2 KP2202-25 19.9471 0.3723 0.7958 0.0044 Ms type-2 KP2202-26 18.9892 0.3332 0.7960 0.0048 Ms type-2 KP2202-27 13.2982 0.4708 0.7900 0.0042 Ms type-2 KP2202-28 21.1990 0.5195 0.7927 0.0044 Ms type-2 KP2202-29 18.4951 0.4068 0.7961 0.0044 Ms type-2 KP2202-33 12.7696 1.1655 0.7887 0.0030 Ms type-2 KP2202-34 20.1844 0.5434 0.8058 0.0044 Ms type-2 KP2202-35 20.0061 0.3414 0.7961 0.0042 Ms type-2 KP2202-36 20.5787 0.3102 0.7904 0.0041 Ms type-2 KP2202-8 160.8024 8.5605 1.0268 0.0116 Bt KP2202-9 144.9303 10.2530 1.0157 0.0092 Bt KP2202-10 213.5181 8.7199 1.0947 0.0099 Bt KP2202-15 94.4528 9.3357 0.9103 0.0055 Bt KP2202-16 159.5003 4.9954 1.0145 0.0085 Bt KP2202-17 13.2294 1.5834 0.7817 0.0039 Bt KP2202-18 167.0161 7.1487 1.0332 0.0092 Bt KP2202-19 356.2216 22.0736 1.3801 0.0217 Bt KP2202-20 298.3693 22.7725 1.1905 0.0173 Bt KP2202-21 88.7981 7.0720 0.9202 0.0058 Bt KP2202-37 105.1556 9.6343 0.8970 0.0079 Bt KP2202-38 65.7936 2.7566 0.8580 0.0062 Bt KP2202-39 125.3506 3.5819 0.9300 0.0086 Bt KP2202-47 219.2769 13.2706 1.0912 0.0131 Bt KP2202-48 19.1462 1.1634 0.7931 0.0047 Bt KP2202-49 174.1023 10.2901 1.0229 0.0126 Bt KP2202-50 27.7117 1.1152 0.7805 0.0040 Bt 6. 讨论
6.1 宽坪岩群变质温压条件
黑云母Ti地质温度计(Henry et al., 2005; Wu et al., 2015)与多硅白云母地质压力计(Massonne et al., 1997)计算显示二云母石英片岩样品KP-3和KP-4的变质温压范围为304~495 ℃和1.9~7.8 kbar,对应的平均值为~440 ℃和~4.0 kbar (图8),含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202的变质温度为652~683 ℃,平均值为670 ℃。通过P–T视剖面图模拟计算得到样品KP-3和KP-4矿物组合稳定的温压范围分别为~400~480 ℃/~2.0~10.0 kbar和~425~470 ℃/~2.0~7.5 kbar(图9、图10),样品KP2202变质温压条件为645~680 ℃/8~9 kbar(图11)。因此,涝峪地区宽坪岩群二云母石英片岩北部二云母石英片岩经历了绿片岩相变质作用,而南部含石榴子石二云母石英片岩经历了低角闪岩相变质作用(图14),可能存在递增变质作用,但仍需要进一步的工作揭示。
图 14 宽坪岩群变质温压条件及P–T轨迹轨迹1和2分别为桐柏地区宽坪岩群北部和南部构造单元变质P–T轨迹(Liu et al., 2011);轨迹3为红土岭地区含石榴子石石英片岩变质P–T轨迹(王海杰等,2021);区域4和5分别为涝峪地区宽坪岩群中二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩变质温压条件(本研究)Figure 14. Summary of metamorphic P–T conditions and paths for the Kuanping Group笔者对前人关于宽坪岩群变质温压演化的结果进行了总结,以便与本研究结果进行对比。Liu等(2011)对桐柏地区宽坪岩群北部和南部两个构造单元进行了变质温压条件计算,结果显示北部单元压力峰期的变质温压条件为570~610 ℃/9.3~11.2 kbar,退变质阶段的温压条件为600~630 ℃/6.7~6.8 kbar,因而记录了一条以近等温降压为特点的顺时针P–T轨迹(图14),南部构造单元的峰期变质温压条件为630~650 ℃/6.6~8.9 kbar,同样记录了一条顺时针的P–T轨迹(Liu et al., 2011) (图14)。胡娟(2010)对桐柏地区宽坪岩群的研究中发现,南部左老庄组变质温压条件明显高于北部的回龙寺组,推测在桐柏地区宽坪岩群从北向南发生了递增变质作用。王海杰等(2021)对红土岭地区的含石榴子石石英片岩进行了详细的岩石学研究,限定出进变质阶段的温压条件为525~528 ℃ /6.41~6.58 kbar,而压力和温度峰期的变质温压条件分别为557~563 ℃/7.17~7.92 kbar和578~586 ℃/6.27~6.82 kabr,因而得到了早期以升温升压,晚期以降压升温而后降温降压为特点的顺时针的变质P–T轨迹(图14)。研究显示,涝裕地区宽坪岩群经历了绿片岩相和低角闪岩相变质作用,该地区北部宽坪岩群中的二云母石英片岩的变质温压条件显著低于桐柏和红土岭地区的宽坪岩群峰期变质温压条件,而南部的含石榴子石二云母石英片岩峰期变质温压条件与桐柏地区南部构造单元的压力峰期变质温压条件相近(胡娟, 2010;Liu et al., 2011; 王海杰等, 2021) (图14)。
6.2 宽坪岩群的变质变形时代
与宽坪岩群中变基性火山岩(绿片岩)和变碎屑岩原岩形成时代的限定工作相比(张宗清等, 1994; 第五春荣等, 2010; Zhu et al., 2011; Liu et al., 2013; Shi et al., 2013; Cao et al., 2016; 王海杰等, 2021),目前对宽坪岩群变质时代的研究工作要薄弱很多,究其原因是因为除了桐柏地区与红土岭地区的宽坪岩群变质程度达到了角闪岩相,其余变质程度较低,只经历了绿片岩相到低角闪岩相的变质作用,如在涝峪、黑河和红门河等区域发育的宽坪岩群。
Zhai等(1998)对桐柏地区北部宽坪岩群中的角闪岩进行角闪石40Ar–39Ar定年,限定该角闪岩的变质年龄为(434 ± 2)Ma。此外,Liu等(2011)对桐柏地区南部宽坪岩群中的石榴子石角闪岩中的变质锆石进行SHRIMP锆石U–Pb定年,得到角闪岩的变质年龄为(442 ± 6) Ma。张宗清等(1994)对商洛板桥地区宽坪岩群云母石英片岩进行全岩Rb–Sr同位素定年,得到的年龄为(414 ± 44) Ma,而对该地区斜长角闪岩进行角闪石、斜长石及全岩Sm–Nd同位素分析,得到的等时线年龄为(393 ± 42) Ma,这两个年龄结果比桐柏地区宽坪岩群中的角闪岩的变质年龄略小。基于以上年代学研究结果,特别是变质锆石U–Pb年龄结果,可以推测宽坪岩群发生区域变质作用的时代可能在~440 Ma。
