姜 楊，陳志洪，譚桂麗，楊祝良，周效華，袁 強，余明剛，趙希林，段 政

（1 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，南京 210016）（2 浙江省地質(zhì)調(diào)查院，杭州 311203）

欽杭結(jié)合帶是揚子與華夏兩大陸塊碰撞拼合形成的巨型構(gòu)造帶，大體沿欽州灣呈北東向延伸至杭州灣，全長近2000km。一般認為這兩大陸塊在晉寧期發(fā)生碰撞，至加里東期完全拼合形成完整的華南陸塊。但關(guān)于晉寧運動與加里東運動的動力學(xué)機制與演變過程、兩大陸塊碰撞方式與構(gòu)造演化、以及欽杭結(jié)合帶的邊界等，至今仍存在較大爭議，這直接制約了對華南大地構(gòu)造格局的全面認識［1－10］。

浙江省境內(nèi)的江山—紹興斷裂帶是欽杭結(jié)合帶地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象豐富、前寒武紀變質(zhì)基底（主要包括陳蔡巖群和部分八都巖群）出露較廣泛的地段（圖1a），也是最早得到公認的結(jié)合帶，蘊含著有關(guān)欽杭結(jié)合帶形成演化的重要線索，一直以來都是國內(nèi)外地學(xué)界研究和解剖華南大地構(gòu)造的熱點地區(qū)。該帶內(nèi)的龍游縣八都巖群長英質(zhì)片麻巖中首次發(fā)現(xiàn)了呈孤立小巖塊出露的加里東期榴閃巖，推測其可能是由榴輝巖退變質(zhì)形成的［12］。筆者等對龍游榴閃巖開展了系統(tǒng)的巖石學(xué)和礦物學(xué)、鋯石U－Pb年代學(xué)和Hf同位素等分析，陸續(xù)取得一系列新成果。本文重點介紹龍游榴閃巖的角閃巖相進變質(zhì)、榴輝巖相峰期變質(zhì)和角閃巖相退變質(zhì)階段的礦物組合和變質(zhì)溫壓條件，說明該榴閃巖確由榴輝巖發(fā)生角閃巖相退變質(zhì)形成。江紹結(jié)合帶加里東期超高壓變質(zhì)作用研究，對探討華夏、揚子兩大陸塊碰撞拼貼時限與方式以及加里東運動的性質(zhì)具有重大意義。

1 研究區(qū)概況

欽杭結(jié)合帶江山—紹興段沿線是浙江省前寒武紀變質(zhì)基底的主要分布區(qū)，包括八都巖群和陳蔡巖群等，巖性有片麻巖、斜長角閃巖、變粒巖、大理巖和石英巖等（圖1a）。研究區(qū)龍游縣境內(nèi)的變質(zhì)巖系以副片麻巖為主，間夾斜長角閃巖（圖1b）。該套變質(zhì)巖在《浙江省區(qū)域地質(zhì)志》中被歸入陳蔡巖群［13］，之后的1：5萬區(qū)調(diào)中曾單獨建立龍游巖群?，在地層清理時沿用《浙江省區(qū)域地質(zhì)志》的地層劃分方案，仍主要歸入陳蔡巖群［14］。但胡雄健等提出龍游溪口地區(qū)變質(zhì)巖層位相當于浙西南龍泉地區(qū)的八都巖群［15］；陳紹海等的研究也表明龍游地區(qū)的斜長角閃巖具有MORB的地球化學(xué)特征，與陳蔡地區(qū)典型的陳蔡巖群斜長角閃巖（島弧型和洋島型）明顯有別［16］；加之片麻巖中普遍含石墨?，具有八都巖群的巖性特征，近年來浙江省地礦系統(tǒng)傾向于將龍游溪口地區(qū)的變質(zhì)巖系劃歸八都巖群?？傊堄慰h境內(nèi)的變質(zhì)巖系研究程度不高，其原巖時代、變質(zhì)時代及層位歸屬等，尚存在爭議。本文沿用浙江省地礦系統(tǒng)新的劃分方案，將其歸入八都巖群。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（圖b據(jù)文獻［11］修改）Fig．1 Regional geological sketch map of the studied area

