东昆仑高压变质带榴辉岩和榴闪岩地球化学特征及形成动力学背景

国显正，贾群子，钱 兵，弥佳茹，李金超，孔会磊，姚学钢(.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 70054；.中国地质大学(武汉) 地质调查研究院，湖北 武汉 430074)

东昆仑高压变质带榴辉岩和榴闪岩地球化学特征及形成动力学背景

国显正1,2，贾群子1，钱 兵1，弥佳茹1，李金超1，孔会磊1，姚学钢2
(1.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054；2.中国地质大学(武汉) 地质调查研究院，湖北 武汉 430074)

大陆造山带的高压—超高压变质带是古板块汇聚边界及古大洋俯冲和大陆碰撞造山的重要标志，榴辉岩作为高压变质作用形成的岩石，历来被广为关注。根据近几年东昆仑新发现的加当、苏海图、温泉、浪木日上游、宗加、五龙沟西(大格勒)等榴辉岩及榴闪岩，厘定出一条超过500 km的高压变质带，它是青藏高原北部一条重要的古板块接合带。在野外调查基础上，综合大量前人资料，从岩相学、矿物学及岩石地球化学等方面对东昆仑榴辉岩进行了系统的分析和研究。结果表明：东昆仑高压变质带榴辉岩可分为两种类型，即榴辉岩和退变质榴辉岩；石榴石矿物化学成分均表明榴辉岩为C型；榴辉岩主要为拉斑玄武岩系列，球粒陨石标准化稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型，主要介于富集型洋中脊玄武岩(E-MORB)与正常型洋中脊玄武岩(N-MORB)之间，原始地幔标准化微量元素蛛网图基本一致，显示出洋中脊玄武岩(MORB)特征；榴辉岩、榴闪岩温压条件近于一致，形成压力介于1.2～2.0 GPa或更高，温度不小于575 ℃，具有一个顺时针“发卡”型P-T轨迹，其变质峰期温压达到榴辉岩相；峰期变质年龄出现3个明显峰值，分别为451、432、412 Ma，432 Ma主峰期变质年龄约束了东昆仑早古生代洋盆关闭时间。

榴辉岩；高压变质带；地球化学；温压计；P-T轨迹；变质年龄；动力学背景；东昆仑

0 引 言

青藏高原北部发育有世界上典型的新元古代—早古生代大洋和大陆俯冲碰撞带，包括北祁连山早古生代“大洋型”低温高压变质带[1-5]、柴达木盆地北缘早古生代“大陆型”中高温超高压变质带[6-11]等。这些高压、超高压变质带的岩石学、地球化学和同位素年代学的深入研究对揭示大洋俯冲和大陆碰撞的相互联系、壳幔物质交换及大陆增生机制等具有重要作用。

榴辉岩是造山变质带中较为常见的高级变质岩，由绿辉石和石榴石组成，经高压变质作用，快速折返到地表形成的一种特殊类型岩石。该类岩石记录了高压—超高压变质矿物相及丰富的地球动力学信息，是研究大陆俯冲和碰撞动力学过程的窗口[12-13]。随着地质调查研究工作的深入，自从Meng等在东昆仑发现榴辉岩[14-16]后，东昆仑地区榴辉岩的空间展布及高压变质带范围、物质组成成为地学界关注的重要问题。东昆仑铜镍多金属资源基地调查项目承担单位陕西省核工业地质调查院、中国地质大学(武汉)和中国地质调查局西安地质调查中心等通过1∶50 000区域地质调查，分别在东昆仑中东段夏日哈木、浪木日上游、宗加、加当等地区发现多处榴辉岩(榴闪岩)露头[17-18]，并与温泉[14]、夏日哈木—苏海图[15,19]、五龙沟西[16]等地发现的榴辉岩(榴闪岩)相连，构成了断续延长530 km的榴辉岩带，成为中国境内新发现的一条高压变质带。本文依据东昆仑近年来榴辉岩的研究成果[14-15,20-22]，从榴辉岩的岩相学矿物组成及相互关系、矿物化学以及岩石地球化学等方面进行系统梳理，探讨东昆仑高压变质带的动力学背景。

