王浩博 曹淑云** 李俊瑜 程雪梅 呂美霞

1. 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室, 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 4300742. 薩爾茨堡大學(xué)地理與地質(zhì)學(xué)院，薩爾茨堡 A-5020

造山帶中宏微觀構(gòu)造特征、變形-變質(zhì)作用及其精細(xì)年代學(xué)綜合研究是熱點和難點，尤其是對造山帶內(nèi)大型走滑斷層的運動、變形及變質(zhì)事件的精細(xì)厘定，對研究深部地殼巖石剝露及造山帶演化具有重要意義(吳春明和耿元生, 2001; 閆全人等, 2001)。新生代以來印度板塊與歐亞板塊碰撞及持續(xù)碰撞是青藏高原地區(qū)及其周緣巖石圈結(jié)構(gòu)形成與演化的重要事件(Molnar and Tapponnier, 1975; Tapponnieretal., 1982)。青藏高原的形成、構(gòu)造-巖漿活動、礦產(chǎn)資源以及周緣造山帶的形成、地質(zhì)演化、地貌及氣候等都直接受板塊碰撞和后碰撞作用過程的制約(Tapponnieretal., 1982, 1990; Molnar and England, 1990; Leloup and Kienast, 1993; Chenetal., 1995, 2000; 鐘大賚和丁林, 1996; Chungetal., 1998; Burchfiel and Wang, 2003; 劉俊來等, 2006; 王二七等, 2006; 王二七, 2017; 莫宣學(xué)和潘桂棠, 2006; 吳福元, 2015; 徐志琴等, 2016; Dingetal., 2017)。以喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)為轉(zhuǎn)折點的青藏高原東南緣地區(qū)，發(fā)育了一系列大型走滑斷裂帶并伴隨出露深變質(zhì)-變形雜巖體，如沿紅河-哀牢山走滑斷裂帶出露雪龍山-點蒼山-哀牢山-大象山變質(zhì)雜巖，沿崇山斷裂帶出露瀾滄江-崇山變質(zhì)雜巖，以及沿高黎貢走滑斷裂帶出露高黎貢變質(zhì)雜巖等。這些深變質(zhì)雜巖體主體呈S-N或NW-SE向的狹長帶狀分布在三江扇形區(qū)內(nèi)(圖1)，被稱為“三江變質(zhì)雜巖帶”。

沿著這些走滑斷裂帶出露大量的深變質(zhì)雜巖體，這些深變質(zhì)雜巖保存了極其豐富的變形-變質(zhì)以及構(gòu)造-熱演化信息。紅河-哀牢山走滑斷裂帶作為印支地塊與華南地塊的構(gòu)造邊界，在印度和歐亞板塊碰撞以及持續(xù)碰撞過程起著重要的協(xié)調(diào)作用(Zhongetal., 1990, 1996; Tapponnieretal., 1990; Leloup and Kienast, 1993; 劉俊來等, 2006, 2007, 2011; 王二七等, 2006; 張進(jìn)江等, 2006; Zhangetal., 2010, 2011, 2017; 戚學(xué)祥等, 2012; Xuetal., 2015)。該走滑斷裂帶主要表現(xiàn)為早期左行走滑剪切和晚期右行走滑-正斷斷裂作用(Leloup and Kienast, 1993; Caoetal., 2011b, 2016; 程雪梅等, 2018)。對紅河-哀牢山走滑剪切時限、變形-變質(zhì)方面開展了一定的研究工作，并對高級變質(zhì)地體的峰期變質(zhì)溫壓條件(P-T)進(jìn)行了簡單估算(Nam, 1998; Leloupetal., 2001; Gilleyetal., 2003; 戚學(xué)祥等, 2012; 王舫等, 2013; 趙春強等, 2014)，但是對于這些變質(zhì)雜巖帶內(nèi)不同階段的變質(zhì)-變形作用，尤其是對深變質(zhì)雜巖中峰期變質(zhì)相的宏觀和微觀構(gòu)造特征、礦物相的轉(zhuǎn)變、變質(zhì)-變形相互作用以及年代學(xué)結(jié)合的P-T-t-D的演化軌跡仍然還存在爭議。

本文以紅河-哀牢山斷裂帶中出露的哀牢山深變質(zhì)雜巖中的變基性巖和變泥質(zhì)巖為重點研究對象，開展了詳細(xì)的宏觀與微觀構(gòu)造特征、EBSD組構(gòu)、巖相學(xué)特征、鋯石測年、礦物組合特征及礦物化學(xué)成分并結(jié)合并對不同變質(zhì)階段的溫壓條件進(jìn)行估算，闡釋了哀牢山深變質(zhì)雜巖在不同變質(zhì)階段的礦物組合和變形-變質(zhì)特征，確定了巖石和礦物變質(zhì)-變形反應(yīng)序列和P-T-t-D軌跡，所有這些為揭示青藏高原東南緣的三江地區(qū)深變質(zhì)雜巖的變形-變質(zhì)歷史及構(gòu)造-熱事件提供科學(xué)佐證。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 紅河-哀牢山走滑斷裂帶及活動時限

圖1 東南亞地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡圖(據(jù)Tapponnier et al., 2001; Cao et al., 2011a修改)(a)印度-歐亞板塊碰撞簡圖；(b)青藏高原東南緣東南亞地區(qū)、紅河-哀牢山走滑斷層帶以及沿著該帶出露的四個變質(zhì)雜巖，分別是雪龍山、點蒼山、哀牢山和大象山Fig.1 Geological sketch map of Southeast Asia (modified after Tapponnier et al., 2001; Cao et al., 2011a)(a) sketch map of Indian-Eurasian plate collision; (b) Southeast Asia of the southeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, Ailaoshan-Red River strike slip fault and four metamorphic complex along the fault, which is Xuelongshan, Diangcangshan, Ailaoshan and Day Nui Con Voi complex

沿紅河-哀牢山走滑斷裂帶發(fā)育了多個孤立出現(xiàn)的狹長變質(zhì)雜巖體，由北往南分別是云南地區(qū)的雪龍山、點蒼山、哀牢山和越南境內(nèi)的大象山(圖1)。哀牢山變質(zhì)雜巖體位于紅河-哀牢山走滑斷裂帶的中段，在四個雜巖中是規(guī)模最大的一個，向南延伸到越南境內(nèi)的范式坂地區(qū)(Leloupetal., 1995)。哀牢山變質(zhì)雜巖寬20～30km，長達(dá)500km，呈北西-南東向延伸。其北東側(cè)以紅河斷裂帶與華南未變質(zhì)的古生代-新生代地層呈斷層接觸，南西側(cè)以安定-九甲斷裂帶為界與蘭坪-思茅盆地中發(fā)育的未變質(zhì)侏羅系和白堊系沉積巖呈斷層接觸(圖2)。哀牢山變質(zhì)雜巖可劃分為深變質(zhì)巖帶和淺變質(zhì)巖帶，其中深變質(zhì)巖帶與淺變質(zhì)巖帶以哀牢山斷裂為界呈北西-南東向沿走滑斷層帶平行展布，中酸性侵入巖體主要集中在深變質(zhì)巖帶的南段。對于該走滑斷裂帶的剪切時限，進(jìn)行了很多的分析和討論，認(rèn)為紅河-哀牢山走滑斷層帶發(fā)生的大規(guī)模左行韌性剪切作用發(fā)生于距今35Ma至17Ma之間(Tapponnieretal., 1990; Sch?reretal., 1990; Leloupetal., 1995, 2001; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; Gilleyetal., 2003)。通過對越南境內(nèi)的大象山變質(zhì)雜巖的40Ar-39Ar測年認(rèn)為左行走滑剪切作用出現(xiàn)在27Ma，并持續(xù)到22Ma終止(Wangetal., 1998)。張進(jìn)江等(2006)提出紅河-哀牢山經(jīng)歷了三個階段的走滑事件：分別是58～56Ma之前、27～22Ma、13～12Ma。之后曹淑云等(2009)、Caoetal. (2011a)通過鋯石U-Pb SHRIMP測年獲得紅河-哀牢山走滑剪切帶的起始時間出現(xiàn)在30.88±0.32Ma, 高溫剪切持續(xù)到20Ma，即紅河-哀牢山走滑剪切帶的活動時限是31～20Ma。同時通過對點蒼山深變質(zhì)雜巖的40Ar-39Ar熱年代學(xué)分析，得出三個階段的冷卻、剝露過程，即28～13Ma(走滑剪切伴隨緩慢剝露)、13～4Ma(緩慢剝露)和4～0Ma(快速剝露)(Caoetal., 2011b)。Liuetal. (2012)通過初步的宏觀構(gòu)造、顯微構(gòu)造分析與變形石英的組構(gòu)分析認(rèn)為，剪切帶中無論是點蒼山、哀牢山還是大象山深變質(zhì)巖都經(jīng)歷了兩期不同環(huán)境下的構(gòu)造事件改造，即早期階段高溫純剪條件下的收縮變形作用與晚期階段疊加低溫單剪變形并伴隨著藏東地區(qū)區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)變(Caoetal., 2012; Chengetal., 2018)。

