位于青藏高原东南缘川滇缅印支侧向地体群东部的点苍山-哀牢山变质杂岩带，由于其构造、岩性复杂，而长期受到地质学家的关注，成为研究的热点地区之一(Gilley et al, 2003; Leloup et al, 1993, 1995, 2007, 2012; Leloup and Kienast, 1993; Schärer et al, 1994; Tapponnier et al, 1990; Wang et al, 1998, 2000; 许志琴等，2011)。点苍山-哀牢山变质杂岩带内出露着大量变沉积岩、变质基性岩、大理岩和不同时代的花岗质岩石透镜体，对区内不同类型岩石进行变质、变形作用的研究，变质演化P-T-t轨迹和年代格架的建立对揭示点苍山-哀牢山变质杂岩带的构造演化具有重要的意义。

对点苍山-哀牢山变质杂岩带(尤其是点苍山变质杂岩带)的初步的研究可以追溯到上世纪初，之后，随着1300万、1100万120万和15万区域地质调查工作的开展和完成，该区变质杂岩的变质反应序列、变质演化P-T-t轨迹样式以及变质作用时代等问题逐渐受到地质学家们的关注。通过详细矿物学研究，前人在此变质带内发现了石榴石、十字石、蓝晶石、夕线石和红柱石等特征变质矿物，并将该变质杂岩带的变质程度划分为高绿片岩相和低角闪岩相，局部为高角闪岩相(薛玺会等，1989；王义昭和丁俊，1996)。在矿物学研究的基础上，前人利用不同阶段矿物组合估算温压范围的方法建立了最高温压范围可达低角闪岩相的顺时针P-T-t演化轨迹(Leloup and Kienast, 1993; 邓尚贤, 2000)。戚学祥等(2012)在哀牢山构造带中发现主要矿物组合为石榴石、夕线石、钾长石和斜长石变斑晶以及尖晶石、铁假蓝宝石、蓝晶石、石英、金红石和钛铁矿包裹体的泥质高压麻粒岩，建立高温/高压顺时针P-T轨迹，并据此确定此构造带为划分印支地块和华南地块边界的重要标志。

尽管长期以来前人针对点苍山-哀牢山变质杂岩带内不同类型变质岩石的成因、构造变形等方面进行了有益研究，也取得了一系列重要成果，然而值得注意的是，有关研究区内变沉积岩的原岩性质、矿物相转变、变质演化、年代格架等方面的研究还远远不足，尚有许多科学问题仍未解决。本文将以点苍山-哀牢山变质杂岩带内变沉积岩为研究对象，在之前对点苍山-哀牢山变质杂岩带片麻岩变质演化和深熔作用研究的基础上，通过进一步系统的岩石学、矿物学研究和变质反应温压条件计算，建立矿物演化序列、变质反应序列以及变质反应P-T轨迹，为探讨点苍山-哀牢山变质杂岩带形成的大地构造背景以及动力学过程提供详实、可靠的基础资料。

青藏高原东构造结侧向挤出地体群由南松甘、兰坪、保山、腾冲等挤出地体组成(许志琴等，2011)，点苍山-哀牢山变质杂岩带位于该挤出地体群的东部，大致呈NW-SE向分布。该变质杂岩带东侧以哀牢山-红河断裂与扬子板块相邻，北起洱源，南到中越边境，两侧发育未变质地层，东部为发育一套从泥盆系到第三系的近于连续的沉积岩层的扬子地块，西部为发育有从志留系到第三系的沉积地层的思茅地块。点苍山-哀牢山变质杂岩带由北部的点苍山变质杂岩带和南部的哀牢山变质杂岩带组成，两变质杂岩带被弥渡-下关中生代未变质地层所隔，南北相望(Leloup et al, 1995; 刘俊来等，2008)(如图 1所示)。

图 1

Fig. 1

图 1 点苍山-哀牢山变质杂岩带地质简图及采样位置 Fig. 1 Simplified geological map of the Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt with sample locations