本研究首次采用原位黑云母和白云母Rb–Sr定年的定年方法,对涝峪地区的二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩进行了年代学的研究,得到四个等时线年龄,分别为(294.33 ± 5.7) Ma、(155.64 ± 9.82) Ma、(156.89 ± 4.00) Ma和(109.54 ± 4.61) Ma (图9),与宽坪岩群发生区域变质作用的时代相比,这四组年龄明显年轻许多,因此,本研究并没有获得涝峪地区宽坪岩群区域变质作用的时代。本研究获得的~290 Ma应该代表后期构造热事件导致云母Rb–Sr体系发生热重置的时代,类似年龄在之前其它研究区宽坪岩群中也有过报道。例如,张宗清等(1994)对商洛板桥地区斜长角闪岩样品进行角闪石40Ar/39Ar定年,得到的坪年龄为(324 ± 3) Ma,而对洛南马河地区斜长角闪岩进行角闪石–斜长石矿物Rb–Sr定年,得到的等时线年龄为265 Ma。闫全人等(2008)对商洛地区宽坪岩群中的石榴子石黑云母石英片岩进行了黑云母40Ar/39Ar年代学研究,得到的坪年龄为(319.1 ± 3.6) Ma。这些年龄结果指示了324~265 Ma时秦岭造山带北秦岭构造带宽坪岩群可能经历了一期构造热事件。勉略缝合带及南秦岭构造带发育大量与俯冲作用有关的火山岩、花岗岩体和辉绿岩(Xu et al., 2000; Lai et al., 2000; Li et al., 2004),其中三岔子斜长岩的锆石U–Pb年龄为(300 ± 61) Ma (Li et al., 2004),辉绿岩中岩浆锆石U–Pb年龄为295~264 Ma,代表了勉略洋(古特提斯洋)向北俯冲消减的时代(Dong et al., 2011a, 2021, 2022 )。本研究得到的~290 Ma的年龄可能与该次构造事件有关。晚中生代秦岭造山带发生强烈的陆内造山运动(Dong et al., 2011a, 2016b, 2021),在北秦岭构造带发育大量与该陆内造山作用有关的晚中生代(~158~130 Ma与~120~100 Ma)花岗岩体(张国伟等, 2001; Dong et al., 2011a, 2021; 王晓霞等, 2011; Wang et al., 2013, 2015),该陆内造山事件与花岗岩浆作用可能导致了涝峪宽坪岩群二云母石英片岩样品的黑云母与白云母Rb–Sr同位素体系发生重置,进而记录了两期更年轻的Rb–Sr等时线年龄(~155 Ma与~110 Ma),它们同样为后期构造热事件的结果。这两期年龄目前还没有在其它区域的宽坪岩群中报道,它们可能对应张维吉等(1988)在莽岭马河地区研究工作指出的宽坪岩群南北向构造形成的时代。
综上所述,宽坪岩群整体经历了绿片岩至角闪岩相变质作用,发生的区域变质作用时间可能为~440 Ma,并在随后的构造热事件中发生了多期构造变形叠加(张维吉,1987; 闫全人等, 2008; Dong et al., 2018)。
6.3 构造意义
前人对于宽坪岩群的变质作用研究显示,桐柏地区宽坪岩群经历了顺时针的变质P–T轨迹(Liu et al., 2011),洛南红土岭宽坪岩群含石榴子石石英片岩同样经历了顺时针的变质作用P–T轨迹(王海杰等, 2021) (图14)。由于顺时针的变质作用P–T轨迹与碰撞造山地壳增厚以及造山带后期的伸展抬升的过程有关(England et al., 1984; Thompson et al., 1984; Harley, 1989),因而宽坪岩群的变质作用与秦岭造山带~440~390 Ma的碰撞造山作用有关。Liu等(2011)认为宽坪岩群记录的~440 Ma区域变质作用与二郎坪弧后盆地的消减有关,即大洋岩石圈在弧–陆碰撞前向南俯冲至二郎坪弧下所致,这与Xue等(1996a, 1996b)提出的构造模型相一致。值得注意的是,宽坪岩群经历的该期变质作用时代与秦岭杂岩中变沉积岩发生强烈深熔作用的时代一致(Liu et al., 2011; 张建新等, 2011; 向华等, 2014; Mao et al., 2017; Sun et al., 2019; Zhao et al., 2020),而该深熔作用事件被认为与商丹洋闭合以及之后大陆碰撞导致的地壳加厚和热驰豫有关(Dong et al., 2011a,2011c; Zhao et al., 2020)。宽坪岩群~440 Ma的变质作用与秦岭造山带北秦岭构造带的碰撞造山和地壳加厚有关。
宽坪岩群40Ar/39Ar和Rb–Sr定年结果(张宗清等, 1994; 闫全人等, 2008; Dong et al., 2018)指示在该造山作用之后至~350 Ma期间,北秦岭构造带进入抬升阶段(Dong et al., 2018)。在324–300 Ma期间宽坪岩群经历了一期构造热事件,其与古特提斯洋的向北俯冲相对应。在中生代早期,南秦岭构造带西部广泛发育有245~200 Ma的同碰撞和后碰撞花岗岩(张成立等, 2008; Wang et al., 2015),结合~200 Ma的高压麻粒岩(李三忠等, 2000; Liao et al., 2021),表明扬子板块与南秦岭构造带碰撞以及勉略洋的闭合。随后晚中生代秦岭造山带开始转变为陆内造山运动,整个秦岭造山带由早中侏罗世碰撞后垮塌转变为晚侏罗世到早白垩世的挤压变形,北倾的褶皱和断裂标志着北秦岭构造带在侏罗纪后向南逆冲,华北板块沿鲁山-舞阳断裂带进行南向陆内俯冲(Dong et al., 2011a,2016b,2021),伴随着秦岭地区晚中生代岩浆活动(158~130 Ma以及120~100 Ma)(张国伟等, 2001; Dong et al., 2011a,2021; 王晓霞等, 2011; Wang et al., 2013; Wang et al., 2015; Xue et al., 2022)。本次研究中的糜棱岩化含金云母大理岩可能与该期晚中生代发生的强烈陆内造山运动有关,该构造事件与岩浆活动可能导致涝裕地区宽坪岩群中云母石英片岩的部分云母的40Ar/39Ar和Rb–Sr体系受到热重置并记录了~155 与~110 Ma较年轻的等时线年龄。
7. 结论
(1) 黑云母Ti温度计和多硅白云母压力计计算得到涝峪地区宽坪岩群中二云母石英片岩的峰期变质温压条件为304~495 ℃/1.9~7.8 kbar之间(平均温压条件为437 ℃/4.1 kbar),含石榴子石二云母石英片岩的变质温度为652~683 ℃。P–T视剖面图得到二云母石英片岩的变质温压条件为400~480 ℃和2~10 kbar,而含石榴子石二云母石英片岩的变质温压条件为645~680 ℃/8~9 kbar。
(2)涝峪地区宽坪岩群中二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩共记录了三期等时线年龄,分别为~290 Ma、~155 Ma和~110 Ma的年龄。
(3)三组年龄都代表了后期构造热事件的时代,其中~290 Ma构造热事件与古特提斯洋向北俯冲相对应,而~155和~110 Ma的等时线年龄可能与中生代时期北秦岭构造带发生强烈的变形和花岗岩岩浆活动导致的热重置有关。
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图 1 秦岭造山带地质简图(据Dong et al.,2011a修改)
LLWF.灵宝–鲁山–舞阳断裂;LLF.洛南–栾川断裂;N–SCB.华南板块北缘;1.华北板块南缘;2.宽坪岩群;3.秦岭杂岩;4.商丹缝合带;5.二郎坪群;6.南秦岭南部带;7.南秦岭北部带;8.MLSZ.勉略缝合带;9.大别地体
Figure 1. Simplified tectonic division of the Qinling orogenic belt
图 2 涝峪地区地质图及采样位置(据陕西省地质局区测队,1966;陕西地质局13队,1972修改)
