浙西南松阳地区石榴辉石岩变质作用演化与地质意义

引用本文

郭腾达, 郑常青, 周喜文, 董云峰, 周枭, 王照元, 宋旸, 石磊. 2018. 浙西南松阳地区石榴辉石岩变质作用演化与地质意义. 岩石学报, 34(12): 3627-3642

Guo TD, Zheng CQ, Zhou XW, Dong YF, Zhou X, Wang ZY, Song Y and Shi L. 2018. Metamorphism evolution and geological significance of garnet pyroxenite in Songyang area of southwestern Zhejiang Province. Acta Petrologica Sinica, 34(12): 3627-3642(in Chinese with English abstract)

浙西南松阳地区石榴辉石岩变质作用演化与地质意义

郭腾达^1,2 , 郑常青^1,2 , 周喜文³ , 董云峰^1,2 , 周枭^1,2 , 王照元^1,2 , 宋旸^1,2 , 石磊^1,2

1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
2. 国土资源部东北亚矿产资源评价重点实验室, 长春 130061;
3. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037

2018-05-18 收稿; 2018-08-22 改回.

基金项目: 本文受国家自然科学基金项目（41472164）和中国地质调查局地质调查项目（D1434-3）联合资助

第一作者简介: 郭腾达, 男, 1993年生, 硕士生, 矿物学、岩石学、矿床学专业, E-mail:guotd16@mails.jlu.edu.cn

通讯作者: 郑常青, 男, 1962年生, 教授, 博士生导师, 矿物学、岩石学、矿床学专业, E-mail:zhengchangqing@jlu.edu.cn

摘要：浙西南松阳地区的八都群中分布有一套基性变质岩：石榴辉石岩与石榴角闪岩，其变质作用演化特点目前尚不明确。根据岩相学和矿物微区化学系统研究，发现石榴角闪岩是由石榴辉石岩退变而来，而非由榴辉岩退变而来，并经历了三个变质演化阶段，分别为峰期高压麻粒岩相阶段（M1），其矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英；峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段（M2），以出现典型的减压反应结构和斜方辉石+斜长石（An_90-92）为标志；角闪岩相退变质阶段（M3），以角闪石+斜长石（An_33-53）+钛铁矿±次透辉石±石英等退变矿物组合为特征。相平衡模拟与传统地质温压计结合限定M1期温压条件为P=11.6~12.5kbar，T=780~840℃，M2期温压条件为P=7.4~8.2kbar，T=800~880℃，M3期温压条件为P=6.6~7.5kbar，T=500~560℃，三个变质阶段的温压条件具有典型的顺时针近等温减压型ITD型特征，这种演化轨迹通常代表加厚下地壳快速折返地表的动力学过程，因此，该项研究对华夏地块构造作用演化的动力学过程具有重要意义。

关键词: 石榴辉石岩石榴角闪岩变质作用演化八都群浙西南

Metamorphism evolution and geological significance of garnet pyroxenite in Songyang area of southwestern Zhejiang Province

GUO TengDa^1,2, ZHENG ChangQing^1,2, ZHOU XiWen³, DONG YunFeng^1,2, ZHOU Xiao^1,2, WANG ZhaoYuan^1,2, SONG Yang^1,2, SHI Lei^1,2

1. Collage of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
2. MLR Key Laboratory of Mineral Resources Evaluation in Northeast, Changchun 130061, China;
3. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China

Abstract: There is a set of mafic metamorphic rock:garnet pyroxenite and garnet amphibolite in the Badu Group of Songyang area, southwestern Zhejiang Province, metamorphism evolution of which is still unclear. In this study, on the basis of the investigation of petrography and mineral chemistry, it was found that garnet amphibolite was degenerated from garnet pyroxenite rather than eclogite, and has experienced three stages of metamorphic evolution. Peak high-pressure granulite facies stage (M1) consists of garnet+sahlite±ilmenite±quartz. Post-peak near isothermal decompression medium granulite facies stage (M2) is characterized by typical decompression reaction textures and mineral assemblages of orthopyroxene+plagioclase (An=90~92), and amphibolite-facies retrograde metamorphic stage (M3) is characterized by the assemblage of amphibole+plagioclase (An=33~53)+ilmenite±sahlite±quartz. By means of phase equilibrium simulation and traditional thermobarometer, P-T conditions of 11.6~12.5kbar and 780~840℃ for M1, 7.4~8.2kbar and 800~880℃ for M2, and 6.6~7.5kbar and 500~560℃ for M3 were obtained. These temperature and pressure conditions confined a typical clockwise P-T path dominated by near isothermal decompression characteristic (ITD). This evolutionary trajectory usually represents the dynamic process of thickening the lower crustal and subsequently rapid exhumation to the surface, which has significant implication for the tectonic evolution of the Cathaysia block.

Key words: Garnet pyroxenite Garnet amphibolite Metamorphism evolution Badu Group Southwestern Zhejiang Province

华夏地块基地以新元古代岩石为主体，不是稳定的克拉通古陆，经历了聚合-裂解-再聚合的复杂构造演化(舒良树, 2012)。在早古生代末期(加里东期)扬子克拉通与华夏地块之间的裂谷最终闭合形成华南统一大陆(图 1a；舒良树, 2006, 2012; 薛怀民等, 2010; 张国伟, 2013)。在华夏地块内，具有非常强烈的志留纪花岗岩浆活动，并且在志留纪期间华夏地块发生了隆升和变质作用，因而志留纪区域缺失(舒良树, 2012)，之后由于古太平洋板块的俯冲使其经历了印支期的造山作用，并在印支期遭受了角闪岩相变质作用(向华等, 2008)。在华夏地块构造演化期间，其中广泛出露的前寒武纪变质基底曾遭受了新元古代超大陆拼合裂解事件(Chen et al., 1991; Charvet et al., 1996; Li et al., 1997; Li, 1998)、奥陶-志留纪加里东期事件(Shu et al., 1991; Wang et al., 2007)、以及晚二叠世-中三叠世印支期事件(Chen, 1999; 王岳军等, 2002; Wang et al., 2005; Xu et al., 2007)的不同程度再造。其前寒武纪变质基底能够反映出丰富的大陆动力学背景。目前对于华夏地块在加里东期发生的大规模岩浆事件以及不同程度的变质作用所反映出来的构造运动的性质存在很大争议：舒良树(2006)认为震旦-早古生代巨厚沉积物褶皱造山形成加里东期造山带；Li et al. (2014)认为南华纪盆地及部分前陆盆地沉积经板内逆冲作用，将盆地沉积单元埋深到中地壳，并引发一系列岩浆和变质作用；Zhao and Guo (2012)认为在加里东期，华南陆块与冈瓦纳北缘的未知陆块碰撞，导致华夏俯冲到另一未知大陆之下，随后沿着政和-大浦断裂与未知陆块裂开，Zhang et al. (2015)在此基础上进一步提出存在一个南海地块，这一地块使华南和印度、羌塘联接。

图 1 华南陆块地质简图(a)和浙西南松阳-大柘八都群分布图(b)(据Liu et al., 2009; 据Zhao et al., 2014修改) Fig. 1 Simplified geological map of South China Block (a) and Badu Group distribution map of Songyang-Dazhe area in southwestern Zhejiang (b) (modified after Liu et al., 2009; Zhao et al., 2014)