点苍山变质杂岩带自西向东分别由形成时代、构造环境不同的几个地体拼接而成，包括中生代浅变质-未变质的火山-沉积岩系、点苍山深变质杂岩、叠加退变质岩带和古生界未变质沉积岩系(刘俊来等, 2006, 2008)。该变质杂岩带变质岩系主要由古元古代沟头箐岩群、中元古代苍山岩群、新元古代罗平山岩组、三叠纪洱源岩群和晚三叠世歪古村组组成(左宗荣，1996；沙绍礼，1998；刘俊来等，2008)。其中沟头箐岩群为分布于点苍山、罗平山西部的一套火山沉积岩系主要岩性包括斜长角闪岩、变粒岩、片麻岩、云母片岩和大理岩等。苍山岩群为分布于点苍山东坡的一套绿片岩相变质的基性火山沉积岩系主要岩性包括斜长角闪岩、云母片岩和大理岩等。罗平山岩组为分布于苍山群北段的一套低绿片岩相浅变质的碎屑岩-碳酸盐岩主要岩性包括白云母石英片岩、绢云母千枚岩和结晶灰岩等。洱源岩群为分布于罗平山东坡的一套低绿片岩相(局部达高绿片岩相)的变质岩系。歪古村组为分布于点苍山西坡的主要岩性为板岩、千枚岩和结晶灰岩的变质程度达低绿片岩相的变质岩系。

牢山变质杂岩带两侧以哀牢山断裂和红河断裂为界，向北延至南涧县密滴附近，向南延入越南境内，主要由哀牢山岩群和瑶山群变质岩系组成。哀牢山群为一套混合岩化强烈的角闪岩相变质岩系，主要岩性包括黑云母片麻岩、黑云变粒岩、黑云角闪(或角闪黑云)片麻岩、黑云角闪(或角闪黑云)变粒岩、角闪片麻岩、角闪变粒岩和少量斜长角闪岩、大理岩、钙硅酸盐岩和云母片岩(薛玺会等，1989)，后期遭受多期次花岗岩浆侵入，有大量的中-酸性、酸性深成岩体，其原岩总体上由成熟度低的陆源碎屑岩(包括泥质岩)、基性火成岩、硅质白云质灰岩、泥灰岩及少量中-酸性火山岩组成，属活动大陆边缘型火山-沉积建造。瑶山群主要由各类片麻岩、变粒岩夹斜长角闪岩和大理岩组成，岩石普遍发生混合岩化。

本文研究样品的采样位置如图(图 1)所示。研究样品为含十字石蓝晶石石榴二云片岩(YJ15-1.2)、含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩(AL23-1和AL24-2)、(夕线)石榴黑云斜长片麻岩(AL04-2.3和AL04-2.4)。

对上述样品进行全岩化学成分分析，并对样品中的变质矿物(如石榴石、黑云母和斜长石等)进行化学成分测定。对样品全岩化学成分分析由国家地质实验测试中心完成，主元素采用X-荧光光谱法(XRF)，测试仪器为3080E型X-荧光光谱仪，执行标准分别为: Na₂O，MgO，Al₂O₃，SiO₂，P₂O₅，K₂O，CaO，TiO₂，MnO，Fe₂O₃和FeO，按GB/T14506.28-1993标准；其中FeO采用容量滴定法；H₂O⁺按GB/T14506.2-1993标准；CO₂按GB9835-1988标准; LOI按LY/T1253-1999标准；稀土元素和微量元素采用等离子质谱法，检测仪器为等离子质谱(X-series)，Ba，Be，Bi，Cd，Ce，Co，Cr，Cs，Cu，Dy，Er，Eu，Ga，Gd，Hf，Ho，In，La，Lu，Mo，Nb，Nd，Ni，Pb，Pr，Rb，Sc，Sm，Sn，Sr，Ta，Tb，Th，Tm，U，V，W，Y，Yb，Zn，Zr执行标准为DZ/T0223-2001；Cl用X荧光光谱仪2100测试, 执行JY/T016-1996标准；S用红外碳硫仪，执行标准为GB7730.5-1987；B用等离子质谱(X-series)测试，执行JY/T015-1996标准。对样品中变质矿物化学成分测定采用的是电子探针和扫描电镜能谱分析两种测试方法。矿物化学成分测试在北京大学地球与空间科学学院“教育部造山带与地壳演化教育部重点实验室”完成，使用的电子探针仪器型号为JXA-8100。分析条件：加速电压15kV、束流1×10^-8A、束斑1μm、修正方法PRZ，标准样品为美国SPI公司53种矿物。扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)实验在中国地质科学院“国土资源部大陆动力学重点实验室”进行。扫描电镜为日本电子公司(JEOL) JSM-5610LV型，电子束电压20kV，焦距20mm，束斑大小为41nm，EDS能谱采用的是英国牛津公司(OXFORD) INCA软件包版本4.4。矿物代号根据沈其韩(2009)的文献资料。