1 区域地质背景

东昆仑造山带作为中央造山带的重要组成部分，主要位于青藏高原北部，呈近EW向展布于东昆仑—鄂拉山一带，以昆南缝合带为界南邻巴颜喀拉造山带，北邻柴达木盆地，其西端被阿尔金大型走滑断裂所截，东段大体以塘格木断裂和赛什塘—苦海断裂为界与秦岭弧盆系分界，是一条横亘在青藏高原内部的造山带，也是一条基底隆起带[1,6,23-26]。带内从北到南被昆中断裂带分为两个地块，即北昆仑地块、南昆仑地块[1,6]；北昆仑地块以昆北断裂为界又分为祁漫塔格、昆北两个构造单元[27](图1)。

图件引自文献[29]，有所修改图1 青藏高原构造单元划分Fig.1 Distribution of Major Tectonic Units in Qinghai-Tibet Plateau

目前发现的东昆仑高压变质带位于青海省境内，产于柴达木盆地南缘的北昆仑地块中，呈NWW—SEE向展布。其北侧是祁漫塔格地块，南侧为南昆仑结合带，东端被哇洪山—温泉断裂截切(图2)。

昆北地块以古元古界金水口岩群为结晶基底，被称为硬基底或刚性基底[28]。出露地层除古元古界金水口岩群、长城系小庙岩组外，有部分奥陶系祁漫塔格群分布，下泥盆统契盖苏组，石炭系大干沟组、缔敖苏组，二叠系干柴沟组，上三叠统鄂拉山组均不整合分布于其上。古元古界金水口岩群岩性为灰色条带状混合岩、眼球状混合岩、黑云变粒岩、黑云角闪片麻岩、斜长角闪岩、含菫青石矽线石斜长片麻岩夹白云石大理岩、镁橄榄石大理岩、二辉麻粒岩、黑云变粒岩等，局部产出榴闪岩、榴辉岩、超基性岩等构造透镜体。

东昆仑造山带内不同期次的花岗岩极为发育，主体为志留纪—泥盆纪花岗岩和晚二叠世—晚三叠世花岗岩，其中尤以三叠纪花岗岩最为发育。沿昆中断裂带断续出露有超基性岩、辉长岩、辉绿岩和基性火山岩[20-21,30-33]，它们以岩片或岩块形式混杂在前寒武纪变质岩系和下古生界纳赤台群中，被认为是蛇绿混杂岩。近年来区域地质调查表明，带内基性—超基性侵入岩零星分布，岩体规模小，形成时代主要为晚志留世—早泥盆世，并伴有岩浆型铜镍硫化物矿床产出[34-38]。

2 高压变质带的组成与分布

东昆仑榴辉岩出露于青海省境内，自西向东主要出露于夏日哈木—苏海图、五龙沟西(大格勒)、宗加、加当、浪木日上游和温泉等6个区域(图2)。新疆境内的东昆仑地区尚未见榴辉岩的报道。

东昆仑地区榴辉岩大部分较新鲜，主要由石榴石、绿辉石、石英、金红石等矿物组成(表1)，部分榴辉岩发生退变质作用，形成榴闪岩。根据矿物组成(图3)，榴辉岩可分为两种类型，即榴辉岩与退变质榴辉岩。

2.1 榴辉岩

榴辉岩在夏日哈木—苏海图、五龙沟西、宗加、加当、浪木日上游、温泉等地均有出露。岩石呈深灰绿色—灰绿色，具粒状变晶结构和块状、平行定向构造，蚀变较弱。矿物组成主要为绿辉石(体积分数为30%～40%)、石榴石(40%～50%)，含斜长石、石英、角闪石及少量金红石等。绿辉石呈粒状—短柱状变晶，边界平直，节理清晰，多与石榴石呈粒状镶嵌平衡结构，绿辉石中包含有金红石、石榴石矿物包裹体；石榴石呈不规则多边形粒状变晶，晶体中亦可见金红石、绿辉石、不透明矿物、石英等矿物包裹体，部分石榴石多发生次生变质[39]。在温泉地区，榴辉岩中除主要矿物石榴石和辉绿石外，还有体积分数为10%～15%的蓝晶石产出[21]，构成蓝晶石榴辉岩。

NQL为北祁连俯冲杂岩带;NAT为北阿尔金俯冲杂岩带;CAB为中阿尔金地块;QLB为祁连地块;SAT为南阿尔金俯冲碰撞杂岩带;NQD为柴北缘俯冲碰撞杂岩带;QMB为祁漫塔格地块;KLB为北昆仑地块;SKL为南昆仑结合带;图件引自文献[40]，有所修改图2 东昆仑榴辉岩分布Fig.2 Distribution of Eclogites in East Kunlun