圖2 藏東南點蒼山-哀牢山變質(zhì)核雜巖構(gòu)造簡圖(據(jù)Wang et al., 1998修改)面理、線理投圖及部分采樣點位置如圖所示. 剪切面理、礦物拉伸線理赤平投影及部分采樣位置圖Fig.2 Geological sketch map of Diangcangshan-Ailaoshan metamorphic complex, Southeastern Tibet plateau (modified after Wang et al., 1998)Projections of foliation and mineral stretching lineation, and part sample locations are as shown in the figure

1.2 哀牢山變質(zhì)雜巖變質(zhì)作用

哀牢山雜巖主體是由元古界哀牢山群深變質(zhì)巖(包括各種混合巖和石榴夕線云母片麻巖、石榴石二云片巖、云母片巖、堇青石榴黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、透輝大理巖等)及侵入其中不同時代的花崗質(zhì)巖石構(gòu)成。這些深變質(zhì)巖石和深成侵入體都遭受了多階段強烈的變形-變質(zhì)作用甚至混合巖化作用的改造(沙紹禮, 1998; 沙紹禮等, 2004; 劉俊來等, 2007)，尤其是普遍遭受了新生代左行剪切變形作用的改造，形成不同變形程度的糜棱巖到超糜棱巖。早期學(xué)者通過對哀牢山和點蒼山深變質(zhì)雜巖中的變質(zhì)礦物對進(jìn)行溫壓估算，獲得了峰期變質(zhì)的最高溫度為710±70℃，壓力為0.45±0.15GPa；然后這些變質(zhì)雜巖經(jīng)歷退變質(zhì)作用，溫度為650℃，壓力約0.5GPa(Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001)。與大象山片麻巖的峰期變質(zhì)條件T=697±68℃、P=4.9±0.7kbar(Nam, 1998)相接近，為角閃巖相峰期變質(zhì)環(huán)境。Gilleyetal. (2003)通過對哀牢山東部石榴夕線片麻巖進(jìn)行估算，獲得了750～780℃和5.5～8.1kbar的高角閃巖相峰期變質(zhì)溫壓條件。之后Caoetal. (2010b)針對紅河-哀牢山走滑斷層帶的點蒼山變質(zhì)雜巖帶中角閃質(zhì)巖石的宏觀構(gòu)造和微構(gòu)造特征的深入研究，認(rèn)為該區(qū)域角閃質(zhì)巖石遭受了強烈的左行高溫剪切變形-變質(zhì)作用改造。并同時利用電子探針礦物成分分析法，結(jié)合角閃質(zhì)礦物的地質(zhì)壓力計以及角閃石-斜長石礦物對的地質(zhì)溫度計，揭示了在該中部地殼環(huán)境下，即T=637℃，P=0.65GPa時出現(xiàn)角閃石礦物顆粒的高溫韌-脆性轉(zhuǎn)變變形以及晚期的低溫疊加退變質(zhì)-變形(Caoetal., 2007; Chengetal., 2018)。戚學(xué)祥等(2012)對哀牢山構(gòu)造帶北段出現(xiàn)的泥質(zhì)高壓麻粒巖(Nakanoetal., 2008)進(jìn)行了初步分析，獲得了峰期變質(zhì)溫壓條件為T=850～919℃，P≥10.4kbar。最近，Wangetal. (2016b)通過對點蒼山-哀牢山變質(zhì)雜巖體中出露的云母片麻巖開展了變質(zhì)作用的研究，獲得峰期變質(zhì)部分可能達(dá)到了角閃-麻粒巖相，其中溫度為720～760℃，壓力為8.0～9.3kbar(Liuetal., 2013)。

圖3 哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)露頭尺度巖石變形構(gòu)造特征(a)黑云斜長片麻巖中的長英質(zhì)脈體剪切變形成透鏡體狀或布丁狀；(b)黑云斜長片麻巖中部分熔融作用形成的沿片麻理方向的脈體，其中的鎂鐵質(zhì)包體呈眼球狀，具有明顯拖尾；(c)黑云斜長片麻巖中的脈體形成揉流褶皺，指示其左行剪切；(d)黑云二長片麻巖中部分熔融形成的淺色體，呈筆直的脈狀與暗色體漸變過渡；(e)花崗質(zhì)糜棱巖中的角閃石受剪切作用形成殘斑與拖尾；(f)二云母斜長片麻巖中長石呈σ殘斑狀，指示左行剪切Fig.3 Structural features of the Ailaoshan high-grade metamorphic complex in outcrop scale(a) felsic vein in the biotite-plagioclase gneiss sheared into lens or pudding fabric; (b) leucosome veins growth in the biotite-plagioclase gneiss by partial melting, which includes an augen mafic inclusion with trailing; (c) vein in the biotite-plagioclase gneiss forms a flow fold; (d) vein-like leucosome formed by partial melting of the biotite two-feldspar gneiss shows a gradual transition with melanosome; (e) amphibole in the granitic mylonite sheared into σ porphyroclastg; (f) σ-type porphyroclasts in muscovite-biotite-plagioclase gneiss indicate left-lateral shearing

2 哀牢山變質(zhì)雜巖宏觀構(gòu)造和巖相學(xué)特征

哀牢山深變質(zhì)雜巖普遍遭受了新生代以來的強烈剪切變形作用，形成了不同塑性變形程度的糜棱質(zhì)巖石。在露頭尺度上這些巖石中常常發(fā)育有大小不一的透鏡體狀長英質(zhì)脈、剪切眼球狀包體、腸狀褶皺、柔流褶皺及A型褶皺等指示該區(qū)域遭受了強烈的高溫塑性左行走滑剪切(圖3)。在角閃質(zhì)巖石中常見長英質(zhì)脈體被剪切，形成透鏡體狀或香腸狀(圖3a)，其中角閃石強烈定向，構(gòu)成礦物拉伸線理和糜棱面理。部分熔融和混合巖化現(xiàn)象明顯，在條帶狀混合巖中鎂鐵質(zhì)包體受到剪切作用，形成眼球狀構(gòu)造，并有明顯的拖尾，指示左行剪切(圖3b)。在一些巖石中可見到部分熔融形成的長英質(zhì)脈體，厚度分布從1～10cm不等，多為順面理侵入。有些脈體遭受剪切變形，在剪應(yīng)力作用下形成揉流褶皺(圖3c)。平行于面理的淺色體與圍巖漸變過渡(圖3d)，指示部分熔融作用。在眼球狀花崗質(zhì)片麻巖中，由于遭受剪切變形，呈現(xiàn)出大小不同的旋轉(zhuǎn)殘斑和基質(zhì)構(gòu)成的糜棱構(gòu)造特征，其中長石σ旋轉(zhuǎn)殘斑，指示左行剪切(圖3e, f)?；|(zhì)由呈條紋條帶狀的細(xì)?；牡V物集合體(如長石、石英、云母)組成，呈現(xiàn)出明顯的塑性流動構(gòu)造特征(圖3f)。通過野外的產(chǎn)狀測量和統(tǒng)計，獲得哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)巖石的糜棱面理總體傾向NE和SE方向，傾角約45°左右，部分傾角為高角度近直立；線理的傾伏向主體為北西-南東，傾伏角以低角度近水平為主(圖2)。

圖4 哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)石榴片巖和片麻巖露頭尺度構(gòu)造特征(a)石榴夕線黑云二長片巖，作為暗色體與左側(cè)的二云斜長片麻巖(中色體)和右側(cè)長英質(zhì)脈體(淺色體)截然接觸；(b)含夕線石的石榴黑云斜長片麻巖，可見云母、石英、長石等礦物強烈拉長定向形成拉伸線理；(c)含夕線石的石榴黑云二長片麻巖中全部礦物強烈拉長定向，石榴石殘斑指示左行剪切；(d)斜長角閃巖中的礦物定向展布形成拉伸線理；(e)石榴斜長角閃巖中石榴石與其“白眼圈”結(jié)構(gòu)受剪切作用形成殘斑狀，指示左行剪切Fig.4 Macrostructural features of garnet schist and gneiss in the Ailaoshan metamorphic complex(a) garnet-sillimanite-biotite two-feldspar schist as melanosome completely contacts with muscovite-biotite-plagioclase gneiss (mesosome) and felsic vein (leucosome); (b) muscovite, quartz and feldspar are strongly elongated to form stretching lineation in the sillimanite-garnet-biotite-plagioclase gneiss; (c) minerals in the sillimanite-garnet-biotite two-feldspar gneiss get elongated and oriented strongly, of which garnet porphyroclasts suggest left-lateral shearing; (d) stretching lineation formed by oriented minerals in amphibolite; (e) garnet with white-eye fabric sheared into porphyroclast, indicates left-lateral shear

