2013, Vol. 29
2. 中国地质大学研究生院，武汉 430074
2. Graduate School, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
青藏高原从北到南依次为松潘-甘孜地体、羌瑭地体、拉萨地体和喜马拉雅带(Yin and Harrison, 2000；许志琴等，2006)。欧亚大陆的南边缘的拉萨地体吸引了很多的研究者，因为它可以提供大陆裂解、飘移、聚合以及碰撞造山相关的构造运动、岩浆和变质作用的历史记录(Yin and Harrison, 2000)。拉萨地体是一条巨型构造-岩浆岩带(Chang and Zheng, 1973；Dewey et al., 1988；Pearce and Deng, 1988)，其东西长约2000km，南北宽100~300km，夹持于班公-怒江蛇绿岩带与雅鲁藏布蛇绿岩带之间。研究认为，拉萨地体由角闪岩相至麻粒岩相的变质岩系、古生代-中生代沉积岩和大量的中、新生代岩浆岩组成(潘桂棠等，2006)。以往的研究认为，分布在拉萨地体中南部的高级变质岩系形成在前寒武纪，是拉萨地体的变质基底，被称之为念青唐古拉岩群(如李璞，1955；Xu et al., 1985；Harris et al., 1988；Dewey et al., 1988；胡道功等, 2003, 2005)。但是，最新的研究表明，拉萨地体东南部分布的高级变质岩是晚古生代至中、新生代变质作用的产物(王金丽等, 2008, 2009；董昕等，2009；Zhang et al., 2010)，仅分布在拉萨地体中部纳木错地区的高级变质岩确实经历了新元古代的高压变质作用(张泽明等，2010；Zhang et al., 2012)。但是这些前寒武纪的高压变质岩石的形成条件、变质作用P-T-t轨迹和构造意义并不清楚。本文即对该区新元古代形成的高压基性麻粒岩进行详细的岩石学研究，探讨了其形成机制和构造意义。
2 样品描述及岩相学本文所研究的高级变质岩分布在拉萨地体中北部(图 1、图 2)。这些变质岩石或与奥陶纪的沉积岩之间呈不整合接触，或与奥陶纪至第三纪的沉积地层之间呈断层接触。这些变质岩和沉积岩被白垩纪到始新世的花岗岩侵入(图 2)。本文所研究的样品采自纳木错以西40km的八嘎地区(N=30°48.981′，E=90°01.152′)(图 2)。野外观察表明，该地区的高级变质岩石主要由基性麻粒岩和角闪岩组成，含少量泥质片岩、石英岩和大理岩。
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图 1 西藏区域简化地质图(据朱弟成等，2011修改)，显示了北拉萨地体研究区的位置 缝合带：JSSZ-金沙缝合带；LSSZ-龙木错-双湖缝合带；BNSZ-班公-怒江缝合带；LMSZ-洛巴堆-米拉山缝合带；IYZSZ-印度河-雅鲁藏布缝合带.STDS-西藏南部的拆离体系；MCT-主中央逆冲断层；MBT-主边界逆冲断层 Fig. 1 Simplified geological map of the Tibet region (modified after Zhu et al., 2011), showing the location of the study area in the North Lhasa terrane Suture zones: JSSZ-Jinsha; LSSZ-Longmu Tso-Shuanghu; BNSZ-Bangong-Nujiang; LMSZ-Luobadui-Milashan; IYZSZ-Indus-Yarlung Zangboe. STDS-Southern Tibetan detachment system; MCT-Main Central thrust; MBT-Main Boundary thrust |
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图 2 研究区地质图，显示了样品位置 Fig. 2 Geological map of the study area, showing the sample locations |
岩相学研究表明，所研究的基性麻粒岩的原岩是辉长岩。由于其经历了不同程度的进变质和退变质作用，可将其划分为三种主要岩石类型：变质辉长岩(角闪岩化辉长岩)、麻粒岩和斜长角闪岩(退变质麻粒岩)。