2 變質(zhì)作用階段及其溫壓條件

龍游榴閃巖的露頭可見結(jié)晶粗大的礦物，主要由粗粒角閃石和石榴子石組成，其中石榴子石多呈團塊狀集合體產(chǎn)出，角閃石多呈類似輝石的近等軸短柱狀，兩種礦物含量基本相當，粒徑一般在0．5～1．5cm，多數(shù)為1cm 左右（圖2a）。

鏡下觀察顯示，榴閃巖呈柱狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為石榴子石（45%～50%）、角閃石（40%～45%）、斜長石（5%）及石英（±3%），并殘留少量輝石，偶見黑云母、綠泥石和金紅石（圖2b）。石榴子石呈淡粉色粒狀，表面裂紋發(fā)育，顆粒大小不一，一般在1～5mm 之間，多呈聚斑狀產(chǎn)出；發(fā)育篩狀結(jié)構(gòu)，含較豐富的礦物包裹體，包裹體類型包括石英、斜長石、角閃石、磷灰石等（圖2b、圖2c），記載了早期進變質(zhì)階段的礦物共生組合和石榴子石的生長證據(jù)；石榴子石邊部發(fā)育典型的斜長石與角閃石后成合晶結(jié)構(gòu)，暗示巖石經(jīng)歷了強烈的角閃巖相退變質(zhì)。角閃石有兩類，其中一類顆粒較小，多與斜長石一起圍繞石榴子石分布，單偏光下多呈黃綠色—黃色的多色性，與斜長石一起構(gòu)成了石榴子石的反應(yīng)邊（圖2b、圖2c）；另一類則是保留輝石假象的角閃石，礦物顆粒較大，最大可達2～3 mm，多呈褐色－黃褐色的多色性，部分礦物顆粒中間亦可見少量輝石殘留（圖2b），反映角閃石為輝石后期退變而成。斜長石晶形以他形為主，聚片雙晶結(jié)構(gòu)發(fā)育，多填隙于其他礦物顆粒之間。巖石中亦可見鈦鐵礦周圍包裹榍石等反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)（圖2b），均是榴閃巖減壓退變質(zhì)的記錄。值得注意的是，局部可見較為自形斜長石和角閃石，接觸邊界平直且三聯(lián)點結(jié)構(gòu)發(fā)育，并有少量他形石榴子石殘留（圖2d），反映巖石退變過程中局部已達到較為穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。

根據(jù)上述巖相學(xué)特征分析，榴閃巖至少經(jīng)歷了角閃巖相進變質(zhì)、榴輝巖相峰期變質(zhì)和角閃巖相退變質(zhì)三個階段，各階段的礦物共生組合詳見下述。

為進一步確定榴閃巖不同變質(zhì)作用階段的礦物共生組合及單礦物化學(xué)成分并其計算溫壓條件，在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室利用JCXA733型電子探針儀進行了礦物成分分析，分析加速電壓為15kv，電流20nA，分析結(jié)果見表1。

（1）角閃巖相進變質(zhì)作用階段

從石榴子石包裹的礦物推測，該階段主要礦物共生組合為：斜長石＋角閃石＋石英，其他礦物可能包括磷灰石等。

圖2 龍游榴閃巖露頭和顯微照片F(xiàn)ig．2 Outcrop and microphotographs of the Longyou garnet amphibolites

斜長石以鈣長石為主，進行標準礦物計算后獲得的An含量為74～82，Ab含量為15～24，Or含量極低（＜0．4）。在Smith的長石分類圖解［17］中基本位于倍長石區(qū)域內(nèi)（圖3）。角閃石的SiO2含量均偏低（＜43．74%）、CaO 和TiO2含量較高（分別為11．78%～11．89%和1．02%～1．40%）；計算求得角閃石的Si為6．44～6．47，CaB＞1．88，TiOB＜0．12，而（Na＋K）A為0．31～0．38，在角閃石分類圖解［18］中均位于鐵普通角閃石區(qū)域，以富鐵鈣質(zhì)角閃石為主（圖4）。

