南秦岭增生杂岩带马道地区变泥质岩的变质作用

王东升，宫江华，王 涛，林健飞

(1. 中国地质科学院 矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；2. 中国地质科学院 地质研究所，北京 100037；3. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083)

南秦岭增生杂岩带马道地区变泥质岩的变质作用

王东升1，宫江华1，王 涛2，林健飞3

(1. 中国地质科学院 矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；2. 中国地质科学院 地质研究所，北京 100037；3. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083)

南秦岭构造带出露于勉略断裂和虞关—留坝断裂之间，是一条复杂的增生杂岩带，也是秦岭造山带的重要组成部分。增生杂岩带内马道地区发育一套由黑云母片麻岩、片岩组成的变泥质岩，内部包含有石英岩、大理岩及超基性岩等岩块，构成了典型的“block-in-matrix”结构。选取了含石榴子石黑云母片麻岩样品进行详细的岩石学研究。结果显示，北部变质岩样品中的石榴子石具有弱退变质成分环带，利用岩石矿物组合中的石榴子石-黑云母温度计、石榴子石-黑云母-斜长石-石英组合温度-压力计，估算峰期压力为0.78～0.79 GPa，温度为705～707 ℃，退变质时期压力为0.64～0.76 GPa，温度为602～650 ℃，揭示出岩石峰期高角闪岩相变质后，经历降温减压过程。南部岩石样品中含有特征的十字石+蓝晶石组合，样品中的石榴子石具有进变质成分环带，其峰期压力为0.49～0.57 GPa，温度为553～562 ℃，相当于低角闪岩相。通过与其他典型增生杂岩带变质岩的剥露机制对比，认为马道变泥质岩的变质作用演化与南秦岭地区碰撞作用有关，而其剥露过程则主要受到双重逆冲构造控制。

马道；变泥质岩；南秦岭增生杂岩带；变质作用；p-T

0 引 言

造山带是地球历史上构造变动最为剧烈的地区，也是大陆动力学研究的关键地区。近年来，有关“俯冲-增生造山作用”正成为造山带研究的热点，增生楔或增生杂岩带也引起了地质学家的关注[1-2]。变质作用作为造山作用的重要组成部分，它记录了造山带的热结构特征及其演化历史，对于探讨造山带的演化过程具有十分重要的意义[3-8]，而对于复杂的增生型造山带，变质作用的研究意义则显得尤为突出。

秦岭造山带作为扬子板块和华北板块的分界线，是中国中部大陆动力学研究的关键地区[9-10]。前人依据秦岭造山带内部出露的商丹、勉略两个缝合带，提出了不同的构造演化模式[11-18]。作为解决分歧、探讨秦岭构造演化的重要方面，秦岭内部变质岩成为研究焦点之一。通过对北秦岭地区变质岩的研究[19-23]，地学界对于北秦岭泥盆纪俯冲-碰撞造山模式已经达成共识。但作为秦岭造山带的主要组成部分，南秦岭的构造演化仍存在一定争议[15, 24]，内部发育的变质岩研究虽然取得一定的进展，但仍存在一些问题。勉县菜马河南部马家沟、徐家坪、清家沟等处有高压基性麻粒岩的报道[25-26]，其边部经历了角闪岩相退变质作用，反映了秦岭造山带在印支期沿勉略构造带发生俯冲—碰撞造山过程。但麻粒岩出露范围很小，不具系统性。李三忠等[27]获取了康县—高川段一系列变质岩的p-T轨迹，揭示了不同层次、起源和环境的岩石经构造作用混杂并经历了后期差异隆升剥蚀的构造演化过程和机制。但这仅限于近东西向的狭窄的勉县—略阳蛇绿混杂带内。张寿广等[28]和Wei等[29]认为，南秦岭至少经历了两期变质作用：(1)海西期的递增变质作用，以佛坪为中心向外依次包括高角闪岩相(局部麻粒岩相)、低角闪岩相、绿帘角闪岩相和绿片岩相；(2)印支期与强烈的构造变形有关的绿片岩相动力变质作用。然而，在海西期的递增变质作用中，虽然不同变质带均显示顺时针的p-T轨迹，但却存在生长环带和扩散环带的差异，这表明不同变质带在共同发生抬升之前具有不同的演化历史，显然这不能用佛坪热穹窿引起的变质作用来解释。由此可见，南秦岭增生杂岩带内部岩石的变质温压条件和变质岩的剥露过程仍需进一步深入研究。作为秦岭与扬子板块的接触部位[24, 30]，南秦岭地区记录了俯冲-碰撞相关的一系列变质变形过程，其中马道变泥质岩属于南秦岭地区出露的典型变质岩体，目前对其变质条件的研究较少，它的变质环境如何？是否与区域分布的变质岩指示的变质动力学一致？对南秦岭的演化有何指示意义？从现有资料还难以确认。