Figure 2. Simplified geological map of Laoyu area, showing the with sample location
图 4 二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩显微照片
a.二云母石英片岩样品KP-3片理发生褶皱弯曲(单偏光);b.二云母石英片岩样品KP-3部分区域TIMA扫描图显示褶皱变形;c.二云母石英片岩样品KP-3中的黑云母、白云母、石英和钠长石等矿物(正交偏光);d.二云母石英片岩样品KP-4中黑云母、白云母和石英等矿物(单偏光);e.二云母石英片岩样品KP-4中黑云母、白云母和石英等矿物以及明显的片理构造(正交偏光);f.二云母石英片岩样品KP-4部分区域TIMA扫描图;g、h.含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202石榴子石变斑晶和基质矿物黑云母,白云母,斜长石,和石英(单偏光);i.含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202中黑云母、白云母、石英、斜长石和钛铁矿等矿物(背散射照片)
Figure 4. Photomicrographs of the two-mica quartz schist and the garnet-berting two-mica quartz schist
图 14 宽坪岩群变质温压条件及P–T轨迹
轨迹1和2分别为桐柏地区宽坪岩群北部和南部构造单元变质P–T轨迹(Liu et al., 2011);轨迹3为红土岭地区含石榴子石石英片岩变质P–T轨迹(王海杰等,2021);区域4和5分别为涝峪地区宽坪岩群中二云母石英片岩和含石榴子石二云母石英片岩变质温压条件(本研究)
Figure 14. Summary of metamorphic P–T conditions and paths for the Kuanping Group
表 1 二云母石英片岩样品KP-3和KP-4中黑云母和白云母成分
Table 1 Mineral composition of biotite and muscovite in the two-mica quartz schist of sample KP-3 and KP-4
样品
矿物KP-3 Bt Ms SiO2 36.86 38.09 37.80 37.83 37.22 37.78 37.82 37.52 52.08 49.36 51.96 50.57 48.34 47.86 48.25 47.59 TiO2 1.02 0.96 1.11 0.89 0.83 1.11 0.97 1.13 0.12 0.11 0.19 0.19 0.12 0.11 0.12 0.20 Al2O3 18.09 18.02 17.74 16.90 17.33 17.52 17.45 17.36 27.74 29.36 28.04 29.78 33.02 33.08 32.75 32.79 FeO 20.10 19.12 19.74 19.25 20.17 19.42 20.42 20.14 2.39 2.13 2.56 2.29 2.16 1.98 2.12 2.22 MnO 0.18 0.14 0.16 0.04 0.00 0.09 0.12 0.09 0.00 0.04 0.01 0.04 0.00 0.01 0.02 0.05 MgO 8.79 9.19 9.24 9.53 9.49 9.62 9.22 9.74 2.84 2.40 2.74 2.36 1.31 1.29 1.36 1.23 CaO 0.01 0.00 0.11 0.03 0.02 0.04 0.00 0.04 0.00 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.06 0.07 0.03 0.05 0.08 0.05 0.04 0.09 0.16 0.20 0.18 0.22 0.33 0.41 0.48 0.35 K2O 8.85 9.03 8.21 8.81 8.96 8.80 9.23 8.52 10.33 10.20 10.34 10.52 10.52 10.75 10.53 10.72 Totals 93.96 94.61 94.15 93.34 94.09 94.42 95.27 94.63 95.66 94.94 96.03 95.98 95.80 95.49 95.63 95.14 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 2.84 2.89 2.88 2.91 2.86 2.88 2.87 2.86 3.44 3.31 3.43 3.34 3.20 3.19 3.21 3.19 Ti 0.06 0.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Al 1.64 1.61 1.59 1.53 1.57 1.57 1.56 1.56 2.16 2.32 2.18 2.32 2.58 2.60 2.57 2.59 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.29 1.21 1.26 1.24 1.30 1.24 1.30 1.28 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.11 0.12 0.12 Mn 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 1.01 1.04 1.05 1.09 1.09 1.09 1.04 1.11 0.28 0.24 0.27 0.23 0.13 0.13 0.14 0.12 Ca 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.05 K 0.87 0.87 0.80 0.87 0.88 0.85 0.89 0.83 0.87 0.87 0.87 0.89 0.89 0.91 0.89 0.92 Sum 7.73 7.70 7.66 7.71 7.75 7.71 7.74 7.72 6.92 6.95 6.92 6.95 6.97 6.99 6.98 6.99 Mg# 0.44 0.46 0.45 0.47 0.46 0.47 0.45 0.46 0.68 0.67 0.66 0.65 0.52 0.54 0.53 0.50 AlⅥ 0.47 0.50 0.47 0.44 0.43 0.45 0.44 0.42 1.67 1.61 1.66 1.78 1.78 1.77 1.77 1.55 XTi 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 XFe 0.46 0.43 0.44 0.44 0.45 0.44 0.46 0.45 0.07 0.06 0.07 0.06 0.06 0.05 0.06 0.06 XMg 0.36 0.37 0.37 0.39 0.38 0.38 0.37 0.39 0.14 0.12 0.13 0.11 0.06 0.06 0.07 0.06 T(℃)① 428 405 461 385 333 463 405 468 - - - - - - - - T(℃)② 491 482 495 464 455 488 476 485 - - - - - - - - 续表1 样品
