2013, Vol. 29
2. 中国科学院大学，北京 100039;
3. 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室，中国科学院广州地球化学研究所，广州 510640
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China;
3. CAS Key Lab of Mineralogy and Metallogeny, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China
西昆仑造山带是一个典型的长期复杂演化的增生造山带，比较好地保存多期发展演化阶段的地质记录。该地区是目前研究古亚洲构造域和古特提斯洋关系的关键地区(曲军峰等，2007)。前人认为西昆仑康西瓦断裂带形成于岛弧环境(潘裕生，1990)，但一直缺乏相关的地球化学证据。康西瓦断裂带的西向延伸部分--瓦恰断裂带被认为代表瓦恰俯冲增生混杂岩带的东部边界(王建平，2008)，但瓦恰混杂岩带中的变质岩还缺乏深入的岩石学研究，这在一定程度上影响了对西昆仑造山带演化历史的全面认识。
自郭坤一等(2003)在康西瓦东北部发现二辉麻粒岩以来，人们陆续对康西瓦断裂带沿线的变质岩进行了相关研究(任留东和陈炳蔚，2003；许志琴等，2004；杨坤光等，2003)，但是对沿康西瓦断裂分布的塔什库尔干布伦阔勒群变质岩的研究还不够全面深入。布伦阔勒群发育有基性高压麻粒岩(曲军峰等，2007) 和泥质高压麻粒岩(王建平，2008)。基性高压麻粒岩具有两期变质作用：峰期的高压麻粒岩相变质作用和之后的角闪岩相退变质作用，两期变质作用形成顺时针的P-T轨迹(曲军峰等，2007)，但其变质年龄似乎仍存在争议(曲军峰等，2007；王建平，2008)。含钾长石蓝晶石的泥质高压麻粒岩和基性高压麻粒岩经历了相似的峰期变质条件(王建平，2008)，但对其围岩石榴斜长角闪片麻岩和石榴黑云斜长片麻岩是否也经历了高压变质历史，至今还不清楚。
本文对塔什库尔干布伦阔勒群代表性石榴斜长角闪片麻岩和石榴黑云斜长片麻岩进行岩石化学分析和变质P-T轨迹研究。根据地球化学特征，对其进行了原岩恢复。通过岩相学分析和不同阶段矿物组合温压计算，重建了该群可能的多阶段变质演化P-T轨迹。
2 地质背景和采样位置西昆仑造山带位于青藏高原的西北边缘，一般认为是古特提斯洋消亡闭合的结果(潘裕生, 1989, 1990；李锦轶和肖序常，1999；肖文交等，2000)。西昆仑造山带一般分为北昆仑地体、南昆仑地体和甜水海-喀喇昆仑地体(图 1)。北昆仑和南昆仑以及南昆仑和甜水海-喀喇昆仑的分界分别为库地早古生代缝合带(Mattern et al., 1996；潘裕生，1996；Mattern and Schneider, 2000) 和康西瓦断裂(张传林等，2007)。康西瓦断裂主体呈东西向，向西经麻扎后转向北北西，经班迪转向北，然后逐渐转向近东西向，延伸至帕米尔构造结。孙海田等(2003)指出康西瓦断裂在瓦恰一带产出一套具有明显岛弧特征的古生代火山岩系和沉积建造组合。王建平(2008)则认为该处属于西昆仑塔什库尔干构造混杂岩带，由古元古代基底岩片、震旦纪大陆板内裂谷玄武岩、奥陶纪-志留纪复理石岩片、石炭纪-二叠纪火山弧岩片及高压麻粒岩组成。
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图 1 西昆仑塔什库尔干县马尔洋一带地质图(据张传林等，2007和河南省地质调查院，2004①修改) 及采样位置剖面图 Fig. 1 The geologic map of Maryang in Taxkorgan of western Kunlun (after Zhang et al., 2007) and the geologic section with sampling locations |
①河南地质调查院. 2004.中华人民共和国地质矿产及成矿预测图-克克图鲁克幅(1:250000) 和塔什库尔塔吉克自治县幅(1:250000)
本研究采样位置位于塔什库尔干瓦恰南20km处马尔洋达坂附近的的一条近南北向的河沟的两侧，即被前人认为的布伦阔勒群地层中。通过野外观察，岩层整体北倾，倾角30°~80°。从南向北出露的主要岩层依次为石榴斜长角闪片麻岩，石榴角闪斜长片麻岩和石榴黑云斜长片麻岩。石榴斜长角闪片麻岩和石榴角闪斜长片麻岩在局部地区互层，层位中发育有石榴黑云斜长片麻岩薄层夹层。石榴斜长角闪片麻岩含有杏仁状构造、气孔状构造和变余层理构造，层位中可见拉伸作用产生的石香肠构造，且深色层和浅色层呈条带状交替出现(图 2a)。石榴斜长黑云片麻岩中石榴子石斑晶发育，斑晶直径最大可达1.5cm，局部石榴子石增多形成斜长黑云石榴片麻岩。石榴黑云斜长片麻岩层含有大理岩，石英岩夹层(图 2c)，局部被后期伟晶岩脉顺层侵入，岩脉宽20~40m。区内出露大量晚古生代花岗岩和少量中生代花岗岩。