角闪岩化的辉长岩多呈变余辉长结构，主要由残留的半自形、粗粒的单斜辉石和斜长石组成，可见少量斜方辉石残余。在岩浆单斜辉石与斜长石之间多发育由石榴石和石英组成的进变质冠状体(图 3a，b)。在手标本上显示为石榴石呈红眼圈状分布于白色的斜长石周围。在某些变质辉长岩中，单斜辉石被角闪石部分或全部替代，斜长石被石榴石、黝帘石和新生富Na斜长石替代(图 3b，c)。
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图 3 变质辉长岩15-13 (a), 15-16 (b), 16-2 (c)、高压麻粒岩15-01 (d-g), 15-09 (h-i) 和角闪岩17-4 (j) 的显微镜下照片 (a)-变质辉长岩中的变余辉长结构，残余的单斜辉石与斜长石的自形程度相近，均呈现半自形，单斜辉石与斜长石相间排列，辉长岩经历角闪岩相变质作用，在单斜辉石与斜长石之间为连续分布的石榴石冠状体; (b)-变质辉长岩中的单斜辉石被角闪石全部替代，进变质过程中大的角闪石和残余的斜长石间见冠状体的石榴石、单斜辉石、角闪石和斜长石; (c)-变质辉长岩中的单斜辉石被角闪石全部替代，斜长石与大的角闪石和残余的斜方辉石间发育冠状体的石榴石，残余的斜长石生成的新的斜长石和石榴石; (d)-麻粒岩中的石榴石、单斜辉石、角闪石、斜长石、金红石和石英平衡共生，这些高压变质矿物均不同程度地被退变质矿物所替代; (e)-麻粒岩中单斜辉石被角闪石+斜长石的后成合晶所取代; (f)-麻粒岩中单斜辉石被单斜辉石(第二期)+斜长石的后成合晶所取代，单斜辉石被角闪石和斜长石整体或部分替代; (g)-麻粒岩中单斜辉石被单斜辉石(第二期)/斜方辉石+斜长石的后成合晶所取代，在高压单斜辉石中多见石英+钠长石出溶体; (h)-低压麻粒岩中单斜辉石中见角闪石+石英出溶，单斜辉石部分转化为角闪石; (Ⅰ)-退变麻粒岩中石榴石被角闪石+斜长石后成合晶所替代，金红石和钛铁矿被榍石替代; (j)-斜长角闪岩呈块状构造，主要是由角闪石和斜长石组成，可见少量的石英和黑云母 Fig. 3 Photomicrographs of the meta-gabbro 15-13 (a), 15-16 (b), 16-2 (c), the HP mafic granulite 15-01 (d-g), 15-09 (h-i) and the amphibolite 17-4 (j) (a)-palimpsest gabbro texture in meta-gabbro, relict clinopyroxene and plagioclase are similar in idiomorphic degree, clinopyroxene and plagioclase both show subhedral and alternate arrangement. Gabbro has experienced amphibolite-facies metamorphism. Continuous garnet corona is distributed between clinopyroxene and plagioclase. (b)-BSE image, showing that clinopyroxene in meta-gabbro is replaced completely by amphibole, there is a corona composed of garnet, clinopyroxene, amphibole and plagioclase between large amphibole and relict plagioclase. (c)-BSE image, showing that corona garnet occurs between plagioclase and large amphibole or relict orthopyroxene, new plagioclase and garnet have formed from relict plagioclase. Note that the clinopyroxene in meta-gabbro is replaced by amphibole. (d)-The HP mafic granulite contains a primary mineral