岡底斯巖漿弧東段沉積巖的晚白堊世變質作用及其構造意義*

李中堯 丁慧霞 袁玥 張澤明,2

1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083 2.中國地質科學院地質研究所，北京 100037

青藏高原是由多塊體、多島弧經歷多期聚合與碰撞拼貼形成的巨型復合造山帶，其自北向南依次是以金沙江縫合帶(JSSZ)、龍木措-雙湖縫合帶(LSSZ)、班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)、印度-雅魯藏布江縫合帶(ITYSZ)劃分的松潘-甘孜地體、北羌塘地體、南羌塘地體、拉薩地體和喜馬拉雅造山帶(Yin and Harrison,2000;潘桂棠等,2004;許志琴等,2006,2011,2019)。位于青藏高原南部的拉薩地體經歷了新特提斯洋向北俯沖的安第斯型造山作用和印度-歐亞大陸碰撞造山作用，是研究青藏高原形成與演化的關鍵地區(Yin and Harrison,2000;莫宣學等,2005;Panetal.,2012;Zhangetal.,2013,2015)。

位于拉薩地體南部的岡底斯巖漿弧形成于中生代新特提斯洋北向俯沖過程中，疊加了新生代的碰撞造山作用(莫宣學等,2005,2007;莫宣學和潘桂棠,2006;趙志丹等,2006;Wuetal.,2007,2010;Moetal.,2008;Guoetal.,2013;Liuetal.,2014;Panetal.,2016;Zhuetal.,2018)。因此，岡底斯巖漿弧是研究弧巖漿作用、大陸地殼生長與再造的天然實驗室。

由于新生代晚期的大規模抬升和強烈剝蝕作用，在岡底斯巖漿弧東段廣泛出露了大量的中、新生代變質巖和深成侵入巖。這些來自地殼深部的巖石為探討岡底斯弧地殼的深部組成與生長再造提供了難得的機會。目前，盡管我們對岡底斯巖漿弧的研究已較為深入，但與世界上其它的巖漿弧相比，對岡底斯弧的下地殼組成和形成演化的研究還相對較少。本文對岡底斯巖漿弧東段米林田興村附近的變沉積巖進行了巖石學和鋯石U-Pb年代學研究，確定了其變質作用的條件與時間，探討了變質作用發生的機制及其構造意義，為揭示岡底斯巖漿弧中-下地殼的組成、變質條件和時間在空間上的變化提供了重要約束。

1 地質背景和樣品

拉薩地體由前寒武紀的結晶基底、古生代-中生代的沉積巖和古生代-新生代的巖漿巖組成(Xuetal.,1985,2013;潘桂棠等,2004,2006;Zhuetal.,2011;Zhangetal.,2012;Linetal.,2013;Huetal.,2018)。位于拉薩地體南部的岡底斯巖漿弧延長超過2000km，主要由中、新生代的岡底斯巖基和古近紀的林子宗火山巖系組成(圖1a;Yin and Harrison,2000;潘桂棠等,2004;Chungetal.,2005;莫宣學等,2005;Zhuetal.,2011,2015,2018;Wangetal.,2016;Zhouetal.,2018)。

本文研究區位于岡底斯巖漿弧東段，即東喜馬拉雅構造結西側。這里包括三個構造單元，即北部的岡底斯弧、中部的印度-雅魯藏布江縫合帶和南部的喜馬拉雅造山帶。印度-雅魯藏布江縫合帶呈“幾”字型分布(圖1)，為一套蛇綠混雜巖，代表殘余的新特提斯洋殼，變質程度為低角閃巖相，同時混雜有少量兩側地塊的變質巖(耿全如等,2000,2004;張澤明等,2007,2009)。研究區東南部的喜馬拉雅帶以藏南拆離系為界可以劃分為特提斯喜馬拉雅和高喜馬拉雅巖系。高喜馬拉雅巖系，即南迦巴瓦雜巖，由中、高級變質巖和新生代的淡色花崗巖組成(Zhangetal.,2012;田作林等,2017)。南迦巴瓦雜巖的變質程度為高角閃巖相和麻粒巖相(Zhangetal.,2012;向華等,2013;劉鳳麟和張立飛,2014;田作林等,2017)。特提斯喜馬拉雅帶變質程度較低，為綠片巖相到綠簾角閃巖相(Zhangetal.,2013)。

