拉萨地块松多高压变质带不同类型榴辉岩的变质演化过程及其限定方法探讨

张忠炜，张聪，秦雪晴，赵晓轩，申婷婷，邱添，杜瑾雪

1) 中国地质科学院地质研究所，北京，100037； 2) 中国地质大学(北京)，北京，100083；3) 防灾科技学院地球科学学院，河北燕郊，065201

内容提要: 拉萨地块中东部松多高压变质带是揭示拉萨地体形成与演化过程的重要研究对象。松多变质带记录了古特提斯洋的俯冲和闭合过程。前人对松多地区出露的榴辉岩及围岩开展了大量的岩石学工作，但变质峰期温压条件没有得到很好的限定，温压分布范围较广，且变质演化过程仍存争议。笔者等总结了松多变质带不同地区榴辉岩的岩石学和矿物学特征，汇总了不同计算方法得到的温压条件。通过对比发现，松多高压变质带内榴辉岩的峰期温压条件处于465～880℃，2.5～3.9 GPa的范围，其宽泛的峰期温压条件是由于不同计算方法和折返机制造成的。与传统矿物对温压计相比，变质相平衡模拟方法更适合低温榴辉岩的峰期温压条件及变质过程的限定。

高压—超高压(HP—UHP)变质带是古板块汇聚边界的重要标志，它记录了一系列汇聚板块边缘的俯冲—碰撞—折返等地球动力学信息。根据原岩形成环境以及围岩的岩石组合，汇聚板块边缘类型可划分为太平洋型(或安第斯型)和阿尔卑斯型(或喜马拉雅型)，也被称为大陆型和大洋型(Ernst, 1988; Liou et al., 2009)。阿尔卑斯型碰撞带是从洋盆的消亡开始的，洋壳岩石圈不断向陆壳汇聚，随后导致了大陆之间的俯冲和碰撞，这种碰撞造山带主要由花岗质/英云闪长质片麻岩组成，含有高压—超高压变质岩石。太平洋型俯冲带主要是由洋壳俯冲形成增生复合体、弧前盆地、火山弧和TTG(英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩)带组成。出露岩石通常记录相对较低和中高压力的变质作用，原岩组合往往是结构破碎的蛇绿岩(Ernst and Liou, 1995, 2008; Maruyama et al., 1996; Liou et al., 2004)。相比于大陆型俯冲带，大洋型俯冲带中出现高压-超高压变质岩石的现象并不常见，可能是由于大洋型俯冲带中形成的高压—超高压榴辉岩的密度远大于地幔岩的密度，而且缺少低密度岩石协助折返，重力因素导致俯冲带深部的(超)高压变质岩石难以折返到地表(Coleman and Wang Xiaomin, 1995; Zheng Yongfei et al., 2003)。

青藏高原是冈瓦纳大陆和欧亚大陆碰撞过程中形成的世界上最年轻、隆升最快的造山带。当前对青藏高原的结构和组成比较一致的认识是其由周围大陆裂解出来的许多具有不同构造属性的原始块体拼接而成的。这些块体经历了复杂的构造演化过程，随着板块挤压碰撞以及板块下岩浆活动，最终汇聚形成了一系列造山带和缝合带边界(何世平等，2013；许志琴等，2016)。复杂的构造环境对我们认识青藏高原的岩石组成、地层特征以及形成过程产生了很大困难。

图1 青藏高原及其周边地区地块分布简图(a)和松多地区高压—超高压变质带地质简图(b)(据Zhang Cong et al., 2019a修改)Fig. 1 The sketch map showing the distribution of blocks on Qinghai—Xizang(Tibet) Plateau and adjacent areas(a) and the sketch geological map of the Sumdo HP—UHP metamorphic belt (b) (modified from Zhang Cong et al., 2019a)JSSZ—金沙江缝合带；LSSZ—龙木措—双湖缝合带；BNSZ—班公湖—怒江缝合带；LMF—罗白堆—米拉山断裂；YZSZ—雅鲁藏布江缝合带；SNSZ—狮泉河—纳木错缝合带JSSZ—Jinsha River suture zone; LSSZ—Longmu Lake—Shuanghu suture zone; BNSZ—Bangong Lake—Nujiang River suture zone; LMF—Luobaidui—Milashan fault; YZSZ—Yarlung River suture zone; SNSZ—Shiquanhe—Nam Lake suture zone