研究区内变沉积岩广泛出露，岩石类型多样，包括含或不含石榴石的片岩、片麻岩以及石英岩和大理岩等。本文将以富铝片岩、片麻岩为主要研究对象，其常见矿物为石榴石+黑云母+斜长石+石英±钾长石±白云母±蓝晶石±夕线石±十字石，副矿物主要有锆石、榍石、金红石、独居石等。矿物颗粒大小不均匀，主要为0.05~5.0mm之间。根据其矿物组合、矿物间转变关系以及矿物化学成分特征，将本区变沉积岩的矿物演化划分为四个阶段，即早期进变质阶段(M₁)、峰期角闪-麻粒岩相变质阶段(M₂)、峰后近等温减压阶段(M₃)和晚期退变质阶段(M₄)。

对于大部分经历麻粒岩相变质的变泥质岩而言，早期进变质阶段的矿物组合和矿物化学成分的信息均很难保存。本区片岩、片麻岩虽然经历了高级变质作用，但仍然保存了早期进变质阶段的矿物组合信息，主要表现为：(1)含十字石蓝晶石石榴二云片岩中石榴石变斑晶中包裹着大量早期阶段形成的斜长石、白云母、石英以及十字石等矿物包裹体(图 2a)；(2)含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中斜长石变斑晶中包裹着大量石榴石、白云母、黑云母、十字石、蓝晶石、石英等矿物包裹体(图 2b)。值得注意的是，含十字石蓝晶石石榴二云片岩中石榴石变斑晶除保存大量包裹体，还保存了明显的进变质成分环带；含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中斜长石变斑晶不同微区的化学成分明显不同。综上所述，此阶段变沉积岩典型的矿物组合为：石榴石+斜长石+白云母+石英+十字石±蓝晶石±黑云母±钾长石。

图 2

Fig. 2

图 2 点苍山-哀牢山变质杂岩带中变沉积岩的显微结构照片(背散射图像) (a)-石榴石中包裹着大量斜长石、白云母、石英以及十字石等包裹体；(b)-斜长石变斑晶中包裹着大量石榴石、白云母、黑云母、十字石、蓝晶石、石英等包裹体；(c)-蓝晶石呈残余状，周围被白云母和斜长石包围；(d)-黑云母和白云母交生在一起，共同发生变形 Fig. 2 Micro-textures of meta-sedimentary rocks in Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (BSE images) (a)-plagioclase, muscovite, staurolite and quartz as inclusions preserved in garnet; (b)-garnet, muscovite, biotite, staurolite, kyanite and quartz as inclusions preserved in plagioclase; (c)-muscovite and plagioclase symplectite surrounding the relic kyanite; (d)-deformed biotite and muscovite in matrix

变泥质岩自早期进变质阶段(M₁)阶段到峰期角闪-麻粒岩相变质阶段(M₂)转变的标志为：蓝晶石或夕线石的大量出现。自M₁到M₂阶段，随着变质温度和压力的不断升高，基质中石榴石、黑云母等不断生长加大，石榴石呈浑圆粒状、粒度可达5.0mm左右。与此同时十字石、白云母不断分解，生成蓝晶石或夕线石，其变质反应为：6St+11Qtz=4Grt+23Al₂SiO₅ (Ky or Sil)+6H₂O (Richardson, 1968)和St+Ms=Grt+Bt+Al₂SiO₅+Liquid (Spear et al, 1999)。此阶段含十字石蓝晶石石榴二云片岩和含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中典型矿物组合为：石榴石+黑云母+蓝晶石/夕线石+斜长石+石英；(夕线)石榴黑云斜长片麻岩、夕线石榴黑云二长片麻岩典型矿物组合为：石榴石+黑云母+斜长石+石英±钾长石±夕线石。

变沉积岩自M₂到M₃阶段的显著标志为：(1)峰期颗粒粗大的黑云母发生脱水(熔融)反应(2Bt→Sil+6(Mg, Fe) O+K₂O+5SiO₂+2H₂O或Bt=Sil+Kfs+H₂O)形成夕线石及熔体等，新生的纤维状夕线石沿着黑云母的解理呈定向分布，黑云母呈残余状或以假象存在，显微镜下可见大量新生纤维状、毛发状夕线石聚集在一起呈具指状解理的柱状夕线石假象，露头上可观察到大量纤维状夕线石定向分布于岩石表面；(2)长英质矿物部分熔融，形成无根的、不规则细脉状、透镜状浅色体分布于寄主岩石中。此阶段变沉积岩主要矿物组合有：石榴石+黑云母+夕线石+斜长石+石英。此外，可以观察到石榴石、蓝晶石不稳定，通过减压转变反应Grt+2Ky+Qtz=3An (Boettcher, 1970)生成钙长石的现象(图 2c)，其所属的变质反应阶段需进一步确定。

