2012, Vol. 28
2. 安徽省地质勘查局321地质队，铜陵 244033;
3. 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室，北京 100029
2. 321 Geological Team of Bureau of Geology and Mineral Exploration, Tongling 244033, China;
3. State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
宿松变质杂岩位于大别造山带的最南缘，是该造山带的重要组成部分之一。然而，对于该变质杂岩一直缺乏深入细致的研究和探讨。对其变质程度、构造归属、空间分布规模和变质时代的认识并不十分明确，特别是宿松变质杂岩主期变质条件和变质年龄争议较大(桑宝梁等，1987；张树业等，1988；荆延仁等，1991；刘雅琴等，1991；刘雅琴和胡克，1999；Liou et al., 1995；翟明国等，1995；魏春景等，1997；王清晨等，1999；Xie et al., 2001；Chen et al., 2003；江来利等，2003；陈燕等，2005；石永红等, 2007, 2010；Xia et al., 2008, 2009, 2010)。关于宿松变质杂岩的主期变质条件，主要有超高岩变质(张树业等，1988；荆延仁等，1991；刘雅琴等，1991；刘雅琴和胡克，1999)、高压榴辉岩相变质(魏春景和单振刚，1997；陈燕等，2005)、低温高压蓝片岩相变质(Liou et al., 1995) 和绿帘角闪岩相变质(翟明国等，1995；王清晨等，1999；石永红等, 2007, 2010) 4种不同的认识。由此，使人们对该杂岩的构造归属认识的不统一(Zheng et al., 2003, 2005b；Gao et al., 2011；He et al., 2011)，限制了对大别造山带结构单元划分的准确认识，影响了对其折返、俯冲机制细节的探究。而宿松变质杂岩的年龄资料则更为有限(桑宝梁等，1987；Xie et al., 2001；Chen et al., 2003；江来利等，2003；Xia et al., 2009)，对主期变质的时限认识也极不统一和不确定。Chen et al.(2003)和江来利等(2003)将宿松变质杂岩主期变质时间确定为220~228Ma，Xie et al.(2001)认为其形成于400~500Ma，而Xia et al.(2009)则强调其年龄>223Ma (图 1)。显然，这与Zheng (2008)建议的大别碰撞造山带超高压变质的主期年龄时限225~240Ma明显大相径庭，缺乏内在联系和规律性的变化。作为大别造山带组成部分之一的宿松变质杂岩，理论上应当在变质时间方面与超高压单元变质时限具有一定的关联性。遗憾的是由于研究程度所限，对于宿松变质杂岩的变质程度和时限没有明确的定论，制约了对大别造山带的深入理解。为此，本研究对宿松变质杂岩特征岩石石榴云母片岩进行了详细的岩石学和年代学分析，并藉此讨论该变质杂岩的变质条件和形成时代。
|
图 1 研究区地质简图 Fig. 1 The simplified geological map across the study areas |
本次研究区位于大别造山带东南缘(见图 1中插图)，自北向南，出露的岩石单元分别为：中大别中温超高压单元、南大别低温超高压单元、宿松变质杂岩、张八岭群和沉积盖层。其中宿松变质杂岩位于太湖-马庙断裂以南，枫香驿-亭前以西，北浴-罗汉尖以东地区。该单元出露岩性较为复杂，主要有石榴云母片岩、花岗片麻岩、石榴绿帘斜长角闪岩、角闪岩、白云质大理岩、石墨片岩、滑石片岩、浅粒岩和基性-超基性岩块组成(安徽省地矿局区调队，1987；Liou et al., 1995；Zhai et al., 1995；徐树桐等，2002) (图 1)。片理和片麻理的总体倾向为南-南南西，线理变化较大，倾伏向由南东转至南南东。Liou et al.(1995)曾经根据温度变化，自北向南，将宿松变质杂岩分为500℃、430℃和300℃三个温度亚带。而石永红等(2010)根据岩性变化将其分为三个亚单元。根据此次分析研究，温度分带现象并不明显，仅岩性上有较大差异。由于工作程度所限，宿松变质杂岩北界的标定有着2种不同的认识：(1) Zhai et al.(1995)认为太湖-马庙断裂为宿松变质杂岩的北界，且该杂岩以正断层形式超覆于南大别低温超高压单元之上；(2) 魏春景和单振刚(1997)、徐树桐等(2002, 2005) 则根据岩石组合、榴辉岩的出露与否和变质级别的差异，将北界确定在太湖-山龙-缺月岭-柳林一线(图 1)。为保证此次研究样品选择的正确性和全面性，共选取了3块样品，均采自太湖-山龙-缺月岭-柳林一线以南地区，如此确保样品来自宿松变质杂岩。其中样品MQ037-3位于吴家河南约1km，地理坐标为30°22.259′、116°07.311′；样品MQ064-1位于北浴东约1km，地理坐标为30°22.596′、115°57.670′；样品MQ072-2位于朱湾北东约3km，地理坐标为30°23.169′、115°59.235′ (图 1)。这些样品均为石榴云母片岩，岩石较为新鲜，呈单斜层形式产出(图 2a-c)，片理倾向为188°~200°，倾角为62°~78°，线理有两组，分别为285°/10°和205°/72°。
|
图 2 宿松变质杂岩中石榴云母片岩的野外照片和显微照片 (a)、(b)、(c) 为样品MQ037-3、MQ064-1-3和MQ072-2野外产状；(d)、(e)、(f) 为样品MQ037-3、MQ064-1和MQ072-2中石榴石+白云母+黑云母+斜长石+石英+帘石+金红石+方解石+磷灰石峰期矿物组合，及包裹于石榴石中石英+帘石+铁白云石的早期矿物组合.矿物代号据Whitney and Evans (2010)，其中Grt-石榴石；Qtz-石英；Rt-金红石；Ms-白云母；Bt-黑云母；Pl-斜长石；Ep-绿帘石；Ap-磷灰石；Cal-方解石；Ank-铁白云石；Chl-绿泥石 Fig. 2 The field photos and photomicrographs for garnet-mica schists from Susong metamorphic complex rocks (a), (b), (c) are the occurrence for sample MQ037-3, MQ064-1-3 and MQ072-2 respectively; (d), (e), (f) are peak mineral assemblage of garne + muscovite + biotite + quartz + rutile + epidote + calcite + apatite, and mineral inclusions of quartz + ankertie + epidote in garnet during prograde metamorphism for MQ037-3, MQ064-1-3 and MQ072-2 respectively. Mineral abbreviation from Whitney and Evans (2010), Grt-garnet; Qtz-quartz; Rt-rutile; Ms-muscovite; Bt-biotite; Pl-plagioclase; Ep-epdiote; Ap-apatite; Cal-calcite; Ank-ankerite; Chl-chlorite |