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图 2 马尔洋布伦阔勒群变质岩的野外露头照片 (a、b)-石榴斜长角闪片麻岩的条带状构造；(c、d)-孔兹岩的变余层理构造 Fig. 2 Photographs of metamorphic rocks of the Bulunkuole Group at Maryang (a, b)-banded structure of Grt-Pl-Hbl gneisses; (c, d)-relict bedding structure of the khondalites |
本研究选取的5个石榴斜长角闪片麻岩(MRY-1，MRY-2，MRY-3，MRY-6，MRY-7) 和5个石榴黑云斜长片麻岩(MRY-8，MRY-10，MRY-11，MRY-12，MRY-13) 分别为基性变质岩和泥质变质岩，用于地球化学分析(图 1)。其中两个代表性样品(MRY-2和MRY-11) 用于重建围岩片麻岩的变质P-T轨迹。
3 地球化学分析本次的地球化学分析是在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成的。主量元素分析之前要进行样品的烧失量测量测定，准确称取约1g的粉末样品置于干净的干燥陶瓷坩埚中，分别记录坩埚重、样品重和坩埚+样品重。将盛有样品的坩埚置于马沸炉中900℃烧蚀90min后取出立即放入干燥器中，于常温下置待其自然冷却后称量坩埚+样品的重量。在假设坩埚烧蚀前后质量不变的情况下计算各样品的烧失量(LOI)。主量元素的分析采用碱熔玻璃片在Rigaku RIX2000型荧光光谱仪(XRF) 上测定，准确称取0.5g的样品和4g Li2B2O7助溶剂于塑料瓶中，震荡使其均匀混合后倒入铂金坩埚中，并加入少量的LiBr混合助溶剂，在高频制饼机器内1200℃加热熔融为玻璃片，然后上机测定元素含量。样品的含量由36种涵盖硅酸盐样品范围的参考标准物质双变量拟合的工作曲线确定。详细实验步骤见Li et al.(2002)，分析精度优于2%~5%。
微量元素测量采用酸熔法，在Per-Ekmer Sciex Elan 6000型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS) 上完成。在Bomb中称取约35~45mg粉末样品以及标准样品，加入1:1纯化HNO3、HF以及HClO4，超声波激化1h后，置于电热板上保温3d。之后蒸干，加入4mL 4N HNO3，进入高压阀置于恒温电热箱内170℃保温4h。最后稀释2000倍，加入一倍的Rh内标来校正信号飘移。使用USGS标准W-2和G-2以及国家岩石标样GSR-1、GSR-2和GSR-3来校正所测元素的含量。具体流程见刘颖等(1996)，分析结果见表 1。
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表 1 马尔洋石榴斜长角闪片麻岩和石榴黑云斜长片麻岩的主量(wt%)、微量和稀土元素(×10-6) 分析结果 Table 1 Major (wt%), trace and rare earth element (×10-6) compositions of the Grt-Pl-Hbl gneisses and the Grt-Bt-Pl gneisses from Maryang |
石榴斜长角闪片麻岩的SiO2含量为46.99%~52.12%，TiO2含量为1.07%~2.42%，Fe2O3含量为10.30%~13.39%，Al2O3含量为13.84%~22.38%，CaO含量为7.10%~12.24%，全碱含量为2.67%~5.09%，显示了高铁铝的基性岩特征。
石榴黑云斜长片麻岩样品SiO2含量在49.82%~70.12%之间，Al2O3含量在12.98%~22.51%之间，样品除MRY-13外Al2O3含量均大于等于16%，CaO含量较低(0.65%~2.75%)，显示了古大陆边缘环境的富铝沉积岩特征。
3.2 微量元素特征石榴斜长角闪片麻岩可以分为两类：含石英的石榴斜长角闪片麻岩(MRY-1和MRY-2) 和不含石英的石榴斜长角闪片麻岩(MRY-3、MRY-6和MRY-7)。含石英的石榴斜长角闪片麻岩中的稀土总量较高(∑REE=406.5×10-6~880.7×10-6)，稀土配分型显示弱的轻稀土富集((La/Yb)N=4.28~5.79)，稀土元素从轻到重逐渐亏损((Gd/Yb)N=1.41~2.12)，无Eu异样，具有显著的E-MORB特征(图 3a)。不含石英的石榴斜长角闪片麻岩稀土具有较弱的轻稀土亏损((La/Yb)N=0.59~0.84)，重稀土平坦((Gd/Yb)N=0.99~1.07)，具有与N-MORB类似的特征。在微量元素蛛网图中(图 3b) 含石英的石榴斜长角闪片麻岩相对于不含石英的石榴斜长角闪片麻岩微量元素含量较高，同时二者具有一些类似的特征：贫Rb (2.41×10-6~41.95×10-6)，低的Rb/Sr比值(0.006~0.176)，明显的Th、Sm、Cr、Zr、Hf和Ti负异常，轻微的Nb、Ta负异常和明显的Ba正异常，Th/Nb比值为0.37~1.45，Nb/La比值为0.68~1.51，显示出岛弧拉斑玄武岩的特征。样品的微量元素特征与阿尔金西段的石榴角闪二辉麻粒岩(张建新等，1999) 具有高度的一致性。