圖3 長石An－Ab－Or分類圖解［17］Fig．3 Ab－An－Or discrimination diagram of feldspars

利用角閃石－斜長石－石英溫度計［19］和角閃石Al壓力計［20］計算獲得的溫壓條件分別為719℃～795℃和7．56Kpa～8．30Kpa（表1）。

（2）榴輝巖相峰期變質(zhì)作用階段

圖4 角閃石分類圖解［18］（圖例同圖3）Fig．4 Discrimination diagrams of amphibolites

研究表明榴輝巖在后期退變質(zhì)過程中，綠輝石將逐漸分解為透輝石和富鈉質(zhì)的斜長石，特別在強烈的角閃巖相退變質(zhì)過程中，透輝石和富鈉質(zhì)斜長石會繼續(xù)分解而難以保留［21］。本次巖相學(xué)研究表明，龍游榴閃巖中的角閃石殘留有未完全發(fā)生分解的細粒透輝石，且獲得了可靠的富鈉質(zhì)斜長石成分，證明榴閃巖曾發(fā)生過綠輝石分解為透輝石和富鈉質(zhì)斜長石的退變質(zhì)過程。據(jù)此推斷，榴輝巖相峰期變質(zhì)作用階段的礦物組合應(yīng)為石榴子石（核部）＋綠輝石±石英。

電子探針分析表明，石榴子石（核部）具有較高的FeO 含量（＞28．69%），CaO 含量中等（8．81%和7．75%），MgO 和MnO 含量較低（分別為＜3．21%和＜0．87%），相應(yīng)的鐵鋁榴石（Alm）分子分別為64．1%和64．5%，鈣鋁榴石分子（Gro）分別為21．5%和20．6%，鎂鋁榴石分子（Pyr）為12．7%和12．9%，錳鋁榴石分子（Spe）基本＜2%，鈣鐵榴石分子（And）基本為0，反映石榴子石具有高鐵的特征。單斜輝石各端元中En約31．9%和30．7%，Wo約為49．8%和49．2%，F(xiàn)s 為18．3%和20．1%，在Wo－Fs－En分類圖解中均位于透輝石區(qū)域（圖略）。鈉長石顆粒Ab含量＞85，An和Or含量很低（分別＜3和＜0．5）（圖3）。

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利用石榴子石單斜輝石溫度計［22］和石榴子石—單斜輝石—斜長石—石英壓力計［23］計算，結(jié)果表明榴輝巖相峰期變質(zhì)溫壓條件分別為668℃～821℃和26．42Kpa～33．46Kpa（表1）。

（3）角閃巖相退變質(zhì)作用階段

巖石在經(jīng)歷了榴輝巖相峰期變質(zhì)之后，最終退變至角閃巖相，形成了以石榴子石＋角閃石＋斜長石±石英共生組合為主的榴閃巖；鈦鐵礦亦發(fā)生分解反應(yīng)，析出鐵質(zhì)而形成榍石。

與峰期石榴子石（核部）成分相比，該階段的石榴子石FeO 含量明顯降低（＜27．82%）而CaO 和MgO 含量（分別為8．12%～9．81%和3．09%～3．99%）則略有升高；相應(yīng)的鐵鋁榴石分子（56．3%～61．0%）明顯降低而鈣鋁榴石（21．7%～29．6%）和鎂鋁榴石分子（12．0%～15．6%，）有所上升，錳鋁榴石分子（Spe）和鈣鐵榴石分子（And）含量基本不變。

斜長石亦以鈣長石為主，與進變質(zhì)階段的斜長石相比，CaO 含量升高而Na2O 含量降低，標準礦物計算結(jié)果表明其An含量為77～93，Ab含量為6～19，而Or含量極低（＜0．2），在Smith的長石分類圖解［17］中位于倍長石鈣長石區(qū)域內(nèi)（圖3）。