此次分析的3个样品的岩性基本一致，根据矿物之间的包裹和交切关系可以区分出进变质、峰期和退变质三期变质矿物组合(图 2d-f)。峰期矿物组合为石榴石(Grt)+白云母(Ms)+黑云母(Bt)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+帘石(Ep)+金红石(Rt)+方解石(Cal)+磷灰石(Ap)，其中石榴石为自形-半自形，粒径为1~4mm，内含石英+铁白云石(Ank)+帘石早期进变质矿物包体，这些矿物包体多呈环带状排列(图 2e)；白云母呈自形-半自形，粒径为0.5~5mm。黑云母为自形-半自形，粒径为0.3~2mm。斜长石多为他形，粒径为1~3mm。帘石为他形细小颗粒，粒径为0.1~0.3mm。金红石多呈他形，粒径为0.1~0.5mm；磷灰石为他形-半自形，粒径0.3~1mm；方解石呈他形-半自形，粒径0.5~2mm。退变质矿物为绿泥石(Chl)+石英，这些矿物多沿石榴石裂隙或黑云母边缘发育(图 2e)。
2.2 分析样品峰期变质条件的估计此次矿物成分测试分析由中国科学院地质与地球物理研究所电子探针分析实验室完成，仪器型号为CAMECA SX51，工作条件为加速电压15kV，电子束流20nA。其中石榴石、白云母、黑云母和斜长石结构式根据12、11、11和8个氧计算，石榴石的Fe2+的校正则依据电价平衡方法，代表性矿物分析数据见表 1。
|
表 1 宿松变质杂岩3个石榴石云母片中石榴石、黑云母和长石代表性矿物成分(wt%) Table 1 The representative composition of garnet, biotite and plagioclase from three garnet-mica schists in Susong metamorphic rocks (wt%) |
依据岩相学分析，3个样品峰期矿物组合均包含石榴石、黑云母和斜长石矿物，故石榴石-黑云母温度计(Holdaway，2000) 和石榴石-黑云母-斜长石-石英压力计(Wu et al., 2004) 被应用于峰期变质P-T条件的估算。Wu et al.(2006)认为在泥质变质岩中，当矿物组分充分时(含Al2O5矿物)，应用Holdaway (2000)、Kleemann and Reinhardtt (1994)、Perchuk and Lavrent'eva (1983)和Kaneko and Miyano (2004)的石榴石-黑云母温度计和Holdaway (2001)和Newton and Haselton (1981)的石榴石-Al2O5-斜长石-石英压力计进行P-T条件评价是较为合理和可靠的。如果缺乏Al2O5矿物时，则应用前两个温压计能得出较为真实的P-T值。对比此次分析样品来看，3个样品均为泥质变质岩，且岩石组合中缺乏夕线石、蓝晶石和红柱石物，故我们认为选用这两个温压计用于温压评价是较为合适的。在成分选择方面，我们遵循Wu et al.(2004)的建议和早期的研究成果(石永红等，2010)，选取石榴石、黑云母和斜长石边部的成分作为峰期成分，这些矿物的成分严格按照Holdaway (2000)和Wu et al.(2004)的要求选取，其中石榴石的Xgross >3%(图 3a)，斜长石的Xan >17(图 3b)，黑云母的XAlⅥ>0.03(图 3c)。同时，为保证温压评价的统计意义和合理性(魏春景等，2009)，每个分析样品均选取了多个矿物对进行计算，其中样品MQ037-3为9个矿物对，样品MQ064-1为7个矿物对，样品MQ072-2为9个矿物对。计算结果显示：样品MQ037-3的温压范围为T=516~576℃和P=0.99~1.09GPa，平均P-T值为T=541C±21℃和P=1.03±0.03GPa；样品MQ064-1的温压范围为T=488~518℃和P=0.93~1.12GPa，平均P-T值为T=500±12℃和P=1.02±0.06GPa；样品MQ072-2的温压范围为T=441~542℃和P=0.75~1.01GPa，平均P-T值为T=464±32℃和P=0.86±0.07GPa。从图 4中不难看出，这些样品均属于绿帘角闪岩相变质作用的范畴，并未显示高压榴辉岩相和蓝片岩相的变质印迹。
|
图 3 样品MQ037-3、MQ064-1和MQ072-2中主要矿物成分图解 (a)-石榴石成分三角图；(b)-长石成分三角图；(c)-黑云母XAlⅥ/XMg比值图 Fig. 3 The plots for main mineals from sample MQ037-3, MQ064-1 and MQ072-2 (a)-the triangle plots for garnets; (b)-the triangle plots for feldspars; (c)-the XAlⅥ/XMg plot for biotites |
|
图 4 宿松变质杂岩石榴云母片岩峰期变质P-T条件图(变质相图据Oh and Liou, 1998；Ota et al., 2002) Fig. 4 Plot for the peak metamorphic P-T conditions in the garnet-mica schists from Susong complex metamorphic rocks (the metamorphic facie graph after Oh and Liou, 1998; Ota et al., 2002) |
本次锆石U-Pb定年分析样品总计3块，分别为样品MQ037-3、MQ064-1和MQ072-2。锆石单矿物挑选由河北省地勘局廊坊实验室完成，每个样品重量约6~7kg，主要通过手工碎样、电磁选和常规重力浮选方法获得。每个样品挑选的锆石颗粒数约在200~300粒。锆石制靶由合肥工业大学LA-ICPMS实验室完成，并对待测锆石进行了透射光、反射光和阴极发光(CL) 显微照相，其中阴极发光(CL) 照相在中国科学院地质与地球物理研究所扫描电镜实验室进行，仪器型号为MiniCL。锆石定年则由合肥工业大学LA-ICPMS实验室完成，激光剥蚀束斑设定为32μm，每测5个样品分析点，测两次标准锆石91500以优化仪器，锆石年龄的分馏校正和计算采用ICPMSDataCal7.5软件，所有年龄结果均以204Pb含量做了普通铅校正。此外，锆石中矿物包体的判定由中国地质科学院拉曼实验室的Renishaw-2000拉曼分析仪完成。年龄分析数据见表 2。
|
|
表 2 宿松变质杂岩中样品MQ037-3、MQ064-1和MQ072-2锆石U-Pb定年分析数据 Table 2 The zircon U-Pb data for sample MQ037-3, MQ064-1 and MQ072-2 from Susong metamorphic complex rocks |
分析锆石点数总计18个，锆石多为椭圆形、双锥状，粒径为70~280μm，长短轴比约1:2.5。CL图显示了锆石的核、边结构，其中核部呈片状、微弱的振荡环带(图 5a，b，d)，边部则较窄，多在10~40μm，呈亮白或云雾状(图 5a-c)。由于分析测试仪器激光剥蚀束斑较大和边部区域较小的缘故，该样品的测定的年龄多为锆石核部年龄，边部仅获得一个年龄。从测定的结果来看，年龄跨度较大，由老至新大致可以分为四组(图 5g和表 2)：(1) 年龄范围在2389±9Ma~2461±9Ma，分析点数6个，Th/U比值均大于0.4；(2) 年龄范围为1980±11Ma~2099±15Ma，分析点数8个，其中分析点07、08和41的Th/U比值为0.21~0.33，其余均大于0.75；(3) 年龄范围在780±14Ma~839±7Ma，分析点数3个，Th/U比值均大于0.8；(4) 锆石边部年龄，534±4Ma，分析点数仅1个，Th/U比值为0.61。
|
图 5 样品MQ037-3和MQ072-2锆石CL图及U-Pb定年谐和图 Fig. 5 Cathodoluminescene (CL) images and the concordia plots for zircons from sample MQ037-3 and MQ072-2 |
