2016, Vol. 32
2. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;
3. 中国地质大学, 北京 100083
2. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China;
3. China University of Geosciences, Beijing 100083, China
秦岭-大别-苏鲁造山带是中国南、北陆块之间的对接带，也是亚洲大陆的重要造山带之一。该造山带沿走向不同分段既具有一些共性，如发育大量的新元古代-古生代花岗岩、中生代最终闭合、碰撞造山形成中国大陆，各段之间又有一些差异。即使同为秦岭岩群，在造山带不同部位也有一定的区别。南阳盆地以西的豫陕地区出露榴辉岩、高压麻粒岩及角闪岩相变质岩，秦岭岩群主期变质作用及相关的花岗岩集中于450~400Ma(Lerch et al., 1995; 王涛等，2009; 刘良等，2009; 张建新等， 2009，2011; 张成立等，2013)；盆地以东的秦岭岩群最主要的特征是发育一些中压-(超)高温的麻粒岩相岩石，研究的重点均集中到最高级别的麻粒岩相变质作用(Liu et al., 2011，2014; Xiang et al., 2012，2014b)，变质年龄也有不同的认识，如根据单颗粒锆石蒸发法(Kröner et al., 1993; Zhang et al., 1998)，桐柏地区的秦岭岩群高温麻粒岩相变质作用限定在479±6Ma(Zhang et al., 1998)、470~435Ma(Kröner et al., 1993)；利用锆石离子探针或激光测年方法，其峰期变质年龄被限定在445~430Ma之间(向华等， 2009，2014; Xiang et al., 2010，2012; Liu et al., 2011，2014)。
锆石在变质作用中的行为非常复杂，可以形成新的锆石，或在早期锆石的外缘形成变质边，岩浆岩中具有韵律结构的锆石有时亦可形成无环带的环边(Corfu et al., 2003; Grant et al., 2009)。变质作用亦可对先存锆石进行重启改造(重结晶)，甚至对早期锆石消解或溶蚀。所有这些情形，都使得锆石年龄的解释，特别是关于变质锆石的确定及其年龄的认定变得复杂化。本文在参照锆石形貌特征的基础上，更多的依据地质体中不同地质过程之间的关系来限定变质作用的时间，并分析其可能的机制。
2 区域地质秦岭造山带是一条具有复杂地壳结构和组成、经历了多期地质过程的复合型造山带，中国南、北大陆于印支期完成了主体拼合而形成统一的中国大陆(张国伟等，2001)。以商丹断裂为界，分为南秦岭、北秦岭构造单元，其中北秦岭主要出露3个变质单元，由北向南，依次为宽坪群、二郎坪群和秦岭群，其间为构造接触。秦岭群主要由黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、石榴(蓝晶)夕线片麻岩，以及石英岩、变粒岩、石墨大理岩、石墨片岩及钙硅酸盐岩等组成(游振东等，1991)，为一套中深变质杂岩系，变质程度普遍达角闪岩相，局部达麻粒岩相，伴随强烈深熔混合岩化和多期次变形、岩浆侵入活动(游振东等，1991; 王涛和杨家喜，1993)，近年还在秦岭群北缘发现有一套高压-超高压岩片，并报道有柯石英假象和锆石中含金刚石包裹体(Hu et al., 1995; Yang et al., 2003)。秦岭群现多称秦岭岩群。桐柏地区的秦岭岩群则产出麻粒岩(翟淳等，1997; Xiang et al., 2010，2012)(图 1)。
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图 1 河南桐柏地区秦岭岩群地质简图(据张翠光等，2003;向华等，2009修改) Fig. 1 Schematical geological map of the Qinling Complex in the Tongbai area，Henan Province(revised after Zhang et al.，2003; Xiang et al.，2009) |
同位素年代学研究表明，榴辉岩的峰期变质年龄在500~485Ma之间，480Ma已经开始折返，并在470Ma左右折返到了地壳浅部(Yang et al., 2003; 刘良等， 2009，2013; Wang et al., 2011; Bader et al., 2013)。而在秦岭岩群南部松树沟地区也出露有高压麻粒岩及其退变的榴闪岩，其变质时代与北侧的榴辉岩相似，高压麻粒岩、榴辉岩变质时代505Ma(张建新等，2011)；低压角闪二辉麻粒岩变质时代为440±2Ma，角闪岩相变质时代426±1Ma(张建新等，2011)。