矿物KP-4 Bt Ms SiO2 39.47 39.17 38.65 38.87 37.79 37.96 37.32 37.30 49.08 49.20 51.91 50.22 48.64 49.35 48.80 48.45 TiO2 0.83 0.83 0.93 0.76 0.84 0.79 0.98 0.96 0.23 0.09 0.20 0.09 0.05 0.23 0.11 0.05 Al2O3 17.77 18.12 17.97 18.22 18.05 17.53 17.42 17.19 34.04 35.13 30.48 33.82 33.17 32.12 32.23 32.49 FeO 16.53 16.74 16.65 16.10 17.53 17.59 18.11 17.90 0.64 0.57 1.09 0.57 1.92 2.37 1.89 2.01 MnO 0.04 0.12 0.11 0.11 0.13 0.07 0.07 0.14 0.00 0.01 0.00 0.15 0.00 0.03 0.00 0.00 MgO 10.91 11.11 10.94 10.96 10.53 10.48 10.70 10.86 1.57 1.46 2.53 1.81 1.51 1.77 1.71 1.43 CaO 0.14 0.12 0.11 0.12 0.03 0.05 0.09 0.05 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.04 0.05 0.01 0.09 0.09 0.09 0.03 0.01 0.35 0.37 0.10 0.26 0.31 0.32 0.32 0.28 K2O 7.97 8.14 8.00 8.20 8.99 8.92 8.49 8.61 9.68 9.82 9.31 9.71 10.59 10.74 10.61 10.76 Totals 93.71 94.38 93.35 93.41 93.97 93.49 93.21 93.02 97.03 98.12 96.68 98.09 96.18 96.92 95.67 95.47 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 2.95 2.92 2.91 2.92 2.87 2.89 2.86 2.86 3.18 3.15 3.36 3.22 3.21 3.24 3.24 3.22 Ti 0.05 0.05 0.05 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 Al 1.57 1.59 1.60 1.61 1.61 1.58 1.57 1.56 2.60 2.66 2.33 2.55 2.58 2.49 2.52 2.55 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.07 0.07 0.05 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.04 1.04 1.05 1.01 1.11 1.12 1.16 1.15 0.04 0.03 0.06 0.03 0.11 0.13 0.10 0.11 Mn 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 1.22 1.23 1.23 1.23 1.19 1.19 1.22 1.24 0.15 0.14 0.24 0.17 0.15 0.17 0.17 0.14 Ca 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.04 0.05 0.01 0.03 0.04 0.04 0.04 0.04 K 0.76 0.77 0.77 0.79 0.87 0.87 0.83 0.84 0.80 0.80 0.77 0.79 0.89 0.90 0.90 0.91 Sum 7.60 7.63 7.62 7.63 7.72 7.72 7.72 7.73 6.89 6.90 6.83 6.88 6.97 6.98 6.97 6.98 Mg# 0.54 0.54 0.54 0.55 0.52 0.51 0.51 0.52 0.81 0.82 0.81 0.85 0.58 0.57 0.62 0.56 AlⅥ 0.52 0.51 0.51 0.53 0.48 0.47 0.43 0.42 1.84 1.87 1.73 1.82 1.78 1.72 1.75 1.77 X(Ti) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 X(Fe) 0.37 0.37 0.37 0.36 0.39 0.40 0.40 0.40 0.02 0.02 0.03 0.02 0.05 0.06 0.05 0.06 X(Mg) 0.43 0.44 0.43 0.44 0.42 0.42 0.43 0.43 0.08 0.07 0.12 0.09 0.07 0.09 0.08 0.07 T(℃)① 381 382 433 341 378 346 442 440 - - - - - - - - T(℃)② 455 452 465 447 454 446 463 458 - - - - - - - - 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+),XTi=Ti/(Ti+Fe2++Mg+AlVI),XFe=Fe/(Ti+Fe2++Mg+AlVI),XMg=Mg/(Ti+Fe2++Mg+AlVI);①为Henry等(2005)计算的黑云母Ti温度计结果;②为Wu等(2015)计算的黑云母Ti温度计结果。 表 2 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202中黑云母、白云母、斜长石和石榴子石成分
Table 2 Mineral compositions of biotite, muscovite, plagioclase and garnet in the garnet-bearing two-mica quartz schist sample KP2202
样品 KP2202 位置 接触 基质 矿物 Bt Bt SiO2 34.34 33.63 34.90 34.56 34.02 34.09 34.27 35.23 34.54 34.79 33.95 34.59 34.34 34.55 34.55 34.41 TiO2 2.82 2.87 3.08 3.23 3.13 3.08 3.21 2.95 3.06 3.30 3.15 3.37 3.42 3.39 3.08 3.30 Al2O3 17.78 18.10 18.31 18.33 17.94 18.11 17.61 18.47 18.73 17.94 17.86 18.26 18.42 18.32 18.68 18.09 Cr2O3 0.08 0.08 0.03 0.05 0.03 0.07 0.12 0.05 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.10 0.02 0.00 FeO 23.43 22.76 23.32 23.57 23.76 23.44 22.97 22.73 22.26 21.81 21.73 22.11 22.36 22.02 21.00 22.34 MnO 0.43 0.32 0.53 0.54 0.48 0.52 0.39 0.31 0.29 0.29 0.27 0.24 0.25 0.24 0.19 0.30 MgO 5.51 6.19 5.30 5.15 4.95 5.73 5.78 6.22 5.99 6.17 6.17 6.23 6.08 6.34 6.58 6.36 CaO 