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图 3 马尔洋布伦阔勒群变质岩稀土配分型式图和微量元素蛛网图(标准化值据Sun and McDonough, 1989) 石榴斜长角闪片麻岩稀土配分型式图(a) 和微量元素蛛网图(b)；石榴黑云斜长片麻岩稀土元素配分型式图(c) 微量元素蛛网图(d) Fig. 3 The REE distribution patterns and spider diagrams of metamorphic rocks of the Bulunkuole Group from Maryang (normalizing values after Sun and McDonough, 1989) REE distribution pattern (a) and spider diagram (b) of the Grt-Pl-Hbl gneisses; REE distribution pattern (c) and spider diagram (d) of the Grt-Bt-Pl gneisses |
石榴黑云斜长片麻岩富集轻稀土(轻稀土为球粒陨石含量的10~300倍，重稀土为10~50倍)，REE图解右倾(图 3c)，具有明显的Eu负异常，轻稀土由重到轻逐渐亏损，而重稀土曲线平坦，(La/Yb)N=2.6~11.75，(Gd/Yb)N=0.53~2.00，显示为中上地壳的REE特征。在微量元素蛛网图中(图 3d)，样品富集不相容元素Rb、Ba和生热元素Th、U，亏损Sr、Ti，也为中上地壳微量元素特征。这些特征与许志琴等(2004)在康西瓦附近所采的孔兹岩以及张建新等(1999)在阿尔金西段发现的孔兹岩具有很好的对比性，这从另外一层面暗示马尔洋的孔兹岩和康西瓦以及阿尔金西段的孔兹岩可能形成于同一构造环境。
3.3 原岩恢复石榴斜长角闪片麻岩在野外呈层状分布，深色层和暗色层呈条带状交替出现，层理大致平行于片麻理。在岩层中可见到变余杏仁构造、变余气孔构造和变余层理构造。在Simonen (1953)的(al+fm)-(c+al)-Si图解中，石榴斜长角闪片麻岩均投点在火成岩区域；在Na2O+K2O-SiO2图解(Le Maitre，1989) 中4个样品落入玄武岩区，其中样品MRY-2落在玄武岩与玄武安山岩的分界处；在Zr-Y×3-Ti/100图解(Pearce and Cann, 1973) 中落入岛弧拉班玄武岩区，其中一个样品(MRY-2) 较酸性，Zr含量稍高，落在岛弧玄武岩外侧附近(图 4)。由此可以判定石榴斜长角闪片麻岩的原岩为岛弧拉斑玄武岩。石榴黑云斜长片麻岩的微量元素特征显示为中上地壳来源特征。在(al+fm)-(c+alk)-Si图解(Simonen，1953) 中，5个石榴黑云斜长片麻岩样品均投入泥质岩和沙质沉积岩区域；在Log (SiO2/Al2O3)-Log (Fe2O3T/K2O) 图解(Herron，1988) 中，4个样品落入页岩区，一个投在硬砂岩区域；在Log (K2O/Na2O)-SiO2图解(Roser and Korsch, 1986) 中均投点到岛弧区(图 4)。又因为石榴黑云斜长片麻岩和石榴斜长角闪局部片麻岩互层，由此可以判定其原岩为页岩和硬砂岩，且和石榴斜长角闪片麻岩一样形成于岛弧环境。马尔洋与康西瓦的孔兹岩无论在岩石组合上还是微量和稀土元素特征上都具有很好的一致性，可能为同构造背景的孔兹岩。综上所述，西昆仑塔什库尔干布伦阔勒群变质岩形成于岛弧环境。
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图 4 马尔洋布伦阔勒群变质岩原岩判别图解 (a)-马尔洋石榴黑云斜长片麻岩和石榴斜长角闪片麻岩的(al+fm)-(c+alk)-Si图解(据Simonen，1953)；(b)-石榴黑云斜长片麻岩的Log (SiO2/Al2O3)-Log (Fe2O3T/K2O) 图解(据Herron，1988)；(c)-石榴黑云斜长片麻岩的Log (K2O/Na2O)-SiO2(据Roser and Korsch, 1986)；(d)-石榴斜长角闪片麻岩的Na2O+K2O-SiO2图解(据Le Maitre，1989)；(e)-石榴斜长角闪片麻岩的Zr-Y×3-Ti/100图解(据Pearce and Cann, 1973) Fig. 4 Discrimination diagrams of metamorphic rocks of the Bulunkuole Group from Maryang |