桐柏地区的秦岭岩群主要由大理岩、片麻岩和斜长角闪岩组成，片麻岩中产出透镜状麻粒岩(孙勇等，1993; Zhang et al., 1998; 翟淳等，1997)，麻粒岩与围岩(片麻岩)发育相同的片麻状构造。麻粒岩透镜体呈石香肠状分布于片麻状花岗岩中(刘晓春等，2011①文中图 3-12c)，大小不等，直径从数十厘米到数米。从矿物和化学成分上讲，构成麻粒岩围岩的片麻岩具花岗闪长岩成分，其造岩矿物组合为Amp+Bt+Pl+Kfs+Qtz，岩石具花岗变晶结构、片麻状构造，称为花岗闪长质片麻岩，可形成线型花岗质岩体(Kröner et al., 1993)。张翠光等(2003)通过岩相学、矿物学及温压条件的估算，认为麻粒岩透镜体之间的片麻岩实际上为经过强烈变形改造的麻粒岩，并集中形成一个0.5~2.0km宽的麻粒岩相变质带，可见伟晶岩脉(图 2a)。
① 刘晓春，李三忠，刘鑫，崔建军，曲玮，胡娟. 2011. 鄂豫交界桐柏山地区碰撞造山带结构与区域成矿背景研究报告. 中国地质调查局
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图 2 桐柏秦岭岩群野外地质特征 (a)麻粒岩被伟晶岩脉(TB08-4)沿片麻理侵入；(b)含榴黑云斜长片麻岩；(c)秦岭岩群北缘眼球状花岗质糜棱岩；(d)黑云斜长片麻岩中的伟晶岩脉(TB03-2)，董家河湾 Fig. 2 Outcrops of the Qinling Complex in the Tongbai area, Henan Province (a) pegmatite (TB08-4) along the foliation of the granulite; (b) garnet-bearing biotite plagiogneiss; (c) augen mylonitic granitic gneiss at the nortnern margin of the Qinling Complex; (d) pegmatite (TB03-2) in the granitic gneiss near Dongjiahewan Village |
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图 3 桐柏秦岭岩群显微地质特征 (a)麻粒岩中斜方辉石退变形成角闪石；(b)侵入麻粒岩中的伟晶岩具有自形斜长石及蠕英结构；(c)与片麻岩相伴的斜长角闪岩中的角闪石、斜长石、榍石；(d)糜棱岩化花岗片麻岩中的黑云母、白云母片理及溶蚀状石榴子石. 矿物缩写：Amp-角闪石；Bt-黑云母；Chl-绿泥石；Grt-石榴子石；Hbl-普通角闪石；Kfs-钾长石；Myrm-蠕英石；Opx-斜方辉石；Pl-斜长石；Qtz-石英；Tit-榍石 Fig. 3 Photomicrographs of the Qinling Complex in the Tongbai area, Henan Province (a) orthopyroxene retrograded to amphibole in the felsic granulite; (b) euhedral plagioclase in the potassium feldspar and myrmekite (upper left) in the pegmatite parallelly intruding the granulite; (c) hornblende, plagioclase and titanite in the amphibolite concordant with the felsic gneisses; (d) biotite and muscovite foliation and eroded garnet in the mylonitized granitic gneiss |
如前所述，桐柏地区秦岭岩群主要由大理岩、片麻岩和斜长角闪岩组成，片麻岩中局部产出产出透镜状麻粒岩。这些变质岩明显表现出两种不同类型的变质作用，即麻粒岩相变质和角闪岩相变质作用。关于该地区绝大多数文献中所描述的是该区高级变质作用部分。麻粒岩的主要矿物组合有二辉石、石榴子石、斜长石、普通角闪石，长英质麻粒岩中为石榴子石、斜方辉石、斜长石、钾长石(主要为条纹长石)、堇青石和石英，温压条件为770~840℃和0.60~0.85GPa(张翠光等，2003; 向华等，2009)，770~830℃和0.69~0.85GPa(Liu et al., 2011，2013)，或较高的压力，0.95~0.98GPa(Kröner et al., 1993)，并可能在局部记录了超高温变质作用(920~950℃，0.84~1.02GPa，Xiang et al., 2012，2014b)。这些麻粒岩还经历了560~580℃、0.83~0.85GPa的角闪岩相退变质作用和< 550℃、< 0.50GPa的绿片岩相叠加(Liu et al., 2011)。总之，变质反应结构指示麻粒岩相岩石经历了逆时针的变质P-T轨迹(Xiang et al., 2012; Bader et al., 2013; Liu et al., 2013)。但是，一些变质结构似乎与逆时针变质P-T轨迹不一致，如我们注意到，长英质麻粒岩中除了石榴子石、斜方辉石、条纹长石和斜长石、石英外，在石榴子石中还可出现早期(细)夕线石针状体或细长柱状夕线石，这是以往的麻粒岩研究中还没提到的。