哀牢山深變質(zhì)巖帶中含有石榴石的變基性巖和變泥質(zhì)巖具有獨特的變質(zhì)和變形特征。在野外露頭尺度上，常見發(fā)生部分熔融作用的含石榴石深變質(zhì)巖形成暗色體和淺色體互層的混合巖，如在圖4a中可以識別出中色體的巖性為石榴夕線二云斜長片麻巖，中部的暗色體石榴黑云二長片巖與右側(cè)的淺色體截然接觸。值得注意的是左側(cè)的中色體本身具有混合巖的特征，指示了區(qū)域多期次的部分熔融作用。這些變質(zhì)巖石大都遭受了強烈的剪切變形，可見巖石中礦物發(fā)生強烈的細(xì)?；?，其中夕線石、云母、石英、長石、角閃石等礦物集合體構(gòu)成明顯的礦物拉伸線理，形成典型的L型構(gòu)造巖(圖4b-d)。在這些變質(zhì)巖中，有的可見石榴石的“白眼圈”反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，“白眼圈”中的礦物同樣受到剪切作用影響形成變斑晶的拖尾，表明晚期退變質(zhì)階段受到了左行剪切作用(圖4e)。黑云母、白云母、夕線石等礦物集合體總是平行于片麻理、片理方向定向排列，與宏觀成分層或條帶方向一致，形成顯微分層構(gòu)造。其中變泥質(zhì)巖通常為石榴夕線黑云二長片麻巖(石榴石+夕線石+黑云母+鉀長石+斜長石+石英)、石榴夕線二云斜長片麻巖(石榴石+夕線石+黑云母+白云母+斜長石+石英)、石榴夕線二云母片巖(石榴石+夕線石+黑云母+白云母+石英)、石榴藍(lán)晶二云斜長片巖(石榴石+藍(lán)晶石+黑云母+白云母+斜長石+石英)等；變基性巖主要包括石榴斜長角閃巖(石榴石+斜長石+角閃石+石英)、含黑云母的石榴斜長角閃巖(石榴石+斜長石+角閃石+黑云母)、斜長石角閃巖(斜長石+角閃石)、以及角閃巖等。

為了深入討論這些變基性巖和變泥質(zhì)巖的變形-變質(zhì)關(guān)系、構(gòu)造特征及形成時間等，我們在詳細(xì)野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，針對哀牢山深變質(zhì)雜巖中出露的變基性巖和變泥質(zhì)巖開展了深入的顯微構(gòu)造、陰極發(fā)光巖相學(xué)分析、變形礦物(石英、夕線石、云母)EBSD組構(gòu)分析、電子探針礦物成分分析、溫壓計算以及結(jié)合LA-ICM-MS鋯石U-Pb測年等綜合分析。文中代表性樣品的采樣位置主要集中在哀牢山深變質(zhì)巖帶南段，變基性巖主要代表性樣品為石榴斜長角閃片麻巖(Al0027、Al044、Al0023、Al089)，變泥質(zhì)巖主要為石榴夕線黑云二長片巖(Al1613、Al1614)和藍(lán)晶石榴二云片巖(Al0065)。

3 測試方法

3.1 陰極發(fā)光

顯微陰極發(fā)光成分分析使用BEACON INNOVATION INTL公司生產(chǎn)的新型陰極發(fā)光儀CLF-1，電源220V，50～100Hz交流電源。保持真空度以及最高極限為0.0025mBar。電子槍的工作電壓高達(dá)30kV，通常使用在1kV至25kV之間調(diào)節(jié)。工作電流為1.2mA，連續(xù)可測，最大束流到2mA。

3.2 電子探針(EPMA)分析和礦物對溫壓計

電子探針成分分析主要是在薩爾茨堡大學(xué)地理與地質(zhì)系的JEOL JXA-8600電子探針完成。工作條件為：加速電壓15kV，加速電流20nA，束斑直徑10μm。Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe元素特征峰的測量時間為10s，Ti和Mn元素特征峰的測量時間為20s，上下背景的測量時間分別是峰測量時間的一半。所使用的標(biāo)樣如下：透長石(K)，鎂鋁榴石(Mg、Al、Si)，透輝石(Ca)，鐵鋁榴石(Fe)，硬玉(Na)，薔薇輝石(Mn)，金紅石(Ti)。上機測試之前先進(jìn)行鍍碳，將樣品鍍上盡量均勻的厚度約20nm的碳膜，測試過程中測試點位置的選擇是根據(jù)顯微鏡照片結(jié)合背散射圖像共同確定的。使用天然和合成礦物標(biāo)樣進(jìn)行校正，且測試結(jié)果使用ZAF進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校對以減少實驗誤差。元素Si的檢出限(2σ)為0.06%，元素Al的檢出限(2σ)為0.04%。且Na、K、Mg、Mn和Fe元素的檢出限為0.025%。

礦物對溫度壓力計算采用了薩爾斯堡大學(xué)開發(fā)的計算程序Pet7.0(Dachs, 2004)，這款程序基于數(shù)學(xué)處理軟件MathMatica11.0運行，可以計算包括GASP、石榴石-角閃石-斜長石在內(nèi)的22種礦物溫度計以及17種礦物壓力計，同時還可通過電子探針數(shù)據(jù)對各種礦物的成分進(jìn)行投圖。

3.3 全巖主量元素(XRF)含量分析

全巖主量元素含量分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用日本理學(xué)PrimusⅡ X射線熒光光譜儀(XRF)測試完成。用于XRF分析的樣品處理流程如下：(1)將200目樣品置于105℃烘箱中烘干12h；(2)稱取～1.0g烘干樣品置于恒重陶瓷坩堝中，在1000℃馬弗爐中灼燒2h，取出待冷卻至室溫再稱量，計算燒失量；(3)分別稱取6.0g助熔劑(Li2B4O7:LiBO2:LiF=9:2:1)、0.6g樣品、0.3g氧化劑(NH4NO3)置于鉑金坩堝中，在1150℃熔樣爐中熔融14min，取出坩堝轉(zhuǎn)移到耐火磚上冷卻，然后將玻璃片取出以備XRF測試。

3.4 EBSD變形組構(gòu)分析

EBSD(electron backscattered diffraction)是應(yīng)用掃描電子顯微鏡獲取巖石礦物晶體結(jié)晶學(xué)信息的一種方法(曹淑云和劉俊來, 2006; 劉俊來等, 2008)。實驗在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成，使用FEI Quanta 450 FEG-SEM場發(fā)射掃描電子顯微鏡(武漢)及EBSD探頭獲取并測定礦物的晶格優(yōu)選方位(LPO)。在實驗測試之前，對已切制的定向薄片(垂直于面理，平行于線理，即XZ面)進(jìn)行了高精度拋光處理。拋光流程為：先使用直徑為3.5μm和1.5μm的Al2O3懸浮液，然后使用0.5μm的金剛石懸浮液進(jìn)一步拋光，再選擇0.05μm的Al2O3懸浮液進(jìn)行精拋，最后用超聲波對薄片進(jìn)行清洗，防止拋光液殘留影響實驗精度。測試前，在樣品測試區(qū)表面周圍貼上導(dǎo)電膠帶，以盡量減少放電效應(yīng)，然后將拋光好的薄片傾斜70°放于掃描電鏡腔內(nèi)，且?guī)r石的線理方向平行于掃描電鏡的X軸方向。電子背散射圖案(EBSP)是在低真空、加速電壓為20kV、探頭距離為160mm、工作距離為19～22mm，spot值為6的條件下獲得的，主要采用面掃的模式完成對電子背散射圖案(EBSP)數(shù)據(jù)的獲取。測試時，至少檢測到6條菊池條帶與標(biāo)準(zhǔn)分析礦物相結(jié)構(gòu)相匹配時標(biāo)定結(jié)果才可被接受，且標(biāo)定點的平均角偏差(MAD)設(shè)定為1。測試完成后，使用HKL Channel 5軟件包來完成對電子背散射圖案(EBSP)的分析和處理，并且采用下半球等面積赤平投影的方法，對樣品中具代表性晶格優(yōu)選方位進(jìn)行投影并繪制極圖。系統(tǒng)誤標(biāo)的點將在取向圖中顯示出來，這些點的數(shù)據(jù)將被零分辨率像素所替代，對實驗結(jié)果無影響。