圖1 青藏高原及岡底斯巖漿弧地質簡圖(a)和岡底斯巖漿弧東段地質簡圖(b)KSZ-昆侖縫合帶；JSSZ-金沙江縫合帶；LSSZ-龍木措-雙湖縫合帶；BNSZ-班公湖-怒江縫合帶；IYSZ-印度-雅魯藏布江縫合帶.圖中岡底斯巖漿弧變質巖變質條件及年齡據董昕等(2009,2012)，Zhang et al. (2010b,2013)；康東艷等(2019)；牛志祥(2019);牛志祥等(2019)；秦圣凱等(2019)；張寧(2019)；江媛媛等(2020)；張成圓等(2020)和Jiang et al. (2021)Fig.1 Sketched geological maps of the Tibetan Plateau and Gangdese arc (a)and the eastern Gangdese arc (b)

研究區西北部的岡底斯弧發育古生代-中生代沉積巖、侏羅紀火山巖、侏羅紀-白堊紀和古近紀花崗巖、晚白堊世的花崗閃長巖、晚白堊世和古新世-始新世的輝長巖和變沉積巖(Jietal.,2014;Zhuetal.,2017;Zhouetal.,2018;Zhangetal.,2020)。岡底斯巖漿弧東段的前漸新世巖石經歷了不同程度的變質作用，廣泛分布的中-高級變質巖包括各類片巖、片麻巖、斜長角閃巖、麻粒巖和大理巖。這些中-高級變質巖的變質作用發生在晚白堊世至始新世中、下地殼條件下，變質巖的原巖主要為組成岡底斯弧的中生代和早新生代巖漿巖，所以代表岡底斯巖漿弧東段的中、下地殼組成(董昕等,2009,2012;Zhangetal.,2010a,b,2013;Guoetal.,2011,2012;Xuetal.,2013;Palinetal.,2014)。

本文研究的變質沉積巖樣品采集于米林縣城西約30km的田興村，位于岡底斯巖漿弧東段中-高級變質巖分布區的南部，即以前確定的角閃巖相與麻粒巖相變質帶分界線附近(圖1b;Zhangetal.,2020)。所研究的變沉積巖呈透鏡狀產于晚白堊世里龍巖基的變質輝長巖中。該透鏡體寬約50m，主要由呈互層狀的石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖、黑云斜長片麻巖和大理巖組成。

2 分析方法

礦物化學成分分析在中國地質科學院地質研究所應用JEOL JXA-8100電子探針(EPM)完成。采用5μm直徑的探針，15kV的加速電壓和20nA的電流并選取10s的峰期和背景時間，實驗的分析誤差在2%以內并采用SPI標準礦物校正。全巖主量元素分析在武漢上譜分析科技有限公司利用射線熒光光譜儀(型號為日本理學Primus Ⅱ)完成，分析精度優于5%。

鋯石U-Pb同位素和微量元素分析在武漢上譜分析科技有限公司利用激光剝蝕-等離子體質譜儀(LA-ICP-MS，ICP-MS型號為Agilent 7700e)完成，誤差分析在2%左右。LA-ICP-MS裝置包括高能的激光器、光束傳輸系統、樣品池和觀測系統。據陰極發光圖所示的鋯石結構特征，采用32μm的激光束斑和5Hz的頻率。實驗過程中的分餾校正分別采用了標準鋯石91500和玻璃標準物質NIST610作外標。時間分辨離線處理的樣品信號為50s，空白信號為20～30s。對分析數據采用了基于Excel的ICPMSDataCal(V10.6)軟件(Liuetal.,2010)完成離線處理，詳細的儀器操作條件和數據處理方法見Liuetal.(2010)。U-Pb年齡諧和圖和加權平均年齡計算利用了Isoplot/Ex_ver3(Ludwig,2003)程序完成。