样品MRY-2为石榴斜长角闪片麻岩，青灰色，中细粒变晶结构，片麻状构造。手标本上可见斜长石石英条带，条带宽1~2mm之间(图 2b)。岩石的主要组成矿物有石榴子石(4%)、角闪石(35%)、黑云母(15%)、斜长石(25%)、钾长石(10%) 和石英(10%)，及少量金红石、钛铁矿和榍石等副矿物。石榴子石粒径0.2~2mm，在成分上不存在明显差异，大部分石榴子石颗粒被斜长石、角闪石等矿物交代呈残余状，部分保存较完整，发育有斜长石、角闪石包体，包裹体粒径0.05~0.1mm (图 5a，b)。角闪石和斜长石斑晶发育，粒径0.5~1mm，多与基质矿物一致定向排列。角闪石单偏光下绿色至棕褐色(图 5c)，半自形-他形，斑晶中含有石英、斜长石、磁铁矿、钛铁矿等包裹体。角闪石和斜长石斑晶具有核边结构，其边部成分与对应的基质矿物成分相近。基质矿物主要由角闪石、斜长石、黑云母、钾长石和石英组成。基质粒径在0.1~0.3mm之间，成分均一，多定向排列。部分黑云母交代角闪石斑晶，并保留有角闪石假象结构(图 5d)。
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图 5 样品MRY-2显微照片 (a)-石榴子石中的角闪石和斜长石包体；(b)-残留状石榴子石；(c)-斑晶和基质；(d)-角闪石被黑云母交代 Fig. 5 Photomicrographs of the sample MRY-2 (a)-hornblende and plagioclase included in garnet; (b)-residual garnet; (c)-phenocrysts and matrix; (d)-hornblende altered bybiotite |
根据岩相学，样品MRY-2可以划分三个变质阶段：(1) 峰期变质阶段矿物组合由石榴子石核部及其包裹体矿物(Grt+Pl1+Hbl1+Qtz) 组成；(2) 第二期变质阶段矿物组合由斜长石斑晶和角闪石斑晶的核部成分组成(Pl2+Hbl2+Qtz)；(3) 最后一个变质阶段的矿物组合由基质矿物组成(Pl3+Hbl3+Kfs+Bt+Qtz)。
4.2 孔兹岩样品(MRY-11)样品MRY-11为夕线石榴斜长二云片麻岩，中细粒斑状结构，片麻状构造(图 6a)。主要组成矿物有石榴子石(10%)、黑云母(35%)、白云母(5%)、斜长石(30%)、石英(15%) 和夕线石(3%)，及少量金红石、方解石等副矿物。石榴子石斑晶粒径约2mm，含有黑云母、夕线石等包体，部分石榴子石核部被后期斜长石、石英等矿物交代呈筛状结构，在矿物成分上核部、幔部和边部有明显差异，其边部成分与基质中的细粒石榴子石(图 6b) 的成分相近。斜长石斑晶粒径也约2mm，含有黑云母包裹体，具有旋转碎斑结构，在压力较低一侧发育新生斜长石发育，存在核幔边结构，且其边部成分与基质斜长石的成分相近。基质矿物主要有斜长石、黑云母、白云母、夕线石和石英。部分基质矿物交代石榴子石，形成石榴子石假象。夕线石在基质中和石榴子石包体中均有存在；包体夕线石呈针状，被石榴子石包裹呈反“S”形排列(图 6f)，为夕线石和石榴子石同构造期生长所致。
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图 6 样品MRY-11的显微照片 (a)-石榴子石斑晶和斜长石斑晶；(b)-基质黑云母；(c)-他形石榴子石斑晶；(d)-他形的斜长石斑晶；(e)-他形的斜长石斑晶及黑云母包裹体；(f)-残留石榴子石及矽线石包体的反“S”构造 Fig. 6 Photomicrographs of the sample MRY-11 (a)-a garnet phenocryst and plagioclase phenocrysts; (b)-euhedral garnet and biotite in the matrix; (c)-a garnet phenocryst altered by biotite, plagioclase and so on; (d)-a plagioclase phenocryst and its biotite inclusions; (e)-anhedral plagioclase and its biotite inclusions; (f)-residual garnet and sillimanite inclusions arranged as anti-S |
