東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pTt軌跡

第24卷第3期礦物學(xué)報2004年9月ACTA MINERALOGICA SINICA2004文章編號:100047342004)30290-11東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pTt軌跡周?chē)鴳c南京大學(xué)地球科學(xué)系江蘇南京210093)摘要哈密小堡變質(zhì)地體是石碳系含碳砂泥質(zhì)巖先后在315Ma和259M經(jīng)閃長(cháng)巖和花崗巖體侵入導致的二重熱變質(zhì)作用產(chǎn)物其中含紅柱石鐵鋁榴石十字石黑云母綠泥石五種變斑晶角巖的變斑晶帶狀成分和結構記錄了二重熱變質(zhì)作用特征。估算的兩期熱變質(zhì)峰期溫度壓力分別為530.58℃.29GP和566.06℃0.40GFa并獲得一反時(shí)針p軌跡。這些特征暗示了該區巖漿作用和熱變質(zhì)作用與板底墊托 underplating和碰撞造山帶因陸陸碰撞、地殼增厚誘發(fā)的深部地殼的深熔作用有關(guān)關(guān)鍵詞珨哈密小堡二重熱變質(zhì)巖礦物共生分析;I軌跡中圖分類(lèi)號1571;588.34文獻標識碼:A作者簡(jiǎn)介凋國慶男1936年生副教授巖石學(xué)小堡為哈密沁城東北的一個(gè)村。馬瑞士、王來(lái)看它類(lèi)似但又不同于中壓區域變質(zhì)相系的巴賜銀等1-4多次報道過(guò)沿小堡他們稱(chēng)為小鋪〃)羅帶在黑云母一鐵鋁榴石間出現了紅柱石51后小河發(fā)育的一套NNE-SsW向分布的變質(zhì)巖并將來(lái)在更高變質(zhì)級出現矽線(xiàn)石、堇青石具有典型的其歸結為斷裂區域變質(zhì)作用”在文獻3中又改低壓變質(zhì)相系特點(diǎn)。因此覺(jué)得有對斷裂區域變?yōu)閰^域熱變質(zhì)作用疊加了A型俯沖區域斷裂變質(zhì)作用”作一討論之必要質(zhì)作用”并在地質(zhì)圖圖1)的沁城一阿爾格提山斷裂之北標注有紅柱石、硅線(xiàn)石帶其南標注1小堡主要變質(zhì)巖的巖石學(xué)和變質(zhì)了十字石帶同時(shí)將該大斷裂劃在C2居里得楞組期次劃分層內。但我們注意到,長(cháng)約7.5km的變質(zhì)巖剖面為了考察多次巖漿侵入導致的熱變質(zhì)作用疊實(shí)為一夾在芨芨臺子和沁城-哈爾格蘭提山兩斷加效應我們著(zhù)重研究經(jīng)歷了多期變質(zhì)對變質(zhì)作裂之間向西陡傾的正斷層面,后期又多次被斷裂用反應靈敏并記錄了整個(gè)變質(zhì)作用史的富碳粉砂破壞并糜棱巖化。小堡變質(zhì)巖剖面內和附近有多質(zhì)頁(yè)巖或泥質(zhì)粉砂巖變成的紅柱石-鐵鋁榴石-十個(gè)小閃長(cháng)巖體侵入東為一大花崗巖基巖基中也字石黑云母角巖(圖2)為了方便表示本文將包有不少閃長(cháng)巖塊捕虜體西被第四系覆蓋南被使用以下礦物代號:Am鐵鋁石榴石,And紅柱沁城—阿爾格蘭提山斷裂所切,北為以火山巖為石Andr-鈣鐵榴石,Bi黑云母Chd-硬綠泥石Ch-主的泥盆系。作者經(jīng)野外及室內觀(guān)察發(fā)現小堡綠泥石,Cor-青石, Graph-石墨AGm鈣鋁榴石,變質(zhì)巖不存在文獻1~3〕中劃分的矽線(xiàn)石紅柱G石榴石,Ky-藍晶石,Ms-白云母,Bp-葉臘石,石帶一紅柱石十字石帶一石榴石-黑云母帶一絹Pyr鎂鋁榴石Q-石英Sil矽線(xiàn)石St-十字石spe云母帶而且矽線(xiàn)石-堇青石組合在剖面北靠近錳鋁榴石S-石字石Jwa-鈣鉻榴石,V-蒸氣相花崗巖體紅柱石-石榴石-十字石組合更向南靠變質(zhì)作用與溫度T)壓力p減組分C近多個(gè)閃長(cháng)巖體說(shuō)明它們是砂泥質(zhì)巖先后被閃改變有關(guān)。對于C不發(fā)生變化的封閉體系變質(zhì)長(cháng)巖體和花崗巖體侵入經(jīng)二重熱變質(zhì)作用疊加效作中國煤化工、p都改變時(shí)即為通應而成。據特征礦物結束結晶順序綠泥石)黑常CNMHGT→0為動(dòng)力變質(zhì)作云母一鐵鋁榴石一十字石一矽線(xiàn)石和沒(méi)有藍晶石用”當Δp∽0,為熱接觸)質(zhì)作用”。對于開(kāi)放體系變質(zhì)作用通常有流體組分參與當△T→收稿日期2003-11-110,、C有變化時(shí)為壓溶作用當△T→0,7、C有基金項目國家自然科學(xué)基金項目批準號:9672102)變化時(shí)為熱液蝕變作用當只有C變化而△p周?chē)鴳c東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pn軌跡哈爾克山。大石頭蘇頭桶禍寓子泉妹攻態(tài)奧姆爾塔格下馬崖十十A 268Ma十白石頭泉a石頭泉Cr城-哈爾格蘭提山斷裂哈示格蘭提山二宮1[2「,3[4區5巴6p:7[+8D-D2大南湖組中酸性火山巖及碳酸鹽巖綠片巖相C1牙滿(mǎn)蘇組凝灰巖、砂巖及灰巖C居里德楞組含礫及泥砂質(zhì)沉積巖角閃巖相A-B剖面位置閃長(cháng)巖體2.改造型中粗粒片麻狀黑云母花崗財3.同熔型中細粒黑云母花崗巖4.淺色花崗巖5.鹼性花崗巖6.斷裂及A型俯沖帶7.硅線(xiàn)石及紅柱石8.十字石圖1小堡地區地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 1. The geological sketch map for the Xiaopu, Hami, Xinjiang.用一個(gè)變質(zhì)作用時(shí)序678表示它們的變質(zhì)期次和歷史如下Q第一熱變質(zhì)期第一階段T富碳砂泥質(zhì)巖被閃長(cháng)巖體侵入受熱轉變?yōu)楹谠颇附菐r顯示標準的角巖結構。