本文主要描述了在马道地区发育的一套变泥质岩。这些岩石的存在为扬子板块与南秦岭板块的会聚提供了重要的佐证。本文从岩石产状、矿物组合分析入手，利用相关的地质温度压力计，获得了变质作用的p-T条件并结合区域变质时代，从区域板块构造演化的框架下阐述了马道变泥质岩的演化。

1 区域地质背景

1.1 区域地质

秦岭造山带东西向横亘于中国大陆中部，向东延伸至桐柏—大别山，西侧分别与祁连、昆仑山和松潘相连，在中国大陆构造中占有十分突出的地位[12, 31-33]。它是由多个大小不等的地块及其间的结合带构成，这些构造单元经历了长时期、多阶段不同性质的大地构造环境的变迁而最终形成了复合型大陆造山带[34-37]。前人研究认为，秦岭造山带内部存在商丹、勉略两个缝合带，据此将秦岭划分为华北板块南部(包括北秦岭地块)、秦岭微板块(南秦岭地块)和扬子板块北部，并提出了对应的北秦岭泥盆纪俯冲造山及南秦岭泥盆纪新生有限洋盆的构造演化模式[11-14, 17]。但近年来，新的研究表明，前人所定的南秦岭志留系并非单一的地层单元，而是由不同性质和时代岩块和基质构成的混杂带[39-40]，从中识别出元古宙和古生代的洋岛玄武岩、含泥盆纪珊瑚和牙形石的灰岩块体，以及在基质中发现了二叠纪放射虫[15, 41-44]。这一系列新的数据和发现无疑是对勉略蛇绿混杂带所代表的洋盆性质和时限的传统认识提出了新的疑问。王宗起等根据大地构造相单元划分原则，并结合地层学、沉积学等研究，将秦岭造山带重新划分为13个构造单元(图1a)[15]，并据此以沟-弧-盆构造体系对南秦岭地区构造演化进行了较为详细的描述。其中南秦岭增生杂岩带主要由位于舟曲—成县—徽县—虞关—留坝—宁陕—石泉断裂与康县—勉县—略阳断裂之间的白水江群、大坝河群、梅子娅群及三河口群(包含勉略缝合带)组成，该杂岩带北接晚古生代弧前盆地系统，南与横丹群弧前盆地和碧口群、西乡群岛弧杂岩带相连。南秦岭增生杂岩带内部主体由基质以及包裹于其内部大量的不同性质、不同时代的岩块组成(图1b)[15, 39]。大量的研究表明，发生在晚三叠世前后的华北地块与扬子板块的汇聚是中国中部岩石圈结构形成与演化的重要事件[45-57]，这一构造事件导致了南秦岭增生杂岩带的最终形成[15, 39]。

1.2 马道变泥质岩

马道变泥质岩位于留坝镇与褒城镇之间，构造位置上位于南秦岭增生混杂带内，是混杂带的基质组成部分，为一个不规则形状的变质体(图1)。东西两侧分别为佛坪岩体和光头山岩体，局部见有光头山二长花岗岩体侵入其中。南北侧分别以断层为界与千枚岩和砂质板岩分开。马道变泥质岩主要为黑云母片麻岩或片岩，内部包含石英岩、大理岩以及超基性岩岩块，不同岩性之间多以断层接触(图2)。