在以往对华夏地块八都群变质基底的研究中，其变质程度以绿片岩相-低角闪岩相为主，局部达高角闪岩相(兰玉琦等, 1995)，但近年来发现多处变质程度达到麻粒岩相的变质岩(刘锐, 2009; 赵磊和周喜文, 2012; 汪建国等, 2014; Zhao et al., 2017)，并且近年来，有研究者在华夏地块发现榴闪岩的露头，认为其为退变榴辉岩，进而认为华夏地块在加里东期发生碰撞造山事件(陈相艳等, 2015)，但也有学者认为榴闪岩并非退变榴辉岩而是E-MORB型基性岩浆岩遭受中高温-中压相变质作用形成，并非退变榴辉岩(王静强等, 2016)，而对于华夏地块是否有榴辉岩，迄今还没有相关报道，因此目前对华夏地块是否在加里东期发生过碰撞造山事件还具有很大争议。笔者在前人基础上对石榴角闪岩的变质演化进行了详细研究，在八都群发现有石榴角闪岩的分布，在其周围发现有变质程度更高的石榴辉石岩，且石榴角闪岩保留有很好的退变反应边——白眼圈结构。石榴角闪岩作为一种特殊的基性变质岩，在变质作用中，相对于长英质岩石其对变质条件的变化较为敏感(路凤香和桑隆康, 2002)，更易记录下变质热演化历史。本文发现的榴闪岩是由石榴辉石岩退变而来具有更高压力的变质条件，为石榴角闪岩是否为退变榴辉岩提供新的证据，并通过对其矿物化学和矿物演化的详细研究，进一步完善石榴角闪岩的变质演化，进一步推测其构造背景。因此针对石榴角闪岩变质演化的研究，对理解华夏地块的构造演化具有重要意义。

1 区域地质背景

浙西南位于华夏地块东北部，处在华夏地块与江南造山带的交接部位，西北部为江山-绍兴断裂，东南部为丽水-余姚断裂。区内出露的华夏地块最古老的变质基底为浙西南的八都群，呈“窗口状”出露于中生代火山岩盖层之中(图 1b)，主要由一系列陆源碎屑沉积的变质表壳岩和花岗岩组成，混合岩化发育(胡雄健等, 1991; 甘晓春等, 1993, 1995; 刘锐, 2009)。八都群原属于陈蔡群是胡雄健等(1991)根据原岩建造和岩石组合、构造-岩浆活动历史、年代学等方面的差异，将旧称陈蔡群中变质程度较深、时代较为古老，并且花岗质岩石发育的那一部分，从陈蔡群中解体出来，称为八都群，其岩石类型以黑云斜长变粒岩为主体，另有云母石英片岩、斜长角闪岩等区域变质岩，并遭受了混合岩化作用，形成大范围出露的条带状混合岩。八都群下部为基性火山岩-硬砂岩建造，中部为陆源碎屑岩建造，上部为粘土岩建造(胡雄健等, 1991)，对八都群以及相关的花岗质岩石的同位素定年工作表明，其年龄为1.8~2.0Ga左右，形成于古元古代(甘晓春等, 1995; 郑永飞和张少兵, 2007)。

采样点位于浙江省松阳地区，采样区整体处于浙西南的八都群内。区内岩石类型主要以黑云斜长片麻岩为主，出露有部分斜长角闪岩的变质基底。石榴角闪岩与石榴辉石岩的野外露头相距不远，同呈透镜体状产出于黑云斜长片麻岩中(图 2)，区内亦有少量花岗岩产出，均遭受不同程度的变形和变质作用。

图 2 石榴辉石岩(a、b)与石榴角闪岩(c、d)野外露头照片 Fig. 2 Field photos of garnet pyroxenite (a, b) and granate amphibolite (c, d)

2 岩相学与变质期次划分

本文分析的样品为石榴角闪岩(P16-10-1、P16-10-2、B1651-1、LST-2)和石榴辉石岩(P16-14-1)，其中石榴角闪岩表面黑褐色，较新鲜，中细粒变晶结构，块状构造，主要矿物为角闪石(40%)、石榴石(30%)、次透辉石(10%)、斜长石(10%)、钛铁矿(5%)、石英(2%)、绿泥石(2%)、斜方辉石(1%)(图 3)。石榴辉石岩表面灰黑色，较新鲜，中细粒变晶结构，块状构造，这要矿物为次透辉石(40%)、石榴石(30%)、角闪石(15%)、斜长石(15%)钛铁矿(5%)、石英(5%)(图 3)。石榴石呈自形-半自形，粒度变化大，为1~6mm。次透辉石呈他形，大部分次透辉石中包裹有呈蠕虫状斜长石。斜长石呈他形，粒度为0.5~1mm，部分样品中的斜长石发生黝帘石化。角闪石主要呈半自形粒状，粒度为1~3mm。斜方辉石呈蠕虫状发育于白眼圈结构中，粒度约0.25mm。钛铁矿为不透明矿物，呈他形，粒度0.2~1mm。根据本区石榴角闪岩与石榴辉石岩中矿物组合关系、矿物转变结构和矿物成分环带等方面的系统研究，划分出3个变质阶段：峰期高压麻粒岩相阶段(M1)、峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)、角闪岩相退变质阶段(M3)。不同变质阶段的矿物组合特征分述如下。

图 3 浙西南八都群石榴辉石岩与石榴角闪岩显微照片及背散射照片 (a)峰期高压麻粒岩相阶段矿物组合石榴石+次透辉石，次透辉石具有角闪石环边，内部包裹斜长石(P16-14-1)；(b)石榴石边部转化为绿色角闪石+斜长石(P16-14-1)；(c)红线为图 4a石榴石成分剖面位置，次透辉石大部分转变为角闪石(B1651-1)；(d)次透辉石内部亦含有不规则状角闪石，并出溶石英、钛铁矿(B1651-1)；(e)次透辉石中不规则状斜长石包体(P16-14-1)；(f)石榴石边部白眼圈结构(LST-2)；(g)石榴石边部白眼圈结构(LST-2)；(h)白眼圈中斜方辉石、角闪石与斜长石关系(LST-2)；(i)石榴石边部出现绿泥石+斜长石(P16-10-2)；(j)石榴石边部出现绿泥石+斜长石+钾长石+石英的矿物组合(P16-10-2).(a-d、f、i)为单偏光下显微照片；(e)为正交偏光显微照片；(g、h)为背散射照片.Grt-石榴石；She-次透辉石；Opx-斜方辉石；Pl₂ -M2期斜长石；Pl₃-M3期斜长石；Ed-浅闪石；Fed-铁浅闪石；Prg-韭闪石；Fprg-铁韭闪石；Chl-绿泥石；Qtz-石英；Ilm-钛铁矿 Fig. 3 Photomicrographs and black-scattered electron images of garnet pyroxenite and granate amphibolite from Badu Group of the southwestern Zhejiang Province (a) peak high-pressure granulite facies stage (M1) consists of garnet+sahlite, sahlite has a ring edge of amphibole, enclosing the plagioclase (P16-14-1); (b) symplectite of green amphibole+plagioclase (P16-14-1); (c) the red line is the location of garnet composition zonation for Fig. 4a, sahlite converted to amphibole (B1651-1); (d) amphibole+quartz+ilmenite as inclusions in sahlite; (e) plagioclase as inclusions in sahlite (P16-14-1); (f) symplectite of orthopyroxene+amphibole+plagioclase surrounding garnet (LST-2); (g) symplectite of orthopyroxene+amphibole+plagioclase surrounding garnet (LST-2); (h) the relationship between orthopyroxene+amphibole+plagioclase (LST-2); (i) symplectite of chlorite+plagioclase surrounding garnet (P16-10-2); (j) symplectite of chlorite+plagioclase+quartz surrounding garnet (P16-10-2). (a-d, f, i) photomicrographs under PPL; (e) photomicrograph under CPL; (g, h) BSE images. Grt-garnet; She-sahlite; Opx-orthopyroxene; Pl₂-plagioclase (M2); Pl₃-plagioclase (M3); Ed-edenite; Fed-ferro-edenite; Prg-pargasite; Fprg-ferro-pargasite; Chl-chlorite; Qtz-quartz; Ilm-ilmenite