第一熱變質(zhì)期第二階段T;(變斑晶初生期)黑云母角巖增溫進(jìn)級變質(zhì)依次出現了紅柱石—鐵鋁榴石一十字石變斑晶?；|(zhì)粒度變粗,分布不5X42均120℃附近,三聯(lián)點(diǎn)”平衡結構清楚。變斑晶十字石呈明顯的帶狀構造有1mm左右的碳質(zhì)帶分隔變斑晶呈碎斑為And、Alm、St、Bi,角巖基質(zhì)為 Q Bi rph(單偏光5×4)核心帶和過(guò)渡帶。有些十字石核心帶成棱角狀與圖2紅柱石鐵鋁榴石十字石黑云母角巖X173照片)過(guò)渡帶輪廓極不和諧表明核心帶結晶后曾受力,Photo showing metamorphic pyrophyroblast重結晶作用有一間斷P(D1)}這些是重要的分myoblasts,Δnd, Alm st and bi and matrⅸ,Q,Bi, Grph in the期標志標明核心帶屬第一變質(zhì)期第二階段過(guò)渡hornfels(X173夏 plane polarized light,5×4)帶為第二熱變質(zhì)期第一階段。紅柱石變斑晶順繼和ΔT→-0時(shí),表現為充填脈或變質(zhì)分異脈。這承層理S舶第一期片理S夏即S1=S腴速生長(cháng)樣我們可以以引起變質(zhì)的變質(zhì)作用因素來(lái)表示呈各類(lèi)變質(zhì)作用如熱接觸)變質(zhì)作用"T受力變向H中國煤化工拆裂又沿垂直層理方CNMHG狀有的也曾受力破碎形D的動(dòng)力變質(zhì)作用”R(D),有流體組分(C)呈碎屑狀P(D1)]紅柱石大小及分布不均無(wú)包加入的開(kāi)放體系的熱液蝕變作用T℃等等。不同體成分純。鐵鋁榴石光性上均勻電子探針測得變質(zhì)期用阿拉伯數字下角標表示,每期的不同變的成分剖面顯三帶核心帶應屬本T2階段。鐵鋁質(zhì)階段用阿拉伯數字上角標表示則小堡角巖可榴石大小不均也見(jiàn)呈碎屑狀并有裂縫。圖2中變204年斑晶均成碎屑狀。十字石和鐵鋁榴石未見(jiàn)基質(zhì)黑分別標記為Sυ、Am,和B。上述兩個(gè)反應在繼云母和石英包體表明它們是靠消耗基質(zhì)來(lái)生長(cháng)續這就是疊加的二重熱變質(zhì)作用T2。四種變斑的。第一變質(zhì)期第一階段至第二階段的變質(zhì)反晶結晶最終達到平衡共存圍i12And-Am2-S120應為Fe-Chl+Mus+Q=Alm+Bi+A2SiO(And)第二動(dòng)力變形變質(zhì)期P(D2)變斑晶結束結+H∝圖4反應3 hirschberg& Winkler9),這相晶后處于降壓降溫階段其間一次重要的斷裂剪當一個(gè)等反應度。當缺乏石英時(shí)反應可能是Fe-切作用使紅柱石、鐵鋁榴石、十字石再次破碎、滑l↑№s=St+Bi+Q+H2α( Hoscheck I969)會(huì )生移、滾動(dòng)構造分離或構造聚集漒擠壓帶中黑云成石英。這一期礦物共生組合為黑云母紅柱石-母變?yōu)楹谟簿G泥石X180鐵鋁榴石和十字石核心帶,可分別標為Bi1+Al2第一熱液蝕變期T℃3(D期后繼續降壓降sio〔And)+Am+S變斑晶核心帶代表第一期溫黑硬綠泥石和黑云母轉變?yōu)榫G泥石晶片或團熱變質(zhì)作用峰期T2綠泥石晶片粗大標為Ch。前者交織著(zhù)黑硬綠泥第一動(dòng)力變形變質(zhì)期P(D1)導致上述十字石針柱狀假象后者顯黑云母晶形和解理假象。紅石、石榴石、紅柱石變形破碎。柱石和十字石外緣發(fā)育一薄的絹云母化帶。第二熱變質(zhì)期T變斑晶附生期):十字石和第三動(dòng)力變形變質(zhì)期P(D3)黑云母紅柱石鐵鋁榴石過(guò)渡帶附生在早先第一熱變質(zhì)期第二階鐵鋁榴石-十字石角巖再次受力破碎。段骨相應的變斑晶核心帶上而后長(cháng)成自形晶,第二熱液蝕變期T2:巖石及變斑晶的裂隙與紅柱石明顯不同。鐵鋁榴石和十字石間平直接中進(jìn)一步綠泥石化或絹云母化。觸少數長(cháng)在紅柱石破裂處更罕見(jiàn)的是十字石繞石榴石生長(cháng)說(shuō)明兩者基本同時(shí)生長(cháng)計字石比石2主要礦物的化學(xué)計量系數和礦物榴石結束結晶稍晩兩者均晩于紅柱石。黑云母化學(xué)變斑晶在ⅹ180中已轉變?yōu)榫G泥石晶片在X171礦物組成的檢測工作在南京大學(xué)內生金屬礦中則較新鮮。變斑晶黑云母及少數十字石內有床成礦機制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗室完成用Jeol公扁長(cháng)定向的石英、石墨包體呈篩狀。這些扁長(cháng)體司JA-800M型電子探針儀在15.0kVl×10-3A和基質(zhì)中石墨片所顯示的片理方向一致而所包條件下進(jìn)行元素檢測限為:si4+298.17×10石英則內細外粗并逐漸和基質(zhì)石英粒度趨同變T4+293.50×106,AF+285.83×10°,Mg2+267.33得更粗表明它們處于進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中故可將包有×106Fe2+601.50×106,Mn2+643.00×106,Ca2+細粒石英的作為核心帶Bi1包有較粗石英粒的為201.00×106Na+325.33×106K+15517×106過(guò)渡帶Bi2。過(guò)渡帶十字石、鐵鋁榴石和黑云母可檢測和計算結果見(jiàn)表1和表2。