图2 铁佛殿—褒城镇构造剖面图(a, c.S1 片理(黑实线)及拉伸线理(灰色三角形)；b, d.片理法线密度图)Fig.2 Cross-section of the Tiefodian-Baocheng area (a,c.S1 foliations (great circles) and stretching lineations (triangles);b, d.synoptic sterogram of contoured equal area plots to S1 foliation)

图3 马道地区黑云母片麻岩野外照片 ((a) 黑云母片麻岩发生混合岩化；(b)鞘褶皱的横截面)Fig.3 Macroscopic characteristics of biotite gneisses in Madao area

变泥质岩主要由石榴子石、黑云母、斜长石、石英组成，局部含有十字石、蓝晶石或矽线石，其原岩为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。片状矿物的定向排列构成了主体片理(S1)，而蓝晶石及不规则石榴子石变斑晶的长轴也平行于S1，这表明变斑晶的形成与片理化过程(D1)大体一致。S1产状总体南倾，且由北向南，片理倾角逐渐变大。以老丈沟断层为界，北侧片理具中等倾角，优势产状为170°～220°∠40°～60°，其中拉伸线理倾伏向南，倾伏角约40°。局部可以看到含石榴子石片麻岩发生混合岩化，混合岩为条带状，伴随有强烈的剪切变形(图3(a))，指示出由南向北的逆冲(D2)。镜下观察，石榴子石变斑晶与其退变质黑云母组成的旋转碎斑也指示出由南向北的剪切(下文叙述)，表明北侧岩石的退变质过程与由南向北的逆冲作用有关。而南侧片理近于直立或发生向北的倒转，优势产状为170°～200°∠60°～85°，其上发育的拉伸线理则分为陡倾伏和近水平倾伏两类(图2)，陡倾伏的拉伸线理应属于片理化(D1)或稍晚阶段(D1—D2)压剪性作用的产物。而近水平倾伏的拉伸线理则源于走滑作用，结合附近长英质脉体形成的鞘褶皱(图3(b))及旋转碎斑、不对称褶皱，判断区域还存在近东西向的左行剪切作用(D3)，发育时间最晚。

2 岩相学及矿物学特征

2.1 岩相学

2.1.1 含石榴子石黑云母片麻岩

图4 马道地区含石榴子石黑云母片麻岩显微结构照片Fig.4 Typical photographs of mineral assemblages and textures of garnet-bearing biotite gneisses in Madao area(a)含石榴子石片麻岩中两期黑云母 (LB46-2)；(b)片麻岩中发丝状矽线石 (LB52-3)；(c)浑圆状石榴子石 (LB91-3)；(d)柱状十字石及蓝晶石 (LB91-3)。Grt.石榴子石；Bt.黑云母； Pl.斜长石；Qtz.石英；Sil.矽线石；Ky.蓝晶石；St.十字石

含石榴子石黑云母片麻岩 (LB46-2) 呈变晶结构，片麻状构造。主要位于老丈沟断层的北侧，组成矿物为石榴子石 (5%)、黑云母(20%)、斜长石 (35%) 和石英(30%) 及其他副矿物。石榴子石颗粒颜色较为均一，整体呈浅色。一般自形—半自形，多数近等轴状，但受后期改造明显，个别晶形不规则，多数粒径较大(1～2 mm)。石榴子石内多包含有它形长石、石英以及黑云母等矿物，定向性不明显。黑云母为片状(图4(a))，普遍呈棕色—红棕色，其产出形式大致分为3类：(1) 以包体形式存在于大颗粒的石榴子石中，呈细小鳞片状，含量较少，可能为早期进变质阶段形成的黑云母(图4(a))。(2) 远离石榴子石，自形片状且定向排列，黑云母内部不含有其他包体，构成了主期的片麻理，应为峰期重结晶的产物。 (3) 以残留体形式围绕大颗粒石榴子石生长，呈片状或不规则形状(图4(a))，两者共同组成了旋转碎斑系，属于退变质期的产物。