Liu et al.(2011)认为，宽坪群变泥质岩中毛发状夕线石的出现可能意味着地壳增厚、热松弛之后的一种降压结构。另外，Xiang et al.(2012)报道该区秦岭岩群泥质麻粒岩中石榴子石中包裹堇青石(其图 4c)，认为呈包裹体产出的堇青石属峰前矿物，其向峰期矿物石榴子石的转化代表了降温或冷却过程。单纯根据包裹关系来判断矿物的先后关系是需要慎重的(Vernon et al., 2008)，就我们的经验，堇青石即使被包裹在石榴子石之中，往往也是由石榴子石分解所致，堇青石是峰后，而不是峰前矿物；而且，由石榴子石向堇青石的转化通常表明了典型的等温减压结构(Harley，1986)，麻粒岩相变质之后的角闪岩相和绿片岩相变质叠加很可能代表了区域上另外期次的变质作用(见下文)，而不是麻粒岩相变质的晚期过程，不能与麻粒岩相条件构成一个完整的逆时针变质P-T轨迹(Xiang et al., 2012)，若真是这样，结合早期夕线石的存在，长英质麻粒岩所经历的变质P-T轨迹可能是近等温降压的顺时针演化路径，因此，桐柏秦岭岩群麻粒岩变质P-T轨迹有进一步研究的必要。
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图 4 伟晶岩(TB03-2和TB08-4)和麻粒岩(TB09-5)中锆石的CL图像 Fig. 4 CL image of zircon in the pegmatite (TB03-2 and TB08-4) and granulite (TB09-5) |
孙勇等(1993)通过岩相观察与分析认为，桐柏麻粒岩虽然与其围岩(花岗闪长质片麻岩)发育相同的片麻状构造，但二者具有不和谐的变质特征。麻粒岩均含有麻粒岩相变质作用的标志矿物紫苏辉石，而围岩以角闪岩相矿物组合为特点，这说明二者具有不同的演化历史。张翠光等(2003)强调了麻粒岩出露的整体性，认为麻粒岩透镜间的片麻岩亦属于变形或退变改造的麻粒岩，弱变形域的麻粒岩与其间强变形部分一起构成了从前的麻粒岩地质体，并形成最宽可达2km的麻粒岩带。实际上，Kröner et al.(1993)对基性麻粒岩的紧邻围岩从岩相、年龄均做了研究，认为周围的片麻岩侵位较晚，且未经历麻粒岩相变质作用，说明麻粒岩还不是一个整体，尽管围岩存在明显的非均一变形作用，并表现为角闪岩相变质作用，甚至出现一些伟晶岩脉体(图 2a、图 3b)(曲玮等，2013)。
桐柏地区麻粒岩中往往发育角闪岩相退变质作用(Xiang et al., 2012; Liu et al., 2013)(图 3a)，麻粒岩的围岩如片麻岩往往经历了多次剪切变形，形成糜棱岩化岩石和眼球状片麻岩(图 2c)，经历了角闪岩相变质作用。变基性岩中(图 3c)产出的变质矿物有普通角闪石、黑云母、斜长石、石英、榍石，偶尔可见单斜辉石、镁铁闪石；花岗质片麻岩(图 2b)中则有石榴子石、黑云母、白云母、斜长石、钾长石、石英、绿帘石和绿泥石等，变泥质岩(图 3d)常见石榴子石、黑云母、白云母、石英，偶见毛发状夕线石，均可有退变绿泥石、绿帘石；大理岩中可有方解石、硅灰石、黑云母、石英等。亦见晚期的伟晶岩脉(图 2d)。围岩变基性岩和长英质片麻岩及锆石(包裹体)中均未见显示麻粒岩相变质特征矿物的残留，排除了麻粒岩相退变改造的可能。
关于角闪岩相变质的温压条件。以石榴子石内包裹体如角闪石、黑云母、斜长石等相当于早期组合，主要的矿物如石榴子石、普通角闪石、斜长石等为峰期组合，而晚期退变形成的角闪石、黑云母及其紧邻的石榴子石边部为晚期变质组合，为减小篇幅，这里没有列出矿物成分数据，只给出了大致的温压估算结果(表 1)。可见，角闪岩相峰期变质温压估算值介于615~763℃、0.5~1.3GPa，相当于高角闪岩相-麻粒岩相变质作用之间的过渡部位，但矿物组合显示角闪岩相变质的特征。Liu et al.(2011)对麻粒岩中出现的角闪岩相退变组合Grt-Hbl-Pl的P-T估计结果为 560~580℃、0.83~0.85GPa，Xiang et al.(2012)计算的Grt-Amp-Cpx-Pl-Qtz-Ilm角闪岩相变质条件(M3)~700℃、0.6~0.8GPa，与这里提到的角闪岩相晚期变质条件接近(表 1)。围岩变质P-T-t轨迹似乎显示顺时针的特点，与麻粒岩的逆时针(Xiang et al., 2012; Liu et al., 2013)有所不同。
 | 表 1 利用石榴子石-角闪石-斜长石和石榴子石-黑云母-斜长石-石英温压计对桐柏地区秦岭岩群角闪岩相变质部分温压估算 Table 1 P-T estimates through Grt-Hbl-Pl and Grt-Bt-Pl-Qtz geothermobarometers for the amphibolite facies rocks of the Qinling Complex, Tongbai area |