碰撞造山带中保存的榴辉岩和其他高压—超高压变质岩可能会保存峰期变质阶段和退变质过程中出现的矿物组合，通过它们可以推测、模拟P—T演化轨迹，从而了解整个变质作用的演化过程。自拉萨地块南部松多地区首次发现榴辉岩以来(杨经绥等，2006)，前人对该地区榴辉岩及其围岩白云母片麻岩、石英岩已经开展了大量的岩石学、地球化学分析以及地质年代学研究，尤其是松多乡、新达多、吉朗村、西朗村等地榴辉岩的峰期P—T条件、变质过程以及年代学工作，为进一步揭示拉萨地体的构造变质演化以及限定喜马拉雅造山运动和特提斯洋演化的地球动力学过程提供了重要证据。在拉萨地块东南部，沿尼洋河河谷，自松多乡到加兴村一带，榴辉岩主要以较大块体或透镜体的形式出露于云母片岩、碳酸盐岩或强片理化的石英岩中(Zhang Cong et al., 2019a)。榴辉岩的原岩具有典型的MORB型地球化学特征，区内还发现蛇绿岩和蓝片岩，表明松多榴辉岩带可能是一条大洋型俯冲变质带(陈松永等，2008；Yang Jingsui et al., 2009; Cheng Hao et al., 2012；Zhang Cong et al., 2019a)。近年来不同学者通过传统温压计或热力学相平衡计算等方法，将松多、吉朗、西朗和新达多地区榴辉岩所确定的峰期温压条件控制在450～800℃，2.5～3.9 GPa的范围(Yang Jingsui et al., 2009；Cheng Hao et al., 2012，2015; 申婷婷等，2018；Li Yang et al., 2019; Zhang Cong et al., 2019a, 2022)。如此宽泛的峰期温压范围如何解释，是代表了不同基性岩块体的俯冲深度不同，经历的构造过程不一致？还是误读了岩石中保存的温压信息？这一问题也对我们认识拉萨地块的变质演化过程造成影响。

笔者等系统总结了前人在松多高压—超高压变质带中榴辉岩及其围岩的岩石学和矿物学工作，探讨了松多变质带中榴辉岩峰期温压条件分布范围较宽的原因，试图进一步揭示拉萨地块的形成过程及洋壳俯冲过程中的地球动力学背景。

1 地质背景

喜马拉雅造山带由4个北西—南东向的块体组成(图1)，自北向南分别是松潘—甘孜地块、羌塘地块、拉萨地块和喜马拉雅造山带，其间分别被金沙江缝合带(JSSZ)、班公湖—怒江缝合带(BNSZ)和雅鲁藏布江缝合带(YZSZ)分开，这些缝合带分别代表不同时期洋盆消亡的位置(Yin An and Harrison, 2000；Shi Rendeng et al., 2008)。拉萨地块是喜马拉雅造山带的主要核心部分之一，通过拉萨地块的构造变质演化能有效的限定喜马拉雅造山运动和特提斯洋的演化过程。

拉萨地块位于青藏高原中南部，地理位置西起狮泉河、冈仁波齐，东到念青唐古拉山和伯舒拉岭，长约2000 km，宽约100～300 km，面积达4.5×105km2，近东西方向延伸。由于印度板块向北东方向碰撞挤压，使拉萨地块东部的增生体转为南北向。其北部是班公湖—怒江缝合带，毗邻羌塘地块，南部是印度—喜马拉雅造山带，以雅鲁藏浦江缝合带为界。拉萨地块内部发育的狮泉河—纳木错断裂带和罗白堆断裂带将其分为北部、中部和南部3条断裂带。区域内发育古、中生代海相地层及中、新生代弧形火山岩和侵入岩，如冈底斯花岗岩和林子宗火山岩。另外，地体内出露有不同类型的变质岩，如松多杂岩和前震旦纪变质基底的念青唐古拉岩群，念青唐古拉岩群零星分布在拉萨地块，岩石类型主要是黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、黑云角闪片岩、花岗片麻岩、大理岩以及石英岩等(Yin An and Harrison, 2000；陈松永等，2008；曾令森等，2009; Zhang Cong et al., 2019a, b)。

松多杂岩近东西向延伸达100 km以上，宽约10 km，位于拉萨地块的中东部。松多杂岩主要发育下奥陶统的松多岩群，包含岔萨冈组、马步库组和雷龙库组3个组，岩石类型主要为大理岩、绿帘角闪岩、含石榴子石云母石英片岩、石英岩等变质碎屑岩，变质程度从低绿片岩相到角闪岩相，榴辉岩以厚层状或透镜状出露于松多岩群中，例如松多、新达多、吉朗和西朗地区。

2 榴辉岩的岩石学特征和变质温压条件的限定

2.1 松多地区

在松多村附近首次发现榴辉岩时，杨经绥等(2006)就对该地区出露的几种榴辉岩进行了岩石学和地球化学的特征描述，将榴辉岩分为金红石榴辉岩和石英榴辉岩。进一步研究表明松多地区榴辉岩可分为多硅白云母榴辉岩、蓝闪石榴辉岩和双矿物榴辉岩(Zhang Cong et al., 2019a)。石英榴辉岩和金红石榴辉岩具有相似的矿物组合，如都含有石榴子石、绿辉石、角闪石、金红石和石英，将其统称为双矿物榴辉岩。松多地区出露的榴辉岩围岩主要为云母石英片岩、蛇纹岩以及绿帘角闪岩等。榴辉岩以透镜状或厚层状产出，透镜体边部大都已经退变成石榴角闪岩或斜长角闪岩，透镜体核部保存的榴辉岩较新鲜。

2.1.1多硅白云母榴辉岩

多硅白云母榴辉岩往往呈厚层状产出，块状构造(图2d)，代表性的矿物组合为石榴子石(50%)、多硅白云母(10%～15%)、单斜辉石(10%～20%)、角闪石(10%)、黝帘石(5%)和少量石英、金红石等。石榴子石大都为破裂的自形—他形变斑晶，按照粒度可以分为两类：粗粒石榴子石和细粒石榴子石。粗粒石榴子石核部富含钙质角闪石、磷灰石、绿泥石、石英、金红石和榍石等包裹体，边部只包含了较少的多硅白云母、石英和金红石。短柱状和粒状的绿辉石具有微弱的片理化，还包含一些角闪石、金红石和石榴子石的包裹体。