3 巖相學和礦物化學

所研究的石榴夕線黑云片巖呈斑狀變晶結構，片狀構造。變斑晶為石榴石(12%)，粒度在2～7mm之間，變基質由斜長石(27%)、黑云母(22%)、石英(18%)和夕線石(14%)組成，含有少量鉀長石(7%)，副礦物為鈦鐵礦。黑云母和夕線石定向分布構成片理(圖2a,b)。石榴石變斑晶核部含有斜長石、石英和黑云母包體，部分石榴石邊部呈港灣狀，被細粒的黑云母、夕線石、斜長石、石英和鈦鐵礦替代。石榴夕線黑云片巖的礦物組合為石榴石+黑云母+斜長石+鉀長石+石英+夕線石+鈦鐵礦。

圖2 石榴夕線黑云片巖(a、b)、含石榴鈣硅酸鹽巖(c、d)、黑云斜長片麻巖(e)和大理巖(f)顯微照片(a)石榴夕線黑云片巖(D630605)中石榴石為變斑晶，斜長石、黑云母、石英、夕線石和鉀長石為變基質.紅線為圖3中石榴子石成分剖面的分析位置；(b)石榴夕線黑云片巖(D630605)的石榴石邊部呈港灣狀，被黑云母、夕線石和斜長石替代；(c)含石榴鈣硅酸鹽巖(D630603)中石榴石為變斑晶，斜長石、鉀長石、石英、角閃石、單斜輝石、方解石和黑云母為變基質；(d)含石榴鈣硅酸鹽巖(D630606)由斜長石、鉀長石、角閃石和單斜輝石組成；(e)黑云斜長片麻巖(D630602)由斜長石、石英、黑云母、角閃石、鉀長石和白云母組成；(f)大理巖(D630601)由方解石和少量綠簾石組成.礦物代號：Grt-石榴石；Bt-黑云母；Mus-白云母；Pl-斜長石；Kfs-鉀長石；Qz-石英；Cpx-單斜輝石；Amp-角閃石；Ep-綠簾石；Sill-夕線石；Ilm-鈦鐵礦Fig.2 Microphotographs of the garnet-sillimanite-biotite schist (a,b),garnet-bearing calc-silicate rock (c,d),biotite-plagioclase gneiss (e)and marble (f)

含石榴鈣硅酸鹽巖樣品D630603呈斑狀變晶結構，變基質為柱粒狀變晶結構，塊狀構造。變斑晶為石榴石(13%)，粒徑大約為2～5mm，變基質由斜長石(38%)、鉀長石(16%)、石英(12%)組成，含有少量角閃石(8%)、單斜輝石(7%)、方解石(3%)和黑云母(2%)，副礦物為鈦鐵礦(圖2c)。含石榴鈣硅酸鹽巖樣品D630604呈柱粒狀變晶結構，塊狀構造，主要由斜長石(40%)、石英(25%)組成，含有少量鉀長石(8%)、黑云母(8%)、石榴石(5%)、角閃石(4%)、單斜輝石(3%)、方解石(3%)和白云母(<2%)，副礦物為鈦鐵礦。含石榴鈣硅酸鹽巖樣品D630606呈斑狀變晶結構，變基質為柱粒狀變晶結構，塊狀構造。變斑晶為石榴石(8%)，粒徑大約為2～4mm。變基質由斜長石(36%)、石英(24%)和鉀長石(16%)組成，含有少量角閃石(8%)、單斜輝石(6%)、方解石(3%)和黑云母(3%)，副礦物為鈦鐵礦(圖2d)。

黑云斜長片麻巖呈鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造，由斜長石(42%)、石英(30%)、黑云母(12%)，角閃石(7%)、鉀長石(5%)和白云母(<2%)組成，副礦物為鈦鐵礦(圖2e)。大理巖呈粒狀變晶結構，塊狀構造。主要由方解石(97%)組成，含有少量綠簾石(2%)和副礦物鈦鐵礦(圖2f)。