分析锆石点数为24个，该样中品锆石大小不一，粒径为30~330μm，呈椭圆状、双锥状，长短轴比介于1:2到1:4。锆石多具典型的核、边结构，核部表现为微弱的振荡环带和片状分带，边部表现为云雾状和亮边(图 5d-f)，由于边部较窄，该样品测定的锆石年龄均为核部的年龄，主要有三个年龄段(图 5h和表 2)：(1) 年龄主要集中在2385±33Ma~2566±24Ma范围，分析点数为10个，Th/U比值均大于0.1；(2) 年龄范围为1974±22Ma~2089±28Ma，分析点数为7个，Th/U比值均大于0.4；(3) 年龄范围为803±12Ma~867±8Ma，分析点数为7个，Th/U比值均大于0.6。
3.4 样品MQ064-1锆石U-Pb年龄该样品分析的锆石点数为22个，锆石多呈浑圆状、长柱状和锥状，粒径在50~300μm，长短轴比约为1:4 (图 6b，d，f)。在CL图中，锆石具有明显的核、边结构(图 6a，c，e)，其中核部多为弱分带和片状，边部则呈片状或云雾状，且边部包含大量的矿物包体。根据拉曼光谱分析，这些包体为石榴石、白云母、石英、金红石和磷灰石(图 6g-j)。锆石U-Pb定年显示了四组年龄(图 7和表 2)：(1) 年龄范围为2346±26Ma~2564±38Ma，共计7个分析点，Th/U比为0.1766~1.1062；(2) 年龄范围为1995±12Ma~2139±54Ma，分析点数共计6个，除10号点的Th/U比值为0.07，其余的Th/U比值均大于0.4；(3) 年龄范围为825±7Ma~899±14Ma，分析点数为5个，Th/U比值均大于0.4；(4) 该组年龄分析点数共计4个，均来自锆石边部含包裹体的区域，其Th/U比为0.0102~0.0476，均 < 0.1，为典型的变质锆石。年龄范围在248±3Ma~255±6Ma，加权平均年龄为251±4Ma (图 7b)。
|
图 6 样品MQ064-1锆石CL图、单偏光照片和拉曼光谱分析图 Fig. 6 Cathodoluminescene (CL) images, plane-polarized light photos and the analyzed plots of Raman spectroscopy for zircon from sample MQ064-1 |
|
图 7 样品MQ064-1锆石U-Pb定年谐和图 Fig. 7 Concordia plots for zircon from sample MQ064-1 |
宿松变质杂岩的变质属性及其变质时限的明确，对于其构造归属的判别和大别造山带的结构框架的精确标定十分关键。然而，由于工作程度所限，对于宿松变质杂岩形成的变质条件认识争论依旧(张树业等，1988；荆延仁等，1991；刘雅琴等，1991；刘雅琴和胡克，1999；Liou et al., 1995；翟明国等，1995；魏春景和单振刚，1997；王清晨等，1999；陈燕等，2005；石永红等, 2007, 2010；Xu et al., 2008；Xia et al., 2008, 2009, 2010；Gao et al., 2011；He et al., 2011)，制约了人们对于该变质单元形成机制的充分理解。根据本次变质岩石学研究和热力学评价来看，宿松变质杂岩至少具有进变质、峰期变质和退变质3期变质事件，其中峰期矿物组合为石榴石(Grt)+白云母(Ms)+黑云母(Bt)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+帘石(Ep)+金红石(Rt)+方解石(Cal)+磷灰石(Ap)(图 2d，e，f)，峰期温度、压力为：T=460~540℃和P=0.85~1.10GPa (图 4)，其变质范畴应为绿帘角闪岩相，这一认识与翟明国等(1995)和王清晨等(1999)的研究也是一致的(图 4)。结合我们早期的研究结果分析(石永红等，2010)，本次研究进一步确证宿松变质杂岩中没有任何蓝片岩相和超高压变质的特征矿物的存在，例如，蓝闪石、绿辉石、硬柱石和柯石英。换言之，宿松变质杂岩经历蓝片岩相(Liou et al., 1995) 和超高压变质作用(张树业等，1988；荆延仁等，1991；刘雅琴等，1991；刘雅琴和胡克，1999；Gao et al., 2011) 的观点并未得到这次研究的支持。而关于魏春景和单振刚(1997)、陈燕等(2005)认为宿松变质杂岩经历了高压角闪岩相至角闪榴辉岩过渡变质环境的认识，此次研究同样也无法得到证实。然而，从他们的样品分析位置，魏春景和单振刚(1997)、陈燕等(2005)的研究应当是合理的。而我们(石永红等, 2007, 2010) 早期的研究似乎也支持这一认识(图 4)。此外，我们(石永红等，2010) 曾在大山和麻石沟之间发现具石榴石+蓝晶石+硬绿泥石+白云母+金红石组合的片岩，Smye et al.(2010)认为这类组合的片岩应当经历了榴辉岩相的变质。对于这种矛盾性的认识，正如前述，我们认为可能是源于对宿松变质杂岩北界的标定不同所致(翟明国等，1995；魏春景和单振刚，1997；徐树桐等，2002)。根据此次研究结果及魏春景和单振刚(1997)、徐树桐等(2002)的研究，本次研究趋向于将宿松变质杂岩的北界应标定在柳林-麻石沟-山龙一线，而非太湖-马庙断裂(翟明国等，1995)。
此次宿松变质杂岩中3个石榴云母片岩的锆石U-Pb定年主要显示了4个年龄区段(图 5g，h、图 7a)：(1) 2.38~2.56Ga；(2) 1.97~2.19 Ga；(3) 0.78~0.9 Ga；(4) 248~255Ma。其中(1)、(2) 和(3) 组年龄均来自锆石核部，且年龄跨度较大，结合CL图分析可以看出(图 5a-f、图 6a，c，e)，这3组锆石均具有厚薄不一的变质锆石增生边，表明这些锆石属于碎屑锆石。其中(3) 组的锆石的Th/U比值均大于0.4，为岩浆锆石，该组的年龄与前人确定花岗片麻岩的原岩年龄也基本一致(Chen et al., 2003；Zheng et al., 2004；2005a，2006；2007；Xia et al., 2009；Chen et al., 2011；Gao et al., 2011)，其可能反映的是扬子板块晚元古时期裂谷岩浆事件(Chen et al., 2003；Zheng，2008)。(1) 和(2) 组的古元古年龄在大别造山带中则较为少见(Zheng，2008)，这两组锆石的Th/U比值多大于0.4，少量的Th/U比值为0.1~0.4，从年龄的范围来看，它们究竟属于华北还是扬子地块我们并不清楚，加之此次研究的重点是宿松变质杂岩的峰期变质年龄，故对其年龄亲缘性在此不予讨论。关于(4) 组锆石的年龄是此次研究的重点，尽管，该组的年龄分析点数较少，仅为MQ064-1样品中的06、15、16和43四个分析点(表 2)，但这些分析点的Th/U比值为0.01~0.05，均 < 0.1，均来自锆石的边部，且CL图揭示云雾状和片状特征(图 6a，c，e)，为典型的变质增生锆石，加之这些年龄相对集中，表明这些变质增生锆石应当同时形成，反映的是同一变质时间。然而，如何将这一变质年龄同地质事件如何有效地联系起来，一直是个难点。目前，最为有效的方式是对锆石含矿物包裹体区域进行年龄的直接测定，并结合岩相学分析，能直接判明该年龄所代表的地质事件(Gebauer et al., 1997；Hermann et al., 2001；Liu et al., 2004, 2007, 2011；Zheng，2008)。对照样品MQ064-1中锆石的CL图和透射照片分析(图 6a-f)，在围绕着碎屑锆石核部生长的变质锆石区域包含了大量的早期矿物包体，根据拉曼光谱分析这些矿物为石榴石、白云母、金红石和石英(图 6g-j)，而这些矿物与此次岩相学研究确定的宿松变质杂岩的峰期矿物组合一致，因此，这意味着变质增生锆石的加权平均251±4Ma年龄代表了峰期变质的年龄。比较Chen et al.(2003)和江来利等(2003)确定的峰期变质220~228Ma年龄来看，此次分析的峰期变质年龄明显老于他们所标定的年龄约20~30Ma，但远远小于Xie et al.(2001)建议的400~500Ma的变质年龄。对于Xie et al.(2001)标定的年龄，本次研究仅在样品MQ037-3中1粒锆石的边缘获得，为534±4Ma，分析点号为33 (图 5a、表 2)，由于仅有一个分析点，且缺乏早期矿物包体的制约，故对其含义并不清晰。我们推测可能在测试过程中，因变质增生边较窄，可能将核部成分卷入，从而导致较老的变质年龄出现。