通过电子探针(EMP)矿物成分分析，结果显示石榴子石的成分分子式为：Alm45～49Grs23～29Py17～30Spss1～2。石榴子石成分环带不明显，受后期退变影响比较大(图3a)。单斜辉石以绿辉石为主，斑状变晶结构，部分绿辉石具有弱成分环带，硬玉从核部的25%升高到边部的50%。受退变质作用影响，部分绿辉石边部反应形成角闪石和斜长石组成的后成合晶。角闪石主要为钠—钙质闪石，与绿辉石和石榴子石接触的角闪石周围形成暗绿色的韭闪石边，被解释为石榴子石和绿辉石退变质的产物。多硅白云母出现在基质、石榴子石裂隙或者包裹于石榴子石和绿辉石中，其Si值为3.2～3.6 p.f.u( p.f.u.. 即per formula unit，单位分子中的离子数)。Si值最高的多硅白云母代表了峰期条件，在退变质过程中，多硅白云母发生不同程度的改造，并重新达到平衡，甚至形成钠云母与角闪石共生。因此可以利用石榴子石包裹体中Si含量最高的多硅白云母来计算峰期变质压力(黄杰等，2015)。

图2 西藏拉萨地块榴辉岩野外照片Fig. 2 Field occurrence of eclogites in the Lhasa block, Xizang(Tibet)(a)西朗榴辉岩野外出露，围岩主要是石英岩(Zhang Cong et al., 2022)；(b)吉朗地区榴辉岩以透镜体形式出露在巨大的石英岩体中(Li Yang et al., 2019)；(c)新达多地区出露的新鲜榴辉岩；(d)松多地区出露的多硅白云母榴辉岩(a) eclogites from the Xilang and its country rock quartzite (Zhang Cong et al., 2021); (b) lenticular eclogites occur in giant quartz rock from the Jilang area (Li Yang et al., 2019); (c) fresh eclogite from the Xindaduo area; (d) phengite-bearing eclogite from the Sumdo area

根据详细的岩相学和矿物学分析，多硅白云母榴辉岩主要经历了3个阶段的变质演化过程：①进变质阶段，以石榴子石、单斜辉石、绿帘石、黝帘石和角闪石为主，出现在变斑晶石榴子石核部，其中石榴子石中镁铝榴石成分从核部往边部升高；②峰期变质阶段，矿物组合为石榴子石、绿辉石、多硅白云母、金红石；③退变质阶段，矿物组合是石榴子石、单斜辉石、绿帘石、角闪石、钠云母、钠长石和石英，在绿辉石和石榴子石周围形成角闪石+斜长石和斜长石+单斜辉石的后成合晶(张丁丁等，2011；黄杰等，2015)。

利用Krogh Ravna(2000)的石榴子石—单斜辉石Fe2+—Mg交换温度计和石榴子石—绿辉石—多硅白云母压力计(Krogn Ravna and Terry, 2004)，选择石榴子石边部成分，绿辉石的核部成分，以及最高Si含量的多硅白云母成分，计算出峰期温压条件为：760～800℃，3.3～3.9 GPa(张丁丁等，2011)，相当于中温超高压榴辉岩。利用THERMOCALC热力学软件在NCKMnFMASHTO体系下模拟松多榴辉岩的变质作用过程，根据最大镁铝榴石含量等值线和最大Si含量多硅白云母等值线在P—T视剖面图模拟获得的峰期温压条件为：620～670℃和2.7～3.2 GPa(黄杰等，2015；Weller et al., 2016)。

2.1.2蓝闪石榴辉岩

图3 西藏松多变质带各榴辉岩石榴子石成分剖面图Fig.3 The composition zonation of garnet in eclogites from different parts of Sumdo metamorphic belt, Xizang(Tibet)(a) 松多多硅白云母榴辉岩(黄杰等，2015)；(b)松多蓝闪石榴辉岩(杨现力等，2014)；(c)新达多双矿物榴辉岩(李鹏等，2017)；(d)吉朗多硅白云母榴辉岩(Li Yang et al., 2019)；(e)西朗榴辉岩(Zhang Cong et al., 2022)(a) phengite-bearing eclogite of the Sumdo area (Huang Jie et al., 2015&); (b) ecologites of the Sumdo area (Yang Xianli et al., 2014&); (c) glaucophane-bearing eclogite of the Xindaduo area (Li Peng et al., 2017&); (d) phengite-bearing eclogite of the Jilang area (Li Yang et al., 2019); (e) eclogites of the Xilang area (Zhang Cong et al., 2022)