對比礦物產(chǎn)出與表1紅柱石、十字石、黑云母、綠泥石化學(xué)成分wB/%)Table 1. Chemical compositions of And, St, Bi and ChK wt%)礦物紅柱石十字石綠泥石樣號X180-剖面)X180-B測點(diǎn)核邊單粒123456核1核2邊3邊4核邊121A2B1B2SiO237.0037.0936.2326.7526.7626.1427.3327.4327.3626.9326.5326.5528.5827.8927.3838.2638.2523.5423.7824.1524.62O20.020.010.280.310.360.440.460.370.310.240.390.340.150.541.581.550.060.050.050.04Al2O362.3662.4962.5553.5452.6253.8452.4453.4653.9354.8955.1954.7254.4954.6354.419.5320.3822.6022.7623.7223.940.050.l10.030.010.080.060.190.030.010.050.0FeO·0.270.420.3913.7313.0414.0813.8713.8314.0212.9813.15Mg0.050.010.031.321.491.191.360.780.761.531.49THe中國煤化工6926.0826.3626.5227.406l12.2712,9413.2812.430.17-0.010.150.260.080.030.030.03CNMHG020.010.020.02CaO0.040.000.030.020.040.060.010.010.040.080.080.050.060.090.020.13Na200.01-0.060.090.080.060.010.070.040.020.030.050.010.020.180.440.160.050.010.020l0.000.010.OC8.358.000.030.020.000.0總量99.79100.199.3096.0194.4096.0195.7796.27周?chē)鴳c東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pn軌跡93續表1陽(yáng)離子數紅柱石(O=5)十字石O=23)黑云母O=11)綠泥石(O=14)001.000.993.794.123.703.893.883.843.773.713.883.823.733.922.842.812.592.582.562.59T+0.000.000.000.030.040.030.050.050.040.030.030.040.030.020.060.180.080.010.000.000.00A0.000.000.01A11.001.001.00A0.990.91.008949.558.988.798.918.,939.059.118.998,949.048.821.711.862.,932,912,962.970.020.010.010.010.011.631.681.751.651.641.651.511.541.481.571.621.601.281.272.392.382.352.41Mg+0.000.000.000.280.340.250.290.160.160.320.310.190.300.310.200.880.722.012.092.101.95Mn2+0.000.000.000,020.000.000.020.030.010,000.000.000.000.020.010,000.000.000.000,000.00Ca2+0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Ca2+0.000.000.000.000.000.020.000.000.010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Zn2+0.000.000.000.010.010.010.010.020.020.00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Na0.000.000.000.020.020.020.000.020.020.000.020.000.020.000.000.030.060.030.010.000.00K+0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.790.750.000.000.000.00總計3.003.003.0114.7215.7614.7814.7014.7114.6814.6814.7214.5814.6814.7414.617.717.569.969979979.92表2石榴石的成分vp/%及端元分子Table 2. Chemical compositions and end-member molecules of garnet wt %樣號(180-A剖面X180-B點(diǎn)位單粒36.3236.08370936.9937.0636.6336.5836.5836.435.8436.2436.08,010.000.000,020.090.030.040.000.05Al2O321.0821.3621.2620.9521.1721.2621.2021.6921.10217021.8921.200.1700.00020.030,030.056.3633.7332.5632.5731.8333.4135.1635.6937.1435.1938.1135.742.322,251,971.922,033362,272,082.282.232.154.3367.206.996.110.800,920.840.871.030,900.900.680.741,000.760.720.0600.220.060.150.170.080.070.00Na,O0.080.080.090.060.41120.070.240.030.080.1l0.000.030.000.010.050.020.020.010