本文作者：于洋葛夢春周文孝孫俊俊劉澤瑞作者單位：中國地質大學（武漢）地球科學學院

區(qū)域地質概況

錫林浩特巖群位于中亞造山帶中東部，呈近東西向層狀展布，大致在東經116°～116°30′、北緯43°～44°，出露面積約40km2。其北側豁子梁西段奧陶系哈拉組變火山巖覆蓋在下伏錫林浩特巖群之上，南側與志留系徐尼烏蘇組第三段砂、板巖成斷層接觸關系（圖1a）。巖群主要由片麻巖夾層狀斜長角閃巖、磁鐵石英巖和變粒巖組成，片麻巖中主要礦物有黑云母＋白云母＋夕線石＋石榴子石＋鉀長石＋斜長石＋石英，副礦物有磷灰石和磁鐵礦等。斜長角閃巖成透鏡狀或夾層產出于片麻巖中，二者產狀平行一致，延伸方向穩(wěn)定，且具相同面理，巖石變質程度大體相當，表明二者層序為準同時形成。本文分別選取巖群中3組片麻巖及2組斜長角閃巖進行巖石學研究分析，采樣位置如圖（圖1b）。

巖相學特征

1片麻巖類

石榴黑云斜長片麻巖（0311－37）。采樣位置：43°51′30″N，116°26′27″E。細�！�中粒鱗片粒狀變晶結構，主要組成礦物有黑云母（40％）、石榴子石（10％）、斜長石（10％）、正長石（30％）和石英（10％）。石榴子石呈渾圓狀零散分布，粒徑為1．5～0mm，晶粒多裂紋；黑云母零散均勻分布，長徑0．2～1．2mm，零散分布的他形正長石（條紋長石），粒徑1～2mm，少量晶�？梢姲�裹細粒黑云母。夕線石黑云母片麻巖（0311－19）。采樣位置：43°50′58″N，116°26′31″E。細粒鱗片粒狀變晶結構，面理發(fā)育，具條帶狀。主要組成礦物有黑云母（20％）、白云母（10％）、斜長石（35％）、鉀長石（5％）和石英（28％），并含有少量磷灰石及毛發(fā)狀夕線石。鉀長石：無色，細粒，他形，d＝0．2～0．4mm。蠕英石：見于斜長石與鉀長石接觸部，由石英＋鈉質斜長石組成，有時也與白云母構成蠕英石狀。含石榴二云斜長片麻巖（0220－23）。采樣位置：43°50′46″N，116°25′48″E。似片麻狀構造，鱗片粒狀變晶結構，主要組成礦物有石榴子石（8％）、黑云母（20％）、斜長石（30％）、石英（30％）和白云母（10％），含少量綠泥石等不透明礦物。石榴子石以近等軸粒狀為主，零散分布，粒徑0．1～0．2mm，粒內少見石英、云母等包體，黑云母、白云母鱗片－葉片狀，定向分布，部分集合體聚集呈似條帶、條紋狀分布。

2斜長角閃巖

紋帶狀斜長角閃巖（0311－5）。采樣位置：43°50′38″N，116°26′39″E。柱粒狀變晶結構，主要由斜長石（50％）、角閃石（45％）及少量綠泥石組成，角閃石平行排列構成面理。從礦物組合判斷原巖為基性火山巖或侵入巖，其中的綠泥石應是原巖中少量黑云母后期蝕變產物。斜長角閃巖（803－6）。采樣位置：43°51′20″N，116°25′05″E。細粒等粒結構，塊狀構造，主要組成礦物有斜長石（45％）、角閃石（35％）和黑云母（15％），見少量石英（4％）。未見明顯的變形特征，巖石中礦物具有輕微的定向構造。角閃石，粒徑0．5～1．5mm，部分晶片發(fā)生綠泥石化，略顯定向排列。斜長石呈粒狀，直徑1～2mm，邊部不規(guī)則，可見鑲嵌結構。