蓝闪石榴辉岩主要由石榴子石(25%～30%)、绿辉石(30%～35%)、蓝闪石(10%～15%)、帘石(10%～15%)以及少量的金红石、多硅白云母、角闪石和石英组成。石榴子石具有成分环带，从核部到边部镁铝榴石含量增加，钙铝榴石减少，边部镁铝榴石含量最高(图3b)，可能更能代表峰期条件。与石榴子石接触的绿辉石的硬玉含量从核部到边部略有升高，而与次生蓝闪石伴生的绿辉石有一个相反的化学成分变化趋势。受退变质作用的影响，有些蓝闪石边部形成与绿帘石共生的后成合晶，还有些蓝闪石核部保留了绿辉石的成分残留。绿辉石边缘出现的透辉石—钠长石后成合晶，以及角闪石—钠长石的后成合晶；石榴子石边部发育韭闪石冠状体；绿辉石边部和角闪石的不规则接触，都说明矿物受到退变质作用改造(杨现力等，2014)。相比于少量出现在基质中的多硅白云母，包裹体多硅白云母中具有更高含量的硅(3.61 p.f.u.)，能更好的指示岩石形成的峰期压力。

利用热力学软件THERMOCALC 3.33(Powell et al., 1998)在NCKMnFMASHTO体系下模拟变质作用过程，P—T视剖面图中多硅白云母的最大Si含量和石榴子石中最高镁铝榴石含量等值线的交点确定峰期温压条件为610℃，3.0 GPa(杨现力等，2014)。岩石中石榴子石有明显进变环带，其核幔成分指示变质温压路径为中等斜率(7～8 ℃/km)，代表相对缓慢俯冲的过程；而幔部—边部成分指示变质温压路径有更陡的斜率，地温梯度为5～6℃/km，反映了快速俯冲过程。

2.2 新达多地区

新达多沟位于松多乡西南，出露的榴辉岩主要有两种类型：含蓝闪石榴辉岩和双矿物榴辉岩，围岩为含石榴子石云母石英片岩、绿帘角闪岩和石英岩。榴辉岩以透镜体状出露在大面积的围岩中。新鲜的榴辉岩保留在透镜体的核部，边部通常已经退变成了石榴子石角闪岩(图2c)。

2.2.1蓝闪石榴辉岩

含蓝闪石榴辉岩的矿物组合主要是石榴子石(35%～40%)、绿辉石(30%～35%)、蓝闪石(5%～10%)、绿帘石(5%～10%)和多硅白云母(5%～10%)，以及少量石英、金红石、钛铁矿和钠钙质闪石。石榴子石颗粒较小(0.5 mm左右)，无明显成分环带。绿辉石为自形—半自形的粗粒变斑晶，或者细粒绿辉石的集合体，变斑晶含有蓝闪石、金红石、石英和绿帘石等包裹体，部分绿辉石具有明显的成分环带。基质中的蓝闪石多成细粒自形—半自形晶充填在石榴子石和绿辉石之间(图4e)，边部形成冻蓝闪石+石英的后成合晶。多硅白云母具有定向性，以针状和鳞片状出现在基质中，其Si含量在3.36～3.45 p.f.u.，有些多硅白云母边部已经退变成了钠云母。

根据典型的峰期矿物组合，如石榴子石、绿辉石和多硅白云母，利用石榴子石—绿辉石—多硅白云母温压计计算其峰期P—T条件为682～701℃，3.1 GPa。利用热力学软件Theriak-Domino(de Capitani, 1994)在NCKFMASHO体系下对蓝闪石榴辉岩进行相平衡模拟，通过矿物成分等值线投图得到峰期P—T条件为615℃、3.3 GPa，属于低温超高压变质作用范围(李鹏等，2017)。

2.2.2双矿物榴辉岩

双矿物榴辉岩呈粒状变晶结构，由石榴子石(30%～35%)、绿辉石(40%～45%)、钙质角闪石(5%～10%)和石英(10%～15%)组成，含有少量金红石、榍石、帘石、钠长石、钛铁矿和磷灰石。双矿物榴辉岩不含蓝闪石和多硅白云母，其特点是由大量的石榴子石和绿辉石变斑晶组成，粒度在2 mm左右，石榴子石更为自形，绿辉石充填在石榴子石之间(图4f)。石榴子石含有大量的绿辉石、角闪石、钠长石、绿帘石、金红石等包裹体，有明显的成分环带特征(图4c)，从核部到边部钙铝榴石和镁铝榴石含量先升高后降低，铁铝榴石含量先降低后升高(图3c)。绿辉石硬玉含量差别很大，石榴子石包裹体中绿辉石的硬玉含量最大为0.44。

双矿物榴辉岩的峰期矿物组合为石榴子石+绿辉石，利用石榴子石—单斜辉石温度计计算峰期变质温度在650～663℃。利用Theriak-Domino软件绘制P—T视剖面图，在峰期矿物组合(Grt+Omp)稳定域中，镁铝榴石等值线与温度呈正相关，可以用来限定峰期变质温度，钙铝榴石等值线与压力有相关性可以用来指示压力的变化，但是由于矿物组合过于单一，且等值线稀疏，在区域内没有等值线相交点，只能限定峰期变质温度在630±10℃，不能限定峰期压力值。结合岩相学观察认为双矿物榴辉岩的峰期压力应该低于石英和柯石英转变压力，属于低温高压榴辉岩范畴(李鹏等，2017)。