2.1 峰期高压麻粒岩相阶段(M1)

本区石榴辉石岩样品(P16-14-1)中所保存的峰期矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英。次透辉石变斑晶周围形成退变角闪石环边，石榴石具典型的白眼圈结构(图 3a)。本阶段矿物组合是典型的高压麻粒岩相变质矿物组合，与其它地区基性高压麻粒岩相阶段的矿物组合相吻合(刘文军等, 1998; 季建清等, 2004; 张建新等, 2007)。

2.2 峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)

在研究区石榴角闪岩样品(LST-2)中，沿着残晶石榴石周围出现斜方辉石+斜长石(An_90-92)的后成合晶，构成了典型的减压结构——白眼圈结构，局部石榴石消失，完全被蠕虫状后成合晶代替，而钛铁矿分布于白眼圈外围(图 3f, g)，这些矿物代表了峰后近等温减压麻粒岩相退变质阶段的矿物组合。相应的转变反应可能为：石榴石+单斜辉石+石英→斜方辉石+斜长石。在白眼圈结构中，角闪石分布在斜长石与斜方辉石之间，并环绕斜方辉石，其成因可能是由于温压的降低，斜方辉石与斜长石进一步反应生成角闪石(图 3h)，其矿物化学成分与M3期绿色角闪石相似，应属于M3期变质阶段。

2.3 角闪岩相退变质阶段(M3)

本阶段典型的矿物组合特征为角闪石+斜长石+钛铁矿±次透辉石±石英，并且未出现斜方辉石。在研究区石榴角闪岩样品(P16-14-1、B1651-1、P16-10-1和P16-10-2)中，角闪石分为两类，一类为棕褐色角闪石，多以次透辉石退变边的形式出现(图 3a)，此外在退变质强烈的样品中(B1651-1和P16-10-1)，次透辉石边部退变成棕褐色角闪石，内部亦含有不规则状棕褐色角闪石。一类为绿色角闪石，多与斜长石以后成合晶的形式发育于石榴石的边缘，可能为石榴石退变产物(图 3b)。斜长石也分为两类，一类斜长石(An_44-53)出现于基质中，自形程度较好，被包裹于角闪石中，另一类斜长石(An_33-40)形状不规则，被包裹于次透辉石内部(图 3e)，可能是随着温压的降低，次透辉石出溶形成。此外，也有大多数钛铁矿呈棒状、液滴状等不规则状被角闪石包裹(图 3c, d)。这种棒状、液滴状钛铁矿可能是高铝高钛单斜辉石在退变质过程中的分解产物(Harley, 1989)。这些矿物组合特征显示出角闪岩相变质阶段特征。

在石榴角闪岩样品(P16-10-2)中，石榴石边部出现绿泥石+斜长石(An_7-17)(图 3i, j)。其成因可能为后期流体的加入使石榴石、角闪石与斜长石(An_44-53)反生复杂的反应生成绿泥石、斜长石(An_7-17)与石英，其中富钙组分随流体流失。

3 矿物化学

本文对研究区样品中的矿物进行了系统的化学成分测试。矿物成分电子探针分析在吉林大学地球科学学院国土资源部东北亚矿产资源评价重点实验室完成。所用仪器为日本JEOL JXA-8230型电子探针仪；测试条件为加速电压15kV，束流10nA，束斑1μm；标样为SPI 53硅酸盐或氧化物。矿物成分见表 1-表 4，矿物端元组分计算使用Geokit及AX程序。

表 1 石榴辉石岩与石榴角闪岩中石榴石的矿物化学成分(wt%) Table 1 Mineral chemical composition of garnet from garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

样品号	P16-14-1				B1651-1				P16-10-1				P16-10-2
位置	边部	核部	核部	边部	边部	核部	核部	边部	边部	核部	核部	边部	边部	核部	核部	边部
SiO₂	38.90	38.71	38.31	38.62	38.21	37.55	38.03	37.80	38.27	38.14	37.66	38.14	38.89	38.36	38.49	38.72
TiO₂	0.09	0.03	0.03	0.13	0.01	0.07	0.00	0.10	0.03	0.05	0.06	0.05	0.13	0.10	0.04	0.06
Al₂O₃	21.58	21.83	21.53	22.00	21.27	20.99	21.15	21.36	21.38	21.56	21.23	21.54	21.65	21.49	21.78	21.81
Cr₂O₃	0.01	0.00	0.03	0.00	0.07	0.00	0.00	0.03	0.00	0.03	0.06	0.06	0.08	0.05	0.07	0.01
FeO^T	25.08	24.78	24.97	25.55	28.66	27.72	28.33	28.59	24.34	23.47	23.56	24.22	21.38	21.09	21.46	21.62
MnO	0.79	0.88	0.64	0.56	1.01	1.34	1.40	0.94	0.67	2.18	2.30	0.76	1.85	3.19	3.20	1.61
MgO	4.41	4.37	4.63	5.06	3.03	2.18	2.35	3.23	4.40	2.69	2.72	4.16	6.01	5.44	5.57	5.94
CaO	9.44	9.99	9.48	8.87	8.00	9.86	9.27	7.81	10.33	11.83	11.78	10.82	10.13	9.34	9.01	9.92
Na₂O	0.02	0.05	0.08	0.01	0.03	0.01	0.04	0.08	0.07	0.01	0.11	0.04	0.04	0.41	0.06	0.02
K₂O	0.02	0.02	0.00	0.00	0.00	0.01	0.03	0.05	0.00	0.01	0.00	0.00	0.01	0.19	0.01	0.02
Total	100.32	100.61	99.62	100.78	100.29	99.72	100.60	99.98	99.49	99.98	99.46	99.78	100.17	99.65	99.69	99.73
以12个氧为标准计算的阳离子系数
Si	3.022	2.999	2.994	2.983	3.015	2.989	3.001	2.992	2.996	2.997	2.973	2.980	2.994	2.961	2.990	2.994
Ti	0.005	0.002	0.002	0.008	0.001	0.004	0.000	0.006	0.002	0.003	0.004	0.003	0.008	0.006	0.002	0.003
Al	1.976	1.994	1.983	2.004	1.979	1.970	1.967	1.989	1.973	1.997	1.976	1.984	1.965	1.956	1.994	1.988
Cr	0.001	0.000	0.002	0.000	0.004	0.000	0.000	0.002	0.000	0.002	0.004	0.004	0.005	0.003	0.004	0.001
Fe³⁺	0.000	0.015	0.036	0.016	0.000	0.047	0.041	0.029	0.041	0.004	0.083	0.052	0.035	0.188	0.027	0.022
Fe²⁺	1.629	1.590	1.596	1.635	1.891	1.798	1.829	1.860	1.552	1.539	1.473	1.530	1.342	1.200	1.367	1.375
Mn	0.052	0.058	0.042	0.037	0.068	0.090	0.094	0.063	0.044	0.145	0.154	0.050	0.121	0.209	0.211	0.105
Mg	0.511	0.504	0.539	0.583	0.356	0.259	0.276	0.380	0.513	0.315	0.320	0.484	0.689	0.626	0.645	0.684
Ca	0.786	0.829	0.794	0.734	0.676	0.841	0.784	0.661	0.867	0.996	0.997	0.906	0.836	0.773	0.750	0.822
Na	0.003	0.008	0.012	0.001	0.005	0.002	0.006	0.012	0.011	0.002	0.017	0.006	0.006	0.061	0.009	0.003
K	0.002	0.002	0.000	0.000	0.000	0.001	0.003	0.005	0.000	0.001	0.000	0.000	0.001	0.019	0.001	0.002
Alm	54.72	53.57	54.25	54.96	63.23	60.78	61.84	63.10	52.80	51.43	51.41	52.35	45.54	45.88	46.48	46.44
Pry	17.15	16.84	17.94	19.40	11.91	8.53	9.15	12.71	17.02	10.50	10.57	16.04	22.82	21.09	21.50	22.75
Grs	26.38	27.66	26.39	24.43	22.61	27.70	25.91	22.08	28.70	33.22	32.93	29.95	27.64	26.02	24.99	27.30
Sps	1.75	1.93	1.42	1.21	2.25	2.99	3.10	2.11	1.48	4.85	5.08	1.66	3.99	7.02	7.03	3.50
X_Mg值	0.24	0.24	0.25	0.26	0.16	0.13	0.13	0.17	0.25	0.17	0.18	0.24	0.34	0.34	0.32	0.33
注：X_Mg=Mg/(Mg+Fe+Ca); FeO^T=Fe₂O₃+FeO