3.5 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測年分析

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室礦床地球化學(xué)分室完成。激光剝蝕系統(tǒng)由瑞索公司制造，型號為Resonetics-S155。ArF準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生193nm深紫外光束，經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面。激光束斑直徑為33μm，剝蝕頻率10Hz，剝蝕30s，高純He氣作為載氣，與Ar氣和少量N2氣混合后進(jìn)入質(zhì)譜儀。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由熱電公司制造，型號為iCAP Qc。測試過程中以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(206Pb/238U年齡為1065.4±0.6Ma, Wiedenbecketal., 1995)為外標(biāo)校正元素分餾，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石Ple?ovice(Slámaetal., 2008)作為盲樣監(jiān)控數(shù)據(jù)質(zhì)量。NISTsRM 610作為信號漂移矯正，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，以Si為內(nèi)標(biāo)測定主量和微量元素含量。測試數(shù)據(jù)經(jīng)過ICPMSDataCal9.5軟件離線處理完成(Liuetal., 2010a, b)。諧和年齡及圖像使用Isoplot/Ex(3.0)給出(Ludwig, 2003)。普通鉛校正使用Andersen (2002)給出的程序計算。分析數(shù)據(jù)及鋯石U-Pb諧和圖給出誤差為1σ，表示95%的置信度。

4 變形-變質(zhì)作用的顯微構(gòu)造特征

下面將對兩類巖石類型即變基性巖石和變泥質(zhì)巖石變質(zhì)顯微巖相學(xué)、變形顯微構(gòu)造特征以及它們之間的關(guān)系分別進(jìn)行闡述。

4.1 變基性巖

在這些變基性巖中，可確定石榴石內(nèi)部包裹體組合為Grt(核)+Amp1+Pl1+Q+Ilm(M1)(圖5e-h)，為基性變質(zhì)巖角閃巖相的典型礦物組合。基質(zhì)礦物組合為Grt(邊)+Amp2+Pl2±Px+Q。由于沒有很好地觀察到輝石，只在局部通過能譜打到了細(xì)小輝石顆粒，因此不能很好地反映峰期階段(M2)變質(zhì)條件的礦物組合。通過電子探針實驗測得的石榴石進(jìn)變質(zhì)成分環(huán)帶(見后文)，可以確定石榴石的生長經(jīng)歷了早期進(jìn)變質(zhì)過程，即M1到M2的進(jìn)變質(zhì)(具體數(shù)據(jù)分析見第5.1電子探針成分分析內(nèi)容)。M3的礦物共生組合存在于石榴石的退變質(zhì)結(jié)構(gòu)中，沿著剪切方向可很好地觀察到石榴石“白眼圈”反應(yīng)邊，反應(yīng)邊由指狀交錯的斜長石和角閃石組成。“白眼圈”中的Pl3+Amp3+Q+Ilm構(gòu)成M3退變質(zhì)階段礦物組合。角閃石在單偏光下呈墨綠色，較基質(zhì)中綠色更深且不具有多色性，并呈針柱狀鑲嵌于鈣長石中，鈦鐵礦與石英、角閃石呈后成交織連晶結(jié)構(gòu)。推測該礦物反應(yīng)方程：

Grt+Q+H2O→Pl+Amp±Ilm

(1)

M3階段還可觀察到巖石整體受到強烈的左行剪切改造，基質(zhì)中的礦物表現(xiàn)出強烈的韌性變形，比如角閃石和長石拉長定向，與區(qū)域糜棱線理方向基本一致；石英發(fā)生顆粒邊界遷移，有時形成石英單晶條帶或矩形條帶。石榴石生成的退變質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)“白眼圈”也同樣受到剪切作用改造，導(dǎo)致石榴石“白眼圈”通常發(fā)育在石榴石與基質(zhì)礦物頁理平行的兩端，形成類似壓力影構(gòu)造(圖5a-c)。而在石榴石四周均存在“白眼圈”的情況下，其中的針柱狀礦物均與基質(zhì)頁理構(gòu)成一致的定向(圖5d)。

4.2 變泥質(zhì)巖

在石榴夕線黑云二長片麻巖樣品Al1614中，可見到早期進(jìn)變質(zhì)階段M1的礦物組合(Grt+Bt+Ms+Pl+Q)保存于殘留的石榴石變斑晶之中，其包裹體均為石榴石生長過程中從當(dāng)時的基質(zhì)中捕獲的礦物，指示變質(zhì)程度為低角閃巖相(圖6a)。對于泥質(zhì)變質(zhì)巖峰期變質(zhì)階段M2的變質(zhì)程度，可劃分出從高角閃巖相礦物組合Grt+Bt+Ms+Sil+Pl+Q (Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001; Caoetal., 2010b)到典型的麻粒巖相礦物組合Grt+Bt+Sil+Kf+Pl+Q。在Al1614中，可以觀察到基質(zhì)中的峰期礦物共生組合為：Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q(圖6b)。其中黑云母、夕線石、長石、石英均發(fā)生強烈的拉長定向。黑云母呈條帶狀，夕線石呈纖維狀集合體?；|(zhì)中同樣存在峰期后退變質(zhì)階段形成的Bt2+Sil2以及白云母。其中Bt2+Sil2因于粗粒黑云母的邊緣交織生長而與基質(zhì)礦物相區(qū)別(圖6b, d)，局部白云母顆粒相對自形、粗大及未定向的特征與基質(zhì)礦物區(qū)別(圖6f)。麻粒巖相巖石樣品中原本存在的白云母在進(jìn)變質(zhì)過程中消耗殆盡。

圖5 變基性巖顯微構(gòu)造特征(a-c)石榴斜長角閃巖中石榴石的“白眼圈”反應(yīng)邊形成壓力影結(jié)構(gòu)；(d)“白眼圈”中的針柱狀角閃石和斜長石與基質(zhì)頁理構(gòu)成一致的定向；(e-h)背散射圖像及礦物組合. 劃分出三期礦物共生組合：早期進(jìn)變質(zhì)階段M1的石榴石核部及內(nèi)部的Pl1+Amp1礦物共生組合；峰期變質(zhì)階段M2的石榴石邊部及基質(zhì)中的Pl2+Amp2±Px+Q礦物共生組合；退變質(zhì)階段M3的“白眼圈”中的Pl3+Amp3+Q+Ilm礦物共生組合；(a)、(c)、(d)為正交偏光；(b)為單偏光.礦物縮寫：Amp-角閃石; Pl-斜長石; Q-石英; Opx-斜方輝石; Ep-綠簾石; Bt-黑云母; Grt-石榴石; Ilm-鈦鐵礦Fig.5 Microstructure of metamafic rocks(a-c) the white-eye socket forms pressure shadows around the garnet; (d) the needlelike amphibole and plagioclase in the white-eye fabric get sheared and directed into matrix foliation; (e-h) mineral assemblages in BSE image. There are three stages of mineral assemblages: Grt (core)+Pl1+Amp1 as early prograde metamorphism stage (M1), Grt(rim)+Pl2+Amp2±Px+Q as peak metamorphism stage (M2), and Pl3+Amp3+Q+Ilm as retrograde metamorphism stage (M3). (a), (c-d) under crossed polarized light; (b) under singe polarized light. Mineral abbreviations: Amp-amphibole; Pl-plagioclase; Q-quartz; Opx-orthopyroxene; Ep-epidote; Bt-biotite, Grt-garnet; Ilm-ilmenite

圖6 變泥質(zhì)巖礦物組合及剪切變形構(gòu)造特征(a)保存在石榴石變斑晶內(nèi)部的早期礦物組合M1；(b)變泥質(zhì)巖中基質(zhì)礦物共生組合(Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q)及峰后逆反應(yīng)礦物Bt2+Sil2和Ms，基質(zhì)礦物受到剪切變形；(c) Bt1發(fā)生脫水熔融的反應(yīng)結(jié)構(gòu)，黑云母呈島嶼狀反應(yīng)殘余；(d、e)基質(zhì)中呈纖維狀集合體生長的峰期夕線石Sil1以及晚期交生的Bt2+Sil2，CL圖像；(f)剪切作用后形成的自行、未定向白云母；(g)粒間熔體薄膜；(h) Al1614中峰期后白云母與石英包裹體呈交織連晶結(jié)構(gòu)，背散射圖像；(i) Al1614中峰期后白云母包裹基質(zhì)中的針狀夕線石，背散射圖像. 礦物縮寫：Ms-白云母；Sil-夕線石；Kf-鉀長石Fig.6 The mineral assemblage and shear deformation features of metapelite(a) the early stage mineral assemblage M1 preserved inside the garnet porphyroblast; (b) the mineral assemblage in matrix (Grt+Bt1+Sil1+Kf+Pl+Q), post-peak retrograde minerals Bt2+Sil2 and Ms, the matrix minerals get sheared and deformed; (c) the dehydration melting reaction texture of Bt1, the biotite is island-shape reaction residual; (d, e) the peak stage fibrous Sil1 aggregation growing in the matrix and the late stage intergrowth Bt2+Sil2, Cl image; (f) idiomorph, undirected muscovite formed after shearing; (g) melt film; (h) the intergrowth texture of post-peak muscovite and quartz inclusion in Al1614, BSE image; (i) needle-like sillimanite included by the post-peak stage muscovite in Al1614, BSE image. Mineral abbreviations: Ms-muscovite; Sil-sillimanite; Kf-K-feldspar