電子探針分析結果表明，石榴夕線黑云片巖中的變斑晶石榴石具有較高的鐵鋁榴石(Alm=0.615～0.677)和鎂鋁榴石(Prp=0.284～0.349)組分，以及較低的鈣鋁榴石(Grs=0.027～0.040)和錳鋁榴石(Spe=0.003～0.006)組分(表1)。石榴石發育弱的成分環帶，鐵鋁榴石組分從核部到邊部略有增加，鎂鋁榴石組分從核部到邊部略有降低，鈣鋁榴石組分在核部區域均勻，在邊部區域有輕微增加，錳鋁榴石組分基本不變(圖3)。含石榴鈣硅酸鹽巖和黑云斜長片麻巖中角閃石的Si陽離子數為6.08～6.78(p.f.u.,O=23)，Ca陽離子數為1.67～1.92(p.f.u.,O=23)，Na陽離子數為0.30～0.47(p.f.u.,O=23)，K陽離子數為0.14～0.47(p.f.u.,O=23)，Mg/Mg+Fe2+=0.27～0.68(表2)。據角閃石分類定名方法(Leakeetal.,1997)，含石榴鈣硅酸鹽巖中的角閃石是鐵鎂鈣閃石，黑云斜長片麻巖中的角閃石是鎂閃石。石榴夕線黑云片巖、黑云斜長片麻巖和含石榴鈣硅酸鹽巖中的黑云母具有較大的成分變化，FeO含量為14.14%～27.75%，MgO為3.92%～11.92%，Ti陽離子數為0.12～0.22(p.f.u.,O=11)(表3)，其中石榴夕線黑云片巖和黑云斜長片麻巖中的黑云母是高鐵鎂云母，含石榴鈣硅酸鹽巖中的黑云母是高鐵黑云母。石榴夕線黑云片巖中斜長石的An=0.28～0.31，為中長石和更長石，含石榴鈣硅酸鹽巖中斜長石的An=0.35～0.39，為中長石，黑云斜長片麻巖中斜長石的An=0.41～0.45，為中長石(表4)。

圖3 石榴夕線黑云片巖中石榴石化學成分剖面圖Alm-鐵鋁榴石；Prp-鎂鋁榴石；Grs-鈣鋁榴石；Spe-錳鋁榴石Fig.3 Garnet compositional profile of the garnet-sillimanite-biotite schist

表1 岡底斯巖漿弧東段石榴夕線黑云片巖中石榴石的代表性電子探針分析結果(wt%)Table 1 Representative microprobe of garnet from garnet-sillimanite-biotite schist from the eastern Gangdese magmatic arc (wt%)

續表1Continued Table 1

表2 岡底斯巖漿弧東段含石榴鈣硅酸鹽巖和黑云斜長片麻巖中角閃石的代表性電子探針分析結果(wt%)Table 2 Representative microprobe analyses of amphibole from garnet-bearing calc-silicate rocks and biotite-plagioclase gneiss from the eastern Gangdese magmatic arc (wt%)

表3 岡底斯巖漿弧東段石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和黑云斜長片麻巖中黑云母的代表性電子探針分析結果(wt%)Table 3 Representative microprobe analyses of biotite from garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and biotite-plagioclase gneiss from the eastern Gangdese magmatic arc (wt%)

續表3Continued Table 3

表4 岡底斯巖漿弧東段石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和黑云斜長片麻巖中斜長石的代表性電子探針分析結果(wt%)Table 4 Representative microprobe analyses of plagioclase from garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and biotite-plagioclase gneiss from the eastern Gangdese magmatic arc (wt%)

4 變質作用P-T條件

4.1 地質溫壓計

本文采用石榴石-黑云母地質溫度計(Holdaway,2000)和石榴石-黑云母-斜長石-石英地質壓力計(Wuetal.,2004)(GB-BGPQ)，對石榴夕線黑云片巖(樣品D630605)的變質條件進行了估算。選擇巖石中變質斑晶石榴石核部、基質黑云母和斜長石的平均成分計算得到的變質溫壓條件是814℃和7.5kbar。