2.2 退变质榴辉岩

退变质榴辉岩在夏日哈木—苏海图、五龙沟西、宗加、加当、温泉等地出露。岩石呈暗绿色，具粒状变晶结构和定向构造。该类岩石以较多的角闪石和后成合晶出现为特征，岩石保留石榴石、绿辉石等矿物残余。

表1东昆仑榴辉岩产出特征
Tab.1CharacteristicsofEclogiteinEastKunlun

产地岩性名称主要矿物组合围岩夏日哈木—苏海图五龙沟西宗加加当浪木日上游温泉榴辉岩石榴石+绿辉石+金红石+钛铁矿糜棱岩、花岗质片麻岩、二云石英片岩榴闪岩石榴石+普通角闪石+斜长石±金红石黑云斜长片麻岩、角闪片岩榴辉岩石榴石+绿辉石+普通角闪石+斜长石花岗片麻岩、斜长角闪岩榴闪岩石榴石+单斜辉石+普通角闪石+斜长石+石英花岗片麻岩、斜长角闪岩榴辉岩石榴石+绿辉石+普通角闪石+斜长石长英质片麻岩榴闪岩石榴石+单斜辉石+普通角闪石+黑云母长英质片麻岩榴闪岩石榴石+单斜辉石+普通角闪石+斜长石+绿帘石黑云斜长片麻岩、大理岩榴辉岩石榴石+绿辉石+石英+斜长石+角闪石+金红石黑云石英片岩、黑云斜长片麻岩、大理岩榴闪岩石榴石+透辉石+斜长石+角闪石+阳起石黑云石英片岩、黑云斜长片麻岩、大理岩榴辉岩石榴石+绿辉石+石英+金红石二云二长片麻岩榴闪岩石榴石+单斜辉石+斜长石+普通角闪石+石英+钛铁矿二云二长片麻岩

图(b)引自文献[19]; 图(g)、图(h)引自文献[17]; 图(i)、(j)引自文献[18]图3 榴辉岩、榴闪岩野外及镜下照片Fig.3 Field Production and Photographs of Eclogites and Garnet-amphibolites

2.3 榴闪岩

榴闪岩在夏日哈木—苏海图、宗加、加当、浪木日上游等地均有出露。岩石呈深灰绿色，具粒状变晶结构和平行定向或块状构造。矿物变晶较细，由石榴石(体积分数为10%～15%)、石榴石假象(由斜长石、阳起石和普通角闪石组成的集合体)、角闪石(40%～50%)、斜长石(10%～15%)、金红石(1%～3%)等组成。石榴石呈浑圆状，部分石榴石发生退变质，周围可见由阳起石等组成的“白眼圈”结构。

3 榴辉岩矿物学特征

据榴辉岩、榴闪岩矿物学研究可确定，榴辉岩的峰期变质矿物组合为石榴石+绿辉石+金红石，榴闪岩的退变质矿物组合为普通角闪石+斜长石+单斜辉石+石英+钛铁矿。为了确定榴辉岩矿物化学及变质温压，本次对新发现的加当榴闪岩[图3(l)]进行电子探针成分分析。样品D3434-b1为出露于加当—哈陇休玛一带的榴闪岩(图2)，样品分析在中国地质调查局西安地质调查中心国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室采用JXI8100型电子探针完成，电压为15 kV，电子束流为1×10-8，束斑直径为2 μm。分析结果见表2。

3.1 石榴石

榴辉岩的石榴石成分均由镁铝榴石(Pyp值为34%～39%)、铁铝榴石(Alm值为42%～52%)、钙铝榴石(Grs值为9%～21%)和锰铝榴石(Sps值为1%～2%)4个端元组成。东昆仑高压变质带中5处榴辉岩的石榴石在Alm+Sps-Grs-Pyp三角图解中均落入C型榴辉岩区[图4(a)]，较为集中分布。

表2 加当榴闪岩部分矿物成分电子探针分析结果Tab.2 EPMA Analysis Results of Part Minerals from Jiadang Garnet-amphibolite