变沉积岩M₄阶段以细小鳞片状黑云母和白云母的大量出现为特征。此阶段岩石发生强烈的剪切变形，新生的细小鳞片状黑云母和白云母交生体共同发生褶皱变形(图 2d)。此阶段的典型矿物组合为：黑云母+白云母+斜长石+石英±钾长石±石榴石。

如何准确定量计算经历麻粒岩相-高压麻粒岩相变质作用改造的变泥质岩石的不同阶段变质反应温压条件，一直是变质地质学有待解决的问题之一。对于本区经角闪-麻粒岩相作用改造的变沉积岩，我们采用的是分阶段、多种方法相结合最终建立完整P-T演化轨迹的方法。

前人研究表明(卢良兆，1993)，变沉积岩在经历了麻粒岩相变质作用后，矿物化学成分会发生再调整，致使峰期前的矿物组合和矿物化学成分很难完整保存，但是前文已经提到过，本区部分变沉积岩(含十字石蓝晶石石榴二云片岩)中石榴石变斑晶保存了进变质阶段的信息。为此，我们采用THERMOCALC程序和pseudosection方法，计算其温压条件。由于该样品中石榴石变斑晶Fe、Mn、Mg、Ca等化学成分存在明显变化环带，我们选取Na₂O-CaO-K₂O-MnO-FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-H₂O (NCKMnFMASH)体系，考虑到岩石中含石英和大量黑云母、白云母，所以假设体系中SiO₂和H₂O均过饱和，对其进行相平衡模拟。全岩化学成分以主量元素化学分析实验分析数据为基础，由于石榴石、黑云母、白云母、十字石、蓝晶石、斜长石和石英矿物中Fe³⁺含量较低在计算过程中不予考虑。岩石基本不含金红石等富Fe²⁺的矿物，Fe²⁺主要赋存于黑云母、石榴石和钛铁矿(被包裹于石榴石)中，由于体系计算时未考虑钛铁矿的影响，所以计算FeO时将钛铁矿中的Fe²⁺含量扣除(钛铁矿FeTiO₃中FeOTiO₂=7280，岩石中含钛矿物主要有钛铁矿和黑云母，与钛铁矿相比黑云母中钛含量基本可以忽略)。含十字石蓝晶石石榴二云片岩(YJ15-1.2)的全岩成分为：SiO₂=44.57%，Al₂O₃=31.33%，FeO=6.05%，MnO=0.05%，MgO=2.74%，CaO=0.20%，Na₂O=0.74%，K₂O=6.87%，计算得到全岩NCKMnFMASH (+q+H₂O)体系中的摩尔百分数SiO₂=58.17%，Al₂O₃=24.09%，FeO=5.42%，MnO=0.05%，MgO=5.33%，CaO=0.28%，Na₂O=0.94%，K₂O=5.72%。计算选取的温度范围为500~800℃，压力范围为4~10kb，计算所得P-T视剖面图(如图 3)，相图主要由四变域(quadrivariant)和五变域(five-variant)组成，即分别含有6个矿物相和7个矿物相的稳定域，其余区域主要由狭小的低变度区域组成。相图中g、m、b、pl、ksp、ky、sill、and、st、cd、c、ct、q分别代表的矿物为石榴石、白云母、黑云母、斜长石、钾长石、蓝晶石、夕线石、红柱石、十字石、堇青石、绿泥石、硬绿泥石、石英。相图中实线表示不同矿物组合之间的界限，虚线表示蓝晶石、夕线石和红柱石之间的转变线。由于样品中黑云母含量较高，考虑黑云母与石榴石之间的Fe-Mg成分交换对石榴石成分的影响，研究中采用Gro等值线和Spes等值线相交的方法得到石榴石成分投点，点划线表示石榴石中钙铝榴石(Gro=0.05~0.20，step=0.01)等值线，点虚线表示石榴石中锰铝榴石(Spes=0.01~0.11，step=0.01)等值线，黑色圆点代表石榴石变斑晶不同微区代表性化学成分投点，其中核部成分投点主要落入g+m+pl+st+c+q+H₂O四变域内，幔部成分依次穿过g+m+b+pl+st+c+q+H₂O，g+m+b+pl+st+q+H₂O，g+m+b+ky+pl+st+q+H₂O三个域，边部成分主要落入g+m+b+ky+pl+q+H₂O四变域内(代表性石榴石化学成分见表 1)。从相图中通过石榴石Gro和Spes等值线可以明显看出，石榴石由核部到边部温度压力不断升高，表现出进变质环带的特征；在整个进变质反应过程中石榴石、白云母和斜长石始终存在，但是早期阶段含十字石和绿泥石而不含黑云母，随着温度压力升高出现黑云母，随后绿泥石逐渐消失而出现蓝晶石，温度压力继续升高到630~650℃时，十字石逐渐消失，这与显微结构观察现象相吻合。通过P-T pseudosection计算得到含十字石蓝晶石石榴片岩矿物组合g+m+pl+st+c+q+H₂O反映的温度压力条件分别为560~590℃，5.5~6.3kb；而g+m+b+ky+pl+q+H₂O反映的最高温度压力条件可达690~700℃，8.3~8.4kb。