根据岩相学，样品MRY-11可以划分三个变质阶段：(1) 早期变质阶段的矿物组合由石榴子石斑晶核部、斜长石斑晶核部、石榴子石核部黑云母包体、石榴子石夕线石包裹体和石英组成(Grt1+Pl1+Bt1+Sil+Qtz)；(2) 第二期变质阶段的矿物组合为石榴子石幔部、斜长石斑晶幔部、斜长石斑晶边部黑云母包裹体、石榴子石夕线石包裹体和石英(Grt2+Pl2+Bt2+Sil+Qtz)；(3) 晚期变质阶段的矿物组合为石榴子石斑晶边部、斜长石斑晶边部、定向排列的斜长石、黑云母、白云母、夕线石和石英组成(Grt3+Pl3+Bt3+Sil+Qtz)。
5 矿物化学矿物化学成分分析由中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室的JEOL公司出产的JXA-8100电子探针分析完成。其分析条件为：加速电压15kV，束流3.000±0.002E-0.8(A)，束斑1μm，大部分元素的分析时间为10s，采用ZAF校正方法。电子探针分析结果见表 2和表 3。
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表 2 (样品MRY-2) 各阶段矿物化学成分(wt%) Table 2 The chemical compositions (wt%) of minerals for different metamorphic stages of basic gneiss (sample MRY-2) |
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表 3 孔兹岩(样品MRY-11) 各阶段矿物化学成分(wt%) Table 3 The chemical compositions (wt%) of minerals for different metamorphic stages of khondalite (sample MRY-11) |
石榴子石 Alm含量46.74%~47.53%，Gro含量27.13%~27.92%，Spe含量12.68%~13.04%，Pyr含量5.50%~6.37%，各石榴子石颗粒间不存在明显的成分差异。
角闪石 XMg(=Mg/(Mg+Fe2+)) 值在0.32~0.41之间，Si离子数在6.18~6.35之间，Ti离子数在0.138~0.256之间。根据Leake (2004)的角闪石分类，角闪石为铁契尔马克闪石。根据岩相学和矿物化学数据可以把角闪石划分为三期：第一期角闪石为石榴子石包裹，Na2O和K2O含量较高，Na2O含量在2.03%~2.39%之间，K2O含量在1.97%~2.24%之间；第二期角闪石和第三期角闪石为角闪石斑晶的核部和边部，它们的Na2O和K2O含量分别在1.74%~2.02%和1.61%~1.90%之间，但角闪石的边部Ti2O比核部要低，边部1.24%~1.53%，核部为1.43%~1.75%之间。
黑云母 AlⅥ含量在0.17~0.20之间，核部含量稍高；TiO2含量0.35%~0.33%，核部稍高。Fe含量核部和边部差别较小。Mg和XFe(=Fe2+/(Fe2++Mg)) 值在核部和边部分别为1.80和1.88，0.63和0.62。
斜长石 斜长石为更长石，An含量稍大于20%，Ab含量在75%~77%之间，Or含量约1%。角闪石包体中的斜长石比基质中的斜长石稍富集An。斜长石有4种不同的存在状态：(1) 第一类斜长石斑晶，半自形，双晶条纹较窄，粒径1mm左右；(2) 石榴子石包体斜长石; (3) 第二类斜长石斑晶，粒径1mm左右，双晶条带较宽；(4) 基质斜长石，细粒他形，定向排列。第一类斜长石斑晶核部和石榴子石包体斜长石成分相近，可能为同期斜长石；第二类斑晶自形程度比第一类稍好。第一类斑晶的边部成分与第二类斑晶的核部成分相当。第二类斑晶的边部成分和基质斜长石的成分相当。如此斜长石可分为三期：第一期为第一类斜长石斑晶核和石榴子石包体斜长石(Pl1)，An含量22.8%~23.7%；第二期为第二类斜长石斑晶核(Pl2)，An含量21.3%~21.9%；第三期为基质斜长石(Pl3)，An含量20.3%~20.9%。这三期斜长石中An含量逐渐降低，可能反映了退变质过程中温度和压力逐渐降低的情况。
钾长石 Or含量约85%，Ab含量约14%。
5.2 孔兹岩样品(MRY-11)石榴子石 石榴子石斑晶具有成分环带，根据环带成分(图 7a)，从核部到边部石榴子石可以分为三期：第一期(Grt1) 为石榴子石斑晶核部，Pyr含量最高；第二期(Grt2) 为石榴子石斑晶幔部，Pyr含量中等，Alm含量最低；第三期(Grt3) 为石榴子石斑晶边部，Pyr含量最低，Alm含量最高。