注：w(·)为元素或化合物含量；wtotal为主量元素总含量。

图(a)引自文献[41];图(b)引自文献[42];Alm+Sps值表示铁铝榴石组分与锰铝榴石组分之和；Grs值表示钙铝榴石组分；Pyp值表示镁铝榴石组分；WEF值表示普通辉石组分；JD值表示硬玉组分；AE值表示霓石组分图4 榴辉岩中石榴石成分图解及辉石成分图解Fig.4 Diagrams of Garnet and Pyroxene Compositions from Eclogites

3.2 绿辉石

绿辉石作为榴辉岩中重要的造岩矿物，东昆仑榴辉岩中绿辉石体积分数及其端元组分的分配也有较大差异[图4(b)]，在辉石成分图解中主要落入绿辉石区域，但分布较为分散，可能与退变质程度有关。

4 榴辉岩地球化学特征

4.1 主量元素

东昆仑榴辉岩主量元素分析结果见表3。SiO2含量(质量分数，下同)为41.58%～59.00%，平均为50.19%；Al2O3含量为11.27%～18.54%，平均为14.66%；TiO2含量为0.76%～1.59%，平均为1.03%；Na2O含量为0.94%～5.16%，平均为2.50%；K2O含量为0.04%～0.47%，平均为0.15%。样品主要落在玄武岩和玄武安山岩区域(图5)。

图(a)引自文献[43]; 图(b)引自文献[44]图5 榴辉岩TAS图解及Zr/TiO2-Nb/Y图解Fig.5 Diagrams of TAS and Zr/TiO2-Nb/Y for the Eclogites

五龙沟西(大格勒)榴辉岩中SiO2含量为41.58%～45.32%，平均为44.04%，Al2O3含量为15.72%～18.54%，平均为17.51%，属于拉斑玄武岩系列的基性—中性岩石，落在亚碱性玄武岩区域[图5(b)]。浪木日上游榴辉岩样品全部落入拉斑玄武岩系列区域(图5)，TiO2含量为0.76%～1.03%，K2O含量为0.05%～0.18%，Na2O含量为0.94%～1.22%，P2O5含量为0.06%～0.22%(表3)。苏海图榴辉岩样品全部落在亚碱性区域，主要为玄武岩[图5(b)]。宗加榴辉岩成分主要为基性岩，其主要特点是SiO2含量较低，介于48.57%～50.34%，w(Na2O)+w(K2O)值主要集中在2.02%～2.34%，Na2O含量大于K2O，Al2O3含量为13.67%～14.90%，TiO2含量比较低，为1.02%～1.32%(表3)，所有样品均分布于拉斑玄武岩系列区域(图5)。温泉榴辉岩[21]中SiO2含量为46.50%～59.01%，平均为52.80%，Al2O3含量为13.38%～16.36%，平均为14.90%，Na2O含量为1.19%～4.32%，平均为3.65%，K2O含量为0.07%～0.23%，样品主要落在玄武岩-安山岩区域(图5)。

表3 榴辉岩主量元素分析结果Tab.3 Analysis Results of Major Elements of Eclogites

4.2 稀土元素

ws为样品含量；wc为球粒陨石含量；wp为原始地幔含量；球粒陨石标准化值和原始地幔标准化值引自文献[45]图6 榴辉岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式和原始地幔标准化微量元素蛛网图Fig.6 Chondrite-normalized REE Patterns and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagrams of Eclogites

苏海图榴辉岩轻、重稀土元素分馏不明显，且轻稀土元素亏损，球粒陨石标准化稀土元素配分模式均为左弱倾式—平坦式，具有富集型洋中脊玄武岩(E-MORB)特征；大格勒榴辉岩轻稀土元素富集，轻、重稀土元素分馏明显，球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈明显的左倾式(图6)，样品具有洋岛玄武岩(OIB)特征；宗加榴辉岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式总体较为平坦，轻、重稀土元素含量之比为1.91～2.32，轻稀土元素相对于重稀土元素分馏，具有E-MORB特征；浪木日上游榴辉岩样品轻稀土元素总含量为(24.00～47.27)×10-6，重稀土元素总含量为(37.79～41.53)×10-6，稀土元素总含量为(62.05～88.80)×10-6，轻、重稀土元素含量之比为0.62～1.34，平均为0.78，显示轻、重稀土元素分馏不明显。综上所述，东昆仑榴辉岩稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型，主要介于E-MORB与正常型洋中脊玄武岩(N-MORB)之间(图6)。

