二十一世纪初构造地质学发展战略学术研讨会论文摘要，2003：93～96

北秦岭高压－超高压变质岩的峰期变质时代及其地质意义

刘  良  陈丹玲  张安达  张成立  袁洪林  柳小明

(大陆动力学教育部重点实验室(西北大学)；西北大学地质学系，西安，710069)

      1．概 况

位于中国中部的秦岭－大别、苏鲁造山带连结了中国南北大陆。秦岭商丹缝合带将秦岭造山带进一步分为南、北秦岭，该缝合带被认为是秦岭古生代洋盆闭合的产物(张国伟等，1993，2001；Meng et al，1999)。近年来，在商丹缝合带北侧秦岭岩群变质杂岩的不同区段陆续发现了不同类型呈透镜体状产出的高压－超高压变质岩石，其中具典型代表性岩石类型有：

1）出露在河南卢氏县狮子坪以北的官坡－双槐树一带的榴辉岩(胡能高等，1994：1995)，最近杨经绥等(2002)在该榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中又发现了金刚石包裹体，从而证实该榴辉岩及其围岩经历了超高压变质作用。

2) 陕西商南县松树沟一带出露的高压基性麻粒岩、石榴子石辉石岩(刘良等，1994；1995)和榴闪岩(Chen et al，1993；杨勇等，1994)，其中石榴子石辉石岩可断续追索到河南西峡寨根北与西峡蛇尾南，高压基性麻粒岩的峰期变质温压条件为828-887和1.40-1.58GPa,榴闪岩的峰期压力>1．2Gpa。

3) 与松树沟高压基性麻粒岩产于同一韧性剪切带中的长英质高压麻粒岩(Liu et a1，1995：刘良等，1996)，特征变质矿物组合为石榴子石+蓝晶石+微纹长石+金红石十石英，其原岩以杂砂岩为主体(wang et a1，1996)。该岩石可断续追索到西峡寨根一带。新近，我们又在该岩石的石榴子石的核部见有金红石+磷灰石+石英的棒状出溶物，其中，长棒状金红石(宽0. 5-1.0
m,长10-100m)呈互为120°交角的网状沿石榴子石的<111>晶带分布，棒状磷灰石(宽0.5-1．5m，长5-10m)和石英(宽0.5-1．0m,长l0-40m)彼此平行或呈三个方向平行于出溶的金红石，这些现象与希腊北部Greek Rhodope地区超高压变沉积岩中石榴石的出溶(Ru+Ap+Qz)现象非常相似，指示出溶前该石榴子石超Si、Ti、P，即具有“majoritic”石榴子石的特征；同时，我们还在该岩石锆石的包裹体中发现了金刚石与石墨的拉曼谱峰的重要线索，这些特征共同证明该岩石经历了超高压变质。

2．锆石微区原位定年结果

    本文对上述不同区段和不同类型的高压－超高压变质岩进行了SHRIMP或LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年。锆石的SHRIMP U-Pb定年是在中国地质科学研究院北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成的，分析时束斑直径为30m,样品制备及分析流程参考文献[1-3]。锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄测定在西北大学教育部重点实验室Elan6100DRC型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 Excimer激光器(工作物质ArF，波长193nm)以及MicroLas公司的GeoLas200M光学系统的联机上进行的，激光束斑直径为30m，激光剥蚀样品的深度为20-40m，详细分析步骤和数据处理方法参见袁洪林等(2003)．锆石的CL图像分析在中国地质科学院电子探针仪上完成。分析结果分别为：

1)官坡-双槐树榴辉岩

该岩石中的锆石以半自形短柱状或浑圆状为主，大部分颗粒具有比较明显的核-边结构，核部不同程度保留了环带状生长结构，显示残留岩浆型锆石的特征；边部显示带状或扇状结构，应属变质成因。18粒锆石21个测点的LA-ICP-MSU-Pb分析结果见图1a，其中16个测点给出了一个很好的年龄聚集区，206pb/238U加权平均年龄为505±12(2σ)Ma,该年龄值与杨经绥等(2002)所获得的区内榴辉岩和片麻岩的507±37Ma的峰期变质年龄是一致的，应代表该岩石的峰期变质时代。

2)松树沟高压基性麻粒岩

锆石的阴极发光图像(CL)显示，该岩石中的锆石呈浑圆状并具有明显的双层内部结构，核部主体呈扇状或带状结构，不含继承性残核和典型岩浆锆石的韵律环带，具有变质成因锆石的典型特征；在锆石核部的外围断续出现一窄的亮色环边，可能是后期退变质作用影响的结果。来自11粒锆石23个测点LA-ICP-MSU-Pb同位素分析结果在一致曲线上及其附近形成一个聚集区(图1b)，获得206pb／238U加权平均年龄为485±3.3(2σ)Ma，应代表该岩石的峰期变质年龄。