.01總量992998.851008310.98010065100841007097799.3410050101.19陽(yáng)離子數0=12)2.972.962.992.992.992.962.962.972.980.000.000.000.000.000.010.000.000.000.030.040.010.010.010.030.040.030.020.070.082.002.032.011.992.011991.992.042.012.010.000.000.000.000,002.492.312.192.202.152.262.382.422.542.3820.290.280.240.230.240.260.280.270.260.260.270.150.300.470.490.470.420.290.170.121.120.200.070.080.070.080.09080.080.0600.070.010.0l0.020.010.0l0.0100.020.010.060.02中國煤化工0100.010.010.000,00CNMH總量83.2577.8973.7873.2272.7275.0578.6182.8385.3278.4184.9282.032,672.462.592.982.592.581.98Py9.539.317.987758.228.549329.34578.658.934.9110.1315.7916,4416,1013.829.495,850.500.000.000.000.000.000.000.00礦物學(xué)報204年原巖成分可以發(fā)現汁十字石與富碳泥質(zhì)巖有關(guān)矽(表1圖3aA粒含碳質(zhì)多以近0.1mm非等間線(xiàn)石、堇青石與無(wú)碳富石英砂泥質(zhì)巖有關(guān)而黑云距測點(diǎn)其曲線(xiàn)對稱(chēng)性明顯,可分為三段:1-3點(diǎn)母、十字石、石榴石和綠泥石均富A、Fe,與原巖為核心帶3-5點(diǎn)為過(guò)渡帶5-6點(diǎn)為外帶點(diǎn)3富Al、Fe有關(guān)為分隔第一熱變質(zhì)期核心帶(T12廂和第二熱變質(zhì)2.1十字石期T2過(guò)渡帶的碳質(zhì)帶與巖相學(xué)及石榴石三帶劃分一致。核心帶Cr3+、Fe2+直升si+、Al3+同十字石按成分有H、H、H3H4、H6等多種步急升后急降。MnO、zhnO、Ca0、CoO量少同步消類(lèi)型,理想的端元化學(xué)計量系數是H2FeA1sSi長(cháng)與S+、A、Mg2+反消長(cháng)。過(guò)渡帶不一樣,O8,十字石平均化學(xué)端元成H3型,即H3Fe4.3Cr3+、Fe2+、A+、CaO、CoO同步降而后升,si+A17.Si6sO48其中ASi分別在17.90和7.65Ng2+、們、MnO、ZnO緩慢上升。外帶S;+、A3+、左右變化10-12當Fe+置換A+時(shí)每單位分Tr+、Mg2+、Ca0ZnO、MnO均降僅Fe2+、CoO0有子pn)陽(yáng)離子總數范圍為32.63-33.74S+為升。B粒與A粒相似MnO變化不大,T、Mg27.15~8,N由17.9增至18,R2++Li+T+0.5H變化趨勢更突出。C粒相當A粒點(diǎn)3-4?？偟挠?.85降至5。本研究按24個(gè)o計算所得電價(jià)看來(lái)$+與們在整個(gè)剖面具同步變化趨勢起差≥1與H1型接近。伏不大。Fe2+、Mg2+、CaO、CoO、MnO變化不大十字石A顆粒測剖面B、C粒測核心與邊緣Al2O、ZnO變化大。1.0探針點(diǎn)位探針點(diǎn)位探針點(diǎn)位圖3十字石(a)石榴石(b和紅柱石(c城分剖面對比圖Profiles of the compositions for staurolites( a ), garnets(b), and andalusite(c2.2鐵鋁榴石72以上178中78為主X179中最均勻且較高,在88左右而在X180中Am在ⅹ178和Ⅹ179間。在所有含十字石樣品的石榴石邊緣都有成分錳鋁榴石(Spe分子并非在所有石榴石中都存在,逆轉指示的擴散再平衡Ⅲ本研究發(fā)現不同樣Ⅺ171石榴石中均富Spe最高達34.78最低達14品的石榴石成分圖3b翩明顯不同同一樣品中不X178中石榴石的spe較為均勻在12~16.5之同石榴石的SA、Ca、K變化不大Fe有變化但不間而Ⅹ179中spe幾乎為o。X180石榴石核部較大№gi變化較大,變化最明顯的是Mn。計算邊部更低Alm和Pr更富Andr和Speo化學(xué)計量系數時(shí)按陽(yáng)離子數8和12個(gè)O所作計中國煤化工間距沿剖面線(xiàn)測了9算和比較表明電價(jià)均接近平衡暗示全鐵FO點(diǎn)HCNMHG粒為與十字石接觸的≈Fe2α這時(shí)C已激活還原度增高全鐵FeO石榴石邊緣(圖2A粒剖面未經(jīng)過(guò)石榴石中不是Fe2O3)計算端元組分表明無(wú)鈣鐵榴石,心但剖面曲線(xiàn)對稱(chēng)程度高也可分三段3-5點(diǎn)鈣鉻榴石可忽略石榴石主要為鐵鋁榴石。鐵鋁為核心帶(T2),中軸點(diǎn)4的s;、Fe2·、M2+、榴石在不同樣品中有變化ln1中,Alm為57到C2+均較點(diǎn)3、5稍高,A、Mg2+稍低過(guò)渡帶周?chē)鴳c東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pn軌跡(T2)-3點(diǎn)和5-8點(diǎn)曲線(xiàn)對稱(chēng)具共同變化趨3小堡變質(zhì)巖的礦物共生關(guān)系和二勢:AP+、Fe2+、Mg2+上升,Mn2+明顯下降;外帶8-9點(diǎn)相應于降溫的TC1,A+、Mg2+、Mn2+均重熱變質(zhì)作用的PT軌跡下降Fe2+、si4+微增。