2.1.2 含矽线石榴黑云母片麻岩

含矽线石榴黑云母片麻岩(LB52-3) 为变晶结构，片状构造。主要位于老丈沟断层的北侧，组成矿物为石榴子石(5%)、黑云母 (30%)、斜长石 (25%) 和石英(25%)，并含有少量钾长石和毛发状的矽线石(图4(b))。石榴子石呈浑圆状，粒径0.5～2 mm，内部含有云母、石英及金属矿物，石榴子石外围有黑云母围绕生长，两者接触面较平直，代表了退变质的产物。矽线石集合体呈毛发状，生长在黑云母颗粒旁侧，为黑云母通过交代作用形成[58]。

2.1.3 含十字蓝晶石榴黑云母片麻岩

含十字蓝晶石榴黑云母片麻岩 (LB91-3) 主要在老丈沟断层南侧发育，具斑状变晶结构，片麻状构造。主要组成矿物为石榴子石(10%)、十字石(2%)、蓝晶石(5%)、黑云母(30%)、白云母(5%)、斜长石(20%)和石英(20%)。石榴子石呈浑圆状，颗粒粒径较大 (1～5 mm)。石榴子石内含有石英和金属矿物包裹体，包裹体定向排列明显，其排列方向与外部片理大体一致，应属于同期变形生长产物，石榴子石的边部无黑云母等矿物组成的退变质边(图4(c))。蓝晶石呈长柱状，粒径为2～3 mm。十字石短柱状，粒径可达0.5～1.5 mm。十字石与蓝晶石平衡共生(图4(d))。黑云母形成岩石主体片理，白云母含量较少，常呈细小的片状集合体。

2.2 矿物组合演化

根据上述特征可以在老丈沟断层北侧的片麻岩中识别出3期变质演化阶段：Ⅰ，早期进变质阶段，以石榴石变斑晶核部发育的黑云母、白云母、斜长石和石英等矿物包体为代表。但这些矿物包体已遭受后期变质作用的改造，无法定量估算早期进变质阶段的温压信息。Ⅱ，峰期变质阶段，以石榴子石+黑云母+斜长石+钾长石+石英为代表。Ⅲ，退变质阶段，石榴子石边部被黑云母+斜长石+石英组成的后成合晶所代替。

在老丈沟断层南侧的片麻岩中识别出一期进变质演化阶段，即以(十字石，蓝晶石)石榴子石+黑云母+白云母+斜长石+石英为代表。

2.3 矿物化学成分特征

利用中国地质大学(北京)电子探针室的日本岛津公司EPMA-1600的电子探针仪对样品进行了成分分析。在矿物成分分析过程中，针对各个阶段的矿物组合，每种矿物都测试了多个颗粒，同一矿物颗粒测试多个微区，以获得不同阶段矿物的精确成分，同时检验矿物之间是否达到平衡。测试条件：定量加速电压15 kV，束流2×10-8A，束斑直径1 μm；标准样品分别为：Fe(铁铝榴石)、Na(钠长石)、Ca(方解石)、Si,Al(斜长石)、Ti(金红石)、Mn(蔷薇辉石)、K(透长石)、Mg(橄榄石)、Cr(铬铁矿)，主要矿物的代表性电子探针分析数据见表1。其中主要矿物的岩相学及矿物化学特征如下。

2.3.1 石榴子石

石榴子石斑晶主要由铁铝榴石 (Alm，0.57～0.74)、镁铝榴石 (Prp，0.05～0.32)组成，含少量的钙铝榴石(Grs，0.03～0.20) 和锰铝榴石 (Sps，0.01～0.14)(表1，图5)。