这些变质矿物组合及温压条件表明，桐柏地区秦岭岩群除麻粒岩之外的围岩变质程度以角闪岩相为主，局部达高角闪岩相，而且，这些岩石无论岩相、还是锆石包裹体，均没有任何早期高温或高压变质残留的迹象。作为整个秦岭造山带西部、东部的对比，除麻粒岩透镜或包体外，东部桐柏地区的秦岭岩群仅达角闪岩相变质作用，而西部豫陕交界地区可以见到连续变化的角闪岩相-麻粒岩相岩石(张建新等， 2009，2011)，因此，两地秦岭岩群剥露程度相当，甚至后者可能更强烈。
4 锆石年龄 4.1 样品及测试方法锆石的分选和挑纯由河北省区域地质矿产调查研究所岩矿分析实验室完成。将锆石颗粒制成环氧树脂样品靶，抛光保留大部分。先进行光学照相，再获取阴极发光(CL)和背散射(BSE)图像，在此基础上选择合适的锆石颗粒进行U-Pb年龄测定。锆石微区U-Pb定年在中国地质调查局天津地质调查中心同位素实验室的激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪上(LA-MC-ICPMS)完成。仪器性能、分析方法、测试过程参考李怀坤等(2009)的有关描述。激光束斑孔径为35μm，频率8~10Hz，激光器能量密度13~14J/cm3，采用TEMORA作为外部锆石年龄标准，采用中国地质大学刘勇胜教授研发的ICPMSDataCal程序和ISOPLOT程序进行数据处理，采用208Pb校正法进行普通铅校正。利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U和Th含量。大于1000Ma采用207Pb/206Pb年龄，小于年龄1000Ma采用206Pb/238U年龄进行统计或平均。单个测点同位素年龄的误差为1σ，加权平均年龄具95%的置信度。
4.2 样品描述伟晶岩(TB08-4)采自河南桐柏彭家大庄北，系秦岭岩群含榴长英质麻粒岩中平行片麻理的伟晶岩(图 2a)，具有矿物组合Kfs-Pl-Qtz，见蠕英结构，其中的钾长石可包裹自形、半自形的斜长石(图 3b)，表明系熔体结晶形成(Ren et al., 2012)。钾长石为隐条纹长石(正长石)，与邻近长英质麻粒岩中的条纹长石有所不同。
样品TB09-5采自河南桐柏彭家大庄北，系秦岭岩群含榴长英质麻粒岩(图 2a)，呈长透镜状产出，矿物组合Grt-Opx-Pl-Bt-Qtz-Amp，以无水“干”矿物为主，其中的斜方辉石可部分退变为闪石(图 3a)，表明退变过程中有一定的水分介入。可见伟晶岩脉平行片麻理产出(图 2a)。
伟晶岩(TB03-2)采自河南桐柏斗笠山东董家河湾，秦岭岩群花岗质片麻岩中的伟晶岩脉(图 2d)，切割角闪岩相围岩片麻理，具有矿物组合Pl-Kfs-Qtz-Bt-Ap-Chl，有一定的变形改造，但未发育片麻理。
4.3 测年结果锆石测年数据见表 2。
| 表 2 秦岭岩群中长英质麻粒岩和伟晶岩中锆石的LA-MC-ICPMS U-Pb分析结果 Table 2 LA-MC-ICPMS U-Pb analyses of zircons from the feldspathic granulite and pegmatite in the Qinling Complex, Henan Province |
伟晶岩(TB08-4)锆石呈自形晶，棱角基本清晰，CL图像多呈深灰色或黑色，多见韵律环带结构(图 4)，很少有继承或残留锆石，表明岩浆结晶形成。锆石年龄呈拉长了的谐和区间(图 5)，最大谐和年龄Spot 37(CL深灰、仍可见模糊化韵律环带)206Pb/238U年龄为492±4Ma，Th/U=0.02；而谐和度较好的点Spot 35(CL深灰、均一化)的 206Pb/238U年龄为491±3Ma，Th/U=0.03，这2颗锆石均显示明显的早期核部、晚期新生边结构，可能为继承锆石，不做加权平均；相对集中的近谐和206Pb/238U年龄的加权平均为458±5Ma(n=11，MSWD=6.0)，其中较大年龄点Spot 34(CL灰色，主体为深灰)206Pb/238U年龄为471±3Ma，Th/U=0.11；较大的Spot 39年龄点(CL灰色核)206Pb/238U年龄470±3Ma，Th/U=0.20，见浅灰色边。 以206Pb/238U年龄统计，得到强峰458Ma、次强峰448Ma、438Ma、427Ma、419Ma，弱峰492Ma、471Ma、410Ma、391Ma。
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图 5 秦岭岩群麻粒岩中伟晶岩(TB08-4)锆石年龄图 (a)所有谐和锆石点的谐和图；(b)所有谐和锆石点年龄统计图 Fig. 5 Zircon ages of the pegmatite (TB08-4) in the granulite of the Qinling Complex (a) concordant diagram of all the zircon spots; (b) 206Pb/238U age histogram of all the concordant zircons |
含榴长英质麻粒岩(TB09-5)的锆石普遍有溶蚀、圆化现象，并有复杂的边部结构，如锆石溶蚀后(CL图像)又有新的生长(白)边。最老的锆石(Spot 30)的207Pb/206Pb年龄2530±17Ma，Th/U=0.82；Spot 35的1796±20Ma，Th/U=0.26，其余显生宙锆石年龄呈现2个集中区(图 6)。