    3)松树沟榴闪岩

     该岩石中的锆石以半自形短柱状或浑圆状为主，大部分颗粒具有明显的核-边结构。核部多呈近椭圆状，有些核部保留不同程度弱的环带结构，显示残留岩浆型锆石的特征。锆石的边部围绕核部生长，一些颗粒具有典型的扇形结构或带状结构，应属变质增生锆石。另外，个别颗粒还显示有由边部向核部穿插交代的现象，暗示其边部生长期间可能伴随着高温部分熔融或流体的交代作用；还有一些颗粒的核-边结构比较模糊或呈几乎单一的内部结构，可能属变质重结晶锆石(陈道公等，2003)。

23个SHRIMP和29个LA-ICP-MS测点U-Pb定年结果大多数投点分别落在谐和线上或其附近(图1c,d)，并分别在约500Ma附近构成一个年龄聚集区。前者18个测点给出206pb/238U加权平均年龄值为514±9(2σ)Ma,后者22个测点给出206pb/238U加权平均年龄值为500±10(2σ)Ma，二者在误差范围内基本一致，结合测点位置及其对应的206pb/238U比值综合分析，可以认为514±9(2σ)Ma或500±10(2σ)Ma的年龄值应代表该岩石的峰期变质时代。另外，锆石核部测点给出的年龄值变化较大，介于552~720Ma之间，可能与变质作用伴随的高温部分熔融或流体的交代作用对残留的原岩岩浆锆石的改造程度的不同有关，因此推测其中最大年龄值(720Ma)可能代表了原岩岩浆事件的上限年龄信息。

4)寨根北石榴子石辉石岩

岩石中的锆石多呈浑圆状或半自形短柱状，多具比较明显的核-边结构，核部主体呈扇状或带状结构，不具典型岩浆锆石的韵律环带，具变质成因锆石的典型特征，少数颗粒的核部含有继承性残核；在锆石核部的外围断续出现较窄的亮色环边，可能系后期退变质作用影响的结果。16粒锆石24个LA-ICP-MS测点U-Pb定年结果见图1e，其中18个测点给出了一个很好的年龄聚集区，206pb/238U加权平均年龄为500±6(2σ)Ma,代表该岩石的峰期变质时代。

5)松树沟超高压长英质片麻岩

该岩石锆石均呈浑圆状，内部结构非常复杂，大部分颗粒明显可分出核-幔-边三层或核-边双层结构，个别颗粒具有单一的内部结构．一些颗粒的核部保留了岩浆生长环带的特征，还有一些具有典型变质锆石的扇状结构，表明其原岩锆石的多源性，与该岩石原岩为杂砂岩的特征相一致．锆石的幔部或边部围绕核部生长，多呈带状结构，应属变质增生锆石。

16个颗粒21个SHRIMP测点U-Pb定年结果大多数投点呈串珠状落在谐和线上或其附近(图1f)。其中，1粒具核-边内部结构锆石的边部和1粒具单一内部结构锆石的核部2个测点给出206pb/238U年龄值分别为445±10(2σ)Ma和518±12(2σ)Ma，对应测点的Th／U为0.03与0.14，落在谐和线上的测点的年龄值518±12(2σ)Ma；2粒具核一幔一边结构锆石颗粒的幔部以及2粒具核一边结构锆石的核部共4个测点给出的年龄值介于879-915Ma，对应的Th／U为0.06-0.39，206pb/238U加权平均值为891±21 (2σ)Ma。结合测点位置分析，518±12(2σ)Ma和897±12(2σ)Ma可能分别代表了该岩石所经历的先后两期变质事件，进一步综合区域地质背景和前述不同类型高压-超高压岩石的峰期变质年龄考虑，518+12(20)Ma的年龄值应代表该岩石经历超高压的变质时代。另外，有5粒锆石的核部测点给出的年龄值分别为1889±40Ma和1180-1453Ma，可能反映了原岩残留锆石的年龄信息；而其余测点给出的年龄值因其测点束斑不同程度包含了锆石内部结构的核-幔或幔-边部分，故可能不具有真实的地质意义．

3．地质意义讨论

    上述资料表明，北秦岭不同地区出露的不同类型的高压-超高压变质岩的峰期变质年龄在误差范围内是一致的，表明它们是早古生代时期同一期变质事件过程中形成的。结合区域地质特征综合分析，推测其形成可能是早古生代时期中国南北陆块或南北秦岭微陆块之间沿商丹缝合带陆壳深俯冲作用的产物。

        近年来，在秦岭造山带东延的河南桐柏与北大别的熊店、浒湾、英山等地和西延阿尔金-柴北缘造山带相继发现了一批早古生代的高压-超高压变质岩石，杨经绥等(2002)据此提出沿中央造山系从阿尔金-柴北缘-北秦岭-桐柏-北大别存在一条东西贯通的早古生代时期的高压-超高压变质岩带，尽管这一认识还有待进一步证实，但本次研究所获得的北秦岭地区不同类型高压-超高压岩石介于485-518Ma之间的峰期变质年龄，为进一步深入研究秦岭造山带的形成与演化以及探讨秦岭造山带与大别一苏鲁、阿尔金一柴北缘造山带之间的构造关系提供了重要的基础资料。(参考文献略)