從整個(gè)剖面看si4+-AF3+3.1溫度、壓力的估算Mg2+Fe2+成對的為反消長(cháng)關(guān)系,Co2+與Mn2+為同步消長(cháng)關(guān)系:2+在核心帶與Mm2+、Ca2+同步 Holdaway等103的實(shí)驗證明Fe2O3會(huì )影響And消長(cháng)與Mg2+此消彼長(cháng)的反消長(cháng)關(guān)系在過(guò)渡帶,=洲反應溫度當F4大部分被還原為Fe2+時(shí),Fe2+與Mg2+、Co2+同步消長(cháng),與Mm2+反消長(cháng);Amd=Sl反應的溫度會(huì )降低反應溫度變化可達Ca2+在整個(gè)剖面中含量甚微幾乎沒(méi)有變化。A20℃。小堡紅柱石邊緣比核心多Fe2O3因而邊緣粒邊緣與C粒和B粒具有一致性B粒僅相當A比核心溫度要高。許多學(xué)者認為石榴石成分變化粒點(diǎn)7-8段與其溫壓條件相關(guān)。溫克勒°指出含St的巖石比不含St的溫度低30~40℃含Spe高比不含2.3紅柱石者估算的壓力值要低0.2GPa而Fe/Mg小壓力就X180中紅柱石s+>1A為1.8(<2在會(huì )高。 Miyashiro1認為隨變質(zhì)級增高石榴石的X171、X179中,AF+>2si4+<1有少量的Fe3+Fe2+、Mg2+增高,Mn2+、Ca2+降低。賀高品等所有紅柱石均含0.3%以下的全鐵F0·因原巖指出一般認為Mg/F比值反映變質(zhì)條件的高Al2O3部分含CnO3富0C未參加反應故可溫度而Ca2+反映形成的壓力"。 Athltort i8強調更普遍的情況是從低變級到高變級石榴石總是把FeO看作Fe2O3對比表明X180紅柱石的點(diǎn)Mg2+增高Ca2+降低,Mg2+可作為變質(zhì)級的指示1和2化學(xué)計量系數接近理論值而點(diǎn)3和X171則比理論值的Si偏低,A偏高。Ⅹ180的不同顆劑。X180石榴石剖面從核心到邊緣Fe2+、Mg2粒成分不同同一顆粒從核敔圖3點(diǎn)1向靠近明顯地增加Mm2+減少,Ca2+幾乎不變指示壓力變化不大的增溫過(guò)程。 Miyashiro16還認為泥質(zhì)十字石、石榴石接觸處的邊部圖3c點(diǎn)2)S、Al、Cr、Fe同步增加其余減少巖的石榴石MnO與變質(zhì)類(lèi)型有關(guān)并分出了鐵鋁榴石型″和非鐵鋁榴石型″?！拌F鋁榴石型”即2,4黑云母貧Spe型有矽線(xiàn)石的組合為高壓型“;非鐵鋁榴與石墨伴生在還原環(huán)境下的所有變泥質(zhì)黑云石型”即富Sp型有紅柱石的組合,為低壓型。母有約12%的Fe為Fe3+134黑云母中H2O的小堡的紅柱石組合與 Miyashiro的富Sp非鐵鋁理論值是4%變泥質(zhì)巖中常在2.9%~5.2%之榴石型”類(lèi)似,矽線(xiàn)石組合與 Miyashiro的貧spe“鐵鋁榴石型”類(lèi)似且spe明顯受原巖成分控制。間。由于綠泥石化,檢測限于ⅹ180的基質(zhì)和此外同一石榴石顆粒核部富Mn為低壓型向邊X171中的班晶黑云母。根據孫新華(1985)M值部貧Mn為高壓型。Cim(1900認為石榴石中計算171為富鐵黑云母,X178為鎂質(zhì)黑云母MnO含量是巖石O(氧)含量的函數。若如此,X180為鎂鐵黑云母。Ⅺ180石榴石指示第一熱變質(zhì)期∫O2)較高第2.5綠泥石熱變質(zhì)期更高溫時(shí),C被激活,O2降低環(huán)境更變泥質(zhì)巖中綠泥石Fe3+可達1%H2O理論具還原性。用石榴石-黑云母溫壓計來(lái)定量小堡變質(zhì)巖值是12%實(shí)際平均是10%51本研究根據探針變質(zhì)條件時(shí)上述論點(diǎn)均得到了證實(shí)。作者考慮到測試數據H2O在11%-12%之間。以O=14和x黑云母綠泥石化已使變斑晶Ct和B的陽(yáng)離子數為8進(jìn)行計算FeO可全看作Fe電價(jià)Fe中國煤化玉壞,但黑云母穩定范是平衡的。在ⅹ180綠泥石團中測出兩種綠泥石CNMHG(富Spe型)到過(guò)渡帶高K和低K者可能分別由黑云母和黑硬綠泥石(貧Spe型處于疊加進(jìn)變質(zhì)過(guò)程并以消耗基質(zhì)黑轉變而成但均屬He(1954舶的鐵綠泥石。表1中云母來(lái)生長(cháng)故可看作變斑晶石榴石各帶和基質(zhì)從Al-A2組向Bl-B組SO2Al2O、 FeO, mgo且黑云母連續地處于反應中均近似地處于平衡態(tài),依次遞增,TO2、CaO、Na2O、K2O依次遞減故可用表1中X180Bi點(diǎn)1和2與表2石榴石A296礦物學(xué)報204年粒剖面及B粒、C粒各點(diǎn)分別用含Mn石榴石的與M2+曲線(xiàn)的變化完全一致。從第一熱變質(zhì)峰期Perchuk、 Thompson、 Holdaway公式及 Perchuk的到第二熱變質(zhì)峰期ⅹ180增溫t=44~-50℃增壓lnDt-lnk圖和 Glebovitskii的xn-x圖和(p=0,0~0.12Ga增量不大。這似乎難以理解t-lnk圖8如計算岀溫度壓加表3)前四種方法其實(shí)這正是二重熱變質(zhì)作用的特征。一般基性程所得結果彼此接近〔t在50℃內,而 Gleboytskii度較高的巖漿比酸性巖漿的溫度高閃長(cháng)巖漿雖比圖解誤差太大花崗巖漿溫度高但前者體積小作用范圍小時(shí)間數據表明,第一熱變質(zhì)峰期G≮表2點(diǎn)4)Bi1短后者體積大作用規模大時(shí)間長(cháng)所以其熱效計,t在481~537℃,平均510.37℃;G4-Bi計在應不會(huì )相差太大。這還暗示兩者來(lái)自同一熱源523~569℃,平均542.78℃兩平均值再平均為另一方面從原巖的低溫增溫到近570℃北段矽530.58℃相應的p=0.29〔a與圖4的525℃不線(xiàn)石帶更增至650℃,總增溫也不算低。