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图 7 样品MRY-11中的石榴子石斑晶(a) 和斜长石斑晶(b) 的成分剖面图 图 7a对应的剖面为图 6c中AB剖面；图 7b对应图 6d中A’B’剖面 Fig. 7 Compositional profiles of a garnet porphyroblast and a plagioclase porphyroblast in the sample MRY-11 The Fig. 7a corresponds to the section from A to B in Fig. 6c; the Fig. 7b corresponds to the section from A' to B' in Fig. 6d |
黑云母 AlⅥ含量在0.27~0.34之间，XFe值在0.26~0.44之间，TiO2含量在2.81%~3.50%之间，石榴子石包体黑云母的TiO2含量稍高；根据岩相学可将黑云母分为三个期次：(1) 石榴子石核部包体黑云母(Bt1)，MgO含量较高，FeO含量较低，含量分别为13.1%~13.9%和11.7%~14.2%，推测是和石榴子石发生的离子交换反应，达到新的化学平衡；(2) 斜长石斑晶边部黑云母包体(Bt2)，MgO含量较低，在10.2%~10.6%之间；FeO含量较高，在16.5%~17.3%之间；(3) 基质黑云母(Bt3)，MgO含量在11.5%~11.7%之间，FeO含量在15.4%~15.7%之间。与石榴子石接触的黑云母MgO含量有所升高，可能和石榴子石发生了离子交换反应。
白云母 白云母成分较均一，Si含量约3.09，Na含量在0.06~0.12之间，Mg含量在0.06~0.08之间。
斜长石 斜长石为更长石，Ab含量在70%~72%之间，An含量在26%~29%之间。斜长石斑晶从核部到边部Ab含量从70%增加到73%，然后又降低到70%(图 7b)；因此斜长石可以分为三期：第一期(Pl1) 为斜长石斑晶核部；第二期(Pl2) 为斜长石斑晶幔部；第三期(Pl3) 为斜长石斑晶边部和基质斜长石。
6 变质条件计算根据岩相学观察和矿物化学数据分析，石榴斜长角闪片麻岩样品MRY-2和孔兹岩样品MRY-11均可划分为三个变质阶段。采用实验资料校正的矿物对温压计对样品各变质阶段矿物组合的温压条件进行计算，计算结果见表 4。
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表 4 样品MRY-2和MRY-11各变质阶段的矿物组合及P-T条件 Table 4 Mineral assemblages and P-T conditions of the different stages of the sample MRY-2 and the sample MRY-11 |
第一阶段(M1) 的矿物组合为：Grt+Hbl1+Pl1+Qtz，该组合代表了峰期变质矿物组合。采用石榴子石-角闪石-斜长石-石英温压计(Graham and Powell, 1984；Kohn and Spear, 1990) 进行计算，计算所产生的温压结果为850~870℃/12.9~13.3kb。计算结果暗示了峰期M1组合达到了高压麻粒岩相变质作用条件。
第二阶段(M2) 矿物组合为：Hbl2+Pl2+Qtz。采用角闪石-斜长石温度计(Holland and Blundy, 1994) 和角闪石-斜长石-石英压力计(Bhadra and Bhattacharya, 2007) 计算出变质条件为730~770℃/7.3~7.8kb，代表了高角闪岩相的退变质阶段的变质条件。
第三阶段(M3) 的矿物组合为：Hbl3+Pl3+Kfs+Bt+Qtz。计算方法与第二阶段的方法一致。计算结果为680~740℃/4.7~5.7kb，为低角闪岩相退变质阶段。
6.2 孔兹岩样品(MRY-11)采用石榴子石-斜长石-黑云母-石英温压计(Wu et al., 2004) 进行计算，M1的变质条件为702~716℃/6.5~6.8kb，属于角闪岩相变质作用；M2为800~830℃/7.9~9.2kb，属于中压麻粒岩相变质作用；M3为670~700℃/5.1~5.6kb，属于低角闪岩相退变质作用。
计算所得的孔兹岩的第一期变质作用较石榴斜长角闪片麻岩的峰期变质作用温压偏低，这种现象在赞皇等地方也有出现(Xiao et al., 2011)，为前期的麻粒岩相变质作用受到后期退变质所致，证据如下：(1) 被石榴子石包裹的黑云母颗粒较小，易受离子交换反应影响；(2) 互层的石榴斜长角闪片麻岩中发现有高压麻粒岩相变质作用(850~870℃/12.9~13.3kb)；(3)曲军峰等(2007)和王建平(2008)在塔什库尔干旧水电站附近的石榴斜长角闪片麻岩中分别发现有基性高压麻粒岩和泥质高压麻粒岩，峰期麻粒岩相变质作用条件分别为760~820℃/10~12kb和800~900℃/10~12kb。以上证据说明塔什库尔干沿瓦恰岛弧带的布伦阔勒群变质岩经历了高压麻粒岩相的变质作用。由此推测马尔洋的孔兹岩计算的第一阶段温压条件过低可能是矿物组合在峰期后受到叠加改造而重新达到平衡。其峰期温压条件可能与石榴斜长角闪片麻岩的峰期温压条件一致。