assemblage of garnet (g), clinopyroxene (cpx), amphibole (amp), plagioclase (pl), rutile (ru) and quartz (q) in equilibrium coexistence and these HP minerals are replaced by retrograde minerals in varying degrees. (e)-BSE image, showing that clinopyroxene is replaced by amphibole and plagioclase symplectite in HP granulite. (f)-BSE image, showing the clinopyroxene is replaced by clinopyroxene (Ⅱ) and plagioclase symplectite in HP granulite. Clinopyroxene is partially or completely replaced by symplectitic corona of amphibole+plagioclase. (g)-BSE image, showing the clinopyroxene is replaced by clinopyroxene (Ⅱ) and/or orthopyroxene+plagioclase symplectite in HP granulite. Exsolved needles of quartz+albite occur within clinopyroxene. (h)-BSE image, showing exsolved needles of quartz+amphibole occur within clinopyroxene in low pressure granulite; clinopyroxene is partly replaced by amphibole. (Ⅰ)-BSE image, showing garnet is replaced by amphibole+plagioclase symplectite or symplectitic corona in retrograde granulite. The rutile and ilmenite are replaced by sphene. (j)-plagioclase amphibolite (17-4) has massive structure, is composed mainly of amphibole and plagioclase. Minor quartz and biotite occur in amphibolite. Mineral abbreviations are after Whitney and Evans (2010) |
麻粒岩多呈块状构造，主要是由石榴石、单斜辉石、斜长石和石英组成，可含少量角闪石、金红石和钛铁矿(图 3d)，为典型的高压基性麻粒岩相矿物组合。在大多数麻粒岩中，原生的高压变质矿物不同程度地被退变质矿物所替代，如单斜辉石被角闪石+斜长石(图 3e) 或者单斜辉石+斜方辉石+斜长石后成合晶替代(图 3f，g)，石榴石被角闪石+斜长石后成合晶或冠状体替代(图 3h，i)，金红石和钛铁矿被榍石替代(图 3i)。部分石榴石或单斜辉石被角闪石整体或部分替代(图 3f，h，i)。而且，在高压单斜辉石中多见石英、钠长石(图 3g) 或石英和角闪石出溶体(图 3h)。部分麻粒岩已经完全退变质成斜长角闪岩，主要是由角闪石和斜长石组成，可见少量的石英和黑云母(图 3j)。
根据上述岩相学观察，可在基性麻粒岩中区分出以下5个矿物组合(表 1)：(Ⅰ) 辉长岩矿物组合，以弱变质辉长岩中保留的大颗粒单斜辉石、斜长石和斜方辉石组合为特征(图 3a-c)；(Ⅱ) 角闪岩相组合，以变质辉长岩中呈合晶状产出的石榴石+石英冠状体，替代原岩斜长石的石榴石、黝帘石和斜长石，或者部分或整体替代早期单斜辉石的角闪石为特征(图 3a-c)；(Ⅲ) 高压变质矿物组合，以麻粒岩中的原生高压矿物石榴石+单斜辉石+斜长石+石英+角闪石+金红石为特征(图 3d)；(Ⅳ) 麻粒岩相变质矿物组合，为替代高压矿物的后成合晶矿物单斜辉石+斜方辉石+斜长石+角闪石+石英组合为特征(图 3f，g)；(Ⅴ) 角闪岩相退变质矿物组合，以麻粒岩相强烈退变质形成的角闪岩中的矿物组合角闪石+斜长石+黑云母+石英为特征(图 3j)。所以，纳木错地区的辉长岩经历了4阶段变质作用，从早到晚依次是，角闪岩相进变质，高压麻粒岩相进变质，麻粒岩相退变质，角闪岩相退变质。