石榴子石生长过程中的成分变化受p-T条件变化的制约，成分环带变化可以定性地提供p-T矢量信息。石榴子石的环带发育样式往往代表了不同的变质反应性质[59]。前人对此做了大量研究，并得出不同结论，认为：(1)随温度升高，石榴子石的Mg含量增高，Mn和Fe含量逐渐降低[60]。(2)随变质强度的加深，石榴子石中Fe2+、Mg2+增加，Mn2+、Ca2+降低[61]。(3)变质岩中石榴子石的Mn2+/Fe2+比值可作温度计，变质越深，比值越小，而Mn2+含量随压力增大而减少[62]。(4)认为变质岩中石榴子石的Mg一方面受寄主岩石化学成分的影响，另一方面受变质温度高低所控制。Mg值越高，反映其变质温度越高；Ca反映形成时的压力[63]。最新研究表明，石榴子石的Ca、Mn受到其他因素(分异结晶作用、扩散作用)的影响，并不能简单地与压力变化直接相对应[64]。总之，在石榴子石的主量元素中，Mg的变化与变质温度的变化正相关，而压力的变化则相对受到多种因素的影响。石榴子石变质环带的形式也受到冷却速率、矿物粒度和峰期变质温度的共同影响[64]。

剖面中4个样品的石榴子石样品整体表现为大体平坦的环带模式(图5(a)-(d))，可能为变质过程中峰期温度较高且冷却速度较慢所致，但边部仍出现有成分差异。其中老丈沟断层北部的样品(LB46-2, LB52-3)表现为：Xalm核部最低为0.62～0.66，经核部向边缘整体呈升高趋势(图2，图5(a), 图5(b))，至边缘升高为0.65～0.71。Xsps由核部向边缘也呈稳定或逐渐升高的趋势，由核部0.03～0.05升高至0.03～0.09。Xgrs整体变化不大。Xprp由核部到边缘整体降低，核部到边缘含量为0.2～0.3至0.1～0.2，说明其可能遭受到晚期低温扩散的影响。老丈沟断层南部的样品(LB86-2, LB91-3)的石榴子石Xsps、Xgrs则经核部向边缘整体呈降低趋势，Xalm、Xprp由从核部向边缘整体呈升高趋势(图5(d))，则代表了石榴子石进变质生长环带。

2.3.2 黑云母

黑云母成分分析结果显示(表1)，不同样品中黑云母的XMg值略有不同，但同一个样品中的其成分较为均一，表明各样品具有不同的原岩成分。相比于石榴子石旁边的黑云母，那些远离石榴子石颗粒、包裹于长英质矿物之中的黑云母往往具有较高的Ti含量，有可能接近峰期黑云母的成分。

2.3.3 斜长石和钾长石

黑云母片麻岩中的长石以斜长石为主，钾长石含量较少。斜长石以石榴子石的反应边产出或者单独存在于基质中，主要为更长石。老丈沟断层北侧片麻岩中，远离石榴子石的基质中斜长石An为16.36%～18.23%，而靠近石榴子石边部斜长石An约为19.64%。老丈沟断层南侧片麻岩中，远离石榴子石的基质中斜长石An约为57.40%，而靠近石榴子石边部斜长石An约为32.91%。

2.3.4 矽线石、十字石和蓝晶石

样品中矽线石与蓝晶石几乎全为纯铝硅酸岩矿物，含微量的Fe，其FeO含量分别为0.28%和0.33%。而十字石内部除SiO2和Al2O3外，还富集一定的Fe，约为13.87%。

3 变质作用p-T条件估算

马道变泥质岩中石榴子石、黑云母、白云母、斜长石和石英的广泛共生表明岩石变质达角闪岩相，且为GBPQ (Grt-Bt-Pl-Qtz) 地质温压计的使用创造了条件。Wu等采用经验标定方法制作了石榴子石-黑云母-斜长石-石英组合压力温度计 (GBPQ) Excel计算表格，它所标定的温度范围在515～880 ℃，利用它能够较便捷地进行计算岩石的温压状态[65]。Holdaway的黑云母-石榴子石 (GB) 地质温度计中石榴子石以12个氧原子为基础，黑云母以24个氧原子为基础，也可以进行温度计算[66]，并对上述温压计进行对比校正。