與進變質(zhì)階段形成的角閃石相比，退變質(zhì)階段形成的角閃石SiO2和FeO 含量略有降低而Al2O3含量則明顯升高；計算得到的Si為6．18～6．46，CaB＞1．81，TiOB＜0．19，而（Na＋K）A為0．39～0．46，在角閃石分類圖解［18］中基本位于鐵普通角閃石鈣質(zhì)閃石區(qū)域（圖4）。

利用角閃石—斜長石—石英溫度計［19］和石榴子石—角閃石—斜長石—石英壓力計［24］，估算角閃巖相退變質(zhì)作用的溫壓條件分別為611℃～854℃和4．76Kpa～9．30Kpa；而利用角閃石—斜長石—石英溫度計［19］和角閃石Al壓力計［20］計算獲得的溫壓條件分別為653℃～872℃和8．09Kpa～9．53Kpa（表1）。上述兩種計算方法獲得的溫度范圍差異不大，而壓力范圍則有較大差異。根據(jù)榴閃巖最終的礦物共生組合，選取前一種溫壓計計算方法獲得的結(jié)果作為角閃巖相退變質(zhì)的溫壓條件。

從上述角閃巖相進變質(zhì)—榴輝巖相峰期變質(zhì)—角閃巖相退變質(zhì)過程的溫壓條件可以推斷，巖石形成于高溫超高壓條件下，經(jīng)歷了近等溫升壓的進變質(zhì)作用階段至近等溫降壓的退變質(zhì)作用階段，具有順時針的P－T－t軌跡，與典型的碰撞造山帶的P－T－t軌跡一致［25］。

需說明的是，本次并未獲得巖石經(jīng)歷了麻粒巖相退變質(zhì)作用階段的相關(guān)證據(jù)，但是角閃巖相退變質(zhì)作用階段的溫壓條件計算結(jié)果，部分已進入麻粒巖相區(qū)域，暗示巖石可能經(jīng)歷了麻粒巖相退變質(zhì)作用階段。

3 鋯石U－Pb年代學(xué)

3．1 分析方法

鋯石用人工重砂方法選出，然后在雙目鏡下挑純，粘貼在環(huán)氧樹脂表面，拋光后將待測鋯石進行陰極發(fā)光（CL）圖象分析。CL照相在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成。鋯石LA－ICP－MS測年在南京大學(xué)殼幔演化與成礦作用研究國家重點實驗室完成，采用的儀器型號為Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave公司生產(chǎn)的UP213固體激光剝蝕系統(tǒng)，分析時激光束斑直徑為30μm，激光脈沖重復(fù)頻率為5 Hz；實驗原理和詳細的測試方法見文獻［26］。ICP－MS 的分析數(shù)據(jù)GLITTER4．0 程序計算獲得同位素比值、年齡和誤差。普通鉛校正采用Andersen的方法進行［27］，校正后的結(jié)果用ISOPLOT 程序（ver．2．49）完成年齡計算和諧和圖繪制［28］。

3．2 測試結(jié)果

對榴閃巖（10BSST－1）共完成了28個鋯石年齡的測定，分析結(jié)果見表3。標定測年鋯石大部分為短柱狀到長柱狀，長／寬為1∶1～3∶1，顆粒大小約10～250μm。鋯石的U、Th 含量極低（分別為16～81μg／g 和3 ～25μg／g），Th／U 比值為0．08～0．85（大部分＜0．4），屬于典型的變質(zhì)鋯石［29］；陰極發(fā)光（CL）圖象強度較弱，具變質(zhì)鋯石所特有的弱分帶或面狀分帶特征（圖5）。測年結(jié)果顯示，28個測點的（206Pb／238U）加權(quán)平均年齡為454±4 Ma（MSWD＝0．6，n＝28），代表了榴閃巖的變質(zhì)時代（圖6），這與汪建國等報道的變質(zhì)年齡（451＋8／－18）Ma基本一致［11］。