4.3 微量元素

苏海图两件榴辉岩显示出较为一致的原始地幔标准化微量元素蛛网图，显示不相容元素Ba、Th、Nb等富集；大格勒榴辉岩显示出U、Hf富集，Th、Nb、Zr等亏损，大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th等低于洋中脊玄武岩(MORB)的平均含量；宗加榴辉岩在原始地幔标准化微量元素蛛网图中，显示不相容元素Rb、Ba、Th、Nb等轻微富集，与E-MORB模型较为相似，但相容元素Y、Ti、Sm、Hf、P等轻微亏损的特征却与岛弧拉斑玄武岩模型较为相似，原始地幔标准化微量元素蛛网图中主体显示出MORB特征；浪木日上游榴辉岩原始地幔标准化微量元素蛛网图显示Ba、Nb、Zr等亏损，U、Hf富集，该榴辉岩原岩具有N-MORB特征(图6、表4)。

表4 榴辉岩微量元素分析结果Tab.4 Analysis Results of Trace Elements of Eclogites

注：浪木日上游榴辉岩引自文献[17]；宗加榴辉岩引自文献[18]；苏海图榴辉岩引自文献[19]；大格勒榴辉岩引自文献[46]；wREE为稀土元素总含量；w(·)N为元素含量球粒陨石标准化后的值。

5 讨 论

5.1 P-T轨迹特征

压力(P)、温度(T)条件的时空变化可以反映重要的地球动力学和构造环境信息，运用有效的地质温压计合理计算变质岩各期次的温压条件是正确标定造山带P-T演化历史和解释构造演化历史的前提。目前，多种温压计已经广泛运用到各种榴辉岩的计算之中，如角闪石-斜长石温度计[47]、石榴石-多硅白云母温度计[48]、石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计[48]、绿辉石中硬玉组分压力计[44,49]等。这些温压计一般以实验资料为基础，标定矿物对或组合中的组分交换或转换反应与P、T条件的关系。

Meng等得出温泉地区榴辉岩温压条件为P>1.6 GPa，T=590 ℃～650 ℃[14]；祁生胜等根据文献[46]的角闪石-斜长石温度计计算得出夏日哈木—苏海图榴辉岩温压条件为P≈2.0 GPa，T=660 ℃～700 ℃[15]；祁晓鹏等根据文献[41]的石榴石-单斜辉石温压计计算得出浪木日上游榴辉岩温压条件为P=1.8～2.0 GPa，T=650 ℃～750 ℃[20]；熊富浩等根据文献[48]的石榴石-单斜辉石温压计计算出五龙沟西榴辉岩温压条件为P≥1.2 GPa，T=575 ℃～645 ℃[16]。

宗加榴辉岩根据矿物组成及显微组合[图3(i)、(j)]，可划分为峰期变质前阶段、榴辉岩期以及退变质阶段。峰期变质前阶段代表性矿物组合为石榴石+单斜辉石(Cpx-I)+斜长石+石英，根据石榴石-单斜辉石温度计[48]以及石榴石-辉石-斜长石压力计联合求解得到T=588 ℃～643 ℃，P=1.41～1.55 GPa；榴辉岩期代表性矿物组合为石榴石+单斜辉石(Cpx-Ⅱ)+金红石+斜长石，根据石榴石-辉石温压计[48-49]以及石榴石-辉石-斜长石压力计[44]联合求解得到T=846 ℃～940 ℃，P=1.67～1.88 GPa；退变质阶段代表性矿物组合为石榴石+普通角闪石+黑云母+斜长石+钛铁矿，根据角闪石-斜长石温度计[43]和石榴石-角闪石-斜长石-石英压力计[47]联合求解得到T=739 ℃～777 ℃，P=0.85～1.05 GPa。宗加榴辉岩完整地记录了从进变质阶段的增温增压到峰期变质阶段的高温高压，再到退变质阶段的降温降压的一个具有顺时针“发卡”型P-T轨迹[18]。

加当榴闪岩变质峰期矿物组合为石榴石+单斜辉石+金红石+斜长石，根据石榴石-辉石温压计[44-45]以及石榴石-辉石-斜长石压力计[44]联合求解得到T=676 ℃～700 ℃，P=1.38～1.59 GPa，退变质阶段矿物组合主要为石榴石+普通角闪石+黑云母+斜长石以及斜长石和辉石组成的后成合晶，使用角闪石-斜长石温度计[43]和石榴石-角闪石-斜长石-石英压力计[47]联合求解得到T=690 ℃～741 ℃，P=1.24～1.33 GPa。