4.2 相平衡模擬

圖4是在650～900℃和5～9kbar條件下計算出的P-T視剖面。如圖所示，藍晶石在小于760℃、大于6.7kbar的區域穩定；夕線石穩定范圍大，除了在高溫低壓(即>800℃、<5.5kbar)以及藍晶石穩定域不穩定外，在視剖面圖其他區域皆穩定；黑云母穩定在小于860℃的區域內；石榴石在整個圖中穩定；堇青石在溫度大于750℃、壓力小于7.0kbar的區域內穩定。體系的固相線位于775～800℃之間(圖4)。P-T視剖面圖顯示了石榴石的XMg[=MgO/(MgO+FeO+CaO+MnO)]和XCa[=CaO/(MgO+FeO+CaO+MnO)]等值線(圖4a)，以及熔體體積含量等值線(圖4b)。石榴石的XMg等值線與溫度軸近垂直，其數值隨溫度的升高而增加，XCa等值線具有正斜率，其數值隨壓力的升高而增加，熔體含量隨溫度的升高而增加。

圖4 石榴夕線黑云片巖的P-T視剖面圖圖(a)中橙色與黃色細實線分別代表石榴石的XMg和XCa等值線;圖(b)中紅色細虛線為熔體體積等值線.兩圖中紅色橢圓區域為巖石變質作用的溫壓條件范圍Fig.4 P-T pseudosections for the garnet-sillimanite-biotite schist

在計算的溫度與壓力區間，石榴夕線黑云片巖礦物組合(Grt+Bt+Pl+Kfs+Qz+Sil+Ilm)穩定在787～865℃、6.3～9kbar和熔體存在的區域內(圖4中紅色字體標注的礦物組合區域)，相應的熔體體積含量為4%～8%。基于石榴石核部最高的XMg值(0.35)和相應的XCa值(0.003)的交點，以及石榴石核部最高XCa值(0.040)和相應XMg值(0.32)的交點，可得出的變質溫、壓條件約為810～820℃和6.4～7.8kbar(圖4紅色橢圓區域)。

結合溫壓計與相平衡模擬結果，石榴夕線黑云片巖的變質條件很可能在810～820℃和6.4～7.8kbar范圍。這表明石榴夕線黑云片巖經歷了中壓麻粒巖相變質作用和部分熔融，熔體含量約占巖石體積的4%～8%。

5 鋯石U-Pb年代學

對1個石榴夕線黑云片巖、3個含石榴鈣硅酸鹽巖和1個大理巖中的鋯石進行了鋯石陰極發光、U-Pb定年和微量元素分析，分析結果見表5和表6。鋯石陰極發光圖像(圖5)顯示，片巖、鈣硅酸鹽巖和大理巖中的鋯石特點相似，形態上大多為半自形粒狀，少部分為半自形柱狀，長寬比約為 2.5:1。極少的鋯石發育核-邊結構，大部分鋯石顆粒無繼承核，但多具有一個較強發光的細邊。除去繼承核和細邊部分的鋯石結構域，即所定年的鋯石結構域具有弱同心環狀環帶，或具有補丁狀分帶。

表5 石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和大理巖中鋯石U-Pb定年結果Table 5 Zircon U-Pb data for garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and marble

續表5Continued Table 5

表6 岡底斯巖漿弧東段石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和大理巖中鋯石的稀土元素分析結果(×10 -6)Table 6 The REE analysis of zircon for garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and marble from the eastern Gangdese magmatic arc (×10-6)

續表6Continued Table 6

續表6Continued Table 6

圖5 石榴夕線黑云片巖(a)、含石榴鈣硅酸鹽巖(b-d)和大理巖(e)中鋯石的陰極發光圖像，示分析點位和年齡(Ma)Fig.5 Cathodoluminescence images of representative zircon grains,showing the analytical spots and related ages (Ma)from the garnet-sillimanite-biotite schist (a),garnet-bearing calc-silicate rocks (b-d)and marble (e)