7 讨论根据野外产状和岩石学结构可以判断两类岩石的M3形成于同一期剪切作用，且石榴斜长角闪片麻岩的M2和M3阶段的温压条件分别和孔兹岩的M2和M3阶段的温压条件相近，又因为石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩的三个变质阶段为连续的，所以推测石榴斜长角闪片麻岩的M1、M2和M3阶段分别对应于孔兹岩的M1、M2和M3。西昆仑塔什库尔干布伦阔勒群中石榴斜长角闪片麻岩(MRY-2) 和孔兹岩(MRY-11) 共同经历了峰期的高压变质作用(850~870℃/12.9~13.3kb)，随后的高角闪岩相-中压麻粒岩相变质作用(730~830℃/7.3~9.2kb) 和晚期的角闪岩相变质作用(670~740℃/4.7~5.7kb)。两个样品的P-T轨迹均表现为峰期高压变质作用后发生近等温降压(ITD) 过程，形成一个顺时针的P-T轨迹(图 8)。这样的P-T轨迹一般形成于碰撞有关的大地构造过程(England and Thompson, 1984；Thompson and England, 1984)。这一过程可以描述为：随着陆壳增厚，变质压力迅速升高温度缓慢上升，之后由于构造剥蚀作用(Harley，1989)，陆壳发生抬升，经历近等温降压过程。
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图 8 塔什库尔干马尔洋石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩的的P-T轨迹 深色部分为石榴斜长角闪片麻岩MRY-2的P-T轨迹，浅色部分为孔兹岩MRY-11的P-T轨迹.Al2SiO5三相点据Holdaway (1971) Fig. 8 Metamorphic P-T paths of the Grt-Pl-Hbl gneiss and the khondalite from Maryang The dark sections refer to the P-T path of the Grt-Pl-Hbl gneiss of the sample MRY-2, while the light sections refer to the P-T path of the khondalite of the sample MRY-11. Three-phase point of Al2SiO5 after Holdaway (1971) |
在塔什库尔干县水库至班迪(本次采样位置北20km处) 一带的布伦阔勒群孔兹岩主要存在四组年龄值：大于600Ma (锆石残核年龄)，400~460Ma，240~270Ma，200Ma (张传林等，2007)。另外，康西瓦附近的孔兹岩也存在四组年龄值，其中的锆石残核年龄为618~718Ma，其中三组年龄值为428~492Ma、245~256Ma、197~214Ma (许志琴等，2004)。因为康西瓦孔兹岩被505Ma的英云闪长岩(其变质年龄240Ma) 侵入(张传林等，2007)，因此推测出大于505Ma的年龄为碎屑锆石年龄，而小于505Ma三组年龄即为变质年龄。在康西瓦北侧的夕线石榴片麻岩的变质锆石也存在至少两组谐和年龄420~460Ma和230~280Ma (郭坤一等，2003)。在塔什库尔干呈包裹体状体赋存于石榴斜长角闪片麻岩中的高压麻粒岩曾报道过存在两个年龄值456±30Ma和177±6Ma (曲军峰等，2007)。由此可见，康西瓦孔兹岩具有三期变质年龄峰值(428~492Ma、230~280Ma、177~214Ma)。
基于以上分析，笔者认为塔什库尔干布伦阔勒群很有可能在428~492Ma之间发生一次变质事件。引发变质事件的原因可能有两种：(1) 已有证据证明布伦阔勒群的主体形成于古元古代，在马尔洋西的达布达尔发育古元古火成岩(计文化等，2011)，推测马尔洋附近的形成于岛弧环境的火山沉积岩系在加里东期和布伦阔勒群的主体部分拼合，发生变质作用；(2) 在库地北和苏巴什存在大量420~490Ma的消减带性质的闪长岩和花岗闪长岩(Robertson，1994；许荣华等，1994；崔建堂等，2006)，在库地和康西瓦之间存在形成于426~451Ma之间的韧性剪切带(周辉等，2000)，推测原特提斯洋在加里东期发生汇聚俯冲(崔建堂等，2006)，其远程效应相关促使马尔洋布伦阔勒群发生变质作用。由于后期变质改造作用使得该期变质矿物很少保留。