礦物化學

對巖群中碎屑質及基性變質巖中的主要變質礦物進行了電子探針分析，并對石榴黑云斜長片麻巖中代表性石榴子石進行了成分剖面的測定，電子探針采用JCXA－733電子探針，由中國地質大學（武漢）探針實驗室完成（0．2μA，15kV），各礦物Fe3＋由電價平衡方法計算得出［9］。代表性礦物的電子探針分析數(shù)據(jù)見表1～3。

1石榴子石

石榴子石（表1）的主要端員組分為鐵鋁榴石（Alm）、鎂鋁榴石（Pyr）、錳鋁榴石（Spe）和鈣鋁榴石（Grs）。其含量總體變化范圍為：Alm56％～62％，Pyr11％～18．6％，Spe18．1％～25．3％，Grs3％～4％。0311－37樣品中所選特征石榴子石顯示出明顯的成分環(huán)帶，由主量元素成分剖面所示（圖3b），從核到邊石榴子石Mn的含量逐漸降低，具鐘型剖面，而Ca的含量變化較小，成分剖面較平直，均表明錫林浩特巖群經歷了進變質過程［10］。

2黑云母

巖群中黑云母多呈鱗片狀、細片狀、半自形片狀，黑云母中放射性礦物（如釷石、獨居石等）中的元素衰變所導致的深色暈圈，不僅反映了沉積是以陸源碎屑為主，也反映了黑云母是早期形成的變質礦物。變質巖中，黑云母的主要成分Mg、Fe的含量既受寄主巖石成分控制，又與變質程度有關，而Ti、Fe3＋及（OH）的含量則主要取決于變質條件［11］。巖群3011－37與0220－23兩組樣品（數(shù)據(jù)見表1）TiO2質量分數(shù)范圍為0％～5％，F(xiàn)e3＋陽離子摩爾分數(shù)范圍主要集中于0．14～0．26，均表征高溫變質環(huán)境。

3角閃石

本區(qū)角閃石在偏光鏡下多呈半自形柱狀或不規(guī)則狀，柱面完整，兩端不整齊，為典型變質角閃石，其Ng方向呈綠色，部分顯棕色，表征變質溫度較高［11］。樣品中角閃石化學成分變化不大（表2），分子式中Ca離子數(shù)為1．82～1．98，均高于1．5，Mg／（Mg＋Fe）為0．65～0．75，Si值為6．64～7．70。按照國際礦物學協(xié)會的命名規(guī)則，錫林浩特巖群基性變質巖中的角閃石均屬于鈣質角閃石組，主要類型為淺閃石。

4斜長石

樣品中斜長石半自形粒狀，與角閃石共生，由長石的成分分析結果（表3）可知，斜長石的Or含量極低，主要為中長石和拉長石，牌號An40～60，均高于30，可知變質級別已達角閃巖相。

變質溫度、壓力估算

1礦物共生組合分析

錫林浩特巖群中基性變質巖常見礦物組合為角閃石＋斜長石＋石英（少量），為典型的角閃巖相礦物共生，泥質變質巖中常見礦物組合為黑云母＋白云母＋夕線石＋鉀長石＋斜長石＋石英、黑云母＋白云母＋石榴子石＋斜長石＋石英。樣品0311－19中可見白云母向夕線石的轉變反應，表明巖群變質峰期已達高角閃巖相，由白云母＋鈉長石＋石英＝夕線石＋鉀長石＋熔體變質反應限定了其溫度上限：在0．5～1．0GPa范圍內不會超過650～700℃［12］。