二云母分解過程中形成了大量熔體，可以在Al1614樣品中觀察到豐富的粒間熔體顯微結(jié)構(gòu)。如基質(zhì)內(nèi)石英長石邊界夾角內(nèi)的長英質(zhì)熔體薄膜的存在(圖6g)。推測原巖發(fā)生了白云母和黑云母的分解反應(yīng)(圖6c)，其反應(yīng)式如下：

Ms+Q→Sil+Kf+liq

(2)

Bt+Sil→Grt+Kf+liq

(3)

麻粒巖相下未分離的熔體通常與殘余體發(fā)生逆反應(yīng)(魏春景等, 2016)。如在殘余黑云母(Bt1)邊緣可見大量的黑云母(Bt2)+夕線石(Sil2)的新生礦物組合；同時存在有晶型完好的大顆粒白云母，未發(fā)生變形且無定向性，與峰期礦物不屬于同一期次，可以判斷為后期新生礦物。進(jìn)一步觀察可以發(fā)現(xiàn)白云母變斑晶中包裹有峰期礦物組合中定向排列的針狀夕線石，其定向性與基質(zhì)中礦物定向相同。有些白云母同產(chǎn)物石英共同構(gòu)成后成交織連晶結(jié)構(gòu)，石英顆粒沿白云母的解理定向，與基質(zhì)礦物定向方向不同(圖6h, i)。推測與麻粒巖相熔體作用中的逆反應(yīng)階段有關(guān)。逆反應(yīng)方程式為：

Grt+Kf+liq→Bt+Sil

(4)

Sil+Kf+liq→Ms+Q

(5)

泥質(zhì)巖中，石榴石“白眼圈”的礦物組合為Bt+Pl+Q，其中斜長石通常為更靠近An端元的拉長石或培長石，其在光學(xué)顯微鏡正交光下呈現(xiàn)與基質(zhì)斜長石不同的一級灰白干涉色，在陰極發(fā)光中呈現(xiàn)草綠色。黑云母呈細(xì)小的針柱狀鑲嵌于斜長石之中(圖7c, d)。推測發(fā)生的礦物反應(yīng)為：

圖7 變泥質(zhì)巖礦物組合及剪切變形構(gòu)造特征左圖均為正交光，右圖均為CL圖像. (a、b)藍(lán)晶石榴二云斜長片麻巖中石榴石受到剪切變形，且具有同構(gòu)造變斑晶特征；(c、d)石榴黑云夕線二長片麻巖中石榴石具有同構(gòu)造變斑晶特征與“白眼圈”反應(yīng)邊，基質(zhì)中夕線石和石英多晶集合體強烈定向構(gòu)成拉伸線理；(e、f)基質(zhì)中Bt、Sil、Kf等礦物均被拉長定向和細(xì)?；?礦物縮寫:Ky-藍(lán)晶石Fig.7 The characteristics of deep metamorphic rocks in AilaoshanThe left column is under orthogonal light the right column is CL image. (a, b) the garnet in kyanite-garnet-biotite-muscovite-plagioclase gneiss is sheared and shows features of syn-tectonic porphyroblast; (c, d) the garnet with white-eye reaction rim shows features of syn-tectonic porphyroblast in garnet-biotite-sillimanite-two feldspar gneiss; (e, f) Bt, Sil and Kf in the matrix are stretched and directed. Mineral abbreviation: Ky-kyanite

(6)

這些變泥質(zhì)巖同樣也遭受了強烈的剪切作用，基質(zhì)中的礦物表現(xiàn)出強烈的晶質(zhì)塑性變形構(gòu)造特征(圖7)。石榴石等相對不易發(fā)生塑性變形的礦物大部分被剪切為殘斑或碎斑狀，里面的礦物包裹體形成旋轉(zhuǎn)軌跡，指示左行旋轉(zhuǎn)變形。在石榴石殘斑兩側(cè)低應(yīng)力區(qū)有殘余的“白眼圈”結(jié)構(gòu)和長石、石英等礦物集合體形成壓力影拖尾。黑云母和細(xì)絲狀夕線石集合體強烈定向，與區(qū)域糜棱葉理一致。鉀長石和少量斜長石和石英多晶集合體共同拉長定向，有些長石形成礦物魚狀。

5 變形-變質(zhì)條件

5.1 礦物成分和礦物對變質(zhì)溫壓計算結(jié)果

通過對含石榴石“白眼圈”結(jié)構(gòu)的斜長角閃巖進(jìn)行電子探針成分分析(表1)，獲得了石榴石的成分環(huán)帶信息以及礦物對溫壓計所需的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)(圖8)。這些代表性樣品中(如Al44-3、Al44-7)石榴石變斑晶從核部到邊部具有明顯的Mg含量上升、Mn含量下降、Ca含量相對穩(wěn)定的特征，指示石榴石變斑晶的生長經(jīng)歷了升溫升壓的進(jìn)變質(zhì)過程(Hickmott andspear, 1992)。在樣品Al44-7中石榴石最邊部的Mg與Mn含量均有略微的下降，可能是記錄了晚期退變質(zhì)階段石榴石與相接觸礦物的元素交換。

圖8 石榴石片(麻)巖中石榴石成分環(huán)帶及礦物對溫度壓力估算結(jié)果(a、e)石榴石成分剖面點位，背散射圖像；(b、f)石榴石剖面成分變化；(c、d、g、h)溫壓計算結(jié)果.Grs-鈣鋁榴石;Pyr-鎂鋁榴石;Sps-錳鋁榴石Fig.8 Garnet compositional zoning and estimated results of the mineral pair geothermobarometer of the garnet gneiss/schist(a, e) point location of garnet compositional profile, BSE image; (b, f) variation of garnet compositional profile; (c, d, g, h) results of temperature-pressure estimation. Grs-grossular; Pyr-pyrope; Sps-spessartine

5.2 熱力學(xué)相平衡計算結(jié)果及P-T視剖面圖

由于傳統(tǒng)礦物對溫壓計在使用方面存在著各種限制，如需要確定礦物對處于化學(xué)平衡狀態(tài)，且沒有受到后期流體作用等(吳春明等, 2007)。對于保存了大量黑云母分解反應(yīng)結(jié)構(gòu)和熔體逆反應(yīng)的研究樣品(Al1614)并不能對溫壓條件進(jìn)行很好的限定(Indaresetal., 2008)。此時通過礦物的熱力學(xué)模擬更能取得準(zhǔn)確反映樣品變質(zhì)條件的結(jié)果，因此我們先后對Al1614進(jìn)行了全巖主量元素分析和熱力學(xué)相平衡模擬，來進(jìn)一步計算變質(zhì)環(huán)境。通過全巖主量元素分析得到Al1614全巖的元素含量(mol%)=SiO2(71.64)，Al2O3(12.61)，F(xiàn)eO(5.32)，MgO(3.32)，CaO(1.64)，Na2O(2.82)，K2O(2.65)。