图5 马道地区黑云母片麻岩中典型石榴子石样品的成分环带(a. LB46-2; b. LB 52-3; c. LB 86-2; d. LB 91-3)Fig.5 Compositional profiles of typical garnets from biotite gneisses in Madao area

在前期的进变质反应阶段，黑云母、石英、斜长石等矿物以包裹体的形式同时出现在一个石榴子石变斑晶中，这些矿物都是早期发生反应生成石榴子石后残留下的矿物。但石榴子石所包裹的黑云母、斜长石等成分已普遍遭受峰期和后期改造，无法用于估算早期进变质阶段的温压信息。

石榴子石边部Mg含量的降低表明石榴子石在降温过程中曾与其他矿物之间发生过Fe-Mg交换反应，这种交换反应主要受相邻镁铁质矿物控制，即与长英质矿物接触的石榴子石边部Mg含量大多高于与黑云母接触的石榴子石边部。因此，石榴子石边部的黑云母为石榴子石分解产生，它指示了高温变质作用的结束和退变质作用的开始[67]，它和残留的石榴子石边部成分能反映退变质反应阶段的温压条件，可以利用相邻石榴子石—黑云母边部成分估算变质作用后期Fe-Mg交换反应和扩散作用停止时的封闭温度[68]。而在远离石榴子石，处于长英质矿物之间的黑云母核部以及石榴子石核部则可以最大限度地保留峰期成分[69-70]。

电子探针分析结果表明，马道变泥质岩北部样品 (LB46-2, LB52-3) 的石榴子石成分环带表明其受到了晚期低温扩散的影响，使用其核部成分才有可能获得峰期变质条件。样品满足GBPQ温度压力计石榴子石XCa>0.03，斜长石XCa>0.17，黑云母XAlⅥ>0.03的计算条件。因此利用该温度压力计计算所得峰期的压力为0.78～0.79 GPa，由GB温度计计算所得温度峰期为705～707 ℃。其对应的边部退变质作用时期的温压条件分别为0.64～0.76 GPa，602～650 ℃(表2)。南部样品 (LB91-3，图2) 含有特征的矿物组合十字石+蓝晶石，指示了中温中压变质条件，其变质反应应为十字石+石英=蓝晶石+石榴石+H2O。样品 (LB86-2, LB91-3) 中的石榴子石均具有明显的进变质环带，所以选择其边部成分估算其峰期条件。由GBPQ温度压力计计算的峰期结果为0.49～0.57 GPa，由GB温度计计算所得温度峰期为553～562 ℃(表2)。

表2 马道含石榴子石黑云母片麻岩的温压条件

Table 2p-Tcondition of garnet-bearing biotite gneisses in Madao area

样品温度/℃峰期退变质压力/GPa峰期退变质LB46⁃2705650078076LB50⁃5707602079064LB86⁃2562057LB91⁃3553049