通过比较可以看出，此次测定的变质年龄与前人确定的年龄有较大的出入。究其原因，可能是年龄测定方法和分析的锆石不一致所致。Xie et al.(2001)应用的锆石溶液法进行年龄标定，有可能将老年龄的成分混入；江来利等(2003)则应用角闪石Ar40-Ar39法进行标定，由于角闪石中的过剩氩的影响，年龄数据受到一定的影响；而Chen et al.(2003)测定的变质锆石年龄多 < 220Ma，根据Zheng (2008)的论述该年龄多为退变质年龄，故其建议变质年龄多反映的是折返退变的年龄。相反，Zheng (2008)的225~240Ma和Xia et al.(2009)的>223Ma峰期变质年龄更为合理。然而，即便考虑年龄的误差，此次确定的宿松峰期变质年龄仍偏老。从大别造山带的结构框架来看，Zheng (2008)和Xia et al.(2009)的年龄是针对超高压变质块体，并非宿松变质杂岩。依据本次变质岩石学的分析和我们早期的研究(石永红等，2010) 可以看出，宿松变质杂岩并未经历超高压变质，其仅属于绿帘角闪岩相变质，不同于Zheng (2008)确定的北大别、中大别和南大别超高压变质单元，明显分属于不同的构造-岩石单元，因此，相应的宿松变质杂岩的峰期变质年龄应当有所差异。参照Zheng (2008)的综合论述，以及Li et al.(2000, 2004)、Liu et al.(2005, 2007) 的研究分析，可以看出大别碰撞造山带超高压变质单元自北向南变质年龄依次渐老：北大别变质单元(218Ma)→中大别变质单元(226Ma)→南大别变质单元(236Ma)。果若如此，那么位于大别碰撞造山带最南缘的变质单元--宿松变质杂岩的年龄似乎应当较老或>>236Ma。而此次确定宿松变质杂岩峰期变质年龄251±4Ma则恰好符合这一变化规律。因此，无论从变质年龄测定的准确性，还是大别造山带结构单元年龄规律性变化的角度而言，我们认为该年龄应当代表了宿松变质杂岩的峰期变质年龄。同时，宿松变质杂岩这一年龄的确定，也得到了大别造山带多板片折返模式的支持(Faure et al., 1999, 2003；林伟等, 2003, 2005；Liu et al., 2007；Lin et al., 2009)。
5 结论(1) 岩相学和热力学评价表明，宿松变质经历多期变质，其峰期变质条件为：T=460~540℃和P=0.85~1.10，属于绿帘角闪岩相变质范畴，与我们早期的研究结果基本一致(石永红等，2010)。且没有任何超高压或蓝片岩相变质的印记。结合前人的研究结果分析，宿松变质杂岩的北界应位于柳林-麻石沟-山龙一线。
(2) 宿松变质杂岩中石榴云母片岩的锆石U-Pb年代学研究显示，该杂岩具有四组锆石年龄：(1) 2.38~2.56Ga；(2) 1.97~2.19 Ga；(3) 0.78~0.9 Ga；(4) 248~255Ma。其中前3组为碎屑锆石，揭示了宿松变质杂岩物源的复杂性。结合锆石CL图、拉曼光谱和构造背景分析，(4) 组锆石为变质增生锆石，其加权平均年龄251±4Ma为宿松变质杂岩的峰期变质年龄，该年龄明显老于超高压各变质单元年龄。由北至南，年龄依次变老：北大别变质单元(218Ma)、中大别变质单元(226Ma)、南大别变质单元(236Ma) 和宿松变质杂岩(251Ma)。
致谢 电子探针分析得到毛骞博士和马玉光工程师的帮助；成文过程中得到吴春明教授的热忱帮助和建设性意见；两位评审者进行了细致和认真的评审；在此谨向他们表示由衷的感谢。| [] | Bureau of Geology and Mineral Resources of Anhui Province. 1987. Regional Geology of Anhui Province. Beijing: Geological Publishing House: 23-24. |
| [] | Chen FK, Siebe W, Guo JH, Cong BL, Satir M. 2003. Late Proterozoic magmatism and metamorphism recorded in gneisses from the Dabie high-pressure metamorphic zone, eastern China: Evidence from zircon U-Pb geochronology. Precambrian Research, 120(1-2): 131–148. DOI:10.1016/S0301-9268(02)00162-6 |
| [] | Chen Y, Wei CJ, Zhang JS, Chu H. 2005. Phase equilibria of mica-schists and gneisses in the HP-UHP belt of southern Dabie Shan. Acta Petrologica Sinica, 21(6): 1657–1668. |
| [] | Chen RX, Zheng YF, Gong B. 2011. Mineral hydrogen isotopes and water contents in ultrahigh-pressure metabasite and metagranite: Constraints on fluid flow during continental subduction-zone metamorphism. Chemical Geology, 281: 103–124. DOI:10.1016/j.chemgeo.2010.12.002 |
| [] | Faure M, Lin W, Shu L, Sun Y, Schärer U. 1999. Tectonics of the Dabieshan (eastern China) and possible exhumation mechanism of ultra high-pressure rocks. Terra Nova, 11(6): 251–258. DOI:10.1046/j.1365-3121.1999.00257.x |
| [] | Faure M, Lin W, Schärer U, Shu LS, Sun Y, Arnaud N. 2003. Continental subduction and exhumation of UHP rocks. Structural and geochronological insights from the Dabieshan (East China). Lithos, 70(3-4): 213–241. |
| [] | Gao XY, Zheng YF, Chen YX. 2011. U-Pb ages and trace elements in metamorphic zircon and titanite from UHP eclogite in the Dabie orogen: Constraints on P-T-t path. Journal of Metamorphic Geology, 29(7): 721–740. DOI:10.1111/j.1525-1314.2011.00938.x |