在Perplex 6.8(Connolly and Kerrick, 1987; Connolly, 1990, 2005, 2009; Connolly and Petrini, 2002)中通過Holland and Powell (1998)發(fā)布的NCKFMASHp礦物熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行巖石的P-T視剖面圖模擬，化學(xué)相為Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O體系，使用Al1614的全巖數(shù)據(jù)，設(shè)置無礦物端元、流體以及化學(xué)成分過飽和，排除cz端元，并設(shè)置Gt、Ctd(W)、St(HP)、Bio(HP)、Pl(h)、Kf、melt(W)七個固溶體存在(Waldbaum and Thompson, 1968; Hollandetal., 1998; Powell and Holland, 1999)。首先通過T-XH2O圖解找到使得峰期礦物組合恰好處于缺流體固相線的水含量(4mol%)，之后用此全巖成分得到相圖(圖9)。可以觀察到liq-Grt-Bt-Sill/Ky-Kf相區(qū)的礦物組合與峰期礦物組合相符，并且根據(jù)右側(cè)的liq-Grt-Sill/Ky-Kf相區(qū)可知，在liq-Grt-Bt-Sill/Ky-Kf相區(qū)內(nèi)發(fā)生的是黑云母的分解反應(yīng)，這也與基質(zhì)中的黑云母分解的反應(yīng)結(jié)構(gòu)相符。并接著在該相圖基礎(chǔ)上繪制斜長石的鈣長石端元(an=19～22，step=1)和石榴石的鈣鋁榴石端元(C=13～25，step=2)礦物等值線，通過之前獲得的基質(zhì)中的斜長石和石榴石邊部的電子探針數(shù)據(jù)進(jìn)行投點，得到了峰期變質(zhì)階段T=780～840℃、P=～0.95GPa的溫度壓力結(jié)果。與電子探針計算的M2階段進(jìn)行對比，可以認(rèn)為誤差較小。

圖9 熱力學(xué)相平衡模擬圖(樣品Al1614)其中Grt-石榴石；Bt-黑云母；Kf-鉀長石；Ms-白云母；Sill-夕線石；Crd-堇青石；Ky-藍(lán)晶石；liq-熔體；pl-斜長石；q-石英Fig.9 Thermodynamic phase equilibrium calculation (Sample Al1614)Grt-garnet; Bt-biotite; Kf-K-feldspar; Ms-muscovite; Sill-sillimanite; Crd-cordierite; Ky-kyanite; liq-liquid; pl-plagioclase; q-quartz

5.3 剪切變形環(huán)境分析

5.3.1 EBSD測試的樣品描述

如前面提到的，無論變泥質(zhì)巖還是變基質(zhì)巖石都遭受了強烈的左行剪切變形，為了進(jìn)一步確定變形溫度環(huán)境，本文重點選取了哀牢山深變質(zhì)巖帶內(nèi)兩個具有代表性的強烈定向的變泥質(zhì)巖中的礦物(藍(lán)晶石、夕線石、云母、石英)進(jìn)行了變形晶格優(yōu)選定向(LPO)分析。樣品Al0065-1為藍(lán)晶石榴二云斜長片麻巖，礦物共生組合為Ky+Grt+Bt+Ms+Pl+Q，為變泥質(zhì)巖高角閃巖相中的高壓礦物組合。其中藍(lán)晶石呈長柱狀定向，二云母為絲帶狀的礦物集合體，發(fā)生塑性變形?；|(zhì)中的石英與長石均發(fā)生細(xì)?；⒗L定向。石榴石變斑晶為橢球狀的同構(gòu)造殘斑并具有一定的塑性變形和定向，其兩側(cè)具有由石英和云母構(gòu)成的拖尾。樣品Al0071-2為石榴夕線黑云二長片麻巖，礦物共生組合為Grt+Sil+Bt+Kf+Pl+Q，為變泥質(zhì)巖典型的麻粒巖相礦物組合，并發(fā)育“白眼圈”等退變質(zhì)結(jié)構(gòu)。樣品礦物拉伸線理極發(fā)育，其中長石發(fā)生塑性變形，受到壓扁拉長并構(gòu)成礦物拉伸線理。黑云母與夕線石常呈絲帶狀的礦物集合體，具有一致的定向性。石英多被拉長形成石英多晶條帶。石榴石變斑晶呈雪球狀殘斑，黑云母在其兩側(cè)形成拖尾。

圖10 變泥質(zhì)巖中不同礦物EBSD晶格優(yōu)選定向(LPO)分析(a)藍(lán)晶石EBSD晶格優(yōu)選定向；(c)夕線石EBSD晶格優(yōu)選定向；(e)黑云母EBSD晶格優(yōu)選定向；(b、d、f)石英EBSD晶格優(yōu)選定向. 采用下半球等面積赤平投影. 葉理(XY面)垂直平面EW向，線理(X)與平面EW向平行Fig.10 Different mineral EBSD lattice preferred orientation (LPO) analysis in metapeliteLower hemisphere, foliation (XY plane) is perpendicular to the E-W plane, and lineation (X) is parallel to the plane of E-W direction

5.3.2 變形礦物晶格優(yōu)選定向(LPO)

樣品測試過程中所有礦物的晶格優(yōu)選定向測定都是從均勻分布區(qū)域進(jìn)行的。晶格優(yōu)選定向測定結(jié)果如圖10所示。樣品Al0065-1：對其基質(zhì)中的多晶石英集合體進(jìn)行了EBSD組構(gòu)分析。圖10b顯示出石英c-<0001>在Y軸附近形成極密，m(10-10)和a(11-20)在XZ面上形成大圓環(huán)帶，r(10-11)形成較弱的極密。前人研究認(rèn)為石英c-<0001>在Y軸形成極密，其主導(dǎo)滑移系為柱面滑移，指示中高溫變形環(huán)境(550～650℃)(Stippetal., 2002)。而圖10d石英極密圖則顯示出了石英c-<0001>在Y軸附近或在YZ面形成了一個拉長狀的極密，m(10-10)和a(11-20)在XZ面形成圓環(huán)帶(有些傾斜角度變化)，r(10-11)形成較弱的極密，c-<0001>極密表現(xiàn)出柱面滑移疊加菱面滑移的特征，指示中高溫變形環(huán)境并疊加晚期中低溫變形環(huán)境。根據(jù)藍(lán)晶石的LPO組構(gòu)分析可知(圖10a)，c-<001>在近平行X軸方向形成極密，(100)在Z軸方向出現(xiàn)極密，(010)在近平行Y軸方向出現(xiàn)極密，表明藍(lán)晶石具有(100)、(010)<001>滑移系。黑云母的LPO組構(gòu)分析可知(圖10e)，黑云母在c-<001>在Z軸附近形成極密，(100)在X軸附近發(fā)育極密，并在Y軸疊加次級極密，(010)在近平行X軸方向出現(xiàn)極密，其中(010)極密相對明顯，表明黑云母滑移系以(010)、(100)<001>為主。樣品Al0071-2：由于樣品礦物共生組合受到了強烈的退變質(zhì)階段的改造，故EBSD更為明顯的記錄了高溫變形到低溫疊加變形的顯微構(gòu)造特征。從石英EBSD組構(gòu)分析中獲得的極密圖顯示(圖10f)，石英c-<0001>不僅在Y軸附近形成主極密，并在Z軸方向形成次級極密，m(10-10)，a(11-20)和r(10-11)形成較弱的極密，表現(xiàn)出柱面滑移以及晚期疊加的底面滑移，指示了早期中高溫變形環(huán)境并遭受了晚期疊加的低溫變形，這與顯微鏡下觀測結(jié)果相一致。根據(jù)夕線石的LPO組構(gòu)分析可知(圖10c)，夕線石在c-<001>在近X軸方向形成極密，(100)為交叉環(huán)帶，(010)在近平行Z軸方向出現(xiàn)極密，其中(010)極密相對明顯，表明夕線石滑移系以(010)<001>為主。

6 變質(zhì)年代學(xué)結(jié)果

6.1 鋯石形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

為了限定剪切和變質(zhì)時限，我們選取了與文中變泥質(zhì)巖相鄰平行產(chǎn)出的片麻巖樣品(Al082-3)，與片麻巖相伴出現(xiàn)的淺色體(Al0082-02)進(jìn)行了鋯石測年。在Al082-3樣品中，其鋯石陰極發(fā)光圖像中可見大部分鋯石晶形為半自形-自形的長柱狀，長軸為120～200μm，短軸約40～60μm左右，長短軸之比為3:1。具有變質(zhì)重結(jié)晶改造的面狀分帶，有時可見殘余的鋯石繼承核(圖11)。Al0082-02樣品中多數(shù)鋯石為自形到半自形的長柱狀和等軸狀，多數(shù)為具有均勻面狀環(huán)帶的變質(zhì)邊部及殘余的巖漿鋯石核部，其變質(zhì)邊部切割核部環(huán)帶，為典型的變質(zhì)或熔融重結(jié)晶鋯石，其中一部分鋯石的邊緣呈熔蝕的港灣狀。個別鋯石則呈現(xiàn)出不發(fā)育環(huán)帶、CL強度較高的變質(zhì)鋯石特征。