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表 1 拉萨地体北部变辉长岩、高压麻粒岩及角闪岩不同期次的矿物组合 Table 1 Mineral assemblages at different stages in meta-gabbro, HP granulite and amphibolite in the Northern Lhasa Terrane |
石榴石出现在辉长岩的进变质过程中和麻粒岩相变质峰期。角闪岩相进变质过程中形成的石榴石(g2) 有两种产状，一是交代岩浆斜长石，并多在斜长石中呈包体产出的石榴石(g2-1)，二是在岩浆斜长石与单斜辉石，或与角闪石之间呈冠状体的石榴石(g2-2)。石榴石(g2-1) 具有相对较高的MnO (3.3%~3.6%) 和FeO含量(~30.9%)，较低的MgO (2.1%~2.5%) 和CaO含量(6.4%~6.8%)(表 2)。石榴石(g2-2) 成分范围大，斜长石与单斜辉石之间的石榴石冠状体具有相对较低的MnO (0.8%~0.9%) 和FeO含量(22.5%~24.3%)，较高的MgO (5.0%~5.8%) 和CaO (10.1%~10.8%)；斜长石与角闪石之间的石榴石冠状体具有相对较高的MnO (1.2%~1.9%) 和FeO (29.4%~31.0%)，较低的MgO (2.9%~3.1%) 和CaO (6.8%~8.7%)。所以，g2-1具有较高的铁铝榴石(Xalm=0.66) 和锰铝榴石(Xsps=0.07~0.08) 含量，较低的钙铝榴石(Xgr=0.17~0.19) 和镁铝榴石(Xpy=0.08~0.10)(图 4a)，而后一种石榴石(g2-2) 具有相对较低的铁铝榴石(Xalm=0.49~0.66) 和锰铝榴石(Xsps=0.02~0.04)，镁铝榴石(Xpy=0.11~0.21) 和钙铝榴石(Xgr=0.19~0.30) 较高(图 4a)。高压基性麻粒岩峰变质期形成的石榴石(g3) 具有很低的MnO (0.8%~0.9%) 和FeO (24.0%~24.8%)，高的MgO (5.5%~5.7%) 和CaO含量(9.1%~9.7%)(表 2、图 4a)。镁铝榴石(Xpy=0.21) 和钙铝榴石(Xgr=0.25~0.26) 较高，锰铝榴石(Xsps=0.02) 和铁铝榴石(Xalm=0.51~0.52) 相对较低(图 4a)。
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表 2 变辉长岩和基性麻粒岩中石榴石的化学成分(wt%) Table 2 Chemical composition of garnet in the meta-gabbro and mafic granulites (wt%) |
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图 4 石榴石成分(a)、单斜辉石的成分和命名(b) 和斜长石的成分和命名(c) Fig. 4 Chemical compositions of garnet (a), compositions and nomenclature of clinopyroxene (b) and compositions and nomenclature of plagioclase (c) |