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图 6 秦岭岩长英质群麻粒岩(TB09-5)锆石年龄图 (a)所有谐和锆石点的谐和图；(b)所有谐和锆石点年龄统计图 Fig. 6 Zircon ages of the feldspathic granulite (TB09-5) in the Qinling Complex, Tongbai area (a) concordant diagram of all the zircon spots; (b) age histogram of all the concordant zircons |
早古生代年龄有两个集中区：较大年龄的1簇加权平均值为498.0±4.8Ma(MSWD=4.9)；其中锆石CL白边(Spot 3)494±3Ma，Th/U=0.17(谐和度91%)；球状锆石(Spot 15，无环带，91%)501±3Ma，Th/U=0.39；球状锆石(Spot 31，无环带，92%)497±3Ma，Th/U=0.36；若去掉2个稍偏离簇群的年龄较大的点Spots 2、14，其余数据点的加权平均值为495.5±2.9Ma(MSWD=1.3)。
较小年龄的1簇加权平均值为 472±4Ma(MSWD=1.7)，其中较大年龄点Spot 23(锆石韵律环带有一定的模糊化)的206Pb/238U年龄为474±3Ma，Th/U=0.34；若去掉2个稍偏离簇群的年龄较小的点(Spots 29、37)，则加权平均值为475±3Ma(MSWD=0.053)。
以206Pb/238U年龄统计，显生宙锆石年龄强峰496Ma、475Ma；次强峰701Ma、588Ma；其中强峰年龄与年轻的2簇较为集中的年龄(去掉稍偏离簇群的年龄点)一致。
伟晶岩(TB03-2)锆石呈自形晶，具振荡环带结构，有的颗粒环带趋于模糊化，CL图像多发灰、黑。谐和年龄图上锆石点呈略拉长了的谐和区间，加权平均值为427.5±1.8Ma(MSWD=1.5)，最大年龄(Spot 19)的206Pb/238U年龄为437.9±4.6Ma(Th/U=0.06)(图 7)。
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图 7 秦岭岩群花岗闪长质片麻岩中伟晶岩(TB03-2)锆石年龄谐和图 Fig. 7 Concordant diagram of zircon ages from the pegmatite (TB03-2) in the granodioritic gneiss of the Qinling Complex |
一般认为，一组谐和的锆石U-Pb年龄可以反映一次有地质意义的事件，但在经历一次或多次Pb丢失事件的影响时，这种所谓的“谐和”年龄可能要比锆石的真实形成年龄年轻达几十个百万年(Black and Sheraton， 1990; Ashwal et al., 1999; Yoshida，2007)，这种状况在经历了缓慢冷却的麻粒岩相地体中更为常见(Ashwal et al., 1999)。所以，在谐和年龄比较分散的情况下，最老的一组谐和年龄可能大致代表锆石的形成时间，而年轻的谐和年龄组是后期事件导致Pb丢失的结果(Yoshida，2007)。
伟晶岩(TB08-4)无论岩石还是锆石均显示典型的岩浆结构，相对集中的近谐和锆石年龄点给出加权平均值为458.0±4.7Ma，同一簇群中较大的年龄(Spot 39，核部呈自形晶，CL浅灰色，但振荡环消失)470±3Ma。由于该区岩石经历多次的变形、变质改造，应取锆石年龄的最大点数值代表岩石形成的最小年龄(Black and Sheraton， 1990; Ashwal et al., 1999; Yoshida，2007)。锆石年龄点沿谐和线分布于较大的区间，两种可能，一是不同锆石受重启程度不同，二是锆石分析部位(束斑)囊括了多种类型的锆石(早期+晚期或重启部分)，因此，尽管可给出平均年龄，但最大的年龄更可能代表了伟晶岩(最小)的结晶年龄(Kröner et al., 2014)，即伟晶岩的结晶时间至少为470Ma。
含榴长英质麻粒岩(TB09-5)锆石溶蚀后再有新的生长(白)边，锆石年龄呈多簇区间分布(图 5)，最大的年龄点(Spot 30)的2530±17Ma、(Spot 35)的1796±20Ma可能代表一些碎屑锆石的年龄，另有一些中元古、新元古代的碎屑锆石，以及少量的Grenville期纪录。
早古生代锆石年龄有两个集中区：1个为498.0±4.8Ma(或稍集中的495.5±2.9Ma)，其中最大点(Spot 2)年龄511±3Ma，具振荡环带，且有一定的均一化；锆石边缘(Spot 3)494±3Ma，可能与变质改造有关；球状锆石(Spot 15)501±3Ma和(Spot 31)497±3Ma也似乎代表了变质锆石的特征(Corfu et al., 2003)，即代表了变质年龄。