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.14 0.13 0.14 0.12 0.10 0.09 0.06 0.13 0.17 0.12 0.08 0.05 0.10 0.17 0.10 0.08 K2O 10.01 9.41 10.12 9.99 9.90 9.99 9.91 10.22 10.27 9.99 10.35 9.75 10.21 9.91 10.01 10.00 SrO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NiO 0.01 0.00 0.01 0.02 0.00 0.05 0.04 0.00 0.01 0.00 0.01 0.04 0.03 0.07 0.00 0.03 Totals 94.56 93.49 95.75 95.56 94.31 95.16 94.34 96.30 95.36 94.42 93.59 94.66 95.23 95.11 94.22 94.91 Oxygens 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 Si 2.71 2.67 2.72 2.70 2.70 2.68 2.71 2.71 2.69 2.73 2.70 2.70 2.68 2.69 2.70 2.69 Ti 0.17 0.17 0.18 0.19 0.19 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.19 0.20 0.20 0.20 0.18 0.19 Al 1.66 1.70 1.68 1.69 1.68 1.68 1.64 1.68 1.72 1.66 1.67 1.68 1.69 1.68 1.72 1.67 Cr 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 1.55 1.51 1.52 1.54 1.58 1.54 1.52 1.46 1.45 1.43 1.44 1.45 1.46 1.43 1.37 1.46 Mn 0.03 0.02 0.04 0.04 0.03 0.04 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 Mg 0.65 0.73 0.62 0.60 0.59 0.67 0.68 0.71 0.70 0.72 0.73 0.73 0.71 0.74 0.77 0.74 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Na 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.01 K 1.01 0.96 1.01 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.02 1.00 1.05 0.97 1.02 0.98 1.00 1.00 Sum 7.80 7.79 7.78 7.77 7.78 7.81 7.78 7.79 7.80 7.76 7.81 7.75 7.79 7.77 7.77 7.79 Mg# 0.30 0.33 0.29 0.28 0.27 0.30 0.31 0.33 0.32 0.34 0.34 0.33 0.33 0.34 0.36 0.34 T(℃) 651.93 658.34 662.65 670.67 667.59 665.50 673.55 657.52 664.55 678.05 673.30 681.07 682.69 682.28 669.56 678.18 XAn - - - - - - - - - - - - - - - - XAb - - - - - - - - - - - - - - - - XOr - - - - - - - - - - - - - - - - XAlm - - - - - - - - - - - - - - - - XSps - - - - - - - - - - - - - - - - Xpy - - - - - - - - - - - - - - - - XGrs - - - - - - - - - - - - - - - - 续表2 样品 KP2202 位置 - 边部 核部 矿物 Ms Pl Grt Grt SiO2 45.44 45.36 45.60 45.33 45.76 45.74 61.80 62.30 61.47 36.66 36.54 37.05 36.37 36.23 36.94 36.56 TiO2 1.09 1.14 0.62 0.71 0.62 0.65 0.00 0.05 0.02 0.06 0.08 0.10 0.06 0.03 0.00 0.08 Al2O3 35.01 34.91 35.29 35.11 35.43 34.84 24.06 23.28 24.25 20.64 21.19 21.14 21.02 20.84 20.98 20.83 Cr2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.03 0.00 0.02 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 FeO 1.50 1.52 1.68 1.67 1.54 1.65 0.15 0.18 0.08 29.03 28.37 30.50 33.61 33.81 33.93 33.70 MnO 0.00 0.01 0.09 0.02 0.06 0.01 0.00 0.00 0.04 8.10 6.34 5.91 5.62 5.64 5.58 5.37 MgO 0.54 0.60 0.57 0.54 0.52 0.62 0.00 0.01 0.01 1.36 1.25 1.36 1.51 1.55 1.61 1.63 CaO 0.02 0.00 0.06 0.00 0.08 0.00 5.94 5.71 6.28 3.45 5.26 3.41 1.27 1.05 1.02 0.97 Na2O 0.36 0.40 0.50 0.34 0.40 0.33 8.33 8.48 8.36 0.00 0.00 0.00 0.01 0.03 0.02 0.02 K2O 11.28 11.44 11.12 10.89 11.26 11.03 0.19 0.18 0.22 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 SrO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.16 0.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NiO 0.00 0.02 0.04 0.01 0.00 0.02 0.00 0.03 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 0.02 Totals 95.24 95.39 95.57 94.63 95.68 94.90 100.53 100.41 100.82 99.34 99.04 99.51 99.48 99.19 100.09 99.22 Oxygens 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 8.00 8.00 8.