残留的岩浆单斜辉石(cpx1) 具有较低的Al2O3(1.7%~2.3%) 和Na2O (0.9%~1.4%)，较高的MgO (13.3%~13.8%)，XMg(=Mg/(Fe2++Mg)) 为0.79~0.84。硬玉分子含量为0.03~0.05。在角闪岩相进变质阶段形成的与石榴石冠状体共生的单斜辉石(cpx2) 具有较高的Al2O3(3.05%) 和FeO (15.5%)，低的CaO (11.81%) 和Na2O (0.24%)。硬玉分子含量为0.02。高压基性麻粒岩中的单斜辉石(cpx3) 具高的Al2O3(5.3%~6.2%) 和Na2O (1.9%~2.7%)，低的MgO (10.9%~11.5%)。硬玉分子含量为0.13~0.19。在麻粒岩相退变质阶段，呈冠状体中产出的单斜辉石(cpx4) 具有低的Al2O3(1.2%~1.3%) 和Na2O (0.5%~0.6%)，较高的MgO (13.8%~14.0%) 和CaO (22.9%~23.1%)(表 3、图 4b)。硬玉分子含量为0.02~0.03。残留的岩浆斜方辉石(opx1) 大部分为铁辉石，具较高的FeO (29.1%) 和MgO (15.4%)，其XMg为0.49。退变质冠状体中的斜方辉石(opx4) 为顽辉石, 具有较高的FeO (25.2%) 和MgO (19.9%)，其XMg为0.59。
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表 3 变辉长岩和基性麻粒岩中辉石的化学成分(wt%) Table 3 Chemical composition of pyroxene in the meta-gabbro and mafic granulites (wt%) |
变质辉长岩中的岩浆斜长石(pl1) 具有较高的CaO (11.0%~12.0%)，为拉长石(An=54~58)；角闪岩相进变质形成的斜长石(pl2) 具有较低的CaO (9.0%~9.1%)，为中长石(An=43)；基性麻粒岩峰期变质的斜长石(pl3) 具有更低的CaO (6.1%~6.5%)，为奥长石(An=29~31)；在麻粒岩相退变质阶段形成的斜长石成分变化范围较大，与其结构部位紧密相关，其中与单斜辉石(cpx4) 一起构成合晶替代cpx3的斜长石(pl4-1) 的CaO含量为6.6%~9.4%，为中长石(An=31~42)；呈单斜辉石退变边的斜长石(pl4-2) 发育成分环带，核部的CaO含量是10.1%，为中长石(An=47)，边缘的CaO含量是5.1%，为奥长石(An=24)。而石榴石边部(g3) 后成合晶中的斜长石(pl4-3) 的CaO含量为11.4%~12.6%，为拉长石(An=56~61)；角闪岩相退变质阶段形成的斜长石(pl5) 具有最低的CaO (3.1%~3.6%)，相当于奥长石(An=16~17)(表 4)。
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表 4 变辉长岩、基性麻粒岩和角闪岩中斜长石的化学成分(wt%) Table 4 Chemical composition of plagioclase in the meta-gabbro, mafic granulites and amphibolite (wt%) |
角闪岩相进变质过程中形成的角闪石(amp2) 为镁质普通角闪石(角闪石的命名参考Leake et al., 1997)，具有较高的MgO (12.3%~12.9%)，较低的Al2O3(9.3%~9.4%)、FeO (14.1%~14.8%) 和Na2O (1.1%)。高压麻粒岩中的角闪石(amp3) 为镁绿铁闪石，具有较高的Al2O3(12.7%~12.9%)、FeO (18.1%~18.7%) 和Na2O (2.1%~2.2%)，较低的MgO (10.1%~10.3%)。单斜辉石后成合晶中的角闪石(amp4-1) 为韭闪石或镁绿钙闪石，Al2O3较高(11.8%~12.1%)，FeO较高(17.3%~17.4%)，Na2O高(2.1%~2.2%)，MgO高(10.1%~10.4%)，CaO高(11.3%~11.4%)。呈单斜辉石退变边的角闪石(amp4-2) 为钙质的浅闪石，具有较高的Al2O3(12.4%~12.6%)、FeO (19.4%~19.6%) 和Na2O (2.2%)，较低的MgO (9.3%~9.6%)。石榴石后成合晶中的角闪石(amp4-3) 为韭闪石或镁绿钙闪石，Al2O3高(12.4%~13.3%)，FeO较高(17.3%~17.4%)，Na2O高(1.9%~2.0%)，MgO高(10.3%~10.6%)，CaO高(11.7%~11.9%)。角闪岩中的角闪石(amp5) 是镁质普通角闪石，Al2O3低(9.8%~9.9%)，FeO高(19.9%)，Na2O低(1.1%~1.2%)，MgO低(8.3%~8.5%)，CaO高(11.4%~11.6%)(表 5)。