6.2 鋯石年齡分析結(jié)果

對這2個樣品中的鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)測試(表2)，通過對比陰極發(fā)光，選擇鋯石晶體發(fā)育較好、沒有包裹體、有明顯的核和變質(zhì)邊結(jié)構(gòu)的鋯石進(jìn)行分析。對樣品Al082-3進(jìn)行了20個點位的年齡測試，獲得鋯石的206Pb/238U表觀年齡值從1695Ma到31Ma不等(圖11a, c)，年齡結(jié)果較為分散，既包括了變質(zhì)邊緣的年齡，也涵蓋了核部殘余鋯石的年齡。通過鋯石的年齡測試結(jié)果、測試點位和鋯石的年齡諧和圖我們?nèi)钥傻玫揭欢ǖ囊?guī)律。從年齡協(xié)和曲線圖可以看出，變質(zhì)巖中鋯石的年齡主要包括了古元古代(1695Ma, 1個點)、中元古代(1160Ma, 1105Ma, 2個點)、新元古代(762Ma, 658Ma, 653Ma, 3個點)、古生代(532Ma, 495Ma, 488Ma, 414Ma, 4個點)以及10組新生代的年代學(xué)數(shù)據(jù)(這些主要是來自鋯石邊)。這些變質(zhì)鋯石邊加權(quán)平均年齡為33.87±0.77Ma。在樣品Al0082-02，其中15個鋯石邊獲得的點位年齡數(shù)據(jù)從59.1Ma開始，至27.9Ma均有分布(圖11b, d)，其中大部分年齡數(shù)據(jù)點集中在35.16±0.92Ma。2件樣品中鋯石邊總體顯示出邊部Th/U比值比較低，Al082-3的鋯石邊的Th/U主要集中在0.01～0.24，Al0082-02中大部分鋯石邊的Th/U比值在0.1以下(12個點)，2個點在0.37左右，2個點的Th/U比值在1以上。2件樣品主體呈現(xiàn)出鋯石變質(zhì)邊特征。

表2 哀牢山變質(zhì)雜巖中片麻巖鋯石U-Pb LA-ICP-MS分析及年齡

Table 2 Zircon U-Pb LA-ICP-MS analytical data of the gneisses in the Ailaoshan metamorphic complex

Spot No.PositionThU(×10-6)Th/UIsotopic ratioAge (Ma) 207Pb206Pb±1σ207Pb235U±1σ206Pb238U±1σ207Pb235U±1σ206Pb238U±1σAl0082-02 Pelite gneiss1rim19.9513270.020.04930.00240.03690.00190.00550.000136.81.8335.00.60 2rim3833618830.060.05080.00090.03110.00160.00440.000231.11.5328.61.37 3rim34.4769590.000.04650.00090.06180.00140.00960.000160.91.3261.40.70 4rim112134910.320.04860.00160.03780.00130.00560.000137.71.2836.20.56 5rim66.1638580.020.04620.00130.03200.00090.00500.000132.00.9132.20.39 6rim469.8119860.040.05030.00110.03320.00100.00470.000133.20.9630.40.46 7rim4.24548.90.010.04970.00320.03730.00230.00550.000137.22.2935.40.67 8rim17.8628440.010.04660.00160.03510.00120.00550.000135.01.1735.10.46 9rim27.76961.60.030.04470.00260.03230.00180.00530.000132.31.7434.20.53 10rim215.961320.040.05680.00240.03830.00160.00490.000138.21.5531.30.39 11rim238.182020.030.04960.00100.05340.00120.00780.000152.91.2050.00.70 12rim80.2264690.010.04980.00110.05580.00140.00810.000155.11.3852.00.85 13rim298.791660.030.04680.00070.06900.00120.01060.000167.81.1868.20.73 14rim208.693410.020.05580.00170.03650.00110.00470.000136.41.1130.40.35 15rim77.8119670.040.04830.00170.03140.00120.00470.000131.41.2030.20.41 16rim351.813540.260.05030.00200.03560.00140.00520.000135.51.3933.10.53Al082-3 Pelite gneiss1rim326.0709.90.460.04360.00340.03150.00250.00520.000131.42.4433.20.63 2core7.6926310.000.04790.00230.03780.00170.00570.000137.61.6936.90.70 3core26.9568.580.390.08250.01100.06330.00940.00650.000362.38.9841.71.80 4rim13.50866.20.020.04430.00260.03180.00180.00520.000131.81.8133.10.60 5core126.5257.50.490.05550.00150.60480.01610.07870.0009480.310.17488.45.40 6core170.2251.80.680.06320.00150.94370.02390.10750.0013674.812.51658.57.35 7core45.3014170.030.04660.00460.03110.00300.00490.000131.12.9831.20.52 8rim2.5710940.000.04690.00230.03280.00160.00510.000132.71.5332.70.45 9core176.311130.160.17650.00294.60310.18080.18700.00631749.832.791105.334.40 10core66.78186.70.360.06480.00180.78470.03870.08610.0034588.222.05532.319.97 11rim5.1914800.000.04780.00200.03490.00150.00530.000134.81.4434.20.46 12core105.0257.40.410.06180.00130.91280.02340.10660.0014658.512.45652.98.38 13core154.9288.60.540.05640.00120.97540.02230.12550.0017691.211.50762.19.97 14core711.911240.630.08000.00122.18010.03890.19710.00251174.712.441159.913.47 15core290.0897.60.320.06440.00140.60390.03400.06630.0034479.721.52413.920.35 16core238.4262.70.910.05870.00130.64870.01710.07980.0011507.710.57495.16.83 17rim75.2131720.020.04720.00190.03530.00160.00540.000135.21.5334.90.53 18rim5.19584.70.010.05030.00310.03680.00220.00530.000136.72.1834.10.63 19rim336.013870.240.04990.00220.03690.00170.00530.000136.81.6834.40.52 20core240.6389.50.620.10590.00174.40850.08820.30080.00391713.916.601695.519.26

圖11 片麻巖中鋯石陰極發(fā)光圖像(a、b)和鋯石U-Pb年齡協(xié)和曲線及年齡圖(c、d)Fig.11 The CL image (a, b) and U-Pb age concordia diagram and age diagram (c, d) of zircon from the gneiss

7 討論和結(jié)論

7.1 區(qū)域變泥質(zhì)巖峰期麻粒巖相變質(zhì)、部分熔融及時間限定

哀牢山深變質(zhì)雜巖中，角閃巖相巖石的分布范圍和面積最為廣泛，因此早期前人對哀牢山和點蒼山深變質(zhì)雜巖中的變質(zhì)礦物對進(jìn)行的溫壓估算，更多的將該區(qū)域峰期變質(zhì)程度限定在高角閃巖相(Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001; Caoetal., 2010b)。最近有少數(shù)學(xué)者通過對點蒼山-哀牢山變質(zhì)雜巖體中出露的云母片麻巖開展了變質(zhì)作用方面的初步研究，獲得峰期變質(zhì)部分可能達(dá)到了角閃-麻粒巖相階段(Wangetal., 2016b)，然而對一些地區(qū)出露的具有白云母、黑云母脫水熔融特征以及夕線石+鉀長石共生組合的麻粒巖相巖石及其與變形作用的聯(lián)系仍然沒有太多的討論。本文通過對哀牢山南段石榴夕線片麻巖進(jìn)行了詳細(xì)的構(gòu)造觀測和礦物相分析，發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)變質(zhì)巖實際上是可以劃分出從高角閃巖相礦物組合Grt+Bt+Ms+Sil+Pl+Q(Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995, 2001; Caoetal., 2010b)到典型的麻粒巖相礦物組合Grt+Bt+Sil+Kf+Pl+Q(M2)的變化。并且可觀測到在麻粒巖相變質(zhì)作用下二云母分解產(chǎn)生的粒間熔體，以及峰期后未分凝熔體與殘余體發(fā)生逆反應(yīng)生成的晚期白云母。同時通過熱力學(xué)相平衡計算獲得溫壓為T=780～840℃、P=～0.95GPa。這與哀牢山中北部泥質(zhì)高壓麻粒巖的峰期溫壓條件(T=850～919℃、P≥10.4kbar)的研究結(jié)果相一致(戚學(xué)祥等, 2012)，認(rèn)為該溫度壓力條件指示深變質(zhì)巖帶曾深埋至中下地殼的深度，且發(fā)生大規(guī)模的深熔作用，并有可能因此形成了該區(qū)域深變質(zhì)巖帶內(nèi)大范圍出露的混合巖。

