南非林波波带中央带Sand River地区高压麻粒岩变质作用

张慧明+郑常青+徐学纯+徐久磊+韩晓萌+周晓萍

摘 要：南非林波波带中央带Sand River地区存在高压基性麻粒岩，其峰期矿物组合为石榴石+单斜辉石+石英+钛铁矿+磁铁矿。岩石学研究表明，该高压麻粒岩经历了两期退变质作用，早期退变质阶段以斜方辉石和斜长石的出现为特征，晚期退变质阶段以角闪石的出现为特征。传统温压计计算表明：高压麻粒岩峰期变质温度为820 ℃～900 ℃，压力为13.5～15.4 kbar；早期退变质的形成温压为800 ℃～890 ℃和8.8～11.2 kbar；晚期退变质条件为540 ℃～650 ℃和2.7～4.4 kbar。其退变质作用P-T轨迹为顺时针型近等温降压到降温降压的过程。高压麻粒岩经历的这种顺时针P-T轨迹通常发育在大陆碰撞环境，指示其形成可能与津巴布韦克拉通、卡普瓦尔克拉通在碰撞后地壳快速剥露事件有关，这对探讨林波波带中央带的构造演化具有重要意义。

关键词：变质作用；高压麻粒岩；P-T轨迹；林波波带；大陆碰撞；Sand River地区；南非

中图分类号：P588.3 文献标志码：A

文章编号：1672-6561（2016）05-0612-11

Abstract： High-pressure mafic granulite with a peak mineral assemblage of garnet+clinopyroxene+quartz+ilmenite+magnetite was found in Sand River area of the central zone of Limpopo Belt， South Africa. The high-pressure granulite experiences two stages of retrograde metamorphism. Early retrograde metamorphic stage is characterized by the appearance of orthopyroxene and plagioclase； late retrograde metamorphic stage is characterized by the appearance of amphibole. P-T estimates suggests that the peak metamorphic conditions are 820 ℃-900 ℃ and 13.5-15.4 kbar， which retrogress from the post-peak phase at 800 ℃-890 ℃and 8.8-11.2 kbar to the amphibolite facies at 540 ℃-650 ℃and 2.7-4.4 kbar. The three stages define a clockwise P-T path with near-isothermal decompression and cooling following the peak high-pressure metamorphism. The granulites experience this clockwise P-T paths， and usually develop in the continental collision setting. It means that the formation of high-pressure granulite relates to the crust fast stripping event after the collision of Zimbabwe craton and Kaapvaal craton. It is important for exploring the tectonic evolution in the central zone of Limpopo Belt.

Key words： metamorphism； high-pressure granulite； P-T path； Limpopo Belt； continental collision； Sand River area； South Africa

0 引 言

南非林波波带（Limpopo Belt）是一个存在于津巴布韦克拉通与卡普瓦尔克拉通之间的太古代到元古代高级变质地带[1-7]。林波波带作为位于两个太古宙花岗岩—绿岩省之间（即津巴布韦克拉通与卡普瓦尔克拉通之间）高级变质带的独特例子，被普遍认为是卡普瓦尔克拉通与津巴布韦克拉通碰撞的产物[7-10]。林波波带3个分带的变质作用连同它们的岩浆作用和变形作用特征都归因于“林波波造山作用”——津巴布韦克拉通与卡普瓦尔克拉通安第斯—喜马拉雅型陆陆碰撞事件[2，11-12]。岩浆作用和变质作用的时间、类型和范围，近些年来许多学者都做了大量研究。他们已经做出了林波波带北边缘带、中央带及南边缘带不同的压力（P）-温度（T）-时间（t）轨迹[6，13-23]，同时也引出了关于林波波带构造演化的许多争论。

中央带一般麻粒岩的减压事件已经被许多学者认可[13-14]，并且被认为是代表了津巴布韦克拉通与卡普瓦尔克拉通碰撞后地壳的快速剥露事件[13，24]。但对于中央带高压麻粒岩变质情况却鲜有报道。高压麻粒岩既可形成于汇聚型构造环境（如俯冲带、碰撞带等），也可形成于伸展型构造环境（如岛弧底部）[25-26]。研究高压麻粒岩的变质作用和P-T-t轨迹已成为建立造山带演化构造模式的最重要途径之一。因此，研究大陆碰撞带内部的麻粒岩对认识区域大地构造演化具有重要意义。南非林波波带中央带Sand River地区高压麻粒岩为研究该区地壳演化的特殊性提供了良好条件。本文研究南非林波波带中央带Sand River地区存在的高压麻粒岩的岩石学、矿物学特征，通过温压计确定其各阶段的变质温压条件，并初步探讨其形成的大地构造背景。