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表 5 变辉长岩、麻粒岩和角闪岩中角闪石的化学成分(wt%) Table 5 Chemical composition of amphibole in the meta-gabbro, mafic granulites and amphibolite (wt%) |
采用矿物热力学模拟方法估算了高压麻粒岩峰期和退变质期的P-T条件。计算过程所使用的全岩化学成分在国家地质测试中心分析。分析结果表明，高压麻粒岩(T10-15-01) 和斜长角闪岩(T10-17-04) 为基性岩，全岩成分见表 6。由于MnO和K2O的含量很低，我们选择模拟体系Na2O-CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-TiO2-Fe2O3(NCFMASHTO) 来对高压麻粒岩和斜长角闪岩进行P-T假切面的计算。有效的全岩成分被标准化为模拟体系的摩尔比例见表 6。在体系NCFMASHTO中，水被认为是过量的。因为在角闪石出现的情况下，熔体仅占了岩石很小的一部分(Poli and Schmidt, 2002)，并且目前还没有一个适合基性岩的熔体的模型，所以熔体相被忽略。因此，在目前的假切面中的高温区域由于熔体的缺失很可能是亚稳定的(Daczko and Halpin, 2009)。
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表 6 高压基性麻粒岩和角闪岩的全岩化学成分 Table 6 The whole rock chemical composition of high pressure mafic granulites and amphibolite |
假切面计算是用THERMOCALC 3.31(Powell et al., 1998) 得到的，运用了Holland and Powell (1998)内部一致性热力学数据对的2003年11月的更新版本(file tcds55.txt)。本文采用最新的矿物活度-成分模型，分别是石榴石(g；White et al., 2007)，单斜辉石(cpx；Green et al., 2007)，斜方辉石(opx；White et al., 2002)，普通角闪石(hb；Diener et al., 2007)，阳起石(act；Diener et al., 2007)，蓝闪石(gl；Diener et al., 2007)，斜长石(pl；Holland and Powell, 2003)，绿帘石(ep；Holland and Powell, 1998)，绿泥石(chl；Holland and Powell, 1998) 和钛铁矿(ilm；White et al., 2000)。假设的流体相为纯水、金红石、硬柱石、榍石和石英都是纯端元相。
图 5a显示了麻粒岩在NCFMASHTO体系中的P-T假切面图。图 5a主要是由二变、三变、四变和五变区组成，少量的单变、六变和七变区域。石榴石稳定在1.30~0.85GPa以上，单斜辉石稳定的温度在500~600℃以上，斜方辉石在1.30GPa以下稳定的温度大于740℃。在假切面图中，所有研究的基性高压麻粒岩的矿物组合：石榴石、单斜辉石、角闪石、斜长石、石英和金红石稳定的P-T区间是P=1.05~1.65GPa，T=610~830℃(图 5a)。该高压麻粒岩中石榴石的XCa和XMg等值线交叉在上述矿物组合稳定区的上部，并给出了一个较小的P-T区间，相应的条件是1.55~1.65 GPa和730~740℃(图 5a)。因此，这个温、压条件应该代表高压麻粒岩的峰期变质条件。Zhang et al. (2012)应用Ravna (2000)的石榴石-单斜辉石的Fe2+-Mg交换温度计和Eckert et al. (1991)的石榴石-单斜辉石-斜长石-石英地质压力计对该地区的高压基性麻粒岩的变质条件进行了计算，得出的结果是1.7GPa和780℃，略高于我们的模拟结果。
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图 5 样品T10-15-1(a) 和样品T10-17-4 (b) 的P-T假切面 Fig. 5 P-T pseudosection for granulite sample T10-15-1 (a) and for amphibolite sample T10-17-4 (b) from Tibet |