鋯石U-Pb諧和圖見圖6。5件樣品共74個分析點均獲得了諧和或近諧和的U-Pb年齡，其206Pb/238U年齡在92～79Ma之間。除去個別較大的和較小的分析點后，石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和大理巖樣品鋯石的206Pb/238U加權平均年齡分別為86±1.1Ma(MSWD=2.00)、83±0.97Ma(MSWD=2.80)、83±0.70Ma(MSWD=0.86)、85±1.2Ma(MSWD=1.70)和87±0.79Ma(MSWD=1.90)。

圖6 石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和大理巖中鋯石U-Pb諧和圖(a、c、e)和球粒隕石標準化稀土元素配分模式(b、d、f，標準化值據Sun and McDonough,1989)Fig.6 U-Pb concordia diagram (a,c,e)and chondrite-normalized REE patterns (b,d,f,normalization values after Sun and McDonough,1989)of zircons from the garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and marble

所分析鋯石結構域的Th/U值大都小于0.4，其中石榴夕線黑云片巖鋯石的Th/U值為0.01～0.20，鈣硅酸鹽巖鋯石的Th/U值為0.04～0.53，大理巖的Th/U值為0.01～0.05(圖7)。鋯石的球粒隕石標準化稀土元素配分圖見圖6。石榴夕線黑云片巖的鋯石具有低的稀土元素含量，富集但平坦的重稀土元素配分模式，具有明顯的Eu負異常。3個含石榴鈣硅酸鹽巖樣品的鋯石具有從弱到強分異的重稀土元素配分模式，具弱的Eu負異常。大理巖中的鋯石具有很低的稀土元素含量，輕稀土元素多低于檢出限，具有分異的稀土元素模式。

圖7 石榴夕線黑云片巖、含石榴鈣硅酸鹽巖和大理巖中鋯石的Th和U含量圖Fig.7 Th and U diagram of zircons from the garnet-sillimanite-biotite schist,garnet-bearing calc-silicate rocks and marble

由于變質流體往往富集U而虧損Th，因此變質鋯石多具有較低的Th/U值(Mojzsis and Harrison,2000;Hermann,2002;Rubatto,2002;Chenetal.,2015)。此外，在含石榴石的變質巖中，重稀土優先賦存于石榴石中，所以石榴石的生長和分解控制變質鋯石的重稀土含量。石榴石生長過程中所形成的鋯石具有低的重稀土含量，而在石榴石分解過程中生長的鋯石具有高的重稀土含量(Rubatto,2002;吳元保和鄭永飛,2004)。本文所研究的富石榴石巖石，如片巖和一個鈣硅酸鹽巖樣品的鋯石具有較低的Th/U值，較低的重稀土含量，平坦或弱分異的重稀土配分模式，表明所分析的鋯石是變質成因的。對于不含或含少量石榴石的巖石，盡管其鋯石具有分異的重稀土配分模式，但它們具有變質鋯石特有的形態、環帶和低的Th/U比，也是變質成因的。因此，5個樣品獲得的鋯石年齡應代表巖石的變質作用時間，即這些沉積巖的變質作用發生在晚白堊世(87～83Ma)的新特提斯洋俯沖晚期。

6 討論

6.1 岡底斯巖漿弧東段變質條件的空間變化

現有研究表明，岡底斯巖漿弧東段中-高級變質巖的變質作用發生在中、新生代，其原巖主要由中生代和早新生代的弧型巖漿巖組成。因此，這些變質巖代表岡底斯巖漿弧東段的中-下地殼組成(Zhangetal.,2020)。本文和現有研究表明，這些巖石的變質條件存在系統的空間變化。如圖1b所示，在米林、扎西、江河匯流和孜熱地區分布的變質巖為高壓麻粒巖，峰期變質的溫、壓條件為740～830℃和9～10.5kbar，變質時代為90～41Ma(Zhangetal.,2010b,2013;Palinetal.,2014;康東艷等,2019;牛志祥,2019;牛志祥等,2019;秦圣凱等,2019;Tianetal.,2020;Xiaetal.,2019;Jiangetal.,2021)。上述地區西北部林芝地區經歷了角閃巖相變質作用，變質條件為625～750℃和4～7.4kbar，變質年齡為72～49Ma(董昕等,2009,2012;江媛媛等,2020;張成圓等,2020)。在高壓麻粒巖相分布區西南部的才巴村地區經歷了角閃巖相變質作用，變質條件為720～750℃和5～6kbar，變質時間為79～74Ma(張寧,2019)。本文研究區位于高壓麻粒巖分布區的西南部，所研究的石榴夕線黑云片巖經歷了中壓高溫麻粒巖相變質作用，變質條件為810～820℃和6.4～7.8kbar，變質時間為87～83Ma。綜合現有的研究成果，米林、扎西、江河匯流和孜熱地區分布的高壓麻粒巖代表岡底斯巖漿弧的下地殼，而該分布區的北部和西部的變質巖經歷了中壓麻粒巖相至角閃巖相變質作用，代表巖漿弧的中-下地殼。