從變點(diǎn)極為接近。同樣得第二熱變質(zhì)峰期的溫度、θ.α9GPa到0.40GPa的增壓伴隨的小增溫過(guò)程暗壓力平均值是,Bi1溫度545.30℃,B2溫度示受變質(zhì)地體沒(méi)有抬升而是區域性不斷地逆沖586.82℃兩者平均為566.86℃,相應的壓力為增厚、板底墊托作用 Underplating和侵入巖漿體的0.40GPa從第一熱變質(zhì)峰期點(diǎn)4剷第二熱變質(zhì)加熱作用。冷卻期降壓,(p=0.4~-0.6GPa暗峰期點(diǎn)7是一個(gè)增溫增壓的進(jìn)級疊加變質(zhì)過(guò)程,示抬升或構造剝蝕加強。表3小堡二重熱變質(zhì)巖X180G+-Bi溫壓計計算值Table 3. The calculated T-P values for Gt-Bi pair within the Xiaopu hornfelsX180AX180CGtA2 GtA3 GtA4GLATA9核單粒t/℃TBi188550.04533.45532.15534.75538.69549.37548.69538.03540.01478.88539.35Bi2596.57589.07553.4555142567.34573.02592.80587.59575.89574.46534.75578.16p/CPaP1B10.400.360.310.270.320.380.400.390.360.390.300.41Bi20.410,400,330.300.340.380.400.360.340.340.2538t/℃TBi542.3153707556.44575.26574.33556.21559.74510.28547Bi2614.25609.60574.4456893581.71589.63609.85608.86589.38593.17540,.12602.43T3Bi1530.31525.22487.09481.17495.65503.48525.50524.41503.20507.36450.46517.40Bi257738577.38529.09522.51537.82547.37572.04570.77547.052T4Bi1535.39530.81496.3649101504.13511.22531.06530.08510.96514.69462.94523.78Bi2577.37572.31534.29528,28542.12550.66572,58571.50550,40554.50497.57564.53注邛、P據 Perchul(1981公式計算,據 Perchuk1983公式計算T據Toso(1979)公式計算T據 Holdaway1977≌公式計算3.2礦物共生和巖石成因Alm僅稍稍離開(kāi)(h-Bi連線(xiàn)向外稍突一點(diǎn)。這暗示極易發(fā)生Ch+B(Alm單變反應Alm也可早于Ⅺ180等含碳變泥質(zhì)巖主要變斑晶礦物為St生成而且在拓撲相圖上極易引起單變線(xiàn)錯位And、Alm、SBi和Ch。其中除黑云母含少量K,尤其是( Alm F St彈單變線(xiàn)換位O外其余主要由R2+0,A2O3和SO2三種組分組根據林傳仙等2的數據和方法并以B2的成。H2O可以看作過(guò)剩組分碳質(zhì)是一種惰性雜平均839K(566℃進(jìn)行單變反應式計算后表示質(zhì)組分因此該巖石可歸結為 FMAS H)三元五相在圖4上。但所有數據均來(lái)自純礦物,我們已根系按 Schreinemskers法則圖4右上角插圖即為據實(shí)際礦物組合和 Schreinemskers法則作了校正其化學(xué)濃度圖及一個(gè)無(wú)內點(diǎn)無(wú)共點(diǎn)共線(xiàn)的外連五(計算和校正過(guò)程略)五個(gè)礦物相的代表成分邊形的相關(guān)系圖但Chl-mBi幾乎連成一線(xiàn),為H中國煤化工And AlL Al, 84 Sio,16 ) SLO O4 ICNMHGAlm( Fe2, 38,Mgo, 28 Mno. 29 Cao. o Coo. 01 04AI Alo.02Si2 961 98O1St( FeL.64 , Mgo. 16 ,, o3 Zno. 2 ) 85 Als .I Tio os Si3. 88.9302 OH BBi( Ko.79 Nao,o3 b 8 Mgo. 8 Fel 28 Alo.73 h sd Alo. s tio. 1& Si2, 4 10, OH hChI( mgL g Fe,43 Alo 6o 2 ggAlLI ALL 39 Si2.61 10, OH 3周?chē)鴳c東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pn軌跡297600t/℃①A2SO3三相點(diǎn)( Holdaway& Mukhopadhyay1993)@pYp= And +3Q+3V( Kerrick 19683 Fe )hI+ Ms +Q=Alm + Bi+ Al2SiOs+H,O( Hirschberg Winkler 1968)@2St +7Q=2Cond+ And Sill X Ganguly 1969)66St+11Q=4Alm+23Sill + 3W H20 I Richardson 1968 Ganguly 1972 RaO& Johannes 1979; Yardley 1981@23Chd+Q=45St+5Aim+21H,0 Chl +Q=St+ Alm+ V(Hoscheck 1969; Ganguly 1969)OSt+Ms+Q=Al,SiOs Alm+ Bi+H,C Thompson Norton 1968)③ Fe- Cord=Al+Q( Holdaway& Lee, 1977)G麻粒巖相界( De Waard1965)●該雙變區最穩定相圖4小堡變質(zhì)巖的巖石成因格子及pn軌跡Fig. 