2.3 吉朗地区

吉朗多硅白云母榴辉岩以透镜状产出在巨大的变质石英岩内部(图2b)，透镜体核部保存了新鲜榴辉岩，边部发生了不同程度的退变质作用，新鲜榴辉岩为粒状变晶结构，变斑晶为石榴子石(45%)和绿辉石(10%)，还有多硅白云母(5%)、角闪石(20%)、石英(10%)和少量副矿物金红石、绿帘石、黑云母，以及后成合晶。石榴子石斑晶有明显的“脏”核和“净”边(图4a)，核部通常含有多硅白云母、金红石、石英和绿辉石包裹体，边部基本不含有包裹体。帘石、斜长石和闪石是主要的退变质矿物(图4b)，或出现在绿辉石周围，形成后成合晶，或以石榴子石的冠状体形式出现，少量蓝闪石出现在基质中(申婷婷等，2018；Li Yang et al., 2019)。

图4 西藏吉朗、新达多和西朗地区榴辉岩的矿物学显微照片Fig. 4 Microphotographs of eclogite from the Jiliang, Xindaduo and Xilang, Xizang(Tibet)(a)吉朗榴辉岩中变斑晶石榴子石具有“脏”核和“净”边，并与绿辉石和退变质角闪石接触(Li Yang et al., 2019)；(b)BSE图像显示吉朗榴辉岩的绿辉石边部在退变质过程中分解为透辉石，角闪石和斜长石组成的后成合晶，以及石榴子石的角闪石+斜长石冠状体(Li Yang et al., 2019)；(c)新达多双矿物榴辉岩具有典型的环带结构(李鹏等，2017)；(d)西朗榴辉岩的石榴子石周围被退变质作用形成的黑云母+绿泥石合晶所环绕；(e)新达多蓝闪石榴辉岩的蓝闪石矿物，边部受退变质作用形成冻蓝闪石；(f)新达多双矿物榴辉岩的石榴子石和绿辉石变斑晶 (a) Garnet porphyroblast with “dirty” core and “clean” rim and contacts with omphacite and retrograde amphibole from the Jilang area (Li Yang et al., 2019); (b) BSE images show that omphacite was decomposed into diopside, symplektite of amphibole and plagioclase during retrograde metamorphism from the Jilang area; amphibole + plagioclase coronal of garnet (Li Yang et al., 2019); (c) the garnet porphyroblast in bimineralic eclogite shows typical composition zonation (Li Peng et al., 2017&); (d) the garnet of the Xilang eclogite is surrounded by biotite + chlorite symplektite during retrograde; (e) the barroisite is formed by retrograde metamorphism in the rim of the glaucophane from the Xindaduo glaucophane-bearing eclogite; (f) the eclogite and omphacite porphyroblast in bimineralic from Xindaduo area

石榴子石显示出明显的成分环带，从核到边部，锰铝榴石含量逐渐降低，表现为进变质生长环带，镁铝榴石含量向边部增多，钙铝榴石含量在窄边部有降低(图3d)，恰好对应石榴子石“脏”核和“净”边。绿辉石通常以无定向性的斑晶出现在基质中，或出现在石榴子石包裹体中，其硬玉含量可达28%～41%，从核部向边部增多。斑晶绿辉石核部与石榴子石幔边的绿辉石包裹体具有相似的硬玉组分，而边部由于受到退变作用的影响具有低的硬玉含量。多硅白云母也普遍具有核边结构，核部(Si=3.5 p.f.u.)到边部(Si=3.41 p.f.u)Si含量降低(申婷婷等，2018；Zhang Cong et al., 2019a；Li Yang et al., 2019)。

吉朗榴辉岩保存比较完整的峰期矿物组合，在绿辉石中发现了柯石英包裹体，利用石榴子石—单斜辉石Fe2+—Mg地质温度计和石榴子石—单斜辉石—多硅白云母压力计计算出吉朗榴辉岩的峰期温压条件为753～790℃，3.4～3.8 GPa，代表了中温超高压的变质作用条件(Cheng Hao et al., 2012)。利用热力学软件Theriak-Domino在NCKFMASH系统下对吉朗榴辉岩进行相平衡模拟，石榴子石幔部最高Xprp含量和多硅白云母中最高Si含量的等值线相交，获得610℃，2.9 GPa的低温超高压峰期变质条件(Li Yang et al., 2019)，明显低于传统温压计计算的温度条件，前者属于中温超高压变质条件，而后者属于低温超高压变质条件。

2.4 西朗地区

西藏西朗地区是近年在松多榴辉岩带中又一处新发现的露头，出露于尼洋河北岸支流附近。西朗多硅白云母榴辉岩多以互层状产出于变质石英岩和石英云母片岩中，有些以透镜状形式出现(图2a)，发生了不同程度的退变质作用。榴辉岩矿物组合(按体积计算)为石榴子石(30%～40%)、角闪石(30%～40%)、绿帘石(5%)、多硅白云母(2%)、斜长石(20%～30%)、石英(5%)和少量的黑云母、绿泥石和榍石，绿辉石均退变为角闪石+斜长石的后成合晶。石榴子石粒度为0.5～2.0 mm，主要呈半自形晶，核幔部分包裹着角闪石、石英、多硅白云母、斜长石和绿帘石包裹体，边部往往被绿泥石和黑云母交代(图4d)。多硅白云母以基质和包裹体两种存在形式，基质中片状的多硅白云母边缘被黑云母和绿泥石所取代。