2基性變質巖變質溫壓計算

角閃石和斜長石廣泛分布于變質巖中，它們是鎂鐵質（基性）變質巖角閃巖相變質的主要礦物，角閃石－斜長石組合的平衡條件，可以反映變質巖的結晶條件。在總結相平衡實驗資料的基礎上，通過對角閃石－斜長石平衡的熱力學分析，Holland和Blundy［13］在前人研究的基礎上根據(jù)斜長石－角閃石－石英之間的相平衡關系和斜長石－角閃石之間的相平衡關系又重新標定了該溫度計。他們在100～1500MPa、430～950℃的條件下，采用經驗標度方法，在對角閃石活度深入研究的基礎上，給出了新的溫度計表達式［13］。如果XAb＞0．5，則式中YAb＝0．0；否則YAb＝10（1－XAb）2－0kJ。該溫度計適用范圍：500～1100℃，角閃石結構式中Si的原子系數(shù)應小于7．8，斜長石的XAn＜0．92。錫林浩特巖群基性變質巖角閃石中Si原子系數(shù)范圍6．7～7．1，斜長石XAn范圍0．43～0．53，均符合適用標準。壓力p采用Schimidt的角閃石全鋁壓力計［14］p（±0．6×108Pa）＝－01＋76Altol（2）公式（2）中p為壓力，Altol為角閃石全鋁含量。全鋁壓力計在應用中需滿足以下條件：（1）樣品未發(fā)生低溫蝕變；（2）巖石變質溫度同壓力計校準條件應相差不大，如Schmidt壓力計的校準溫度為655～700℃；（3）在氧逸度低的條件下結晶的富鐵角閃石［Mg／（Mg＋Fe）＜0．35］不能使用［15］。我們在估算壓力時，充分考慮了這些限制。巖群變質程度達高角閃巖相，其溫度范圍與Schmidt壓力計的校準溫度相近，各組樣品Mg／（Mg＋Fe）值范圍在0．62～0．65，均大于0．3，均符合適用標準，利用壓力計計算得樣品803－8壓力較低（0．41～0．47GPa），這可能是巖石受到后期蝕變影響導致角閃石中Al含量降低的緣故。其余結果均集中在0．5～0．6GPa（相當于現(xiàn)代大陸地殼20km左右的深度）。這與由巖石學研究所顯示的變質條件是吻合的。將所得壓力結果帶入Holland計溫公式，得樣品803－8溫度結果為660～690℃（表4），樣品0311溫度結果中除第二組溫度較高外，其余較為集中，溫度范圍為668～700℃（表5）。

3碎屑質變質巖變質溫壓計算

錫林浩特巖群碎屑質變質巖中石榴子石、黑云母、白云母、斜長石和石英的廣泛共生為我們使用常規(guī)的石榴子石－黑云母地質溫壓計來定量計算其p－T條件創(chuàng)造了條件。本文選擇Holdaway于2000年所標度的石榴子石－黑云母溫度計［16］進行變質條件的計算。錫林浩特巖群泥質變質巖樣品中石榴子石具進變質環(huán)帶，所以選擇其邊部成分估算其峰期條件，壓力應與巖群中準同時形成的斜長角閃巖相當，壓力值取0．55GPa，由GB溫度計計算得樣品0220－23溫度范圍為683～690℃，樣品0311－37溫度范圍為686～707℃。

討論與結論

本文通過對錫林浩特巖群中碎屑質及基性變質巖的變質作用研究表明，錫林浩特巖群主要是在中壓角閃巖相條件下發(fā)生變質的，值得注意的是，巖群碎屑質變質巖中石榴子石具進變質環(huán)帶，對比前人研究該區(qū)域片麻巖所提出角閃石＋斜長石＋黑云母＋石英的礦物組合，及所得540～550℃變質溫度［7］，推測巖群在峰前經歷了低角閃巖相變質，之后變質到達峰期，變質達高角閃巖相。綜合文中所得片麻巖及斜長角閃巖溫壓結果，給出錫林浩特巖群峰期變質p－T范圍為667～707℃，0．5～0．6GPa。研究區(qū)內下古生界奧陶系各地層均為一套綠片巖相變質的淺變質巖，而錫林浩特巖群變質達高角閃巖相，說明錫林浩特巖群早在奧陶系沉積之前就發(fā)生了變形變質作用。這一結論與我們近期所得巖群1000Ma的變質年齡［8］相符，為錫林浩特巖群為一套前寒武紀變質基底提供了巖相學佐證。中元古代末期，華北與西伯利亞板塊進入?yún)R聚階段［17］，推測錫林浩特巖群角閃巖相－高角閃巖相變質為錫林浩特微陸塊與其他陸塊碰撞的結果。