自距今65～45/40Ma的印度-歐亞大陸碰撞以來(Patriat and Achache, 1984; Besseetal., 1984; Patzeltetal., 1996; Dingetal., 2005; 莫宣學(xué)和潘桂棠, 2006; Molnar andstock, 2009; Huangetal., 2010)，藏東南三江地區(qū)在碰撞及后碰撞的調(diào)節(jié)過程中起著重要的作用。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對該區(qū)域左行剪切啟動和活動時限做了大量的分析和討論，主體限定是出現(xiàn)在35Ma至13Ma之間(Sch?reretal., 1990; Leloupetal., 1995, 2001; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; Gilleyetal., 2003; 曹淑云等, 2009; Caoetal., 2011a, b; Chenetal., 2015)，但是對剪切之前的變質(zhì)時限方面的討論相對比較薄弱，通過對點蒼山富鋁泥質(zhì)變質(zhì)巖如夕線石榴黑云片麻巖中的變質(zhì)鋯石測年獲得了多階段鋯石生長的年代學(xué)記錄，其中新生代三次變質(zhì)年齡為54.2±1.7Ma、31.5±1.5Ma、25.5±1.2Ma，認(rèn)為是反映了藏東區(qū)域性收縮事件、造山后伸展事件及區(qū)域性走滑事件(趙春強等, 2014)。我們通過對哀牢山樣品中鋯石進(jìn)行核和邊部的U-Pb測年分析，2件樣品中鋯石邊總體顯示出Th/U比值比較低，現(xiàn)出鋯石變質(zhì)邊特征。在樣品Al0082-02，其中15個鋯石邊獲得的點位年齡數(shù)據(jù)從59.1Ma開始，至27.9Ma均有分布。其中大部分年齡數(shù)據(jù)點集中在35.16±0.92Ma，反映了新生代哀牢山深變質(zhì)巖經(jīng)歷的變質(zhì)-熱擾動可能開始于約59.1Ma, 并在漸新世早期階段(35.16±0.92Ma)演化達(dá)到峰期。樣品Al082-3年齡協(xié)和曲線圖顯示，變質(zhì)巖中鋯石的年齡主要包括了古元古代(1695Ma, 1個點)、中元古代(1160Ma, 1105Ma, 2個點)、新元古代(762Ma, 658Ma, 653Ma, 3個點)、古生代(532Ma, 495Ma, 488Ma, 414Ma, 4個點)以及10組新生代的年代學(xué)數(shù)據(jù)(這些主要是來自鋯石邊)。新生代加權(quán)平均年齡為33.87±0.77Ma。這些數(shù)據(jù)反映了哀牢山深變質(zhì)巖的原巖具有豐富的演化歷史和物質(zhì)組成，但均在新生代漸新世早期受到強烈的變質(zhì)-熱改造。因此總體上鋯石變質(zhì)邊獲得的是新生代漸新世早期年齡，反映了走滑剪切之前峰期麻粒巖相主變質(zhì)階段的時間在35.16±0.92Ma和33.87±0.77Ma。

7.2 變形-變質(zhì)演化及P-T-t軌跡建立

圖12 哀牢山變質(zhì)雜巖P-T-t-D演化史BS-藍(lán)片巖相；Ep-BS-綠簾-角閃巖相；A-角閃巖相；G-麻粒巖相；Ky-藍(lán)晶石；And-紅柱石；Sill-夕線石Fig.12 The P-T-t-D evolution of Ailaoshan metamorphic complexBS-blueschist facies; Ep-BS-epidote-amphibolite facies; A-amphibolite facies; G-granulite facies; Ky-kyanite; And-andalusite; Sill-sillimanite

通過深入的顯微變形構(gòu)造、巖相學(xué)礦物組合以及溫壓計算等分析，可以發(fā)現(xiàn)哀牢山深變質(zhì)雜巖至少經(jīng)歷了三個階段的變質(zhì)演化：即早期進(jìn)變質(zhì)階段(M1)、峰期麻粒巖相變質(zhì)階段(M2)以及峰后近等溫減壓和左行走滑剪切變形階段(M3)。變泥質(zhì)巖M1階段低角閃巖相的礦物組合以及變基性巖石榴石的進(jìn)變質(zhì)環(huán)帶指示了M1-M2的進(jìn)變質(zhì)過程，石榴石中的“白眼圈”反應(yīng)結(jié)構(gòu)常指示造山帶近等溫減壓的P-T軌跡，反映俯沖后快速剝露的演化歷史(Harley, 1989)。同時結(jié)合礦物對溫壓計(石榴石+角閃石+斜長石溫壓計，石榴石+黑云母+斜長石+石英溫壓計)以及熱力學(xué)相平衡模擬等手段，獲得峰期變質(zhì)條件為麻粒巖相(相平衡模擬計算T=780～840℃、P=～0.95GPa；礦物對溫壓計算得到兩組數(shù)據(jù)T=680～720℃、P=0.8～1.1GPa；T=800～840℃、P=0.65～0.85GPa)，峰后近等溫減壓階段的變質(zhì)條件為低角閃巖相(礦物對溫壓計算得到三組數(shù)據(jù)T=600～670℃、P=0.5～0.7GPa；T=580～660℃、P=0.50～0.65GPa；T=630～740℃、P=0.60～0.75GPa)，哀牢山深變質(zhì)巖中的變泥質(zhì)巖和變基性巖均具有近等溫減壓的順時針P-T演化軌跡(圖12)，反映了新生代紅河-哀牢山走滑斷層帶具有板內(nèi)造山帶的構(gòu)造屬性。同時在這些片麻巖中，變形EBSD晶格取向分析顯示變形石英記錄了兩期變形事件和溫度條件，即c-<0001>柱面滑移所代表的中高溫變形(550～660℃)以及c-<0001>菱面滑移和底面滑移所代表的疊加低溫變形(400～500℃)。其中石英c軸柱面滑移反映了基質(zhì)礦物(石英、斜長石、云母、夕線石等)在中高溫環(huán)境下受到強烈的剪切和拉長定向作用，這次變形事件在區(qū)域上與紅河-哀牢山走滑斷層帶在31～13Ma的大規(guī)模左行剪切事件相聯(lián)系(Sch?reretal., 1990; Tapponnieretal., 1990; Leloupetal., 1995; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; 曹淑云等, 2009; Caoetal., 2011a, b)。剪切作用改造了基質(zhì)中的大部分變質(zhì)礦物，包括石榴石“白眼圈”中的礦物，具體表現(xiàn)為反應(yīng)冠狀體于石榴石兩側(cè)的低應(yīng)力區(qū)更為發(fā)育，而在高應(yīng)力區(qū)的“白眼圈”發(fā)育較差且定向方向轉(zhuǎn)為基質(zhì)礦物定向方向。石英c軸的底面、菱面滑移所代表的疊加低溫變形則可能與區(qū)域大規(guī)模走滑剪切之后的剝露過程有關(guān)。因此可以確定剪切作用一直持續(xù)到近等溫減壓階段M3之后。

我們的數(shù)據(jù)結(jié)合前人年代學(xué)數(shù)據(jù)和剪切變形過程(Tapponnieretal., 1982, 1990; Sch?reretal., 1990; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; Leloup and Kienast, 1993; Leloupetal., 1995; Gilleyetal., 2003; 張進(jìn)江等, 2006; Nakanoetal., 2008; Caoetal., 2011a, b; Liuetal., 2012; Wangetal., 2016b)，可以很好地建立哀牢山變質(zhì)雜巖的區(qū)域P-T-t-D演化歷史：新生代以來哀牢山深變質(zhì)巖經(jīng)歷了早期進(jìn)變質(zhì)階段(M1)到峰期麻粒巖相變質(zhì)階段(M2)的演化，在約33Ma達(dá)到變質(zhì)峰期。此時區(qū)域性大型左行走滑剪切活動開始啟動，并且?guī)r石開始進(jìn)入峰后近等溫減壓-左行剪切變形M3階段(35～20Ma，有些持續(xù)到13Ma)(Sch?reretal., 1990; Leloupetal., 1995, 2001; Harrisonetal., 1996; 張連生和鐘大賚, 1996; Gilleyetal., 2003; 曹淑云等, 2009; Caoetal., 2010a, b)，之后深變質(zhì)雜巖剝露，區(qū)域溫壓整體下降，進(jìn)入晚期疊加伸展退變質(zhì)-剝露-剪切階段(Gilleyetal., 2003; Caoetal., 2011a, b)。綜上所述，紅河-哀牢山走滑斷層帶內(nèi)的哀牢山變質(zhì)雜巖經(jīng)歷了十分復(fù)雜的變形-變質(zhì)演化歷史。這些研究成果也為藏東南緣三江地區(qū)發(fā)育的變質(zhì)雜巖帶中的深變質(zhì)巖的形成和演化、印度-歐亞板塊碰撞過程及動力學(xué)提供依據(jù)。

致謝 感謝審稿人提出的寶貴修改意見，極大地提高了本文的質(zhì)量。感謝魏春景老師對熱力學(xué)相平衡模擬圖給予的指導(dǎo)和討論。