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Si 3.05 3.04 3.05 3.05 3.05 3.07 2.73 2.76 2.72 3.00 2.98 3.01 2.98 2.98 3.00 3.00 Ti 0.06 0.06 0.03 0.04 0.03 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 Al 2.77 2.76 2.78 2.79 2.79 2.76 1.25 1.22 1.26 1.99 2.04 2.02 2.03 2.02 2.01 2.01 Cr 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.03 0.00 0.00 Fe2+ 0.08 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.00 0.00 0.00 1.97 1.93 2.07 2.29 2.29 2.31 2.31 Mn 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.56 0.44 0.41 0.39 0.39 0.38 0.37 Mg 0.05 0.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.00 0.00 0.00 0.17 0.15 0.16 0.18 0.19 0.20 0.20 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.28 0.27 0.30 0.30 0.46 0.30 0.11 0.09 0.09 0.09 Na 0.05 0.05 0.07 0.04 0.05 0.04 0.71 0.73 0.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 K 0.97 0.98 0.95 0.94 0.96 0.95 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Sum 7.02 7.04 7.04 7.01 7.03 7.01 5.00 5.00 5.01 8.00 8.00 7.98 8.00 8.00 7.99 7.99 Mg# 0.39 0.41 0.38 0.36 0.38 0.40 - - - - - - - - - - T(°C) - - - - - - - - - - - - - - - - XAn - - - - - - 0.28 0.27 0.29 - - - - - - - XAb - - - - - - 0.71 0.72 0.70 - - - - - - - XOr - - - - - - 0.01 0.01 0.01 - - - - - - - XAlm - - - - - - - - - 0.66 0.65 0.70 0.77 0.77 0.78 0.78 XSps - - - - - - - - - 0.19 0.15 0.14 0.13 0.13 0.13 0.13 Xpy - - - - - - - - - 0.06 0.05 0.06 0.06 0.06 0.07 0.07 XGrs - - - - - - - - - 0.10 0.15 0.10 0.04 0.03 0.03 0.03 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+), XAn = Ca/(Ca+Na+K), XAb = Na/(Ca+Na+K), XOr = K/(Ca+Na+K); XAlm = Fe2+/(Fe2++ Mn + Mg + Ca), XSps = Mn/
(Fe2+ + Mn + Mg + Ca), XPy = Mg/(Fe2+ + Mn + Mg + Ca), XGrs = Ca/(Fe2+ + Mn + Mg + Ca)。表 3 糜棱岩化含金云母大理岩样品KP-1中金云母成分
Table 3 Mineral compositions of phlogopite in the mylonitizd phlogopite-bearing marble sample KP-1
样品 KP-1 矿物 Phl SiO2 42.92 43.62 43.77 43.51 42.62 43.51 42.03 43.87 43.86 44.71 43.33 41.89 42.29 43.08 TiO2 0.60 0.82 0.55 0.39 0.55 0.73 0.78 0.46 0.41 0.39 0.49 0.53 0.57 0.62 Al2O3 16.35 15.69 15.68 16.11 16.33 16.48 16.59 15.23 15.02 15.02 15.95 17.42 17.57 17.54 FeO 1.45 1.62 1.23 1.91 1.35 1.48 1.70 1.57 1.48 1.55 2.02 1.71 1.87 1.82 MnO 0.02 0.00 0.03 0.00 0.01 0.03 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 MgO 22.49 22.69 22.96 22.92 22.37 22.06 22.36 23.16 22.77 23.38 22.63 22.06 21.88 21.84 CaO 0.02 0.02 0.05 0.02 0.06 0.04 0.00 0.11 0.05 0.02 0.02 0.08 0.07 0.09 Na2O 0.09 0.00 0.08 0.05 0.03 0.05 0.08 0.03 0.03 0.02 0.00 0.11 0.09 0.04 K2O 10.34 10.31 10.22 9.94 10.51 10.45 10.61 10.29 10.39 10.40 10.41 10.60 10.69 10.78 Totals 94.27 94.75 94.56 94.86 93.83 94.82 94.15 94.78 94.01 95.49 94.85 94.41 95.03 95.79 Oxygens 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Si 3.01 3.04 3.05 3.02 3.00 3.03 2.96 3.06 3.08 3.09 3.02 2.94 2.95 2.98 Ti 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03 0.04 0.04 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 Al 1.35 1.29 1.29 1.32 1.36 1.35 1.38 1.25 1.24 1.22 1.31 1.44 1.45 1.43 Fe3+ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Fe2+ 0.09 0.09 0.07 0.11 0.08 0.09 0.10 0.09 0.09 0.09 0.12 0.10 0.11 0.11 Mn 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Mg 2.35 2.36 2.38 2.37 2.35 2.29 2.35 2.40 2.38 2.41 2.35 2.31 2.28 2.25 Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 Na 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.01 0.01 K 0.92 0.92 0.91 0.88 0.94 0.93 0.95 0.91 0.93 0.92 0.93 0.95 0.95 0.95 Sum 7.76 7.74 7.74 7.74 7.77 7.73 7.79 7.76 7.75 7.74 7.76 7.79 7.78 7.76 Mg# 0.97 0.96 0.97 0.96 0.97 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.95 0.96 0.95 0.96 注:Mg#=Mg/(Mg+Fe2+)。 表 4 用于变质相平衡模拟计算的全岩主量元素成分