西藏西朗多硅白云母榴辉岩的石榴子石成分以铁铝榴石为主，石榴子石成分分子式为：Alm45～62Grs33～40Py2～7Spss1～19。少量自形—半自形的石榴子石存在明显的成分环带特征，例如锰铝榴石组分保留代表进变质阶段的“钟型”环带，从核部到边部，镁铝榴石含量逐渐增加，铁铝榴石含量在幔部增加的更明显，钙铝榴石含量基本保持不变(图3e)。多硅白云母的硅含量约在3.2～3.4 p.f.u.，角闪石主要是钙质角闪石，大多数为普通角闪石，少量是阳起石和钙镁闪石。斜长石大多数是钠长石(李杨，2020；Zhang Cong et al., 2022)。相比于其他地区，西朗榴辉岩具有明显的退变质榴辉岩特征。

通过对西藏西朗榴辉岩矿物组合和结构分析，划分出3个变质阶段的矿物组合：①进变质阶段矿物组合：石榴子石核部+包裹的角闪石、绿帘石、钠长石和石英；②(近)峰期变质阶段矿物组合：石榴子石边部以及其中少量的多硅白云母、角闪石、绿帘石和石英包裹体，强烈的角闪石化作用往往侵蚀掉大量峰期矿物；③退变质阶段矿物组合：基质中的普通角闪石+绿帘石+钠长石+石英和石榴子石边部的黑云母+绿泥石。

使用Domino/Theriak软件对西朗榴辉岩进行相平衡模拟，P—T视剖面图中利用具有成分环带的石榴子石中镁铝榴石和钙铝榴石成分等值线，以及多硅白云母中Si含量等值线限定峰期P—T条件为530～580℃，1.5～2.1 GPa。通过斜长石中钠长石含量等值线限定了退变质阶段的温压条件在450～600℃和0.8～0.9 GPa。西朗榴辉岩受后期角闪岩化作用影响强烈，大量矿物被退变质作用改造，峰期矿物组合受到影响较大，难以获得准确的峰期变质条件。拉曼光谱学的方法测定石榴子石中石英包裹体的剩余压力在0.53 GPa，因此判断西朗榴辉岩峰期温压条件应高于539℃，1.84 GPa(李杨，2020；Zhang Cong et al., 2022)。

3 讨论

3.1 拉萨地块松多高压变质带的变质演化过程探讨

前人对松多变质带榴辉岩的岩石学研究及温压计算所获得的峰期温压条件分布较为宽泛，压力差大于1 GPa，温度差达到200℃以上(图5)，属于低温超高压到中温高压的变质条件范围。低温榴辉岩和中温榴辉岩分别代表了板块边缘不同的俯冲/碰撞环境，而松多变质带如此宽泛的峰期温压条件使其所代表的变质演化历史及构造意义难以确定。

图5 西藏松多变质带中榴辉岩变质过程P—T条件示意图比较(修改自Zhang Cong et al., 2019a)Fig. 5 Comparison of metamorphic P—T conditions in the Sumdo eclogites, Xizang(Tibet) (Modified from Zhang Cong et al., 2019a)变质相边界为：AM—角闪岩相；EA—绿帘角闪岩相；GS—绿片岩相；BS—蓝片岩相；以及各类榴辉岩相(EC)、角闪石榴辉岩相(Amp—EC)、绿帘石榴辉岩相(Ep—EC)、硬柱石榴辉岩相(Lws—EC)和干榴辉岩相(Dry—EC)。低温超高压榴辉岩相(LT—UHP—EC)和中温超高压榴辉岩相(MT—UHP—EC)的划分来自(魏春景等，2013)。图中的字母代表样品位置，S—松多；J—吉朗；X—新达多；xi—西朗。参考文献：[1]Yang Jingsui et al., 2009；[2]曾令森等，2009；[3]申婷婷等，2018；[4]张丁丁等，2011；[5]Cheng Hao et al., 2012；[6]杨现力等，2014；[7]Li Yang et al., 2019；[8]黄杰等，2015；[9]李鹏等，2017；[10]Weller et al., 2016；[11]Zhang Cong et al., 2022The P—T boundaries of various metamorphic facies are indicated: AM—amphibolite; EA—epidote amphibolite; GS—epidote amphibolite; BS—blueschist schist; The subdivisions of eclogite (EC) of amphibole eclogite (Amp—EC), epidote eclogite (Ep—EC), lawsonite eclogite (Lws—EC) and dry eclogite are also indicated. The division between low—temperature ultrahigh-pressure eclogite (LT—UHP—EC) and medium-temperature ultrahigh-pressure eclogite (MT—UHP—EC) is taken from (Wei Chunjing et al., 2013#). The letter inside the P—T symbols gives the sample location, S—Sumdo area; J—Jilang area; X—Xindaduo area; xi—Xilang area. References: [1]Yang Jingsui et al., 2009；[2]Zeng Lingsen et al., 2009&；[3]Shen Tingting et al., 2018&；[4]Zhang Dingding et al., 2011&；[5]Cheng Hao et al., 2012；[6]Yang Xianli et al., 2014&；[7]Li Yang et al., 2019；[8]Huang Jie et al., 2015&；[9]Li Peng et al., 2017&；[10]Weller et al., 2016；[11]Zhang Cong et al., 2022