表 1 石榴辉石岩与石榴角闪岩中石榴石的矿物化学成分(wt%) Table 1 Mineral chemical composition of garnet from garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

表 2 石榴辉石岩与石榴角闪岩中斜长石的矿物化学成分(wt%) Table 2 Mineral chemical composition of plagioclase in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

样品号	LST-2		P16-14-1				B1651-1				P16-10-2
世代/位置	M2(斜方辉石外部)		石榴石边部		M3(单斜辉石内部)		石榴石边部		M3(角闪石内部)		M3(绿泥石边部)
SiO₂	45.28	45.07	45.23	46.18	57.69	59.75	48.50	47.77	55.62	55.29	63.50	65.18
TiO₂	0.00	0.01	0.09	0.00	0.00	0.00	0.04	0.00	0.00	0.00	0.00	0.01
Al₂O₃	35.69	35.04	32.99	34.95	26.62	25.77	32.88	33.13	28.56	28.25	23.27	21.76
Cr₂O₃	0.04	0.02	0.03	0.01	0.05	0.05	0.07	0.00	0.00	0.00	0.00	0.03
FeO^T	0.44	0.43	1.97	0.33	0.28	0.14	0.12	0.10	0.02	0.03	0.30	0.10
MnO	0.03	0.02	0.02	0.00	0.02	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.03	0.02
MgO	0.026	0.00	0.47	0.03	0.01	0.00	0.00	0.01	0.01	0.00	0.00	0.00
CaO	18.49	18.45	17.32	17.65	8.25	6.90	15.67	16.00	10.28	10.70	3.76	2.36
Na₂O	0.75	0.99	1.56	1.53	7.41	8.10	2.84	2.58	6.10	5.63	9.74	10.40
K₂O	0.05	0.02	0.04	0.06	0.02	0.11	0.12	0.07	0.18	0.10	0.18	0.09
Total	100.79	100.04	99.72	100.74	100.36	100.82	100.23	99.66	100.78	100.00	100.77	99.93
以8个氧为标准计算的阳离子系数
Si	2.071	2.079	2.101	2.111	2.579	2.646	2.216	2.197	2.488	2.491	2.789	2.870
Ti	0.000	0.000	0.003	0.000	0.000	0.000	0.001	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
Al	1.924	1.906	1.806	1.884	1.403	1.346	1.771	1.796	1.506	1.501	1.205	1.129
Cr	0.017	0.017	0.001	0.000	0.002	0.002	0.003	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001
Fe³⁺	0.001	0.001	0.077	0.010	0.010	0.005	0.005	0.004	0.001	0.001	0.011	0.004
Mn	0.002	0.000	0.001	0.000	0.001	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001
Mg	0.906	0.912	0.033	0.002	0.001	0.000	0.000	0.001	0.001	0.000	0.000	0.000
Ca	0.066	0.089	0.862	0.865	0.395	0.327	0.767	0.788	0.493	0.517	0.177	0.111
Na	0.003	0.001	0.140	0.136	0.642	0.696	0.252	0.230	0.529	0.492	0.830	0.888
K	0.002	0.001	0.002	0.003	0.001	0.006	0.007	0.004	0.010	0.006	0.010	0.005
Ab	6.81	8.88	13.95	13.49	61.84	67.58	24.50	22.52	51.26	48.48	81.64	88.42
An	92.91	91.00	85.54	86.16	38.06	31.81	74.84	77.06	47.73	50.94	17.40	11.08
Or	0.28	0.11	0.21	0.35	0.10	0.61	0.66	0.41	1.01	0.57	0.97	0.50
注：FeO^T=Fe₂O₃+FeO

表 2 石榴辉石岩与石榴角闪岩中斜长石的矿物化学成分(wt%) Table 2 Mineral chemical composition of plagioclase in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

表 3 石榴辉石岩与石榴角闪岩中辉石的矿物化学成分(wt%) Table 3 Mineral chemical composition of pyroxene in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