第2个集中区加权平均值472.4±3.5Ma(或稍集中的474.5±2.5Ma)则代表了另外一次事件的年龄，如区域内岩浆活动的时间(Kröner et al., 1993)，或又一次变质热事件的时间。
伟晶岩(TB03-2)锆石显示典型的岩浆结构，锆石年龄具有1个集中区427.5±1.8Ma，该年龄与曲玮等(2013)报道的伟晶岩年龄在误差范围内一致，应属同期伟晶岩。
5 变质作用年龄的限定迄今为止，区内麻粒岩相变质作用的时间被大致限定在445~430Ma期间(Zhang et al., 1998; Kröner et al., 1993; Xiang et al., 2010，2012; Liu et al., 2011，2013; Wang et al., 2011)，而角闪岩相变质作用的时代基本未涉及。本区两种不同的变质作用，即早期的麻粒岩相和晚期的角闪岩相变质作用的时代还没有最终确定。下面分别讨论。
5.1 麻粒岩相变质作用年龄长英质麻粒岩中1颗锆石207Pb/206Pb蒸发年龄479±6Ma被认为是峰期麻粒岩相变质的年龄(Zhang et al., 1998)，但是这种判定没有岩相依据。利用同样的技术方法，Kröner et al.(1993)认为基性岩(麻粒岩)中3颗锆石的平均年龄470±14Ma代表原岩侵位年龄，而紧邻的围岩花岗闪长质片麻岩的435±14Ma是围岩(岩浆岩)的侵位年龄，且该岩石未经历麻粒岩相变质作用。长英质麻粒岩是作为花岗闪长岩岩浆的捕虏体而上侵就位的，从而限定变质作用至少应发生在470~435Ma之间。
我们认为，对于有限的锆石年龄测定及岩相依据的缺乏都不能有效判定470±14Ma是否代表原岩或变质年龄。若470±14Ma与变质有关，如同位素重启年龄，那么上述限定就没有意义。另外，该区麻粒岩中往往可有多种锆石类型，Kröner et al.(1993)所给出的只是众多锆石中的一小部分，可能还有其它年龄的锆石未被测到，如富石英的长英质麻粒岩中应有多个碎屑锆石年龄，但其测定结果仅有2颗锆石的平均值827±10Ma，因此，Kröner et al.(1993)的结果代表性不够，不能有效限定原岩或变质作用的时代。
向华等(2009)对北桐柏地区的镁铁质麻粒岩变质锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年，获得了418.7±3.2Ma的谐和年龄，认为代表了峰期后冷却到750~800℃左右的年龄，麻粒岩的峰期变质年龄可能介于445~430Ma之间。Xiang et al.(2010)进一步把该区麻粒岩相变质作用分为4个阶段，初始变质阶段(M1)，形成的时间为443.3±3.1Ma，峰期变质阶段(M2)的年龄为431.8±4.3Ma，角闪岩相变质阶段(M3)大约在419Ma，绿片岩相阶段(M4)年龄为400Ma；Wang et al.(2011)则强调约430Ma前同时发生的地壳生长、岩浆侵位及麻粒岩相变质作用。
刘晓春等(2011)指出，秦岭岩群麻粒岩和片麻岩中的多数锆石都发育冷杉树状环带，与典型的麻粒岩相变质锆石的内部结构相同(Vavra et al., 1996，1999)，其Th/U比值相对较高(多数>0.1)，也与高温变质锆石一致(Vavra et al., 1999; Möller et al., 2003; Whitehouse and Platt， 2003)。年龄数据从445Ma延续到393Ma，其中一个主要峰值约420Ma，另2个次要峰值为约440Ma和400Ma；片麻状花岗岩侵入于秦岭岩群中，随后经历了变质作用(导致石榴子石形成)和晚期变形，但未受到麻粒岩相变质作用的影响。该样品中的韵律环带锆石产生的年龄为428±3Ma，显然代表其侵入的时间。类似地，侵入于秦岭岩群麻粒岩中的弱变形和未变形碱性岩脉侵位时代为约430Ma(曲玮等，2013)，那么，麻粒岩相变质应早于430Ma，即约440Ma可能代表麻粒岩相变质作用的年龄，而约420Ma的年龄数据似应反映变质峰期后的冷却年龄。
我们认为，秦岭造山带尤其是秦岭岩群经受了多期构造-热事件的影响，其锆石年龄很可能受到不同程度的改造或重启，对于变质锆石性质及年龄的判定和解读具有一定的人为因素，在这种情形下，为避开判定某类锆石是否变质成因的困境，本研究试图采用具有明确地质先后关系的地质体的较为确定的年龄来限定变质作用的时代。具体说来，侵入麻粒岩之中的伟晶岩(TB08-4，图 2a)中的锆石棱角基本清晰，与长英质麻粒岩(如TB09-5)中明显圆化的锆石迥然不同，其锆石的岩浆性质是确定的，且锆石中亦未见麻粒岩相变质矿物包裹体，显然，该伟晶岩未经历麻粒岩相变质作用。其与麻粒岩片麻理平行产出(图 2a)表明系高级变质作用之后就位，其结晶时间可以限定紧邻麻粒岩的变质作用时间。曲玮等(2013)和Kröner et al.(1993)实际上也是采用的这种原则，曲玮等(2013)测得伟晶岩年龄430Ma，指出高级变质早于此时间。Kröner et al.(1993)认为侵位于麻粒岩之间的花岗闪长岩435±14Ma，麻粒岩变质早于此年龄，他们的推论无疑是正确的。但是，同样的方法，我们选择的伟晶岩样品给出更老的结晶时间为470Ma，这时，应选择高级变质之后最大的侵入岩年龄来限定变质时间，即麻粒岩相变质作用的时间应早于470Ma，但不排除找到更老侵入岩(但须晚于麻粒岩相变质)的可能性。