模拟结果也表明，高压麻粒岩相的早期退变质组合cpx-opx-pl-hb-lm (+H2O) 稳定在P < 0.9GPa和T>740℃条件下。用Holland and Blundy (1994)角闪石-斜长石温度计和Bhadra and Bhattacharya (2007)角闪石-斜长石-石英压力计，选用基质中的斜长石(pl4-2) 核部成分和与之相邻的角闪石(hb4-2) 核部成分计算出该期变质作用的P-T条件是0.82GPa和821℃。该结果与P-T假切面限定出的矿物组合稳定区间相一致。
由于变质辉长岩与高压麻粒岩具有相似的全岩化学成分，所以我们也运用上述P-T假切面对辉长岩进变质阶段的P-T条件进行了限定。变质辉长岩的角闪岩相进变质矿物组合是hb-g-cpx-pl-lm-q，它们稳定的P-T区域是0.85~1.10GPa，670~840℃(图 5a)。同时，冠状体石榴石(g2-2) 的Xca和Xmg等值线也交叉在上述矿物组合的稳定区，并给出了一个较小的P-T区间，即0.9~1.0GPa和710~720℃(图 5a)。这一结果可以代表麻粒岩的角闪相进变质条件。另外，用Holland and Blundy (1994)角闪石-斜长石温度计和Bhadra and Bhattacharya (2007)角闪石-斜长石-石英压力计，选用该阶段形成的大颗粒斜长石(pl2) 与角闪石(amp2) 成分，计算出的P-T条件是0.85GPa和720℃，与P-T假切面模拟出的结果较为接近。
图 5b显示了斜长角闪岩(T10-17-04) 在NCFMASHTO体系中的P-T假切面图。角闪岩相退变质组合pl-hb-lm-q (+H2O) 稳定的P-T条件为0.40~0.85GPa和515~700℃。共生的斜长石的Ca (pl) 等值线为0.20~0.21，在上述稳定区域，并给出了一个较小的P-T区间，相应的条件是0.60~0.68GPa和520~540℃(图 5b)。用Holland and Blundy (1994)角闪石-斜长石温度计和Bhadra and Bhattacharya (2007)角闪石-斜长石-石英压力计，选用角闪岩中大的斜长石(pl5) 与大的角闪石(amp5) 得到的高压基性麻粒岩的角闪岩相退变质条件是0.60GPa和610℃，与上述模拟结果得出的P-T条件接近，对应于角闪岩相变质作用的P-T区域。
研究表明，辉长岩一般在较高温(1000~1300℃) 和相对较低压(0.4~0.8GPa) 环境下结晶的。如西阿尔卑斯Allalin辉长岩结晶的P-T条件是1192~1224℃和0.52~0.77GPa (Bucher and Grapes, 2009)。奥地利阿尔卑斯南东的Eisenkappel辉长岩结晶的条件是1000±20℃和0.38~0.47GPa (Miller et al., 2011)。用McCarthy和Patiño Douce (1998)的斜长石-单斜辉石-石英压力计，选用变质辉长岩中残留的斜长石(pl1) 与单斜辉石(cpx1) 成分，在1200℃温度下计算出的压力为0.52GPa (图 6)。我们推测这一P-T条件有可能代表所研究辉长岩的结晶条件。
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图 6 变质作用的P-T轨迹 Fig. 6 Metamorphic P-T path for the HP granulite |
基于上述各阶段变质作用和原岩形成条件的计算结果，纳木错高压麻粒岩形成与折返的变质P-T条件示于图 6。P-T轨迹为顺时针型，从辉长岩原岩至角闪岩进变质阶段为明显降温的增压过程，从角闪岩至高压麻粒岩进变质阶段为近等温增压过程，从高压麻粒岩相峰期至早期麻粒岩退变质阶段为升温降压过程，早期麻粒岩至晚期角闪岩退变质阶段为降温降压过程。
5 构造意义纳木错高压麻粒岩变质块体分布于拉萨地体中北部，与古生代沉积岩地层之间为构造接触。该高压变质地块主要由基性麻粒岩组成，含少量泥质片岩、片麻岩、大理岩和石英岩。基性麻粒岩原岩为MORB型的辉长岩和玄武岩，显示出典型洋壳岩石的组合特征(Zhang et al., 2012)。锆石U-Pb定年表明，高压基性麻粒岩的原岩为形成于~900Ma的辉长岩，高压变质作用的时代为650Ma。基于这些特征表明，拉萨地体中部的高压麻粒岩与马达加斯加岛的高压麻粒岩具有相同的形成与演化历史(Zhang et al., 2012)。