样品号/矿物	P16-14-1 (单斜辉石)						B1651-1 (单斜辉石)						LST-2 (斜方辉石)
世代/位置	M1(R)	M1(R)	M1(R)	M1(C)	M1(C)	M1(C)	M3(R)	M3(R)	M3(R)	M3(C)	M3(C)	M3(C)	M2	M2	M2
SiO₂	52.35	51.83	50.93	50.30	52.39	51.39	52.33	51.79	52.18	52.44	52.39	51.81	49.27	49.44	50.98
TiO₂	0.14	0.37	0.33	0.48	0.30	0.32	0.07	0.11	0.12	0.10	0.18	0.12	0.06	0.10	0.02
Al₂O₃	2.16	2.61	3.56	3.50	1.81	2.50	0.99	1.18	1.15	1.18	0.95	1.09	0.46	1.00	2.96
Cr₂O₃	0.00	0.00	0.00	0.05	0.01	0.00	0.03	0.05	0.00	0.00	0.00	0.02	0.00	0.07	0.00
FeO^T	12.36	10.49	11.76	10.92	10.46	10.77	12.17	12.96	11.50	11.09	11.36	11.47	36.93	36.32	28.93
MnO	0.22	0.18	0.16	0.21	0.13	0.17	0.15	0.14	0.08	0.06	0.16	0.06	1.34	1.25	1.13
MgO	11.91	12.06	11.94	11.57	12.50	12.19	10.78	10.45	10.89	11.56	11.43	11.34	10.75	10.47	11.92
CaO	21.52	22.40	20.76	22.26	22.50	22.14	23.09	22.87	23.18	23.07	23.57	22.97	0.93	1.13	2.77
Na₂O	0.32	0.27	0.54	0.39	0.24	0.47	0.33	0.36	0.34	0.35	0.27	0.33	0.08	0.04	0.22
K₂O	0.00	0.00	0.02	0.04	0.00	0.04	0.00	0.00	0.00	0.00	0.02	0.00	0.01	0.00	0.09
Total	100.99	100.21	99.99	99.73	100.33	100.00	99.95	99.91	99.44	99.84	100.32	99.21	99.83	99.81	99.02
以6个氧为标准计算的阳离子数
Si	1.959	1.944	1.920	1.905	1.961	1.937	1.987	1.976	1.986	1.982	1.978	1.977	1.99	1.99	1.99
Ti	0.004	0.010	0.009	0.014	0.008	0.009	0.002	0.003	0.003	0.003	0.005	0.004	0.00	0.00	0.00
Al^Ⅳ	0.041	0.056	0.080	0.095	0.039	0.063	0.013	0.024	0.014	0.018	0.022	0.023	0.01	0.01	0.01
Al^Ⅵ	0.054	0.059	0.078	0.062	0.041	0.048	0.032	0.029	0.037	0.035	0.020	0.026	0.01	0.04	0.13
Cr	0.000	0.000	0.000	0.002	0.000	0.000	0.001	0.001	0.000	0.000	0.000	0.001	0.00	0.00	0.00
Fe³⁺	0.005	0.000	0.036	0.052	0.000	0.050	0.000	0.022	0.000	0.004	0.018	0.020	0.00	0.00	0.00
Fe²⁺	0.381	0.329	0.333	0.293	0.327	0.288	0.386	0.391	0.366	0.346	0.339	0.345	1.24	1.23	0.96
Mn	0.007	0.006	0.005	0.007	0.004	0.005	0.005	0.005	0.003	0.002	0.005	0.002	0.05	0.04	0.04
Mg	0.665	0.674	0.671	0.653	0.698	0.685	0.610	0.595	0.618	0.651	0.643	0.645	0.65	0.63	0.70
Ca	0.863	0.900	0.838	0.903	0.902	0.894	0.940	0.935	0.945	0.934	0.953	0.939	0.04	0.05	0.12
Na	0.023	0.020	0.039	0.029	0.017	0.034	0.024	0.027	0.025	0.026	0.020	0.024	0.01	0.00	0.02
K	0.000	0.000	0.001	0.002	0.000	0.002	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.000	0.00	0.00	0.00
X_Mg	0.635	0.672	0.668	0.691	0.681	0.704	0.612	0.603	0.628	0.653	0.655	0.651	0.34	0.34	0.42
Wo	44.37	46.65	43.60	46.65	46.31	45.68	47.81	47.36	48.31	47.58	48.15	47.53	2.03	2.49	6.37
En	34.18	34.96	34.88	33.73	35.80	35.01	31.05	30.13	31.57	33.16	32.50	32.65	32.58	32.23	38.11
Fs	20.25	17.37	19.47	18.13	17.01	17.55	19.92	21.15	18.86	17.95	18.35	18.59	65.07	65.11	54.63
Ac	1.20	1.02	2.05	1.49	0.88	1.75	1.23	1.36	1.26	1.30	1.00	1.23	0.32	0.17	0.89
注：X_Mg=Mg/(Mg+Fe); M1(R)-M1期单斜辉石边部; M1(C)-M1期单斜辉石核部; M3(R)-M3期单斜辉石边部; M3(C)-M3期单斜辉石核部

表 3 石榴辉石岩与石榴角闪岩中辉石的矿物化学成分(wt%) Table 3 Mineral chemical composition of pyroxene in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

表 4 石榴辉石岩与石榴角闪岩中角闪石的矿物化学成分(wt%) Table 4 Mineral chemical composition of amphibole in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

样品号	P16-10-2		P16-14-1				LST-2
世代	M3(棕褐色角闪石)		M3(棕褐色角闪石)		M3(绿色角闪石)		M3(白眼圈中角闪石)
SiO₂	43.42	43.30	42.54	41.94	42.48	43.46	41.33	41.54
TiO₂	1.33	1.43	1.86	2.06	0.34	0.32	0.01	0.12
Al₂O₃	13.59	13.72	12.87	12.90	12.99	11.61	15.53	15.49
Cr₂O₃	0.12	0.11	0.15	0.01	0.00	0.02	0.00	0.03
FeO^T	11.05	11.48	16.93	17.73	19.25	19.15	20.16	20.02
MnO	0.13	0.18	0.16	0.19	0.28	0.32	0.27	0.40
MgO	13.31	12.89	10.02	8.96	8.38	8.97	5.48	5.47
CaO	11.23	10.91	11.12	10.91	10.37	10.64	11.54	11.45
Na₂O	1.79	1.77	2.07	2.08	2.04	1.88	1.15	1.04
K₂O	1.07	1.19	0.05	0.05	0.06	0.06	0.50	0.50
Total	97.04	96.98	97.77	96.83	96.52	96.43	95.96	96.04
以23个氧为标准计算的阳离子系数
Si	6.376	6.373	6.354	6.307	6.496	6.625	6.350	6.367
Ti	0.146	0.158	0.209	0.233	0.039	0.037	0.000	0.013
Al^Ⅳ	1.624	1.627	1.646	1.648	1.504	1.375	1.628	1.609
Al^Ⅵ	0.727	0.754	0.619	0.655	0.837	0.712	1.194	1.200
Cr	0.014	0.013	0.018	0.001	0.000	0.003	0.000	0.004
Fe³⁺	0.303	0.327	0.368	0.317	0.495	0.486	0.156	0.174
Fe²⁺	1.045	1.076	1.729	1.913	1.941	1.930	2.435	2.391
Mn	0.016	0.023	0.021	0.024	0.037	0.041	0.035	0.052
Mg	2.914	2.828	2.231	2.008	1.911	2.038	1.255	1.250
Ca	1.767	1.720	1.780	1.758	1.700	1.737	1.900	1.880
Na	0.508	0.505	0.601	0.607	0.606	0.556	0.344	0.309
K	0.200	0.223	0.009	0.010	0.012	0.011	0.097	0.096
X_Ca	0.308	0.306	0.31	0.309	0.306	0.304	0.297	0.304
注：X_Ca=Ca/(Mg+Fe+Ca)

表 4 石榴辉石岩与石榴角闪岩中角闪石的矿物化学成分(wt%) Table 4 Mineral chemical composition of amphibole in garnet pyroxenite and garnet amphibolite (wt%)

3.1 石榴石

研究区样品中石榴石的端元组成为铁铝榴石(45.54%~63.23%)、钙铝榴石(22.61%~33.22%)、镁铝榴石(8.53%~22.82%)、和锰铝榴石(1.21%~7.03%)。从表 1和图 4b可以看出在不同的样品中石榴石的化学成分存在明显差异。其中MnO含量变化于0.56%~3.20%，相应的Sps在1.21%~7.03%之间，在样品P16-10-2中含量最高，在P16-14-1中含量最低；MgO含量变化于2.18%~6.01%相应的Prp在8.53%~22.82%，在样品P16-10-2中含量最高，在样品B1651-1中含量最低；FeO^T的含量为最高，在21.09%~28.66%之间，相应的Alm在45.88%~63.23%之间，在样品B1651-1中含量最高，在样品P16-10-2中含量最低；CaO含量变化于7.81%~11.83%，相应的Grs在22.08%~33.22%之间，在样品P16-10-1中含量最高，在样品B1651-1中含量最低(表 1、图 4b)。上述特征表明，研究区石榴石的化学成分受控于寄主岩石的化学成分。