| [] | Gebauer D, Schertl HP, Brix M, Schreyer W. 1997. 35Ma old ultrahigh-pressure metamorphism and evidence for very rapid exhumation in the Dora Maira Massif, Western Alps. Lithos, 41(1-3): 5–24. DOI:10.1016/S0024-4937(97)82002-6 |
| [] | He YS, Li SG, Hoefs J, Huang F, Liu SA, Hou ZH. 2011. Post-collisional granitoids from the Dabie orogen: New evidence for partial melting of a thickened continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 75(13): 3815–3838. DOI:10.1016/j.gca.2011.04.011 |
| [] | Hermann J, Rubatto D, Korsakov A, Shatsky VS. 2001. Multiple zircon growth during fast exhumation of diamondiferous, deeply subducted continental crust (Kokchetav massif, Kazakhstan). Contributions to Mineralogy and Petrology, 141(1): 66–82. DOI:10.1007/s004100000218 |
| [] | Holdaway MJ. 2000. Application of new experimental and garnet Margules data to the garnet-biotite geothermometer. American Mineralogist, 85: 881–892. DOI:10.2138/am-2000-0701 |
| [] | Holdaway MJ. 2001. Recalibration of the GASP geobarometer in light of recent garnet and plagioclase activity models and versions of the garnet-biotite geothermometer. American Mineralogist, 86: 1117–1129. DOI:10.2138/am-2001-1001 |
| [] | Jiang LL, Wu WP, Liu YC, Li HM. 2003. U-Pb zircon and Ar-Ar hornblende ages of the Susong complex of the southern orogen and their geological implication. Acta Petrologica Sinica, 19(3): 497–505. |
| [] | Jing YR, Zhang LT, Bi ZG, Zhang SY, Qiao LY, Liang WT. 1991. The discovery of whiteschist in Taihu-Susong area, Anhui and its geological significance. Geological Review, 37(2): 131–134. |
| [] | Kaneko Y, Miyano T. 2004. Recalibration of mutually consistent garnet-biotite and garnet-cordierite geothermometers. Lithos, 73(3-4): 255–269. DOI:10.1016/j.lithos.2003.12.009 |
| [] | Kleemann U, Reinhardt J. 1994. Garnet-biotite thermometry revised: The effect of Aivi and Ti in biotite. European Journal of Mineralogy, 6: 925–941. DOI:10.1127/ejm/6/6/0925 |
| [] | Li S, Jagoutz E, Chen Y, Li Q. 2000. Sm-Nd and Rb-Sr isotopic chronology and cooling history of ultrahigh pressure metamorphic rocks and their country rocks at Shuanghe in the Dabie Mountains, central China. Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(6): 1077–1093. DOI:10.1016/S0016-7037(99)00319-1 |
| [] | Li XP, Zheng YF, Wu YB, Chen FK, Gong B, Li YL. 2004. Low-T eclogite in the Dabie terrane of China: Petrological and isotopic constraints on fluid activity and radiometric dating. Contributions to Mineralogy and Petrology, 148(4): 443–470. DOI:10.1007/s00410-004-0616-9 |
| [] | Lin W, Wang QC, Faure M, Sun Y, Shu LS, Scharer U. 2003. Different deformation stages of the Dabieshan Mountains and UHP rocks exhumation mechanism. Acta Geologica Sinica, 77(1): 44–45. |
| [] | Lin W, Wang QC, Shi YH. 2005. Architecture, kinematics and deformation analysis in Dabie-Sulu collision. Acta Petrologica Sinica, 21(4): 1195–1214. |
| [] | Lin W, Shi YH, Wang QC. 2009. Exhumation tectonics of the HP-UHP orogenic belt in Eastern China: New structural-petrological insights from the Tongcheng massif, Eastern Dabieshan. Lithos, 109(3-4): 285–303. DOI:10.1016/j.lithos.2008.10.007 |
| [] | Liou JG, Wang Q, Zhang RY, Zhai M, Cong B. 1995. Ultrahigh-P metamorphic rocks and their associated lithologies from the Dabie Mountains, central China: A field trip guide to the 3rd international eclogite field symposium. Chinese Science Bulletin, 40(Suppl): 1–40. |