综上所述，浪木日上游、苏海图、宗加、温泉榴辉岩和加当榴闪岩温压条件近于一致，榴辉岩形成压力介于1.2～2.0 GPa或更高，温度不小于575 ℃，具有一个顺时针“发卡”型P-T轨迹(图7)。

GS为绿片岩相；EA为绿帘角闪岩相；BS为蓝片岩相；AM为角闪岩相；GR为麻粒岩相；HGR为高压麻粒岩相；Amp-EC为角闪榴辉岩相；EP-EC为绿帘石榴辉岩相；Lw-EC为硬柱石榴辉岩相；Dry-EC为干榴辉岩相；Coesite为柯石英；Qtz为石英；Jd为硬玉；Lab为钠长石；温泉数据引自文献[14]，苏海图数据引自文献[15]，宗加数据引自文献[18]，浪木日上游数据引自文献[39]图7 榴辉岩和榴闪岩P-T轨迹Fig.7 P-T Paths of Eclogites and Garnet-amphibolites

5.2 形成时代

目前为止，东昆仑榴辉岩带中已报道了5个锆石U-Pb年龄(表5)。从表5可以看出，峰期变质时代基本一致，主要集中在410～450 Ma。峰期变质年龄出现明显的3个峰值，分别为412、432、451 Ma(图8)。

温泉3个榴辉岩样品年龄分别为：细粒榴辉岩原岩锆石U-Pb年龄为(934±11)Ma；粗粒榴辉岩锆石U-Pb加权平均年龄为(428.0±2.0)Ma[14]；石英脉及寄主榴辉岩中锆石U-Pb加权平均年龄分别为(450.0±2.0)Ma和(451.0±2.0)Ma[22]。夏日哈木—苏海图榴辉岩样品有17颗锆石U-Pb年龄集中在410～412 Ma之间，加权平均年龄为(410.9±1.6)Ma，有3颗锆石U-Pb年龄较老，分别为(499±31)、(499±31)、(571±21)Ma，前者解释为榴辉岩峰期变质年龄，后者解释为榴辉岩原岩年龄[15]。另外，钱兵等在夏日哈木矿区西部的1件榴辉岩样品中获得了3组年龄数据：锆石核部6个分析点U-Pb年龄为441～460 Ma；幔部16个分析点U-Pb加权平均年龄为435.8 Ma；边部15个分析点U-Pb加权平均年龄为408.8 Ma(内部资料)。祁晓鹏等在浪木日上游获得了1个榴辉岩年龄数据，锆石U-Pb年龄数据有两组年龄：第一组7个分析点，位于锆石核部或幔部，U-Pb年龄在460～484 Ma之间，U-Pb加权平均年龄为(486.0±12.0)Ma，解释为榴辉岩原岩年龄；另一组24个分析点，U-Pb年龄在429～434 Ma之间，U-Pb加权平均年龄为(432.1±4.5)Ma，为榴辉岩峰期变质年龄[39]。五龙沟西1件榴辉岩锆石U-Pb谐和年龄为(451.4±4.3)Ma(平均标准权重偏差(MSWD)为2.9)，锆石U-Pb加权平均年龄为(451.0±4.1)Ma(MSWD值为2.8)，为榴辉岩峰期变质年龄[16]。宗加1件榴辉岩共测试45个分析点，锆石U-Pb加权平均年龄可以分为两组：第一组12个分析点，U-Pb加权平均年龄为(459.1±7.6)Ma，为榴辉岩峰期变质年龄；第二组29个分析点，U-Pb加权平均年龄为(416.9±4.0)Ma，为榴辉岩退变质年龄[18]。

表5 榴辉岩锆石年龄统计结果Tab.5 Statistical Results of Ages of Zircons from Eclogites

数据引自文献[14]～[16]、[18]和[39]；样品数为123个图8 榴辉岩峰期变质年龄直方图Fig.8 Histogram of Peak Metamorphic Ages of Eclogites