图 4 石榴石成分环带(a)和石榴石Grs-(Alm+Sps)-Prp图解(b) Fig. 4 Garnet compositional zonation (a) and Grs-(Alm+Sps)-Prp compositional diagram of garnet (b)

从图 4a可看出石榴石保存有较明显的生长环带，表现为从核部到边部Grs不断降低，相应的Alm和Prp略有增高，而Sps核部略高于边部。表明石榴石压力自核部到边部不断降低，温度略有升高。表明石榴石的化学成分不仅与寄主岩石的化学成分有关，也与变质P-T条件具有密切关系。

3.2 斜长石

斜长石出现于峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)角闪岩相退变质阶段(M3)两个变质阶段，但在不同变质阶段斜长石的化学成分存在明显差异(如图 5a)。从表 2与图 5a可以看出在峰后近等温减压麻粒岩相退变质阶段(M2)斜方辉石外部蠕虫状斜长石CaO含量最高、Na₂O含量最低，相应的An端元组分变化于90%~94%之间。石榴石边部斜长石的An端元组分变化于55%~86%之间。在角闪岩相退变质阶段(M3)充填于角闪石与单斜辉石中的斜长石An端元组分变化于33%~53%之间，为中长石，其中充填于角闪石中的斜长石An端元组分变化于44%~53%之间，单斜辉石内包裹的斜长石An端元组分变化于33%~40%之间。以上特征表明，不同变质阶段形成的斜长石的化学成分受控于变质P-T条件。

图 5 斜长石Χ_An-Χ_Ab成分关系图解(a)和不同位置斜长石Χ_An-Χ_Ab成分关系图解(b、c) Fig. 5 Relationship between Χ_An and Χ_Ab of plagioclase (a) and relationship between Χ_An and Χ_Ab of plagioclase with different textural settings (b, c)

从图 5c可以看出，靠近石榴石边部的斜长石的An值明显大于远离石榴石的斜长石，而边部的石榴石CaO含量偏低，表明斜长石一定程度上受到石榴石因退变而流失的Ca离子的影响，使得在石榴石边部的斜长石An值偏高。从图 5b可看出，在M3阶段早期位于次透辉石中的斜长石比M3阶段晚期出现于角闪石中的斜长石具有更低的An值与更高的Ab值，这说明在M3阶段中，基质中斜长石的化学成分也发生了一定程度的调整。在绿泥石边部的斜长石，An端元组分最低，变化于7%~17%之间，说明流体等外来组分也会对斜长石的成分产生影响。

3.3 单斜辉石

单斜辉石出现于峰期高压麻粒岩相阶段(M1)和角闪岩相退变质阶段(M3)两个变质阶段。其代表性的化学成分列入表 3中，两个世代的单斜辉石都落在次透辉石区(图 6b)。值得注意的是两个世代次透辉石的Al₂O₃存在明显的差异(图 6a、表 3)。其中M1阶段的次透辉石Al₂O₃最高，含量在1.81%~3.56%之间，相应的六次配位铝(Al^Ⅵ)介于0.041~0.078之间。M3阶段的次透辉石Al₂O₃偏低，在0.95%~1.18%之间，相应的六次配位铝(Al^Ⅵ)介于0.020~0.037之间。前人研究表明，单斜辉石Al₂O₃含量随压力的升高而增加(Anovitz, 1991)，说明M1阶段形成次透辉石的压力相对M3阶段更高。此外，两个变质阶段的次透辉石都具有较明显的成分环带(如图 6a、表 3)，表现为从单斜辉石退变严重的边部到核部MgO逐渐升高，相应的X_Mg值也升高，表明次透辉石边部退变为角闪石时，其内部的化学成分进行了重新调整，使得边部MgO的含量较核部变低。上述特征表明，次透辉石的化学成分受变质P-T条件的影响。

图 6 单斜辉石Al^Ⅵ-Χ_Mg成分关系图解(a)和Wo-Fs-En图解(b)(据特吕格, 1959修改) Fig. 6 Relationship between Al^Ⅵ and Χ_Mg (a) and Wo-Fs-En compositional diagram (b) of clinopyroxene (after Troger, 1959)

3.4 斜方辉石

斜方辉石只形成于峰后近等温减压麻粒岩相退变质阶段(M2)，其代表性的化学成分列入表 3。斜方辉石的X_Mg值为0.34~0.42，顽火辉石(En)含量为32.23%~38.11%，铁辉石(Fs)含量为54.63%~65.11%，为铁紫苏辉石。

3.5 角闪石

如前所述，角闪石主要形成于角闪岩相退变质阶段(M3)，本期变质阶段角闪石的化学成分十分相似，均属钙质角闪石大类(图 7a、表 4)。不同产出位置的角闪石TiO₂的含量有所区别，其中棕褐色角闪石TiO₂含量较高，为1.33%~2.06%之间，在角闪石的Ti-(Na+K)关系图解和Al^Ⅳ-Ti关系图解中落在麻粒岩相区与高角闪岩相区(图 7b, c)，表明棕褐色角闪石变质温压较高。绿色角闪石TiO₂含量在0.32%~0.34%之间，在角闪石的Ti-(Na+K)关系图解和Al^Ⅳ-Ti关系图解中落在高角闪岩相与低角闪岩相区(图 7b, c)，表明绿色角闪石变质温压低于棕褐色角闪石。白眼圈中角闪石TiO₂含量在0.01%~0.12%之间，在角闪石的Ti-(Na+K)关系图解和Al^Ⅳ-Ti关系图解中落在低角闪岩相区(图 7b, c)，表明其变质温压进一步降低。角闪石的上述特征表明，在本期变质阶段亦具有连续降温的过程，且角闪石的化学成分变化受控于变质P-T条件。

图 7 角闪石分类图(a, 据王立本, 2001)及角闪石Ti-(Na+K) (b)和Al^Ⅳ-Ti (c)成分图解(据靳是琴, 1991) Fig. 7 Amphibole classification diagram (a, after Wang, 2001), Ti vs. (Na+K) (b) and Al^Ⅳ vs. Ti (c) compositional diagram of amphibole (after Jin, 1991)