| [] | Liu YQ, Zhang SH, Qiao LY. 1991. Petrology and mineralogy of quasi-whiteschists in the high-pressure metamorphic belt of the continental crust in central China. Geological Review, 37(4): 358–354. |
| [] | Liu YQ, Hu K. 1999. Ultra-high-pressure metamorphic rocks of aluminium-rich in central China. Acta Petrologica Sinica, 15(4): 548–556. |
| [] | Liu FL, Xu ZQ, Liou JG, Song B. 2004. SHRIMP U-Pb ages of ultrahigh-pressure and retrograde metamorphism of gneisses, south-western Sulu terrane, eastern China. Journal of Metamorphic Geology, 22(4): 315–326. DOI:10.1111/j.1525-1314.2004.00516.x |
| [] | Liu FL, Liou ZG. 2011. Zircon as the best mineral for P-T-time history of UHP metamorphism: A review on mineral inclusions and U-Pb SHRIMP ages of zircons from the Dabie-Sulu UHP rocks. Journal of Asian Earth Sciences, 40(1): 1–39. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.08.007 |
| [] | Liu YC, Li SG, Xu ST, Jahn BM, Zheng YF, Zhang ZQ, Jiang LL, Chen GB, Wu WP. 2005. Geochemistry and geochronology of eclogites from the northern Dabie Mountains, central China. Journal of Asian Earth Sciences, 25(3): 431–443. DOI:10.1016/j.jseaes.2004.04.006 |
| [] | Liu YC, Li SG, Xu ST. 2007. Zircon SHRIMP U-Pb dating for gneisses in northern Dabie high T/P metamorphic zone, central China: Implications for decoupling within subducted continental crust. Lithos, 96(1-2): 170–185. DOI:10.1016/j.lithos.2006.09.010 |
| [] | Newton RC and Haselton HT. 1981. Thermodynamics of the garnet-plagioclase-Al2SiO5-quartz geobarometer. In: Newton RC, Navrotsky A and Wood BJ (eds.). Thermodynamics of Minerals and Melts. New York: Springer-Verlag, 131-147 |
| [] | Oh CW, Liou JG. 1998. A petrogenetic grid for eclogite and related facies under high-pressure metamorphism. Island Arc, 7(1-2): 36–51. DOI:10.1046/j.1440-1738.1998.00180.x |
| [] | Ota T, Maruyama M, Parkinson CD and Masago H. 2002. Thermobaric structure of the Kokchetav massif from a north-south transect in the Kulet and Saldat-Kol regions. In: Parkinson CD, Katayama I, Liou JG and Maruyama S (eds.). The Diamond-Bearing Kokchetav Massif, Kazakhstan. Tokyo, Japan: Universal Academy Press, 283-319 |
| [] | Perchuk LL and Lavrent'eva IV. 1983. Experimental investigation of exchange equilibria in the system cordierite-garnet-biotite. In: Saxena SK (ed.). Kinetics and Equilibrium in Mineral Reactions. New York: Springer-Verlag, 199-239 |
| [] | San BL, Chen YZ, Shao GQ. 1987. The Rb-Sr ages of metamorphic series the Susong Group at the southeastern foot of the Dabie Mountains, Anhui Province, and their tectonic significance. Regional Geology of China, 23(4): 364–370. |
| [] | Shi YH, Lin W, Wang QC. 2007. P-T path of garnet amphibolites from the Susong metamorphic complex across Taihu area in the Dabie Mountains, and its implications for subduction. Chinese Journal of Geology, 42(2): 518–531. |
| [] | Shi YH, Lin W, Wang QC. 2010. Petrology and peak P-T conditions of Susong metamorphic complex in the Huangzhen-Liangtinghe area in the southern Dabie Mountain and comparison with high-pressure eclogites. Acta Geologica Sinica, 84(3): 331–342. |
| [] | Smye AJ, Greenwood LV, Holland TJB. 2010. Garnet-chloritoid-kyanite assemblages: Eclogite facies indicators of subduction constraints in orogenic belts. Journal of Metamorphic Geology, 28(7): 753–768. DOI:10.1111/jmg.2010.28.issue-7 |