图 3

Fig. 3

图 3 NCKMnFMASH (+q+H2O)体系下变沉积岩的P-T视剖面图(样品YJ15-1.2) Fig. 3 P-T pseudosection in the NCKMnFMASH system, with excess quartz and H2O, for meta-sedimentary rock (sample YJ15-1.2) from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 点苍山-哀牢山变质杂岩带中含十字石蓝晶石石榴二云片岩和含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中石榴石代表性化学成分(wt%) Table 1 Chemical composition of garnet in St-Ky-Grt Bt-Ms schist and St-Ky-Sil-Grt Bt-Ms paragneisses from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (wt%) 样品号 YJ15-1.2 AL23-1 SiO2 37.70 37.23 37.33 37.46 37.37 37.71 37.90 37.57 37.07 TiO2 0.03 0.00 0.02 0.05 0.00 0.02 0.01 0.00 0.00 Al2O3 21.39 21.35 21.24 21.40 21.83 21.36 21.82 22.02 21.75 Cr2O3 0.04 0.00 0.03 0.01 0.05 0.04 0.00 0.01 0.03 FeOT 34.08 33.55 32.19 29.67 31.26 32.39 32.19 31.62 31.66 MnO 0.80 1.24 2.23 4.79 2.59 3.51 3.11 2.67 2.90 MgO 3.80 3.60 2.54 1.46 2.90 2.74 2.99 3.08 2.43 CaO 1.86 2.67 4.31 6.04 2.87 2.86 2.78 3.13 2.86 Na2O 0.05 0.03 0.02 0.00 0.01 0.04 0.02 0.01 0.00 K2O 0.01 0.01 0.02 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 Total 99.87 99.82 99.92 100.87 98.95 100.72 100.82 100.11 98.70 Si 3.012 2.984 2.995 2.989 3.006 3.006 3.004 2.991 3.000 Ti 0.002 0.000 0.001 0.003 0.000 0.001 0.001 0.000 0.000 Al 2.015 2.018 2.009 2.013 2.070 2.008 2.039 2.066 2.075 Cr 0.003 0.000 0.002 0.001 0.003 0.003 0.000 0.001 0.002 Fe3+ 0.000 0.020 0.002 0.002 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Fe2+ 2.277 2.229 2.158 1.978 2.103 2.160 2.134 2.105 2.143 Mn 0.054 0.084 0.152 0.324 0.176 0.237 0.209 0.180 0.199 Mg 0.452 0.430 0.304 0.174 0.348 0.326 0.353 0.365 0.293 Ca 0.159 0.229 0.371 0.517 0.247 0.244 0.236 0.267 0.248 Na 0.008 0.005 0.003 0.000 0.002 0.006 0.003 0.002 0.000 K 0.001 0.001 0.002 0.000 0.003 0.000 0.000 0.000 0.000 XMg 0.154 0.145 0.102 0.058 0.732 0.728 0.728 0.722 0.743 XFe 0.774 0.750 0.723 0.661 0.121 0.110 0.120 0.125 0.102 XCa 0.054 0.077 0.124 0.173 0.086 0.082 0.080 0.092 0.086 XMn 0.018 0.028 0.051 0.108 0.061 0.080 0.071 0.062 0.069 注：FeOT=Fe2O3+FeO，表 2同