4 变质作用P-T条件 4.1 相平衡模拟

相平衡模拟可根据P-T视剖面图上的矿物等值线温压计，模拟由矿物世代关系和环带所记录的P-T条件变化，并可以定量模拟变质过程中的矿物组合演化(魏春景, 2011)。因此本文利用Perple_X程序(Connolly, 2005, 于2018年升级的6.8.1版)进行相平衡模拟，数据库选择Hollan and Powell (1998, 2003年升级版)，所涉及的矿物及固溶体相的活度-成分关系模型选自Perple_X文件(solution_model.dat，包括单斜辉石-Cpx (HP)，角闪石-Amph (DPW)，石榴石-Gt (HP)，斜方辉石-Opx (HP)，斜长石-Pl (h)，钛铁矿-Ilm (WPH)，熔体-melt (HP))。K₂O存在于角闪石和斜长石中，MnO仅存在于石榴石中，且这两种元素含量都很低，因此，忽略这些组分。此外，在样品中未见磁铁矿或其它富含Fe³⁺的矿物，因此假设Fe均为Fe²⁺，故在相平衡模拟中选择最接近实际岩石化学组分及矿物组合的NCFMASTH体系，利用X荧光光谱仪(XRF)测得样品B1651-1全岩主量氧化物百分含量分别为：Na₂O=0.96%，CaO=10.55%，Fe₂O₃=5.85%，FeO=13.48%，MgO=5.64%，Al₂O₃=12.23%，SiO₂=43.37%，TiO₂=3.71%，LOI=1.31%，FeO是由化学滴定法测得，X_Fe³⁺=Fe³⁺/(Fe³⁺+Al³⁺)=0.39。然而由于岩石的成分分布不均匀，尤其在高级变质岩中常出现变质反应微域，该全岩成分可能并非有效全岩成分。因此，对样品B1651-1进行有效全岩成分估算，选取样品薄片中均匀且未蚀变的部分，然后估算矿物体积百分含量：石榴石30%、单斜辉石5%、角闪石40%、斜长石15%、钛铁矿5%、石英5%，最后将矿物的电子探针数据加权平均而得到其摩尔百分含量为：Na₂O=0.35%，CaO=9.77%，FeO=18.57%，MgO=4.63%，Al₂O₃=12.65%，SiO₂=49.78%，TiO₂=2.06%，H₂O=0.11%。在计算P-T视剖面图的过程中，P-T窗口的变化范围为6.5~13kbar和500~900℃，根据相平衡模拟结果(如图 8)，石榴石稳定在较大温压范围内，斜长石消失线在1.1Gba左右，峰期(M1)矿物组合Gt+Cpx+Ilm+q，稳定在580~900℃、9.3~13kbar范围内，结合电子探针成分分析，由石榴石核部的X_Mg与X_Ca成分等值线以及峰期矿物组合的稳定域所限定的峰期变质温压为P=11.6~12.5kbar，T=780~840℃。峰后降压阶段(M2)矿物组合Opx+Pl+Gt+Cpx+Ilm+q，由石榴石边部X_Ca值与斜长石X_Ca值限定的变质温压为P=7.4~8.2kbar，T=800~880℃。角闪岩相阶段(M3)主要矿物组合为Amph+Pl+Gt+Cpx+Ilm+q，另外在该变质阶段出现少量绿泥石与钠长石，结合P-T视剖面图，说明M3阶段覆盖多个稳定域，以斜长石X_Ca值、角闪石X_Ca值和出现绿泥石与钠长石的稳定域边界限定其变质温压为P=6.6~7.5kbar，T=500~560℃。

4.2 地质温压计

对于峰期高压麻粒岩相阶段(M1)，其矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英，可使用石榴石-单斜辉石地质温度计计算温度。采用Ravna (2000)的石榴石-单斜辉石温度计，得到峰期变质温度为730~820℃之间。由于退变质强烈，Fe-Mg可能会发生交换导致矿物化学成分的调整，而利用相平衡模拟手段测得的峰期温度与压力更接近实际值，综上最终确定峰期温压条件为：P=11.6~12.5kbar，T=780~840℃。

峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)，采用石榴石-斜方辉石-斜长石温压计(Lal, 2010)所得的温压为：P=6.4~8.7kbar，T=831~843℃，大致位于相平衡模拟测得的M2期温压范围内，综上最终确定峰后减压阶段的温压为：P=7.4~8.2kbar，T=800~880℃。

角闪岩相退变质阶段(M3)的特征矿物相转变结构为：沿石榴石边缘，出现绿色角闪石与斜长石；次透辉石退变为棕褐色角闪石并且内部出溶斜长石。选取石榴石边部化学成分以及其边缘的绿色角闪石和斜长石的化学成分，采用Kohn and Spear (1990)的石榴石-角闪石-斜长石温压计进行计算。选取单斜辉石退变完全的角闪石变斑晶和其周围自形程度较高的斜长石的矿物成分，采用Holland and Blundy (1994)的角闪石-斜长石温压计与Gerya et al. (1997)的角闪石单矿物温压计，进行计算并验证，得到该阶段的温压条件为：P=6.0~8.4kbar，T=662~714℃。同样，由于后期退变影响，矿物之间Fe、Mg离子互换使得矿物成分发生改变，从而导致估算温度值比实际值偏高，相比而言相平衡模拟更接近实际值，综上确定本期温压条件：P=6.6~7.5kbar，T=500~560℃。

上述三个变质演化的温压结果表明浙西南八都群中的石榴辉石岩退变成石榴角闪岩具有顺时针型的P-T轨迹(图 8)。

图 8 浙西南松阳地区石榴辉石岩P-T视剖面图及其反演P-T轨迹图在P-T视剖面上绘制石榴石的X_Mg、X_Ca、斜长石的X_Ca和角闪石的X_Ca等值线.红线代表饱和水固相线.主要矿物缩写：Gt-石榴石；Cpx-单斜辉石；Opx-斜方辉石；Amph-角闪石；Pl-斜长石；Ilm-钛铁矿；Clin-斜绿泥石；Ab-钠长石；Ru-金红石；Ta-滑石；Melt-熔体 Fig. 8 P-T pseudosection and metamorphism P-T path for garnet pyroxenite of Songyang area in southwestern Zhejiang Province The pseudosection is contoured with isopleths of X_Mg, X_Ca of garnet, X_Ca of plagioclase and X_Ca of amphibolite. The red line represents solidus. Mineral abbreviation: Gt-garnet; Cpx-clinopyroxene; Opx-orthopyroxene; Amph-amphibole; Pl-plagioclase; Ilm-ilmenite; Clin-clinohumite; Ab-albite; Ru-rutile; Ta-tale; Melt-melt