注：温度据参考文献[66]；压力值据参考文献[65]。

4 讨 论

4.1 变质作用时限

前人研究认为，秦岭造山带于早—中三叠世发生碰撞[45, 47, 49-50, 53, 56-57]，并一直持续到晚三叠世，引发区域变质作用。Wei等对洋县碗牛坝矽线片麻岩以及佛坪地区麻粒岩U-Pb定年得出220～260 Ma的年龄，认为这可能代表了马道地区麻粒岩相—角闪岩相变质作用的年龄[29]。梁莎等对光头山内菜马河地区出露的高压基性麻粒岩定年认为，该麻粒岩发生角闪岩相的退变质时代为(214 ± 11) Ma[26]。Zhang等曾获得鞍子山地区基性麻粒岩黑云母40Ar/39Ar坪年龄为(199.7 ± 1.7) Ma，而麻粒岩的全岩Sm-Nd等时线年龄为(206 ± 55) Ma，他认为这一结果是麻粒岩形成后构造抬升退变质时代[50]；李三忠等利用该区切穿基性麻粒岩的光头山花岗岩的形成时代 (200 Ma) 限定了基性麻粒岩的变质时代早于200 Ma[25]。作者对马道地区混合岩化片麻岩中的浅色体定年结果为晚三叠世，它是由于深熔作用而发生的一期混合岩化作用[71]。研究表明，碰撞造山带的演化必将经历从挤压缩短向伸展减薄的构造体制转换过程[72]，而部分熔融作用的出现标志着造山带伸展作用的开始[73]。因此，获得的马道地区晚三叠世200 Ma左右的混合岩化作用与部分熔融作用，说明南秦岭地区的演化已进入构造体制转换之后的伸展构造阶段，从而限定了南秦岭地区因碰撞产生的区域变质作用的下限。

4.2 对南秦岭碰撞过程的指示意义

根据野外矿物组合及变质温压条件可以看出，马道变泥质岩变质作用总体以中压型为主。北侧样品发生了退变质作用，其温压条件为：峰期0.78～0.79 GPa，705～707 ℃；退变质时期0.64～0.76 GPa，602～650 ℃，北侧样品总体表现出顺时针的p-T轨迹型式。这一结果与前人在马道及其周边地区的研究成果大体一致[27, 29]。北部样品表现为降温降压的特征，反映了碰撞停止后地壳回返抬升的动力学过程。魏春景等认为，该地区峰期之后可能经历了有构造作用参与的快速抬升的过程[74]。而南侧样品属于进变质作用的产物，其峰期温压条件为0.49～0.57 GPa，553～562 ℃，其变质条件属低角闪岩相，记录了一个温压条件递增的过程。南北两侧岩石经历了不同的变质演化，这表明它们在共同发生抬升之前具有不同的演化历史。

马道变质岩南北两侧不同变质特征岩石均为近东西走向，变质级别的高低与距离岩体远近无关，指示出马道变泥质岩的变质作用并非完全受到旁侧岩体热源的控制。典型的增生杂岩研究表明，洋壳岩石圈俯冲发生后[75]，一直到陆内碰撞的最后阶段[76]，俯冲—增生—碰撞过程中会形成一系列双重逆冲构造，并对深部物质的抬升剥露起到一定的控制作用。Kimura等详细描述了美国加利福尼亚Franciscan杂岩内部的双重逆冲构造，并认为它们控制了深部蓝片岩相变质物质向上的运移过程[77]。Hanja等通过对捷克地区混杂岩的研究认为，海沟充填的泥质沉积物随着俯冲进入一定深度后，在双重逆冲构造的控制下，逐渐被带入浅部[78]。Wakita通过对日本西南部地区增生杂岩研究，揭示出了不同的构造样式在增生楔形成过程中的作用及表现形式，并认为其中来自海山的玄武岩俯冲至一定深度后发生变质，在双重逆冲构造作用的控制下会逐渐卷入增生杂岩中[79]。印支期，南秦岭进入碰撞造山阶段，增生杂岩最终形成[15, 39]，而在其内部发育一系列由南向北的逆冲断层以及韧性剪切带[39, 80-81]，它们代表了双重逆冲构造的分支断层(图1)。因此，印支晚期马道变泥质岩北侧岩石经历峰期变质之后，在双重逆冲构造控制下逐渐抬升，在较浅部位与南侧的变质岩石发生并置，然后一起发生抬升。变质岩抬升过程可能持续到晚三叠世晚期，之后区域发生构造体制转换，进入伸展阶段，从而发生了部分熔融和混合岩化事件 (～200 Ma)。