表 1 点苍山-哀牢山变质杂岩带中含十字石蓝晶石石榴二云片岩和含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中石榴石代表性化学成分(wt%) Table 1 Chemical composition of garnet in St-Ky-Grt Bt-Ms schist and St-Ky-Sil-Grt Bt-Ms paragneisses from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (wt%)

石榴黑云斜长片麻岩峰期稳定矿物组合为石榴石+斜长石+黑云母+石英。微区化学成分分析显示该样品中石榴石变斑晶显示扩散环带的特点(王舫等，2011)，前人研究表明，具扩散环带的石榴石与不同矿物相邻时其成分环带表现不同的特征(Florence and Spear, 1995; O'Brien, 1999; Spear, 1991)。但是研究表明本区经历麻粒岩相变质作用并遭受退变质作用改造而发生成分调整的石榴石变斑晶的核部成分特征有可能代表了峰期阶段石榴石的成分，为此我们尽量选择粒度大(1.0~1.5mm)、包裹体和裂缝相对比较少的颗粒，利用此类石榴石变斑晶的核部成分与基质中黑云母核部组成温度计(GB：Holdaway, 2000)，与基质中斜长石核部组成压力计(GASP：Holdaway, 2001)估算峰期温度、压力条件。(夕线)石榴黑云斜长片麻岩(AL04-2.3和AL04-2.4) GB-GASP温压计所选用的数据见表 2(部分数据已发表于王舫等，2011)计算得到的温压范围如图 4所示，即变沉积岩峰期角闪-麻粒岩相变质温压范围为8.0~9.3kb，720~760℃，发生脱水熔融生成夕线石时温度压力降低为5.0~7.3kb，670~760℃。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 点苍山-哀牢山变质杂岩带(夕线)石榴黑云斜长片麻岩中石榴石、黑云母、斜长石化学成分(wt%) Table 2 Chemical composition of garnet, biotite and plagioclase in (Sil)-Grt-Bt paragneisses from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (wt%) 样品号 矿物 SiO2 TiO2 Al2O3 Cr2O3 FeOT MnO MgO CaO Na2O K2O Total AL04-2.3 Grt 37.96 0.00 20.92 0.00 32.60 1.89 5.19 2.02 0.01 0.02 100.65 37.87 0.06 20.97 0.04 32.62 2.03 5.16 1.95 0.06 0.00 100.75 37.93 0.03 20.98 0.00 32.84 1.91 5.07 1.94 0.00 0.00 100.70 Bt 35.35 2.92 18.70 0.07 19.73 0.15 9.28 0.01 0.18 9.68 96.11 35.69 3.25 18.94 0.11 19.20 0.12 9.43 0.00 0.22 9.18 96.18 36.05 2.91 19.23 0.06 18.79 0.09 9.70 0.03 0.19 9.50 96.57 35.84 2.75 19.06 0.06 19.13 0.06 9.76 0.00 0.18 9.59 96.51 Pl 61.55 0.00 23.86 0.00 0.03 0.01 0.00 5.43 9.29 0.30 100.47 61.17 0.01 23.94 0.00 0.06 0.03 0.00 5.72 8.80 0.48 100.20 AL04-2.4 Grt 37.81 0.03 21.47 0.02 31.79 1.87 5.51 1.17 0.00 0.00 99.68 37.70 0.00 21.88 0.04 31.08 1.76 5.35 1.44 0.00 0.01 99.28 38.01 0.05 21.88 0.03 31.60 1.76 5.32 1.39 0.05 0.01 100.17 37.87 0.06 21.34 0.04 32.15 1.92 5.36 1.22 0.04 0.00 100.00 37.61 0.02 21.80 0.03 32.15 1.86 5.04 1.24 0.02 0.00 99.78 37.61 0.08 21.62 0.00 31.79 1.87 5.10 1.33 0.01 0.00 99.42 Bt 34.44 3.55 19.50 0.06 18.32 0.10 9.14 0.00 0.10 9.55 94.80 34.92 3.21 19.21 0.05 17.86 0.06 9.77 0.00 0.12 9.52 94.72 35.00 2.85 19.22 0.03 18.48 0.10 9.27 0.00 0.20 9.41 94.60 34.88 3.42 18.63 0.03 18.44 0.12 9.47 0.00 0.15 9.50 94.70 34.85 2.85 19.08 0.12 18.61 0.14 9.55 0.01 0.17 9.11 94.57 34.78 3.30 18.96 0.11 18.13 0.06 9.85 0.03 0.16 9.21 94.61 Pl 60.50 0.04 24.26 0.00 0.03 0.00 0.01 5.25 8.75 0.33 99.19 60.63 0.00 24.43 0.00 0.05 0.00 0.01 5.38 8.99 0.32 99.85