5.3 形成动力学背景

东昆仑地区的地质构造主要经历了新太古代—元古宙、早古生代、晚古生代—早中生代和中—新生代4个主要阶段或旋回[1,6,15，50-51]。其中，早古生代原特提斯洋在东昆仑整个构造演化进入重要的转折期，北昆仑地体由稳定陆缘演化成活动陆缘，形成了相应的构造和岩浆活动。近年来，随着在东昆仑地区开展的大量区域地质调查，众多学者提出昆中构造混杂岩带是一条重要的构造拼接带，并获得了大量蛇绿岩、混杂带等基础性研究成果。而东昆仑高压变质带的厘定，榴辉岩岩石类型、温压条件、峰期变质年龄接近一致，暗示在昆中断裂附近存在一条规模巨大的俯冲带。根据亚东—格尔木—额济纳旗地学断面的地球物理资料研究，不仅昆中断裂是一条规模巨大的深断裂，而且在柴达木盆地南缘的一条隐伏断裂也为一条南倾的深大断裂带，莫霍面沿这条隐伏断裂发生错断，北侧向上抬升了6 km，而昆仑山—柴达木作为造山带内部相对稳定的地块，推测地表下35～45 km麻粒岩相岩石构成的加厚地壳下部有基性榴辉岩相岩石组成的上地幔分布[52]，榴辉岩亦有可能是上地幔物质在地表的显示。由此可见，在北昆仑地体变质基底中，榴辉岩对该区具有十分重要的地质构造意义。

陆壳深俯冲作用是榴辉岩形成的主要形式，如浪木日上游[39]和温泉榴辉岩[21]。然而Du等在大格勒发现由蛇纹石化橄榄岩、辉长岩和榴辉岩组成的蛇绿岩[46]，其中榴辉岩由玄武岩通过深俯冲形成，表明在东昆仑存在有洋壳(或洋盆)的深俯冲，由此认为东昆仑榴辉岩的形成方式与柴达木盆地北缘相似[53]，即由早期大洋俯冲到晚期大陆俯冲碰撞。榴辉岩具体属性需要结合榴辉岩岩石地球化学及其年龄来分析，但不可否认的是东昆仑榴辉岩高压变质带为该地区早古生代构造演化提供约束。

榴辉岩峰期变质年龄为432 Ma(图8)，与陆壳俯冲-碰撞作用有关；该峰期变质年龄表明东昆仑早古生代洋盆到中志留世已经关闭。王涛等在五龙沟地区获得了花岗岩锆石U-Pb 年龄为(438.0±2.8)Ma，为早志留世晚期，认为该岩石很可能与早志留世东昆仑洋盆主体关闭和陆壳开始俯冲碰撞有关[54]。郝娜娜等获得了那棱郭勒河东黑云母二长花岗岩及乌兰乌珠尔钾长花岗岩的锆石U-Pb 年龄分别为(420.6±2.6)、(421.2±1.9)Ma，形成于同碰撞挤压造山作用向后碰撞区域拉伸构造体制的转换时期[55]。施彬等在黑海一带发现过铝质—强过铝质花岗岩，岩石组合由黑云母英云闪长岩、黑云母花岗闪长岩、黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩组成，获得二云母花岗岩和白云母花岗岩的锆石U-Pb 年龄分别为421.5～424.0 Ma和420.5 Ma，其形成于伸展构造背景[56]。以上结果显示，东昆仑地区陆壳俯冲-碰撞的时段约在早古生代晚奥陶世—早中志留世，晚(顶)志留世后进入碰撞后伸展阶段，高压变质岩折返抬升剥露地表。

结合主量元素、稀土元素和微量元素3个方面分析，东昆仑榴辉岩主要为拉斑玄武岩系列，稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型，大多与N-MORB有亲缘性关系。同时，结合原岩年龄分析表明，温泉、浪木日上游、宗加榴辉岩代表了俯冲的陆壳，东昆仑经历了陆陆碰撞造山作用，其产出构造背景与东昆仑原特提斯洋构造演化密切相关，峰期变质年龄(432 Ma)约束了早古生代洋盆关闭时间。而峰期变质年龄(412 Ma)是榴辉岩在折返过程中退化变质反映，与碰撞后伸展作用有关[55，57]。当超高压变质岩折返回浅层地表时，由于岩石圈拆沉，往往伴随着广泛而强烈的伸展作用。在折返过程中或折返之前，上地幔或下地壳层次经历了热松弛作用[58]，发生强烈的岩浆活动，岩石类型复杂。东昆仑西部地区花岗岩年龄集中在391～413 Ma[59-61]；东部地区花岗岩年龄集中在397～419 Ma[62]。花岗岩成因类型复杂，既有I-S过渡型，也有S型和A型，多数学者认为其是碰撞后伸展背景下的产物[59-62]。除花岗质岩浆活动外，在夏日哈木矿区与铜镍矿化有关的辉石岩和橄榄岩形成于393.5～411.0 Ma[63]，这与榴辉岩退变质作用基本同时发生。由此可见，夏日哈木矿区成矿岩体可能为陆壳折返过程中，由于强烈的伸展作用，含矿幔源岩浆侵入地壳后岩浆作用的产物。