4 討論

榴閃巖是高壓變質(zhì)的代表性巖石，既可由進變質(zhì)作用形成，也可由退變質(zhì)作用形成。高壓進變質(zhì)形成的榴閃巖見于秦嶺造山帶［30］、祁連造山帶［31］等地；在蘇魯—大別造山帶發(fā)現(xiàn)超高壓相榴輝巖退變質(zhì)形成的高壓相榴閃巖［32］。龍游榴閃巖的變質(zhì)時代為454±4Ma，經(jīng)歷了角閃巖相進變質(zhì)—榴輝巖相峰期變質(zhì)—角閃巖相退變質(zhì)作用過程，說明江紹帶加里東期曾發(fā)生深俯沖并快速折返。

表2 龍游榴閃巖的鋯石U－Pb同位素分析結(jié)果Table 2 Zircon U－Pb isotope of the Longyou garnet amphibolites

圖5 龍游榴閃巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像Fig．5 CL images of zircons from the Longyou garnet amphibolites

圖6 龍游榴閃巖的鋯石U－Pb諧和圖Fig．6 U－Pb concordia diagram of zircons from the Longyou garnet amphibolites

在欽杭結(jié)合帶江紹段沿線，八都巖群和陳蔡巖群在空間上可共生，巖石組合和變質(zhì)相也大致相似。不同的是，八都巖群的原巖可能主要屬古元古代，而陳蔡巖群原巖主要屬新元古代［15，33－37］。比較而言，對陳蔡巖群變質(zhì)作用研究較多，如前人報道了陳蔡巖群變質(zhì)巖的40Ar－39Ar坪年齡為415．1 Ma，反映其主變質(zhì)時代屬加里東期［38］；變質(zhì)作用發(fā)生于中高溫、中—低壓條件下［39］，變質(zhì)相大多達到高綠片巖相－角閃巖相，根據(jù)變質(zhì)共生礦物對△18O 值得出變質(zhì)溫度為554℃～573℃，平均565±15℃［40］；亦有研究表明陳蔡巖群經(jīng)歷了低角閃巖相到高角閃巖相兩個階段的變質(zhì)，前者溫壓條件分別為530℃～580℃和0．4Gpa～0．5Gpa；主變質(zhì)晚期溫度明顯增高，出現(xiàn)高角閃巖相礦物組合，其溫壓條件估算分別為600℃～700℃和0．6Gpa ～0．8Gpa［41］。陳蔡巖群中石榴子石成分特征也反映其變質(zhì)程度達到角閃巖相，根據(jù)鎂在石榴石—黑云母礦物對的分配與溫度關(guān)系計算，其變質(zhì)溫度為550℃～700℃，壓力為400 MPa～800 MPa，相當于中壓角閃巖相［42］。前人在陳蔡巖群變質(zhì)巖中還發(fā)現(xiàn)少量多硅白云母等中—高壓變質(zhì)礦物［43－44］；通過對陳蔡巖群變質(zhì)巖中角閃石的研究，提出存在麻粒巖相變質(zhì)的跡象［39］。此外，還有研究表明，陳蔡巖群變質(zhì)作用有從早期十字石—矽線石相向晚期低綠片巖相退變的過程［45］，結(jié)合遂昌已發(fā)現(xiàn)麻粒巖相變質(zhì)作用［46］，龍游榴閃巖超高壓變質(zhì)作用可能反映研究區(qū)曾經(jīng)歷過較強烈的退變質(zhì)作用過程。

如前所述，一般認為揚子和華夏兩大陸塊與晉寧期發(fā)生碰撞，之后發(fā)生裂解，至加里東期發(fā)生陸內(nèi)造山事件導(dǎo)致兩大陸塊最終拼合而成統(tǒng)一的華南大陸［1－7，47］。有關(guān)華南陸內(nèi)造山模式的主要依據(jù)包括：①華夏地塊大規(guī)模分布的加里東期花崗巖以S型的過鋁質(zhì)花崗巖為主，缺乏后造山A 型花崗巖、鈣堿性花崗巖等［7，48－49］；②區(qū)內(nèi)缺乏反映加里東期古華南洋關(guān)閉事件的島弧安山巖和蛇綠巖套等［7］；③華夏地區(qū)加里東期幔源巖漿活動微弱，鮮見同期火山巖和基性巖［6－7］，Wang et al．報道了華夏地塊內(nèi)部規(guī)模較小的4個基性巖體，將其解釋為加里東期陸內(nèi)造山作用的產(chǎn)物［50］；④華南缺乏加里東期高壓超高壓變質(zhì)巖，僅局部見有高壓麻粒巖相變質(zhì)作用［46，51］。