4. Petrogenetic grid and pTt path for the Xiaopu metamophosed roc五個(gè)單變反應如下(Chl)9.815And+7.220Alm+3.321K2O+0.126Na2O+10.457H2O=8.407Bi+2.050St0.1500=-8°39′(Bi)8.407Ch+19.668And=9.224Am+4.791St+28.837H2O+0.086AlO3tana=0.4853a=-25°53(St)2.050hl+4.791Bi=0.793And+6.365Alm+1.892K2O+0.072Na2O+12.991H2Otana=+8.898=+83°35′(Alm)7.22Ch+27663And+3.643K2O+0.138Na2O=9.224Bi+6.365St+13.291H2Otana=0.3008a=-16°32′(And)9815Chl+19.668Bi=27.663Alm+0.7935+7.767K,O+0.295Na2O+58.135H2O+0.016siO2+0.266Al2O3tana=-0.2841a=-15°52′由于實(shí)驗和天然產(chǎn)出的差異圖4中所列相中國煤化工彡成和共生共存的復雜①一⑨實(shí)驗單變反應曲線(xiàn)并不與本研究完全符歷HCNMH。首先在( Alm st)合。如把圖4的單變線(xiàn)③和⑤穿過(guò)(Si)雙變區雙變區Ch為最穩定相暗示變泥質(zhì)巖可能先經(jīng)所切的一很小狹長(cháng)區近似地看作一個(gè)點(diǎn)的話(huà),歷以綠泥石為主的千枚巖階段Bi和And可以生圍繞這個(gè)點(diǎn)”出現了And-Alm-st-Bi-ChM五相共成并與Ch共生。接著(zhù)在Bi,St雙變區St未出存。這個(gè)點(diǎn)的溫壓t=525℃p=0.37GPa該現Bi不穩定,And作為最穩定相出現,Alm也出礦物學(xué)報204年現在共生礦物中。繼而在(Bi,Ch雙變區Ch和Si-Corl帶的情況如表4相當該段第二變質(zhì)峰Bi都不穩定S岀現,And保持穩定。因為And、期TP2接近花崗巖熔線(xiàn)與據Ⅺ180等確立的pAIS、Bi的穩定范圍較寬和變質(zhì)惰性即使它們軌跡是一致的。但北段組合的溫度高于而壓力低在某一雙變區變得不穩定仍可能作為準穩定相于南段組合說(shuō)明兩段原本不在同一深度和位置,存在故T2變質(zhì)峰期出現Bi-)And-Am-S穩定北淺約12km南深(17km),為斷裂作用使北盤(pán)共生。峰期繼續到 Chl,And雙變區,Alm繼續生向南逆沖所致。長(cháng)出 Alm st長(cháng)出S成為最穩定相,And仍保持穩定。此時(shí)共生相為And-AmSt2Bi1。之后進(jìn)33有關(guān)的年代學(xué)入冷卻期出現變斑晶Bi12共生相為And-Alm2哈爾里克地區下石碳統和中石碳統都是含碳S2B12其中曾有一次強烈剪切擠壓作用局質(zhì)凝灰質(zhì)粉砂巖、砂巖及泥質(zhì)巖、礫巖、熔巖2部出現黑硬綠泥石。隨后進(jìn)入(And,Alm)雙變小堡變質(zhì)巖原巖推測為中石炭世并無(wú)化石證據區B12和黑硬綠石轉變?yōu)镃h此時(shí)Ch為最穩定再說(shuō)中石炭世時(shí)同一空間既沉積又有花崗巖侵相同樣原因出現了An- Alm-St-Bi-ChlI五相共存不盡合理。因而小堡變質(zhì)巖原巖年代是下石炭的準穩定態(tài)其時(shí)的溫壓條件即是不變點(diǎn)t=世更為合理。若如此如表4小堡變質(zhì)巖第一熱525℃±,p=0.37GPa這說(shuō)明變質(zhì)平衡是相對變質(zhì)期應為輝長(cháng)巖、閃長(cháng)巖侵入期的中上石炭世的是由若千個(gè)相對平衡組成的準穩定平衡過(guò)程,315.7Ma=530.58℃=0.285(第二熱變并非一絕對平衡。質(zhì)期應相應于大規?；◢弾r侵入時(shí)期的下二疊世X128、X129等出現的 And-Sill-Alm-Cord -St組(259±1)M1-4,=566:86℃=0.400合即溫克勒的董青石鐵鋁榴石中級高溫帶3.4變質(zhì)作用的n軌跡組合他指出溫度增加導致泥質(zhì)巖中十字石的分解這種變化發(fā)生在矽線(xiàn)石的穩定區域內。在圖綜合上述資料和本區無(wú)蘭晶石出現可得4中,And=SⅢ相變曲線(xiàn)與曲線(xiàn)458幾乎交于變質(zhì)作用時(shí)序和一近平行T軸的反時(shí)針p(不點(diǎn)’這個(gè)點(diǎn)’的溫壓值為t=650℃p=紅Ky減鼽跡如圖4中帶箭頭曲線(xiàn)實(shí)線(xiàn)示南0.28GPa這正是剖面北段靠近大花崗巖體的段X180虛線(xiàn)示北段S組合表4小堡二重熱變質(zhì)巖變質(zhì)作用時(shí)序Table 4. The metamorphism sequence[ i. e., the T-P evolution with A time ) for the Xiaopu hornfels下石碳世C)中上石碳世C2-C3下二疊世五相共生點(diǎn)不變點(diǎn))366-330Ma315Ma-T12峰期一P1259Ma-T2峰期輝長(cháng)巖閃長(cháng)巖侵入花崗巖侵入冷卻期常溫530.58℃566.0(南段)-650℃(北段)525℃0.285GPa040南段)0.28GPA北段0.37 GPa4關(guān)于小堡斷裂區域變質(zhì)作用"和桐窩子熱變質(zhì)巖呈U形圍繞巖體。②它以紅柱石堇青石、矽線(xiàn)石低中壓高溫型礦物為主具典型的二重熱變質(zhì)巖的討論角巖結構。