Table 4 Whole-rock compositions used for phase equilibrium modelling
样品号 全岩成分 (%) SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total KP-3 71.24 0.65 12.38 2.27 3.22 0.04 2.28 0.15 1.41 3.33 0.07 2.37 99.41 KP-4 79.14 0.52 9.34 1.78 1.88 0.03 1.84 0.11 0.11 2.76 0.05 2.22 99.78 KP2202 67.62 0.83 15.35 1.14 4.56 0.12 1.54 0.94 1.14 4.30 0.06 1.67 99.27 样品号 相平衡模拟中的各组分含量(mol%) SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2 O* KP-3 71.790 7.351 0.162 3.425 4.436 2.140 1.377 0.493 0.861 图9a、图9b KP-4 78.552 5.463 0.117 2.723 2.890 1.747 0.106 0.388 0.665 图10a、图10b KP2202 71.096 9.510 1.059 2.414 4.913 2.883 1.162 0.656 0.452 图11a、图11b 表 5 二云母石英片岩样品KP-3的原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据
Table 5 In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for two-mica quartz schist sample KP-3
点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ KP-3-1 18.0166 0.5389 0.7905 0.0054 KP-3-2 29.3416 0.7385 0.8532 0.006 KP-3-3 16.2009 0.2907 0.8181 0.0062 KP-3-4 11.5061 0.3663 0.7899 0.0087 KP-3-5 18.3369 0.634 0.7584 0.0045 KP-3-6 12.2389 0.2162 0.8048 0.0076 KP-3-7 9.3939 0.2595 0.7795 0.0064 KP-3-8 7.7139 0.1553 0.7546 0.0055 KP-3-9 21.9059 1.0708 0.792 0.0062 KP-3-10 25.4976 1.1164 0.8426 0.0173 KP-3-11 14.0422 0.6728 0.7924 0.0106 KP-3-12 5.4361 0.1816 0.7467 0.0082 KP-3-13 25.5866 1.2185 0.8107 0.0158 KP-3-14 13.3642 0.3398 0.7751 0.0106 KP-3-15 23.5856 0.3439 0.8086 0.0043 KP-3-16 22.733 0.6971 0.7778 0.0089 KP-3-17 9.3486 0.2784 0.7632 0.0067 KP-3-18 13.6249 0.4057 0.7588 0.0059 KP-3-19 14.5342 0.3112 0.804 0.0065 KP-3-20 8.2599 0.2115 0.7797 0.006 KP-3-21 12.2192 0.2215 0.8111 0.0043 KP-3-22 7.9982 0.1289 0.7937 0.0036 KP-3-23 12.193 0.2094 0.7927 0.0043 KP-3-24 19.7496 0.2937 0.795 0.005 KP-3-25 15.4003 0.207 0.7731 0.0056 KP-3-26 9.3778 0.2017 0.7779 0.0034 KP-3-27 24.297 1.0354 0.8161 0.0112 KP-3-28 12.085 0.3581 0.7911 0.0082 KP-3-29 33.6078 0.9551 0.8365 0.0091 KP-3-30 7.9611 0.246 0.7531 0.0046 KP-3-31 49.9564 4.4104 0.8407 0.0177 KP-3-32 4.1449 0.1021 0.7694 0.0053 KP-3-33 7.4286 0.1467 0.7646 0.0044 KP-3-34 20.7555 0.8895 0.8076 0.0073 KP-3-35 27.518 0.5935 0.8106 0.0049 KP-3-36 1.5058 0.1521 0.8035 0.0167 KP-3-37 1.2356 0.2309 0.8377 0.051 KP-3-38 0.2741 0.0215 0.7836 0.0107 KP-3-39 0.1349 0.0185 0.6885 0.0255 KP-3-40 0.3264 0.0426 0.7562 0.0312 表 6 二云母石英片岩样品KP-4原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据
Table 6 In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for two-mica quartz schist sample KP-4
点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ KP-4-1 25.4466 0.454 0.8146 0.01 KP-4-2 41.2259 0.8178 0.8114 0.0079 KP-4-3 50.6532 1.1725 0.7922 0.0087 KP-4-4 26.9311 0.438 0.8014 0.0064 KP-4-5 29.0531 0.6666 0.8158 0.0067 KP-4-8 33.0924 1.6649 0.7448 0.0052 KP-4-9 16.6476 0.937 0.7454 0.0037 KP-4-10 41.2109 0.9943 0.8229 0.0076 KP-4-11 52.4346 0.8291 0.8285 0.0066 KP-4-12 2.8604 0.0843 0.7251 0.0041 KP-4-15 26.8263 1.3235 0.8287 0.0105 KP-4-16 34.8779 2.2549 0.8122 0.0077 KP-4-17 17.2552 0.4462 0.7808 0.0089 KP-4-18 23.5465 0.563 0.8049 0.007 KP-4-19 50.8047 