研究表明，马达加斯加岛在新元古代至早古生代曾位于东非造山带的中部，经历了从晚新元古代至早古生代(650~460Ma) 的长期变质历史(如, de Wit et al., 2001; Berger et al., 2006; Collins, 2006; Jöns et al., 2009; Collins et al., 2012)。马达加斯加的Vohibory块体经历了0.9~1.2GPa和750~880℃的高压麻粒岩相变质作用(Jöns and Schenk, 2008)。而且，这个高压变质地块原岩由形成在洋壳的基性岩、大理岩、石英岩、变泥质岩和片麻岩组成，为~850Ma形成的莫桑比克洋的残余。新元古代的莫桑比克洋位于东、西冈瓦纳大陆之间，在两个大陆的汇聚过程发生俯冲和高压变质作用。
基于拉萨地体中部具有早新元古代洋壳组成，并发生了晚新元古代高压变质作用的特征，Zhang et al.(2012)认为像马达加斯加一样，拉萨地体很可能部分地起源于东、西冈瓦纳大陆之间的莫桑比克洋，随着印度与阿拉伯地块的汇聚，洋壳发生俯冲形成了晚新元古代的高压变质岩，并随着陆-陆碰撞叠加了早古生代的造山变质作用。因此，北拉萨地体在早古生代很可能位于南-北向巨型东非造山带的北端，它不仅记录了早期的洋壳俯冲历史，也很可能记录了后期的陆-陆碰撞造山过程。
本研究表明，拉萨地体北部的高压基性麻粒岩的原岩为辉长岩。这些辉长岩经历了早期的角闪岩相进变质作用，然后经历了近等温、增压进变质作用，达到高压麻粒岩相峰期，地热梯度相当于14℃/km。这些高压变质岩在折返的早期经历了增温、降压过程，叠加麻粒岩相变质作用，之后经历了降压、降温折返过程。这样的峰期变质条件和所指示的较高地热梯度，以及麻粒岩相变质叠加都表明，拉萨地体北部高压麻粒岩并非在典型的洋壳俯冲带构造环境中形成。因为，通过洋壳长期俯冲形成的高压变质岩显示出很低的地热梯度，经常经历蓝片岩相进变质作用，而且具有相似的进、退变质作用P-T轨迹，即整个P-T轨迹呈发荚状(Ernst, 1988)。相反，在大陆碰撞带形成的高压变质岩由于没有来自连续俯冲板块的冷却作用，经常经历了高温退变质作用。本文所研究的高压麻粒岩的退变质作用轨迹与碰撞带的高压变质岩非常类似(O'Brien and Rotzler, 2003)。
正如Mints et al.(2012)所综述的，少量的形成在洋壳俯冲(热俯冲) 过程中的显生宙高压变质岩(如, Page et al., 2003) 和全部形成在洋壳俯冲过程中的前寒武纪高压变质岩(如, Möller et al., 1995; Collins et al., 2004; Carlson et al., 2007; Mosher et al., 2008) 都显示出形成在高地热梯度环境下，并在退变质过程中经历加热，导致麻粒岩相变质作用的叠加。Mints et al.(2012)认为，洋中脊俯冲和地幔柱作用很可能是导致前寒武纪高压变质岩形成在相对“热”构造环境下的主要原因。另外，还有一种可能，那就是洋壳岩石在俯冲过程中从俯冲板块拆离，并就位到上覆大陆板块中，因此经历地壳加厚导致高压变质，并由于受到来自幔源岩浆的影响，而在退变质过程中经历加热导致麻粒岩相变质作用。因此，拉萨地体北部高压麻粒岩形成的构造环境还需要进一步研究。
6 结论(1) 拉萨地体北部纳木错高压基性麻粒岩的原岩为辉长岩，其记录了四期变质作用，分别为角闪岩相进变质、高压麻粒岩相峰期变质、麻粒岩相和角闪岩相退变质作用。
(2) 通过矿物热力学模拟和矿物温压计计算，所获得的各期变质作用的P-T条件分别是：角闪岩相进变质阶段(0.9~1.0GPa和710~720℃)，高压麻粒岩相峰期阶段(1.55~1.65GPa和730~740℃)，麻粒岩相变质阶段(0.82GPa和821℃)，以及角闪岩相退变质阶段(0.60~0.68GPa和520~540℃)。
(3) 纳木错高压基性麻粒岩的变质P-T轨迹为顺时针型，岩石经历了一个近等压降温的早期进变质过程，近等温升压的晚期进变质过程，以及加温降压的早期退变质过程和降温降压的晚期退变质过程。
(4) 纳木错高压基性麻粒岩形成在高地热梯度环境下，并不具有典型的洋壳俯冲特征，洋中脊俯冲和地幔柱作用是其成因的可能构造控制因素。
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