| [] | Wang QC, Cong BL, Massonne HJ. 1999. Temperature-increase metamorphism along the south boundary of the Dabie eclogite terrain. Acta Petrologica Sinica, 15(3): 339–349. |
| [] | Wei CJ, Shan ZG. 1997. Metamorphism of the Susong complex from the southern Dabie Mountains, Anhui province. Acta Petrologica Sinica, 13(3): 356–368. |
| [] | Wei CJ, Su XL, Lou YX, Li YJ. 2009. A new interpretation of the conventional thermobarometry in eclogite: Evidence from the calculated pseudosection. Acta Petrologica Sinica, 25(9): 2078–2088. |
| [] | Whitney DL, Evans BW. 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95(1): 185–187. DOI:10.2138/am.2010.3371 |
| [] | Wu CM, Zhang J, Ren LD. 2004. Empirical garnet-biotite-plagioclase-quartz (GBPQ) geobarometry in medium-to high-grade metapelites. Journal of Petrology, 45(9): 1907–1921. DOI:10.1093/petrology/egh038 |
| [] | Wu CM, Cheng BH. 2006. Valid garnet-biotite (GB) geothermometry and garnet-aluminum silicate-plagioclase-quartz (GASP) geobarometry in metapelitic rocks. Lithos, 89(1-2): 1–23. DOI:10.1016/j.lithos.2005.09.002 |
| [] | Xia QX, Zheng YF, Zhou LG. 2008. Dehydration and melting during continental collision: Constraints from element and isotope geochemistry of low-T/UHP granitic gneiss in the Dabie orogen. Chemical Geology, 247(1-2): 36–65. DOI:10.1016/j.chemgeo.2007.09.013 |
| [] | Xia QX, Zheng YF, Yuan HL, Wu FY. 2009. Contrasting Lu-Hf and U-Th-Pb isotope systematics between metamorphic growth and recrystallization of zircon from eclogite-facies metagranite in the Dabie orogen, China. Lithos, 112(3-4): 477–496. DOI:10.1016/j.lithos.2009.04.015 |
| [] | Xia QX, Zheng YF, Hu ZC. 2010. Trace elements in zircon and coexisting minerals from low-T/UHP metagranite in the Dabie orogen: Implications for action of supercritical fluid during continental subduction-zone metamorphism. Lithos, 114(3-4): 385–412. DOI:10.1016/j.lithos.2009.09.013 |
| [] | Xie Z, Chen JE, Zheng YF, Zhang X, Li HM, Zhou TX. 2001. Zircon U-Pb dating of the metamorphic rocks of different grades from the southern part of the Dabie Terrain in China. Physics and Chemistry of the Earth (A), 26(9-10): 685–693. DOI:10.1016/S1464-1895(01)00119-3 |
| [] | Xu ST, Liu YC, Jiang LL, Wu WP, Chen GB. 2002. Architecture and Kinematics of the Dabie Mountains Orogen. Heifei: University of Science and Technology of China Press: 48-53. |
| [] | Xu ST, Suo ST, Zhong ZQ, Liu YC, Chen GB. 2005. Ultrahigh-pressure metamorphism and Collisional Dynamics of the Dabie Mountains. Beijing: Science Press: 14-15. |
| [] | Xu ST, Wu WP, Xiao WS, Yang JS, Chen J, Ji SY, Liu YC. 2008. Moissanite in serpentinite from the Dabie Mountains in China. Mineralogical Magazine, 72(4): 899–908. DOI:10.1180/minmag.2008.072.4.899 |
| [] | Zhai MG, Cong BL, Wang QC. 1995. Susong metamorphic complex in Dabieshan, central China: A mobilized sedimentary cover of the Yangtze southern continental margin. Chinese Science Bulletin, 40. |
| [] | Zhai MG, Cong BL, Chen J, Wang QC. 1995. Some retrograde metamorphic reactions in metamorphic rocks in Dabie Mountains, central China and their implication for metamorphic kinetics. Acta Petrologica Sinica, 11(3): 257–272. |
| [] | Zhang SY, Hu K, Liu XC, Qiao LY. 1988. The characteristics of proterozoic blueschist-whiteschist-eclogite in central China: A trinity of ancient intercontinental collapsion-collision zone. Journal of Changchun University of Earth Science (Special Issue of Blueschist Belt in Hubei and Anhui Provinces): 152–157. |