秦岭岩群中偏南部(瓦屋庄)紧邻麻粒岩的花岗闪长质片麻岩给出锆石LA-ICP-MS平均476±3Ma的岩浆结晶年龄(刘晓春等，2011)，麻粒岩变质时间应早于此，从而与麻粒岩原岩年龄470Ma(Kröner et al., 1993)相矛盾，如前分析，以此作为其原岩年龄的判定可能有问题。本研究秦岭岩群北缘的含榴黑云斜长(正)片麻岩(TB06-1)给出485.1±5.9Ma(n=11，MSWD=6.8)的平均年龄(另文讨论)，该岩石也只是经历了角闪岩相变质作用(表 1)；同为秦岭岩群北缘(常湾)的花岗质糜棱岩则给出488±2Ma的岩浆结晶年龄(刘晓春等，2011)。与糜棱岩化相关的最强烈变形甚至改造了后期角闪岩相变质矿物组合(图 3d)，这些片麻岩均未经历麻粒岩相变质作用，说明其形成(侵位)应发生在高级变质之后、角闪岩相变质及强烈剪切变形之前，也就是说，峰期麻粒岩相变质应早于488~485Ma，至于其它较小的年龄应是后期冷却或同位素重启所致。如瓦屋庄片麻状花岗岩除具有476±3Ma岩浆侵入年龄外，还出现了423±2Ma和404±3Ma的年龄，分别代表岩体就位之后新岩浆事件和冷却事件的影响(刘晓春等，2011)。
麻粒岩中锆石除给出多种碎屑或继承锆石年龄外，较为集中的498.0±4.8Ma可能代表了麻粒岩相峰期变质年龄或先存锆石的重启年龄，前人认为的445~430Ma麻粒岩相变质时代(Xiang et al., 2010，2012; Liu et al., 2011a，2013)需要重新考虑。
5.2 角闪岩相变质作用年龄关于角闪岩相变质作用年龄，同样没有确切的限定。如前所述，Xiang et al.(2010)认为该区麻粒岩相变质之后的角闪岩相变质阶段(M3)大约在419Ma，绿片岩相阶段(M4)年龄为400Ma；刘晓春等(2011)也认为，约400Ma的年轻年龄与角闪石的40Ar/39Ar年龄一致(402±2Ma，Zhai et al., 1998)，可能反映了区域上广阔的绿片岩相变质变形作用的叠加时间。
秦岭岩群经历了多次变形，具有多期片麻理(Liu et al., 2011)，北缘可见到伟晶岩侵位于花岗质片麻岩中(图 2d)，表明伟晶岩晚于片麻理的发育。一般而言，区域内主要的变形-变质作用大致同时发生，至少形成于同一个地质过程，变形及伴随的片麻理主要矿物组合即代表区域角闪岩相变质作用的特征。该伟晶岩的平均年龄427.5±1.8Ma(n=28)，并受到弱变形改造，其中最大点(Spot 19)年龄437.9±4.6Ma，同样采用伟晶岩年龄限定的原则，主期片麻理应早于427.5±1.8Ma或437.9±4.6Ma；而围岩花岗质片麻岩形成年龄(另文讨论)与前述488±2Ma接近，角闪岩相变质作用时间应介于488±2Ma和437.9±4.6Ma之间。花岗质片麻岩因后期改造而具有477.8±3.6Ma的平均年龄，或480Ma、471Ma和459Ma的统计峰值年龄，其中应有一个年龄接近变质事件的时代。Wang et al.(2011)自多个麻粒岩样品中亦获得473±7Ma、466±7Ma和465±7Ma的集中年龄，其作者把这些数据解释为碎屑锆石年龄，但是，同为锆石核部，也给出了437~431Ma的年龄，则被解释为麻粒岩相变质的年龄(Wang et al., 2011)。我们认为，既然有核部被重启至约430Ma的年轻化年龄，就不能排除约470Ma亦为重启年龄的可能。秦岭岩群其它花岗质片麻岩或伟晶岩多显示478~470Ma的年龄集中(Kröner et al., 1993; 刘晓春等，2011;曲玮等，2013; 本研究)，这些集中的年龄更可能反映了角闪岩相变质作用热事件的影响。麻粒岩(TB09-5)同时经受了角闪岩相的退变质作用改造(图 3a)，除早期498.0±4.8Ma峰年龄可能为麻粒岩相变质时间外，较晚的集中年龄472.4±3.5Ma则可能对应此热事件，即角闪岩相变质作用时间可能为约~472Ma，至于伟晶岩中~458Ma甚至更年轻的年龄(图 5b)则代表了晚期的热事件扰动。
本文关于桐柏麻粒岩相变质和角闪岩相变质的时间限定主要是通过岩体与变质岩的相互关系及锆石本身的年龄纪录来实现的，当然，更为理想的情况应是针对麻粒岩相、角闪岩相变质作用本身矿物组合的直接限定，则需要进一步探索与研究。
6 有关地质过程讨论通过对锆石形貌结构及其同位素测年的分析、对比，我们注意到，经过重结晶(如振荡环带模糊化或呈斑杂状结构)或CL图像呈深灰、黑色的锆石，容易给出比具有较好环带结构锆石较为年龄的年龄，表明重结晶或CL黑化可引起锆石同位素体系的改变或重启(Hoskin and Black，2000)，从而导致年龄的改变。这种改变与区内经历多次的热事件(岩浆和变质作用)有关。据江思宏等(2009)报道，秦岭岩群以北的围山城地区(宽坪群、二郎坪群中)古生代花岗岩集中于470~460Ma和430Ma，本研究亦获得约475Ma、458Ma、448Ma、438Ma和419Ma的年龄峰值记录，即可能与不同的岩浆、变质事件的影响有关。