然而，關(guān)于揚子和華夏兩大陸塊的碰撞拼合時間以及華南加里東運動的性質(zhì)（陸內(nèi)造山還是陸陸碰撞造山）始終存在重大分歧。如徐備等認為揚子和華夏板塊于元古代晚期（震旦紀前）發(fā)生碰撞造山運動，加里東期又有一次碰撞事件［52］；王德滋和沈渭洲提出華夏地塊與揚子地塊之間至少經(jīng)歷了3次大的碰撞拼貼（晉寧期、加里東期和海西—印支期），相應(yīng)形成了3期碰撞型花崗巖，并最終于印支期發(fā)生碰撞拼合［53］；彭松柏等則提出，云開信宜、高州一帶加里東期基性侵入巖（392±53Ma）形成于俯沖－碰撞大陸邊緣的火山弧構(gòu)造背景，且是俯沖－碰撞后伸展－拆沉－底侵作用階段的產(chǎn)物［54］；吳浩若亦提出志留紀早期江南海盆封閉，揚子地塊和華夏地塊之間形成加里東褶皺帶，贛東北蛇綠巖帶為加里東褶皺帶和華夏地塊之間的接合帶［55］。

本次研究揭示龍游榴閃巖是榴輝巖退變質(zhì)作用的產(chǎn)物，這是欽杭結(jié)合帶內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)超高壓變質(zhì)作用，說明華夏和揚子兩大陸塊真正的碰撞拼貼應(yīng)發(fā)生在加里東期。榴閃巖相對富Ti（＞2%）和Na（Na2O／K2O＞1．2）、高Nb含量（＞9μg／g），具有富鈮玄武巖的地球化學(xué)特征，其鋯石初始Hf同位素組成εHf（454 Ma）＝0．95～5．47（筆者暫未發(fā)表數(shù)據(jù)），推斷其原巖可能為形成于大洋俯沖環(huán)境的基性島弧巖漿巖，從另一方面佐證了榴閃巖原巖形成之時兩大陸塊之間可能仍存在強烈的洋－陸俯沖作用而尚未發(fā)生碰撞拼合。欽杭結(jié)合帶超高壓變質(zhì)作用的厘定，說明加里東運動的本質(zhì)為陸陸碰撞造山而非陸內(nèi)造山，這對探討華南的大地構(gòu)造演化歷史具有重要意義。

5 結(jié)論

（1）欽杭結(jié)合帶龍游榴閃巖的變質(zhì)時代為454±4Ma，經(jīng)歷了早期角閃巖相進變質(zhì)、中期榴輝巖相峰期變質(zhì)和晚期角閃巖相退變質(zhì)三個階段，具順時針P－T－t軌跡；暗示其屬于陸陸碰撞造山的產(chǎn)物。

（2）欽杭結(jié)合帶內(nèi)加里東期超高壓變質(zhì)作用的厘定，說明華夏和揚子兩大陸塊碰撞拼合發(fā)生在加里東期。

致謝：本研究得到肖慶輝、陸松年、鄧晉福、潘桂棠等先生的指導(dǎo)，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室吳春明教授和李曄博士在溫壓條件計算方面給予幫助，與浙江省地質(zhì)調(diào)查院王孔忠高工、陳忠大高工、顧明光高工、汪建國高工和余盛強工程師進行過多次研討，加拿大滑鐵盧大學(xué)林壽發(fā)教授、南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所邢光福研究員、沈加林高工、王存智助理研究員和洪文濤研究實習(xí)員等提供了有益的建議，在此一并表示誠摯謝意！

注釋

?浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)廳．1：5萬衢州市幅、龍游縣幅、靈山幅、沐塵幅、蕉川幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告（內(nèi)部資料）．1995．

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