通过对榴辉岩变质阶段的划分和P—T视剖面图正演模拟(图5)，发现松多变质带不同榴辉岩出露区具有快速俯冲和折返这一共同演化特征。变质相平衡模拟得到其俯冲进变质过程沿相对较低的地热梯度达到榴辉岩相，折返过程经历了等温降压和降温降压两阶段退变质过程，达到角闪岩相变质条件。松多多硅白云母榴辉岩和蓝闪石榴辉岩都具有陡峭的升压升温进变质P—T轨迹，温度达到570℃时，P—T轨迹斜率增大达到压力峰期(黄杰等，2015)。吉朗和西朗榴辉岩保存了近峰期的变质温压条件，其真实峰期压力值应更高(申婷婷等，2018；Li Yang et al., 2019; Zhang Cong et al., 2022)。新达多双矿物榴辉岩由于矿物组合相对简单，难以得到俯冲阶段的变质P—T轨迹，但相平衡计算的峰期温压条件与区内其他榴辉岩保持一致(李鹏等，2017)。松多和吉朗、西朗地区榴辉岩进变质P—T轨迹存在一定差异，表明其可能位于俯冲带中的不同板片，俯冲过程有所差异。松多的俯冲速率较快，而吉朗和西朗地区则相对较慢。变质相平衡模拟的榴辉岩退变质过程表明松多、新达多和吉朗榴辉岩有相似的折返过程，均为近乎等温降压的P—T轨迹(图5)。西朗榴辉岩的折返过程与前者存在较大差异，榴辉岩相峰期变质后并没有明显的等温降压，而表现为快速的降温降压过程。因此，西朗榴辉岩很可能俯冲深度相对较浅，而与其他地区榴辉岩的折返过程有所差异。

3.2 不同峰期温压条件计算方法对变质过程的影响

在计算松多榴辉岩峰期变质温压条件的过程中，前人采用了两种不同的计算方法，一种是石榴子石—单斜辉石—多硅白云母压力计(Krogh Ravna and Terry, 2004)和石榴子石—单斜辉石Fe2+—Mg置换温度计(Krogh Ravna, 2000)；第二种方法是通过热力学计算软件Thermocalc和Theriak-Domino等进行变质相平衡模拟。图5绘制出了松多不同地区的榴辉岩利用上述两种方法所得的峰期温压条件结果。矿物对温压计grt—omp—phn得到松多榴辉岩峰期P—T条件为650℃/2.6 GPa(曾令森等，2009)、730℃/2.7 GPa(Yang Jingsui et al., 2009)和760～800℃/3.3～3.9 GPa(张丁丁等，2011)。变质相平衡方法计算松多多硅白云母榴辉岩和蓝闪石榴辉岩得到峰期P—T条件为620℃/3.2 GPa(黄杰等，2015)和610℃/3 GPa(杨现力等，2014)。新达多地区的双矿物榴辉岩由于缺少特征峰期矿物，两种方法难以限定该榴辉岩峰期变质压力值，石榴子石—单斜辉石温度计限定峰期温度为650～663℃，而相平衡模拟得到峰期温度为630±10℃。两种方法计算新达多地区的蓝闪石榴辉岩分别得到682～701℃/3.1 GPa和615℃/3.3 GPa。矿物对温压计计算的吉朗榴辉岩的峰期P—T条件为753～790℃/3.4～3.8 GPa(Cheng Hao et al., 2012), 利用热力学软件Theriak-Domino(de Capitani and Petrakakis, 2010)计算，获得吉朗榴辉岩近峰期P—T条件为563℃/2.4 GPa(申婷婷等，2018)和575℃/2.85 GPa(Li Yang et al., 2019)。同样利用相平衡方法计算西朗多硅白云母榴辉岩，得到近峰期变质温压条件为539℃/1.84 GPa(李杨，2020；Zhang Cong et al., 2022)。

传统温压计计算的P—T条件与相平衡方法模拟出来的相比，两者温度差异在100℃以上。传统温压计计算的榴辉岩峰期P—T条件位于中温高压—超高压变质作用区域，而相平衡模拟得到结果属于低温高压—超高压变质作用。在利用石榴子石—单斜辉石(GC)温度计计算榴辉岩峰期温度条件时，GC温度计的大部分误差来自于难以确定绿辉石中的Fe3+所导致的。电子探针分析无法测得绿辉石中Fe2+和Fe3+含量。通常利用两种计算方法来确定Fe2+/Fe3+的值，一是电价平衡法，二是钠铝铬法，两种方法在确定Fe3+时都会出现相当一部分难以控制的误差(陈意等，2005；魏春景等，2009)。我们利用已发表的松多及吉朗榴辉岩中石榴子石和绿辉石数据(Yang Jingsui et al., 2009; Cheng Hao et al., 2012)，使用石榴子石—绿辉石Fe2+—Mg交换温度计(Krogh Ravna, 2000)重新计算了两个地区的石榴子石—绿辉石Fe2+—Mg分配系数KD值(KD=(Fe/Mg)Grt/(Fe/Mg)Cpx)，以及对应的变质峰期温度条件。计算得到的峰期温度条件与LnKD值呈负相关关系(图6)。在利用钠铝铬法减小绿辉石中Fe3+对温度影响后，得到松多和吉朗榴辉岩在2.5 GPa的给定压力下的变质温度范围为591～1076℃和699～1254℃，平均温度及误差分别为814±105℃和975±139℃，二者的误差均在100℃以上。