表 2 点苍山-哀牢山变质杂岩带(夕线)石榴黑云斜长片麻岩中石榴石、黑云母、斜长石化学成分(wt%) Table 2 Chemical composition of garnet, biotite and plagioclase in (Sil)-Grt-Bt paragneisses from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (wt%)

图 4

Fig. 4

图 4 点苍山-哀牢山变质杂岩带中变沉积岩不同阶段温压条件估算结果 图中M4阶段为在假设压力为4.0kb和5.0kb时由二云母温度计计算所得的温度范围 Fig. 4 Temperature-pressure estimations of different metamorphic stages for meta-sedimentary rocks from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt The temperature range for M4 stage is calculated by Ms-Bt geothermometer at given pressure of 4.0kb and 5.0kb

此阶段最重要的现象之一就是黑云母的脱水熔融，采自同一个采样点的夕线石榴黑云斜长片麻岩(AL04-2.4)便是由石榴黑云斜长片麻岩(AL04-2.3)中黑云母脱水熔融生成夕线石而成(王舫等，2011)。分别选取两个样品基质中石榴石核部、黑云母核部和斜长石核部组成GB-GASP温压计，计算其温度压力，便可以得到在脱水熔融阶段温度压力的变化范围，计算结果如图 4所示。

含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩中(AL23-1和AL24-2)石榴石颗粒较小，受Fe-Mg成分交换影响较大，它们代表了晚期退变质阶段的石榴石矿物化学成分特点。我们采用THERMOCALC程序和pseudosection方法，选取NCKMnFMASH (+q+H₂O)体系对其进行相平衡模拟。全岩化学成分以主量元素化学分析实验分析数据为准，SiO₂=64.19%，Al₂O₃=16.66%，Fe₂O₃=1.56%，FeO=4.90%，MnO=0.12%，MgO=2.49%，CaO=2.68%，Na₂O=0.90%，K₂O=2.84%，计算得到摩尔百分数SiO₂=72.41%，Al₂O₃=11.07%，FeO (全铁)=5.95%，MnO=0.11%，MgO=4.19%，CaO=3.24%，Na₂O=0.98%，K₂O=2.04%。计算所得P-T视剖面图(如图 5)，计算选取的温度范围为500~800℃，压力范围为4~10kb，相图主要由含7种矿物稳定存在的四变域(quadrivariant)组成，其余区域主要由狭小的低变度区域组成。实线表示不同矿物组合之间的界限，虚线表示蓝晶石、夕线石和红柱石之间的转变线。采用Gro等值线和Spes等值线相交的方法得到石榴石成分投点(石榴石代表性化学成分列入表 1中)，点划线表示石榴石中钙铝榴石(Gro=0.07~0.10，step=0.01)等值线，点虚线表示石榴石中锰铝榴石(Spes=0.06~0.09，step=0.005)等值线，黑色圆点代表石榴石代表性化学成分投点，其成分投点主要落入g+m+b+pl+sill+q+H₂O四变域内，记录的温度压力条件为640~710℃，5.5~6.1kb。

图 5

Fig. 5

图 5 NCKMnFMASH (+q+H2O)体系下AL23-1样品的P-T视剖面图 Fig. 5 P-T pesudosection in the NCKMnFMASH system (with excess quartz and H2O) for meta-sedimentary rock (AL23-1) from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt

此阶段最显著的特点是晚期阶段形成的黑云母和白云母，且受到剪切应力的作用两者共同发生褶皱变形。此现象在含十字石蓝晶石夕线石榴二云斜长片麻岩(AL23-1和AL24-2)和含十字石蓝晶石石榴二云片岩(YJ15-1.2)中皆可见。尽管二云母温度计在使用过程中仍存在争议，但计算结果仍可作为参考来讨论该阶段的P-T条件。二云母温度计(Hoisch, 1989)计算结果如表 3和图 4所示，假设压力为4.0~5.0kb时温度范围为521~648℃，表明在退变质阶段以温度降低为主。