虽然俯冲-增生过程以低温高压 (LT-HP) 指示性矿物的出现为特征，很多学者对增生杂岩带内部的典型的低温高压 (LT-HP) 变质作用也进行了报道，如美国加利福尼亚Franciscan增生杂岩内至少25%的岩石随俯冲作用经历了蓝片岩相或更高级的变质作用[82-84]。瑞士Zermatt-Saas构造带内的岩石顺俯冲带向下埋藏至30～35 km，然后不同深度的变质岩(蓝片岩、榴辉岩)最后发生并置而抬升地表[85]。但是由于后期变质变形的叠加、剥露程度、区域地质格架以及造山带热力状态的影响[86]，在一些俯冲带中，这些低温高压变质矿物往往不能保存[87]。因此，由于后期构造事件的改造以及南秦岭马道地区独特的构造格架，虽然在南秦岭造山带发生了俯冲—增生—碰撞的构造演化过程，但是在此过程中形成的低温高压变质矿物可能在后期并没有得到保存。

5 结 论

(1) 马道变泥质岩北部变质岩样品估算p-T条件分别为：变质峰期阶段0.78～0.79 GPa，705～707 ℃；退变质阶段0.64～0.76 GPa，602～650 ℃，表明本地区的变质作用达到高角闪岩相。南部变质岩样品内部只保留了峰期变质的p-T条件，估计结果为0.49～0.57 GPa，553～562 ℃。

(2) 根据变质岩的空间产状及南北两侧不同的变质作用特征，认为马道变泥质岩变质作用并不完全受岩体影响。

(3) 通过与其他地区典型增生杂岩带内部变质岩的剥露机制对比，认为马道变泥质岩的变质作用与晚三叠世南秦岭地区的碰撞作用有关，其剥露抬升受到双重逆冲构造的控制。

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Metamorphism of Metasedimentary Rocks in Madao Area,South Qinling Accretionary Complex Belt

WANG Dongsheng1, WANG Zongqi1, ZHANG Yingli1, GONG Jianghua1, WANG Tao2, LIN Jianfei3

(1. MLR Key Loboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China; 2.InstituteofGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;3.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

As an important part of the Qinling Orogenic Belt, the South Qinling tectonic belt is an accretionary complex belt occurring between the Mianlüe fault and the Yuguan-Liuba fault. The Madao metasedimentary rocks within this accretionary complex belt mainly comprise biotite gneisses or schists, which holds masses of quartzite, marble and ultramafic rock blocks, showing typical characteristic of block-in-matrix structure. In this contribution, garnet-bearing biotite gneisses are selected for petrological studies, including sillimanite-bearing samples that were collected from the northern part and staurolite-kyanite-bearing samples from the southern part. The texture analyses reveal that the garnets in the biotite gneisses preserve weak compositional zoning that may be resulted from retrograde metamorphism. Meanwhile, through the analyses of garnet-biotite thermometer and garnet-biotite-plagioclase-quartz thermobarometer, the temperature and pressure of peak and retrograde metamorphic stages are obtained as 705-707 ℃, 0.78-0.79 GPa and 602-650 ℃, 0.64-0.76 GPa, respectively, indicating that the metamorphism occurred under higher amphibolite facies conditions. The peak and retrograde metamorphic conditions shows decreasing temperature and decreasing pressure features after the peak conditions. However, the garnets in the samples from southern part exhibit compositional zoning indicating a progressive metamorphic process, and the peak metamorphic temperature and pressure of 553-562 ℃ and 0.49-0.57 GPa also are obtained, being indicative of lower amphibolite facies metamorphic condition. Compared with the exhumation processes of metamorphic rocks in typical accretionary complexes in the world, the metamorphic evolution in the Madao area may be related to collisional process in the South Qinling, while its exhumation mechanism is related to duplex thrust structures.

Madao; metasedimentary rock; South Qinling accretionary complex belt; metamorphism;p-T

2016-02-26；改回日期：2016-10-02；责任编辑：戚开静。

中国地质科学院基本科研业务费专项(K1614)。

王东升，男，博士，1988年出生，构造地质学专业，主要从事岩石变质变形方面的工作。

Email: wangdsyzy@126.com。

P588.3

A

1000-8527(2016)06-1254-13