| [] | Zheng YF, Fu B, Gong B, Li L. 2003. Stable isotope geochemistry of ultrahigh pressure metamorphic rocks from the Dabie-Sulu orogen in China: Implications for geodynamics and fluid regime. Earth-Science Reviews, 62(1-2): 105–161. DOI:10.1016/S0012-8252(02)00133-2 |
| [] | Zheng YF, Wu YB, Chen FK, Gong B, Li L, Zhao ZF. 2004. Zircon U-Pb and oxygen isotope evidence for a large-scale 18O depletion event in igneous rocks during the Neoproterozoic. Geochimica et Cosmochimica Acta, 68(20): 4145–4165. DOI:10.1016/j.gca.2004.01.007 |
| [] | Zheng YF, Wu YB, Zhao ZF, Zhang SB, Xu P, Wu FY. 2005a. Metamorphic effect on zircon Lu-Hf and U-Pb isotope systems in ultrahigh-pressure eclogite-facies metagranite and metabasite. Earth and Planetary Science Letters, 240(2): 378–400. DOI:10.1016/j.epsl.2005.09.025 |
| [] | Zheng YF, Zhou JB, Wu YB, Xie Z. 2005b. Low-grade metamorphic rocks in the Dabie-Sulu Orogenic Belt: A passive-margin accretionary wedge deformed during continent subduction. International Geology Review, 47(8): 851–871. DOI:10.2747/0020-6814.47.8.851 |
| [] | Zheng YF, Zhao ZF, Wu YB, Zhang SB, Liu XM, Wu FY. 2006. Zircon U-Pb age, Hf and O isotope constraints on protolith origin of ultrahigh-pressure eclogite and gneiss in the Dabie orogen. Chemical Geology, 231(1-2): 135–158. DOI:10.1016/j.chemgeo.2006.01.005 |
| [] | Zheng YF, Gao TS, Wu YB, Gong B, Liu XM. 2007. Fluid flow during exhumation of deeply subducted continental crust: Zircon U-Pb age and O-isotope studies of a quartz vein within ultrahigh-pressure eclogite. Journal of Metamorphic Geology, 25(2): 267–283. DOI:10.1111/jmg.2007.25.issue-2 |
| [] | Zheng YF. 2008. A perspective view on ultrahigh-pressure metamorphism and continental collision in the Dabie-Sulu orogenic belt. Chinese Science Bulletin, 53(20): 3081–3104. |
| [] | 安徽省地矿局区调队. 1987. 安徽省区域地质志. 北京: 地质出版社. |
| [] | 陈燕, 魏春景, 张景森, 初航. 2005. 大别山南部高压-超高压变质地体中云母片岩和片麻岩的相平衡研究. 岩石学报, 21(6): 1657–1668. |
| [] | 江来利, 吴维平, 刘贻灿, 李惠民. 2003. 大别山南部宿松杂岩的U-Pb锆石和Ar-Ar角闪石年龄及其地质意义. 岩石学报, 19(3): 497–505. |
| [] | 荆延仁, 张良田, 毕治国, 张树业, 乔兰勇, 梁万通. 1991. 安徽太湖、宿松一带白片岩的发现及其地质意义. 地质论评, 37(2): 131–134. |
| [] | 林伟, 王清晨, FaureM, 孙岩, 舒良树, ScharerU. 2003. 大别山的构造变形期次和超高压岩石折返的动力学. 地质学报, 77(1): 44–54. |
| [] | 林伟, 王清晨, 石永红. 2005. 大别山-苏鲁碰撞造山带构造几何学、运动学和岩石变形分析. 岩石学报, 21(4): 1195–1214. |
| [] | 刘雅琴, 张树业, 乔兰勇. 1991. 华中陆壳高压变质带类白片岩的岩石矿物特征. 地质论评, 37(4): 348–354. |
| [] | 刘雅琴, 胡克. 1999. 中国中部高铝质超高压变质岩. 岩石学报, 15(4): 548–556. |
| [] | 桑宝梁, 陈跃志, 邵桂清. 1987. 大别山东南麓宿松群铷-锶年龄及其构造意义的探讨. 中国区域地质, 23(4): 364–370. |
| [] | 石永红, 林伟, 王清晨. 2007. 大别山太湖地区宿松变质杂岩中石榴斜长角闪岩的P-T轨迹及反映的俯冲过程. 地质科学, 42(3): 518–531. |
| [] | 石永红, 林伟, 王清晨. 2010. 大别山南部黄镇-凉亭河一线宿松变质杂岩岩石学和峰期变质温压条件及与高压榴辉岩对比研究. 地质学报, 84(3): 331–342. |
| [] | 王清晨, 从柏林, MassonneHJ. 1999. 大别山太湖-马庙断裂带两侧变质地体的增温变质作用. 岩石学报, 15(3): 339–349. |
| [] | 魏春景, 单振刚. 1997. 安徽省大别山南部宿松杂岩变质作用研究. 岩石学报, 13(3): 356–368. |
| [] | 魏春景, 苏香丽, 娄玉行, 李艳娟. 2009. 榴辉岩中传统地质温压计新解:来自PT视剖面图的证据. 岩石学报, 25(9): 2078–2088. |
| [] | 徐树桐, 刘贻灿, 江来利, 吴维平, 陈冠保. 2002. 大别山造山带的构造几何学和运动学. 合肥: 中国科学技术大学出版社: 48-53. |
| [] | 徐树桐, 索书田, 钟增球, 刘贻灿, 陈冠宝. 2005. 大别山超高压变质作用与碰撞造山动力学. 北京: 科学出版社: 14-15. |
| [] | 翟明国, 从柏林, 陈晶, 王清晨. 1995. 大别山区变质岩中蓝晶石的几种退变质反应及其所指示的动力学过程. 岩石学报, 11(3): 257–272. |
| [] | 张树业, 胡克, 刘晓春, 乔兰勇. 1988. 中国中部元古代蓝片岩-白片岩-榴辉岩-古陆内板块碰撞带的三位一体特征. 长春地质学院学报, (皖鄂蓝片岩带地质专辑): 152–157. |