而230~280Ma可能代表了高压变质阶段M1(850~870℃/12.9~13.3kb) 以及随后的高角闪岩-中压麻粒岩相(730~830℃/7.3~9.2kb) 退变质作用时间。该期变质作用可能和古特提斯洋的闭合有关。王建平(2008)在瓦恰断裂带中发现晚石炭纪-二叠纪具有消减带性质的火山弧岩片。姜春发等(1992)和刘训等(1997)认为古特提斯洋在晚二叠纪-三叠纪闭合形成以康西瓦为代表的地壳结合带。古特提斯洋的闭合造成南昆仑地体和甜水海-喀喇昆仑地体的碰撞，碰撞带地壳增厚，地壳的温度和压力升高，岩石发生进变质作用，变质作用的温压条件可达到850~870℃/12.9~13.3kb；随后发生构造抬升，陆壳减薄温度和压力迅速降低，岩石发生近等温降压过程。
另外由于在库地和康西瓦之间存在石榴斜长角闪片麻岩的韧性剪切带中发育有231±9.8Ma的片麻状花岗岩和183~196Ma的花岗岩(中国学院青藏高原综合科学考察队，2000)，在库地和麻扎之间的片岩中发现有229Ma的热扰动(计文化等，2007)，由此可以推测在196~231Ma之间发生过剪切作用使花岗岩发生片麻岩化。塔什库尔干的基性高压麻粒岩存在一组177±6Ma的锆石U-Pb年龄值(曲军峰等，2007)。因此177~231Ma可能对应于石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩的M3阶段(680~740℃/4.7~5.7kb)，可能与南昆仑地体和甜水海-喀拉昆仑地体碰撞后的地壳抬升过程中的剪切作用有关。
综上所述，在加里东期和塔什库尔干变质岩和布伦阔勒群的主体部分碰撞拼接或者原特提斯洋闭合的远程效应，引发塔什库尔干布伦阔勒群的变质作用。在晚二叠纪至三叠纪古特提斯洋闭合，塔什库尔干布伦阔勒群发生碰撞作用。从而引发进变质作用和峰期高压变质作用，而后构造抬升产生近等温降压过程。在晚三叠纪，碰撞带继续抬升并发生剪切作用，塔什库尔干布伦阔勒群再次发生角闪岩相退变质作用。
此外，西昆仑的孔兹岩可以和阿尔金西段的孔兹岩进行很好的对比。首先，两处具有完全一样的岩石组合类型，和几乎完全一致的微量元素与稀土元素特征。其次阿尔金的基性麻粒岩峰期变质作用条件为700~850℃/8~12kb (张建新等，1999)，这与马尔洋的孔兹岩峰期变质作用基本一致。另外，阿尔金孔兹岩中具有一组447~450Ma的变质年龄值，这也与西昆仑孔兹岩具有很好的一致性。许志琴等(2004)也曾从地球化学、年代学和卫星影像的角度论证甜水海-喀喇昆仑地体和阿尔金地体曾经为同一地体。
8 结论本文对西昆仑塔什库尔干马尔洋附近布伦阔勒群变质岩进行了详细的地球化学分析，分析表明孔兹岩的原岩为形成于岛弧环境的页岩和硬砂岩；石榴斜长角闪片麻岩的原岩为岛弧拉斑玄武岩，并具有E-MORB和N-MORB的特征。通过和阿尔金的孔兹岩对比，再次为甜水海-喀喇昆仑地体和阿尔金地体曾经为同一地体这一观点提供支持。
矿物组合分析和变质温压计算表明石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩存在三个变质阶段，两类岩石的三个变质阶段分别对应。石榴斜长角闪片麻岩的M1变质温压条件为850~870℃/12.9~13.3kb，M2为730~770℃/7.3~7.8kb，M3为680~740℃/4.7~5.7kb。孔兹岩的M1变质温压条件为850~870℃/12.9~13.3kb，M2为800~830℃/7.9~9.2kb，M3为670~700℃/5.1~5.6kb。结合已有年龄资料，三个阶段变质作用可能发生于海西期(230~280Ma) 和印支期(177~231Ma)。
西昆仑布伦阔勒群变质岩的P-T轨迹表现为峰期高压变质作用后发生近等温降压过程，形成了顺时针的变质P-T演化轨迹，反映了西昆仑与碰撞相关的大地构造背景，这可能与海西期古特提斯洋的闭合有关，之后叠加了印支期构造抬升过程中的剪切作用。
致谢 本文矿物化学成分的电子探针分析是在中科院广州地化所同位素地球化学国家重点实验室陈林丽工程师的指导下完成；吴春明教授、任留东研究员和一位匿名审稿人提出了建设性修改意见；李孟江、刘建平、唐功建、姜子琦等也给予了很多帮助；在此一并致以谢意。| [] | Bhadra S, Bhattacharya A. 2007. The barometer tremolite+tschermakite+2 albite=2 pargasite+8 quartz: Constraints from experimental data at unit silica activity, with application to garnet-free natural assemblages. American Mineralogist, 92(4): 491–502. DOI:10.2138/am.2007.2067 |
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