1.5759 0.8137 0.0101 KP-4-20 97.7716 2.5025 0.936 0.0087 KP-4-21 18.9715 0.5902 0.7807 0.0095 KP-4-22 41.6778 2.2637 0.8275 0.0074 KP-4-23 20.7999 1.0744 0.8215 0.0108 KP-4-25 41.9771 0.9381 0.7939 0.0067 KP-4-26 22.8923 0.7196 0.829 0.0054 KP-4-27 31.4178 1.6919 0.7813 0.0101 KP-4-28 75.0006 1.6558 0.9076 0.0148 KP-4-29 39.9303 0.4539 0.8809 0.0064 KP-4-30 32.9889 0.4273 0.8558 0.0057 KP-4-31 23.0713 0.4501 0.8065 0.007 KP-4-32 25.7233 0.2788 0.8232 0.0048 KP-4-33 22.6323 0.6414 0.7783 0.0051 KP-4-34 28.391 0.3844 0.8181 0.0062 KP-4-35 22.4479 0.319 0.814 0.0049 KP-4-36 2.8775 0.0568 0.7304 0.0022 KP-4-37 3.76 0.1344 0.7325 0.0032 KP-4-38 2.9363 0.067 0.7258 0.0018 KP-4-39 1.4073 0.0335 0.7136 0.0018 KP-4-40 1.6294 0.0683 0.7213 0.0016 表 7 含石榴子石二云母石英片岩样品KP2202原位LA–ICP–MS黑云母和白云母Rb–Sr同位素数据
Table 7 In-situ LA–ICP–MS biotite and muscovite Rb–Sr isotopic data for garnet-bearing two-mica quartz schist sample KP2202
点位 87Rb/86Sr ±1σ 87Sr/86Sr ±1σ 备注 KP2202-1 21.3446 0.3768 0.9061 0.0048 Ms type-1 KP2202-2 19.0802 0.3769 0.8668 0.0042 Ms type-1 KP2202-3 16.1607 0.2511 0.8231 0.0034 Ms type-1 KP2202-4 16.9611 0.2304 0.8289 0.0036 Ms type-1 KP2202-5 18.6972 0.2885 0.8846 0.0048 Ms type-1 KP2202-6 17.0929 0.2986 0.8348 0.0044 Ms type-1 KP2202-7 18.5684 0.3145 0.8665 0.0049 Ms type-1 KP2202-30 16.5679 0.2640 0.8370 0.0051 Ms type-1 KP2202-31 17.7241 0.3035 0.8377 0.0039 Ms type-1 KP2202-32 18.4186 0.3005 0.8608 0.0037 Ms type-1 KP2202-40 17.4755 0.2839 0.8292 0.0035 Ms type-1 KP2202-41 17.9974 0.4653 0.8317 0.0037 Ms type-1 KP2202-42 17.6600 0.2556 0.8307 0.0043 Ms type-1 KP2202-43 16.9642 0.2634 0.7930 0.0043 Ms type-1 KP2202-44 16.5281 0.2798 0.7920 0.0034 Ms type-1 KP2202-45 16.7014 0.3672 0.8173 0.0042 Ms type-1 KP2202-46 16.5453 0.3081 0.8112 0.0036 Ms type-1 KP2202-11 16.9159 0.2898 0.7945 0.0044 Ms type-2 KP2202-12 18.1469 0.3106 0.8010 0.0036 Ms type-2 KP2202-13 17.9112 0.3321 0.7941 0.0043 Ms type-2 KP2202-14 19.9469 0.3315 0.7963 0.0041 Ms type-2 KP2202-22 18.9035 0.3015 0.8021 0.0043 Ms type-2 KP2202-23 19.8987 0.3443 0.8003 0.0038 Ms type-2 KP2202-24 16.6555 0.3950 0.7835 0.0034 Ms type-2 KP2202-25 19.9471 0.3723 0.7958 0.0044 Ms type-2 KP2202-26 18.9892 0.3332 0.7960 0.0048 Ms type-2 KP2202-27 13.2982 0.4708 0.7900 0.0042 Ms type-2 KP2202-28 21.1990 0.5195 0.7927 0.0044 Ms type-2 KP2202-29 18.4951 0.4068 0.7961 0.0044 Ms type-2 KP2202-33 12.7696 1.1655 0.7887 0.0030 Ms type-2 KP2202-34 20.1844 0.5434 0.8058 0.0044 Ms type-2 KP2202-35 20.0061 0.3414 0.7961 0.0042 Ms type-2 KP2202-36 20.5787 0.3102 0.7904 0.0041 Ms type-2 KP2202-8 160.8024 8.5605 1.0268 0.0116 Bt KP2202-9 144.9303 10.2530 1.0157 0.0092 Bt KP2202-10 213.5181 8.7199 1.0947 0.0099 Bt KP2202-15 94.4528 9.3357 0.9103 0.0055 Bt KP2202-16 159.5003 4.9954 1.0145 0.0085 Bt KP2202-17 13.2294 1.5834 0.7817 0.0039 Bt KP2202-18 167.0161 7.1487 1.0332 0.0092 Bt KP2202-19 356.2216 22.0736 1.3801 0.0217 Bt KP2202-20 298.3693 22.7725 1.1905 0.0173 Bt KP2202-21 88.7981 7.0720 0.9202 0.0058 Bt KP2202-37 105.1556 9.6343 0.8970 0.0079 Bt KP2202-38 65.7936 2.7566 0.8580 0.0062 Bt KP2202-39 125.3506 3.5819 0.9300 0.0086 Bt KP2202-47 219.2769 13.2706 1.0912 0.0131 Bt KP2202-48 19.1462 1.1634 0.7931 0.0047 Bt KP2202-49 174.1023 10.2901 1.0229 0.0126 Bt KP2202-50 27.7117 1.1152 0.7805 0.0040 Bt -
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