6 结 语

(1)东昆仑高压变质带由夏日哈木—苏海图、五龙沟西(大格勒)、宗加、浪木日上游、加当、温泉等多个榴辉岩、榴闪岩高压变质地体组成，以大小不等的岩块产于中深变质岩中，构成了超过500 km的高压变质带，它是青藏高原北部一条重要的古板块接合带。

(2)榴辉岩石榴石矿物化学成分分析表明榴辉岩均为C型，矿物组成可分为2种类型，即榴辉岩、退变质榴辉岩；榴辉岩温压条件近于一致，形成压力介于1.2～2.0 GPa或更高，温度不小于575 ℃，具有一个顺时针“发卡”型P-T轨迹。

(3)主量元素、稀土元素和微量元素3方面显示东昆仑榴辉岩主要为拉斑玄武岩系列，球粒陨石标准化稀土元素配分模式均为轻稀土元素富集型，大多与N-MORB有亲缘性关系。

(4)东昆仑高压变质带经历了早古生代俯冲-陆陆碰撞造山作用，榴辉岩432 Ma峰期变质年龄约束了早古生代洋盆关闭时间。

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GeochemicalCharacteristicsofEclogitesandGarnet-amphibolitesinEastKunlunHighPressureMetamorphicBeltandTheirGeodynamicSetting

GUO Xian-zheng1,2, JIA Qun-zi1, QIAN Bing1, MI Jia-ru1, LI Jin-chao1, KONG Hui-lei1, YAO Xue-gang2
(1. Xi’an Center of Geological Survey, China Geological Survey, Xi’an 710054, Shaanxi, China;2. Geological Survey Institute, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China)

High-ultrahigh pressure metamorphic belt of the continental orogenic belt is the convergent boundary of the paleoplate, and is an important indicator of the palaeo-ocean subduction and the continental collision. Combined with the eclogite and garnet-amphibolite discovered in recent years, such as Jiadang, Suhaitu, Wenquan, Langmurishangyou, Zongjia, West Wulonggou (Dagele), a high pressure metamorphic belt more than 500 km is found, which is an important paleoplate suture zone in the northern Qinghai-Tibet Plateau. Based on field investigation and comprehensive previous data, the petrography, mineralogy and lithogeochemistry of eclogites in East Kunlun were studied. The results show that the eclogite in East Kunlun high pressure metamorphic belt can be divided into eclogite and retrograded eclogite, respectively; the mineral chemical component of garnet indicates that the eclogites are all C-type; the eclogites mainly belong to the tholeiite series; chondrite-normalied REE patterns show that LREE is strongly enriched between E-MORB and N-MORB; primitive mantle-normalized trace element spider diagrams are basically consistent, showing the characteristics of MORB; the temperature and pressure conditions of eclogite and garnet-amphibolite are nearly consistent, the formation pressure is 1.2-2.0 Gpa or higher, and the temperature is not less than 575 ℃; theP-Tpath is a clockwise “card” type; the temperature and pressure of the peak metamorphic stage are eclogite facies; according to the histogram of peak metamorphic ages of eclogites, there are three peak metamorphic ages, including 451 Ma, 432 Ma and 412 Ma; the main peak metamorphic age of 432 Ma restrains the time of Early Paleozoic ocean basin closure in East Kunlun.

eclogite; high pressure metamorphic belt; geochemistry; thermobarometer;P-Tpath; metamorphic age; geodynamic setting; East Kunlun

2017-08-29

中国地质调查局地质调查项目(DD20160013)

国显正(1990-),男，新疆喀什人，中国地质大学(武汉)工学博士研究生，E-mail:cuggxz@126.com。

贾群子(1962-),男，河南新安人，研究员，E-mail:xajqunzi@126.com。

1672-6561(2017)06-0735-16

P588.3；P595

A