5 讨论 5.1 变质作用演化与P-T轨迹

前人对浙西南八都群变质作用开展过较多工作(兰玉琦等, 1995; 胡雄健等, 1991; 陈迪云和于伟昌, 1993)，普遍认为其最高变质程度达角闪岩相。后来，在遂昌地区发现了二辉麻粒岩(刘锐, 2009)，近几年又相继发现泥质麻粒岩(董云峰等, 2018)、基性麻粒岩(Zhao et al., 2017)还有石榴石角闪岩(陈相艳等, 2015)。虽然对石榴角闪岩是否为退变榴辉岩存在争议，但不可否认的是对八都群变质程度的认识已从原先的角闪岩相进一步提升到麻粒岩相。本文研究的石榴角闪岩的变质演化分为三个变质阶段，根据石榴石的生长环带和相平衡模拟得出的石榴石X_Mg值等值线，可推断出石榴石生长的轨迹，以此可推断出石榴角闪岩进变质阶段的轨迹。从进变质到达峰期之后，由于地壳快速抬升导致石榴石与次透辉石温压条件的急剧改变，可能发生相应的变质反应：石榴石+单斜辉石+石英→斜方辉石+斜长石，构成白眼圈结构，且在白眼圈周围出现钛铁矿。之后由于地壳持续、缓慢的抬升和流体加入，使石榴石与单斜辉石可能发生反应：石榴石+单斜辉石+石英+流体→棕褐色角闪石+斜长石，值得注意的是棕褐色角闪石大多包裹有钛铁矿，与之前钛铁矿相比，虽然产出位置不同，但可以推断它们都可能来源于单斜辉石。石榴石自身也经历了水化反应：石榴石+石英+流体→绿色角闪石+斜长石。此前生成的斜方辉石与斜长石因为流体的加入，也可能发生反应生成角闪石。部分石榴石与其边缘的角闪石和斜长石(An_44-53)，可能在流体作用下接着发生转变，其中含钙组分进入流体而流失，在原矿物边缘出现绿泥石与斜长石(An_7-17)。在此过程中，由于温压的降低与流体的加入，使得石榴辉石岩中单斜辉石发生剧烈的退变，几乎全部转化为棕褐色角闪石，多余的SiO₂出溶形成石英(图 3d)，从而形成石榴角闪岩。从高压麻粒岩相到角闪岩相的变质作用演化构成了一个近等温降压顺时针型P-T轨迹(图 9)，反映了碰撞造山过程中加厚下地壳折返地表的动力学过程。前人研究表明，早期绿辉石代表超高压条件下的硅超饱和矿物，在折返过程中随压力降低和硅释放会出溶石英(刘贻灿, 2000; 刘贻灿等, 2001)。实验(Ringwood and Lovering, 1970; Thompson, 1975)在超高压条件下，Ti、Na和P易进入石榴石晶格中使其富含Ti、Na和P，随着压力的降低会使石榴石核部常发育金红石、单斜辉石和磷灰石的出熔体(Ye et al., 2000)。研究区样品中不管是石榴辉石岩还是石榴角闪岩，其中的单斜辉石均是次透辉石(图 6b)，钠含量低，并不含硬玉分子，不具有绿辉石的特征，而且本文次透辉石中出溶的矿物为中长石，并未发现上述现象，且高压变质阶段中并未发现富钠的斜长石，从岩相学和矿物化学方面均没有榴辉岩存在的证据。从目前的变质演化来看，石榴角闪岩是从石榴辉石岩退变而来，虽未达到榴辉岩相，但确实达到过高压麻粒岩相的变质作用。

图 9 石榴辉石岩变质作用演化P-T轨迹 P-T格子中各变质相(据Oh and Liou, 1998)，蓝晶石-夕线石-红柱石(据Salje, 1986). 1.退变榴辉岩(据Zhao et al., 2017)；2.泥质麻粒岩(据董云峰等, 2018)；3.石榴角闪二长片麻岩(据周枭等, 2018)；4.石榴石角闪岩(退变榴辉岩)(据陈相艳等, 2015)；5.石榴角闪岩(据王静强等, 2016) Fig. 9 Metamorphism P-T path of garnet pyroxenite Metamorphic phase in the P-T lattice (after Oh and Liou, 1998), Al₂SiO₅ transformation reactions are cited from Salje (1986). 1. retrograded eclogite (after Zhao et al., 2017); 2. pelitic granulites (after Dong et al., 2018); 3. garnet amphibolite monzogneiss (after Zhou et al., 2018); 4. garnet amphibolite (retrograded eclogite) (after Chen et al., 2015); 5. garnet amphibolite (after Wang et al., 2016)

5.2 变质作用时代

对于八都群的变质时代，前人做了大量工作(甘晓春等, 1995; 胡雄健和许金坤, 1992; 胡雄健, 1994; 王银喜和胡雄健, 1992; 杨杰东等, 1994)受当时技术方法的限制，多采用的是传统的Rb-Sr、Sm-Nd和单颗粒锆石U-Pb等方法定年，这些数据往往缺乏明确的指示意义。向华等(2008)对浙西南变质基底基性-超基性变质岩进行研究，原岩形成时的岩浆结晶锆石的U-Pb年龄约为1.85Ga，变质新生锆石的U-Pb年龄为260~230Ma。近年，Zhang et al. (2015)对石榴石角闪岩变质锆石U-Pb定年表明，变质锆石结晶年龄为440Ma，很可能代表变质作用的时间。陈相艳等(2015)在侵入石榴角闪岩的单色脉体中测得独居石U-Pb年龄为230Ma，并得出顺时针型的P-T轨迹。王静强等(2016)测得龙游石榴角闪岩锆石环部年龄为446±5Ma，并得到顺时针型P-T轨迹。Zhao et al. (2017)在八都群发现退变榴辉岩与基性麻粒岩，测得基性麻粒岩的原岩年龄为997Ma，变质年龄为245~251Ma，并且得到了退变榴辉岩具近等温降压型的顺时针P-T轨迹。董云峰等(2018)通过研究八都群泥质麻粒岩，发现其变质年龄为233.5~238.9Ma，其变质轨迹为近等温降压型的顺时针型。周枭等(2018)发现八都群出露的石榴角闪二长片麻岩也具有顺时针型近等温降压的P-T轨迹，且成岩年龄为1.83~1.85Ga，变质年龄为220~230Ma。这些数据表明本区至少曾经历三期(古元古代末、加里东期和印支期)大的构造热事件的影响，且八都群中发现的石榴二长片麻岩、退变榴辉岩、石榴角闪岩与泥质麻粒岩与本文的研究一致，皆具有顺时针型近等温减压的P-T轨迹，代表地壳加厚之后快速折返的动力学过程，表明八都群变质基底经历了地壳加厚快速折返地表的过程，期间在加里东期与印支期发生变质。但相比于印支期，加里东期获得的变质年龄较少，说明加里东期变质作用可能受到印支期变质作用的叠加与改造。结合Zhang et al. (2015)和王静强等(2016)所测得石榴角闪岩变质年龄(其矿物组成、结构与本文相似)以及八都群其它变质岩的变质年龄与P-T轨迹推断，浙西南八都群石榴角闪岩经历了地壳加厚快速折返地表的动力学过程，在加里东期构造热事件的影响下发生变质，期间受过印支期构造热事件的影响。

6 结论

(1) 石榴辉石岩退变为石榴角闪岩经历了三个阶段的变质演化，分别为峰期高压麻粒岩相阶段(M1)，其矿物组合为石榴石+次透辉石±钛铁矿±石英；峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)，以出现典型的减压反应结构和斜方辉石+斜长石(An_90-92)为标志；角闪岩相退变质阶段(M3)，以角闪石+斜长石(An_33-53)+钛铁矿±次透辉石±石英等退变矿物组合为特征。

(2) 相平衡模拟与传统地质温压计结合限定峰期高压麻粒岩相阶段(M1)温压条件为P=11.6~12.5kbar，T=780~840℃，峰后近等温减压中压麻粒岩相退变质阶段(M2)温压条件为P=7.4~8.2kbar，T=800~880℃，角闪岩相退变质阶段(M3)温压条件为P=6.6~7.5kbar，T=500~560℃。

(3) 石榴辉石岩中单斜辉石为次透辉石，并不含硬玉分子，不具有绿辉石的特征，且未发现超高压变质作用的特点，属于高压麻粒岩。

(4) 研究区石榴辉石岩退变成石榴角闪岩，呈现出近等温减压ITD型顺时针P-T轨迹，代表加厚下地壳快速折返地表的动力学过程。

致谢感谢两位审稿专家提出的宝贵修改意见；感谢吉林大学韩晓萌博士提供的帮助。

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岩石学报 2018, Vol. 34 Issue (12): 3627-3642	PDF