③變質(zhì)帶呈暈帶狀因第一期熱變質(zhì)暈按莫柱孫奶3俞鴻年等2和王德滋等251斷疊加第二期熱變質(zhì)暈顯出復雜性。④計算的五條裂變質(zhì)作用是指與斷裂作用熱作用-熱流體交代單變線(xiàn)中And(Am)(Bi)(Ch條具負斜率作用相應的動(dòng)力變質(zhì)巖動(dòng)熱變質(zhì)巖混合巖、混(St池地近于垂直屬于溫度升高體積膨脹的吸熱合花崗巖有序的相互關(guān)聯(lián)的巖套。小堡并非如反曲型的執戀應。⑤近平行T軸的此文靚1~4併未論證斷裂與變質(zhì)的因果關(guān)系,反中國煤化玉作用的特征。 England反倒是見(jiàn)到變質(zhì)作用與巖漿侵入有關(guān)斷裂糜棱和CNMH(童事件期間陸殼厚度巖化作用多在變質(zhì)巖、花崗巖之后且多次發(fā)生。增大一倍且具能誘發(fā)熔融作用的流體存在時(shí)即使小堡變質(zhì)巖是二重熱變質(zhì)巖的主要根據為①沒(méi)有來(lái)自地幔的巖漿傳遞熱量由深埋作用而引起小堡變質(zhì)巖的產(chǎn)出、分布與閃長(cháng)巖、花崗巖密切相的陸殼深熔作用也是易于發(fā)生的可用近等溫降壓關(guān)限于巖體周?chē)覐男”?、二宮南、廟兒溝至梧軌跡比較好地來(lái)描述巖漿上升。被巖漿侵入的上周?chē)鴳c東疆哈密小堡二重熱變質(zhì)巖及其礦物共生分析和pn軌跡覆巖石所經(jīng)歷的軌跡顯示出接觸變質(zhì)特有的等壓小堡地區在大陸碰撞期間有兩期陸內巖漿作加熱作用。在沒(méi)有侵入體額外熱補給的情況下變用。早期的輝長(cháng)巖閃長(cháng)巖起了一種板底墊托作質(zhì)作用要沿前進(jìn)變質(zhì)方向+Δ7/±4達到And-用進(jìn)而誘發(fā)陸殼深熔產(chǎn)生花崗巖漿導致兩期巖Sil相系是不大可能的如果下部陸殼經(jīng)歷了部分漿作用兩次熱變質(zhì)作用疊加即二重熱變質(zhì)作用。熔融作用就有可能發(fā)生廣泛的And-Si變質(zhì)作這種疊加作用使熱變質(zhì)作用具有延續性、加速性、用。因此大陸碰撞帶內的And-Si變質(zhì)作用與侵單一性和統-性這應看作是二重熱變質(zhì)作用的入活動(dòng)有密切伴生關(guān)系。本研究證明小堡變質(zhì)巖典型。它有別于不同類(lèi)型變質(zhì)作用疊加的斷續的變質(zhì)作用史正是如此性、阻遏性、多樣性和復雜性參考文獻[1]馬瑞士王賜銀葉尚夫等.東天山構造架及地殼演M]南京:南京大學(xué)出版社199328-141[2]王賜銀馬瑞士舒良樹(shù)等,東天山造山帶區域變質(zhì)作用及其構造環(huán)境研究J]南京大學(xué)學(xué)報994303):494~503[3]王賜銀趙明朱文斌等.東天山哈爾里克造山帶兩類(lèi)變質(zhì)作用的發(fā)現及成因探討[J]南京大學(xué)學(xué)撇地球科學(xué)),994K4)334-339.[4]王賜銀舒良樹(shù)趙明等東天山北部哈爾里克晩古生代推覆構造與巖漿作用研究J高校地質(zhì)學(xué)報J96α2):198-206[5]游振東王方正.變質(zhì)巖石學(xué)教程M]武漢中國地質(zhì)大學(xué)出版社,988,190~195[6]周?chē)鴳c李耀春·捕擄包體帶來(lái)的揚子準地臺深部巖石構成信息J]中國地質(zhì)科學(xué)院南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊J988以3):39[7]周?chē)鴳c.贛東北高壓變質(zhì)帶中硬玉質(zhì)巖石及其形成條件和保存條慚J]中國科學(xué)(D輯),19972X1):45-518]周?chē)鴳c陳小明趙建新,內蒙石板井一小黃山與蛇綠巖相伴的變質(zhì)巖及其演{J]高校地質(zhì)學(xué)報201x3):329~344[9]溫克勒HGF.變質(zhì)巖成因M]張旗周云生譯),北京:科學(xué)出版社,1980,23~23310 Holdaway M J Mukhopadhyay B A revaluation of the stability relations of Andalusite: thermochemical data and phase diagram for the aluminum silicates[ J]. 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They show zoning in both composition and texture which haverecorded the history of two-fold contact metamorphism with 53058C ,0. 285 GPa, and 56606C 0. 40 GPa peaksrespectively indicating an anticlockwise PTt pathharacters imply that the magmatism and contact metamorphismoccurring in the area are related to underplating and anatexis due to continent-continent collision which resulted in the inrement of thickness of the continent crustKey words: Xinjiang two-fold contact metamorphic rock i mineral paragenesis analysis i pTt pathH中國煤化工CNMHG