石榴子石—单斜辉石温度计的实验岩石学适用条件为600～1500℃，适用于中高温变质条件，而对于低温榴辉岩往往会造成较大的误差(Powell and Holland, 2008; 魏春景等，2009)。对于榴辉岩压力的计算往往是利用石榴子石—单斜辉石—多硅白云母(GCP)压力计，反应斜率较小，随着压力的升高石榴子石成分中钙铝榴石、镁铝榴石含量增加，绿辉石端元则更加富集硬玉组分，多硅白云母更加富集Si，在计算中选择钙镁含量最高的石榴子石、硬玉含量最高的绿辉石和Si含量最高的多硅白云母。魏春景等(2009)提到，通过P—T视剖面图中成分等值线分布特征，GCP压力计的转换反应只有在中温含有蓝晶石的榴辉岩组合中，尤其是在超高压的柯石英稳定域中，才具有良好的限定压力的能力。而在低温高压—超高压的榴辉岩中，硬柱石和蓝闪石的脱水反应会影响石榴子石和绿辉石的生长，硬柱石的出现会影响石榴子石中钙的含量，而此时GCP压力计的转换反应对石榴子石成分影响不大，但普通角闪石的出现会对GCP压力计的转换反应造成一定困扰。另外，当选择的矿物温压计超过自身应用的温压条件时，或者一些特征矿物的成分出现过度的含量时，其中所标定的矿物活度会发生变化，与研究对象不一致从而产生较大的误差(吴春明等，1999，2021；陈意等，2005)。因此，矿物温压计的使用不仅受到温度压力条件的强烈影响，而且对岩石成分和矿物组合也非常敏感，使得利用传统温压计限定松多地区的低温榴辉岩的方法的可靠性非常脆弱。

图6 前人数据计算的松多和吉朗榴辉岩变质峰期温度与lnKD的关系散点图(原文中计算的峰期温度范围已在图中标注; Yang Jingsui et al., 2009; Cheng Hao et al., 2012)Fig. 6 Scatter plot of the relationship between peak metamorphic temperature and lnKD from the Sumdo area and Jilang area eclogites, calculated by the published garnet and omphacite data (the peak temperature ranges in the original paper is marked; Yang Jingsui et al., 2009; Cheng Hao et al., 2012)

通过相平衡模拟确定的高压—超高压变质条件往往取决于榴辉岩中多硅白云母的Si含量，魏春景等(2013)选取MORB进行相平衡模拟，在P—T视剖面图中，在不同全岩成分和矿物组合下，石榴子石端元的钙铝榴石和镁铝榴石以及多硅白云母的Si值等值线都具有不同的斜率。在全岩成分为基性岩成分条件下，多硅白云母的Si含量几乎不受全岩成分的影响，而是随压力的升高而升高，可以用来指示压力的变化。选择最高Si含量的多硅白云母与石榴子石的钙铝榴石和镁铝榴石成分等值线，限定榴辉岩的峰期温压条件。一般来说，相平衡模拟的方法中，绿辉石的硬玉含量和Fe2+的成分，以及含水矿物的脱水反应对石榴子石和多硅白云母的成分影响不大。当然，如果选择的岩石组分不正确，矿物成分和热力学数据的影响也可能造成不可忽视的误差。

虽然传统温压计的方法和相平衡的方法在计算松多低温高压—超高压榴辉岩的峰期P—T条件时会造成一定的误差，但是，在东西距离跨度不大于40 km的范围内，松多、新达多、吉朗、西朗地区的榴辉岩峰期压力条件依然宽泛。榴辉岩的围岩含石榴子石云母片岩的P—T条件研究表明，含石榴子石云母片岩也具有低温高压—超高压的峰期P—T条件，580℃/2.6～2.7 GPa，与变质相平衡模拟的榴辉岩温压条件基本一致，说明榴辉岩并非外来捕获的，而更趋向于原位形成(Zhang Cong et al., 2019b)。松多地区榴辉岩中保存有大跨度的变质峰期温压条件除了计算方法上产生的差异外，不同的折返机制可能也对温压条件的保存产生较大的影响(Zhang Cong et al., 2019a, 2022)。

4 结论

笔者等系统总结了拉萨地块松多高压变质带不同地区榴辉岩的岩石学特征以及变质演化过程，认为松多高压—超高压变质带出露的榴辉岩属于低温—高压变质榴辉岩。对比传统矿物对温压计和变质相平衡方法计算得到的松多温压结果，发现在计算低温榴辉岩变质过程中矿物对温压计往往会产生变质温度偏高的问题，变质相平衡模拟方法对低温榴辉岩峰期变质温压条件适用性更强。