综上所述，本区变沉积岩经历了四个阶段变质作用改造(图 6)，其温压范围分别为：早期进变质阶段的温压条件为T=560~590℃，P=5.5~6.3kb；峰期角闪-麻粒岩相阶段的温压条件为T=720~760℃，P=8.0~9.3kb；峰后近等温减压阶段的温度压力条件为T=640~760℃，P=5.0~7.3kb；晚期退变阶段的温压条件为T=521~648℃, P=4.0~5.0kb。其变质演化P-T轨迹具有顺时针样式，属碰撞造山带型式，可能反映了俯冲-碰撞-折返的动力学过程。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 二云母温度计计算结果 Table 3 P-T estimations of muscovite-biotite geothermometer 岩性 样品号 K P(假设，kb) T(℃) 平均温度(℃) 含十字 石蓝晶 石夕线 石榴二 云斜长 片麻岩 AL24-2 0.38 4 543 543 5 561 0.4 4 538 5 556 0.37 4 521 5 539 AL23-1 0.75 4 632 574 5 648 0.32 4 534 5 553 0.47 4 567 5 585 0.3 4 528 5 547 含十字 石蓝晶 石石榴 二云片 岩 YJ15-1.2 0.45 4 595 580 5 613 0.39 4 564 5 582 0.43 4 561 5 579 0.47 4 576 5 594 0.48 4 577 5 595 0.42 4 554 5 572 0.45 4 553 5 570 0.52 4 581 5 598 0.47 4 583 5 600

表 3 二云母温度计计算结果 Table 3 P-T estimations of muscovite-biotite geothermometer

图 6

Fig. 6

图 6 点苍山-哀牢山变质杂岩带变沉积岩变质演化P-T轨迹(变质相划分根据Liou et al., 1998, 2004; Okamoto and Maruyama, 1999) 缩写：EA-绿帘角闪岩相; AM-角闪岩相; HGR-高压麻粒岩相; GR-麻粒岩相.①St+Ms+Qtz → Bt+Sil+H2O (Hoschek, 1969); ②Ms+Qtz → Sil+Kfs+H2O (Day, 1973); ③St+Qtz → Grt+Ky/Sil+H2O (Richardson, 1968) Fig. 6 Metamorphic P-T path of meta-sedimentary rock from Diancang Shan-Ailao Shan metamorphic complex belt (classification of metamorphic facies after Liou et al., 1998, 2004; Okamoto and Maruyama, 1999) Abbreviations: EA-epidote-amphibolite facies; AM-amphibolite facies; HGR-high-pressure granulite facies; GR-granulite facies

本文通过岩相学、成因矿物学和变质反应性质的综合研究，限定点苍山-哀牢山变质杂岩带中变沉积岩经历了四个阶段的变质演化，并详细厘定出各演化阶段的矿物组合。早期进变质阶段(M₁)共生矿物组合为：石榴石+斜长石+白云母+石英+十字石±蓝晶石±黑云母±钾长石；峰期角闪-麻粒岩相阶段(M₂)为：石榴石+黑云母+蓝晶石/夕线石+斜长石+石英、石榴石+黑云母+斜长石+石英±钾长石±夕线石；峰后近等温减压阶段(M₃)为：石榴石+黑云母+夕线石+斜长石+石英；晚期退变阶段(M₄)为：黑云母+白云母+斜长石+石英±钾长石±石榴石。

利用传统地质温度计-压力计(GB-GASP和二云母温度计)、THERMOCALC程序的方法的综合研究，计算出本区变沉积岩不同阶段变质温压条件。其中早期进变质阶段(M₁)的温压条件为T=560~590℃，P=5.5~6.3kb；峰期角闪-麻粒岩相阶段(M₂)的温压条件为T=720~760℃，P=8.0~9.3kb；峰后近等温减压阶段(M₃)的温度压力条件为T=640~760℃，P=5.0~7.3kb；晚期退变阶段(M₄)的温压条件为T=521~648℃, P=4.0~5.0kb。

首次建立起点苍山-哀牢山变质杂岩带变沉积岩连续而完整的P-T演化轨迹。该P-T轨迹为具有典型碰撞造山带特征的顺时针型式的演化轨迹，推测该变沉积岩在M₁阶段开始俯冲至~20km的深度，经历角闪岩相变质作用改造；继续俯冲至30~35km的下地壳深度，经历角闪-麻粒岩相变质作用(M₂)；之后变沉积岩开始折返，抬升到20~25km的地壳深度，经历近等温减压退变质作用(M₃)的叠加，并伴随区域性的深熔作用；继续抬升至~15km中浅部地壳，再次经历角闪岩相作用(M₄)的改造，并伴随强烈的韧性剪切变形，最后，随着温度和压力的不断降低，点苍山-哀牢山变质杂岩带变沉积岩的变质演化过程趋于结束。