Liu et al.(2011，2013)认为，秦岭群、二郎坪群、宽坪群的变质时代基本一致，主期变质作用发生于~450Ma；根据胡娟等(2010)的结果推测，宽坪群斜长角闪岩锆石给出440~420Ma，同变形伟晶岩脉440Ma，角闪石40Ar/39Ar年龄434±2Ma；Zhai et al.(1998)曾对桐柏地区秦岭造山带不同构造单元的角闪石进行了系统的40Ar/39Ar定年，但角闪石的40Ar/39Ar年龄只是反映了其冷却至约525℃的封闭温度的时间(Harrison，1982; McDougall and Harrison， 1988)。因此，秦岭造山带不同单元中较为一致的年龄可能与共同的后期热事件(岩浆或变质事件)的重置有关，如早期变质年龄受到了晚期(~420Ma)花岗岩的影响。
根据前面的分析，秦岭岩群中花岗质正片麻岩的形成年龄一般介于490~470Ma之间，说明与之相伴的副片麻岩年龄应该更老。而Xiang et al.(2012)从大理岩中获得的446±5Ma所谓碎屑锆石的年龄就难以解释，很可能该岩石中碎屑锆石亦被重启而年轻化，本区较年轻的445~430Ma的所谓高温峰期变质年龄(向华等，2009; Xiang et al., 2010，2012; Liu et al., 2011，2013; Wang et al., 2011)，也很可能系高温麻粒岩中的变质锆石被后期热事件重启的结果。如桐柏麻粒岩变质年龄数据主要集中在约440~420Ma，少数延续到约400Ma(刘晓春等，2015)，较年轻的年龄可能就是同位素体系被重启改造的结果。
桐柏地区麻粒岩及深熔作用属于典型的无水熔融(高温脱水)作用(Xiang et al., 2010，2012)，形成“干”麻粒岩，而随后的花岗岩片麻岩含大量云母、角闪石、帘石等，应是含水的，花岗岩并非源自邻近的麻粒岩相岩石，而是与之不同的环境：可能是秦岭岩群中占主导地位的花岗质片麻岩岩浆侵位过程中把地壳深部的麻粒岩裹挟上升至现在的层次，之后又发生了秦岭岩群中广泛发育的角闪岩相区域变质作用，以及多幕次的变形、岩浆或变质事件。如江思宏等(2009)指出，桐柏地区秦岭造山带北部加里东中期(470~460Ma)的云斜煌岩的地化特征显示富集地幔与亏损地幔的混合源，可能形成于弧后拉张的早期阶段。张宏飞等(2000)认为，桐柏地区加里东晚期(430Ma)花岗岩形成于弧后盆地环境，曲玮等(2013)则报道，约430Ma的伟晶岩侵位也多处发生。
关于桐柏地区秦岭岩群高温麻粒岩的产出，Xiang et al.(2012)提出活动洋壳的俯冲模型。但是，Kröner et al.(1993)及本研究的麻粒岩锆石测年表明，其中有相当数量的陆壳碎屑锆石，与洋壳俯冲环境差别较大。而且，麻粒岩之外的岩石变质程度以角闪岩相为主，局部达高角闪岩相，似乎对早期高温变质组合有退变叠加，两种不同程度的变质作用之间不是渐变、过渡的性质，这一点与孙勇等(1993)的认识一致。两类变质作用之间的这种关系，与佳木斯地块麻山杂岩中麻粒岩相变质、角闪岩相变质的关系非常类似，显示了微陆块内部的构造活化机制(任留东等，2012)。
另一方面，高温麻粒岩仅限于秦岭造山带东段的桐柏地区，其麻粒岩具有逆时针变质P-T轨迹(Xiang et al., 2012; Liu et al., 2013)；而西部如豫陕交界地区以新元古代早期花岗质岩石为主(Wang et al., 2003)，东段尚未发现，西峡地区的秦岭岩群麻粒岩呈顺时针P-T轨迹(张建新等，2011; 刘良等，2013)，显示了秦岭造山带不同地段不同的陆壳原岩建造和后期地质过程的差异。根据本研究的推论，桐柏麻粒岩相变质时间~498Ma与北秦岭榴辉岩UHP变质时间~500Ma(Yang et al., 2003; 张建新等，2011)和高压麻粒岩相变质年龄(向华等，2014)接近，它们是否属于对变质带，或其间可能的其它联系则是值得进一步探讨的问题。
7 结论通过上述资料与分析，得出如下初步认识：
(1) 桐柏地区秦岭岩群具有两类明显不同的变质作用过程，一类是中压-(超)高温麻粒岩相变质作用，仅限于中部郭庄组下部，呈包体群或巨大的透镜体出现；一类是普遍发育的中压角闪岩相变质作用；
(2) 秦岭岩群主体岩石变质程度以角闪岩相为主，局部达高角闪岩相，其中没有没有任何早期高温或高压变质的残留迹象。
(3) 高温麻粒岩相变质作用年龄可能达~498Ma；角闪岩相变质作用~472Ma；前人认为的麻粒岩相变质445~430Ma实际上代表后期岩浆或变质事件引起的同位素体系重启年龄；
(4) 高温麻粒岩的产出具有其特殊机制，可能系秦岭岩群中大量的花岗质片麻岩岩浆侵位过程中把地壳深部的麻粒岩裹挟上升至浅部层次，即相当于包体的上升。
致谢感谢中国地质调查局天津地质调查中心周红英研究员和耿建珍高级工程师在锆石测年分析中给予的指导和帮助；感谢中国地质科学院地质研究所的王金星高工给予的协助。两位审稿人对初稿提出了非常具体的意见，对本文的改进帮助很大，特此致谢。
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