6.2 岡底斯巖漿弧東段的中-下地殼組成

巖漿弧以幔源巖漿作用和新生地殼生長為特征(Miller and Snoke,2009)。岡底斯巖漿弧發育有大型花崗質巖基和同時代火山巖系。這些準鋁質和鈣堿質弧型巖漿巖具有虧損地幔的同位素組成，是新生的大陸地殼(Chuetal.,2006,2011;莫宣學等,2007;Moetal.,2008;Jietal.,2009;Wuetal.,2010;Zhuetal.,2011;Niuetal.,2013;Houetal.,2015;Zhouetal.,2018)。

本文和現有研究表明，岡底斯巖漿弧下地殼的高壓麻粒巖分布區主要由里龍巖基輝長巖和閃長巖、古新世至始新世輝長巖和花崗巖變質形成的高壓基性和長英質麻粒巖組成，含有少量的變質沉積巖。在北部的中-下地殼變質巖分布區，主要由古新世至始新世花崗巖變質形成的正片麻巖組成，含有較多的變質沉積巖。在西南部的中-下地殼變質巖分布區，主要由里龍巖基輝長巖、閃長巖和花崗巖變質形成的斜長角閃巖和正片麻巖組成，含少量的變質沉積巖(圖1b)。由此可見，無論是岡底斯弧的下地殼，還是中-下地殼都有長英質變質巖和變質沉積巖產出。這與以前的研究結論是一致的，即大陸巖漿弧的下地殼主要由基性麻粒巖組成，但也含有豐富的長英質麻粒巖和變質沉積巖(Saleebyetal.,2003;Hackeretal.,2008,2011;Miller and Snoke,2009;DeBari and Greene,2011;Jagoutz and Schmidt,2012;Jagoutz and Kelemen,2015)。岡底斯巖漿弧中、下地殼的變質沉積巖主要由副片麻巖和片巖組成。這些相對富SiO2的沉積巖和長英質巖漿巖進入到巖漿弧的中、下地殼改變了新生地殼的組成和化學成分，很可能是導致巖漿弧中-下地殼由基性轉變為中性成分的重要原因。

大陸巖漿弧上地殼的沉積巖進入到中-下地殼有三種機制(Chinetal.,2013)。第一種是巖漿弧地殼的底沖(Underthrusting)，即巖漿弧的上地殼巖石被底沖到下地殼；第二種機制是巖漿上升過程中的粘性回流導致巖體周轉的上地殼沉積物向中、下地殼運移；第三種機制是底墊作用，俯沖的、或俯沖剝蝕下來的低密度沉積物在浮力作用下上升并底墊至巖漿弧的下地殼(Behnetal.,2011;Hackeretal.,2011;Guoetal.,2019)。

研究表明，在岡底斯巖漿弧下地殼分布區，即在米林和布久地區產出的變質沉積巖具有170～60Ma的繼承碎屑鋯石年齡(Xuetal.,2013;Zhangetal.,2015)。這些碎屑鋯石年齡與岡底斯弧巖漿巖的年齡譜一致，很可能表明這些變質沉積巖是通過俯沖剝蝕作用運移到巖漿弧下地殼的弧前盆地沉積物。但是，岡底斯弧中-下地殼產出的大多數變質沉積巖具有3100～310Ma的碎屑鋯石年齡范圍，并具有1200～900Ma、650～500Ma和～320Ma的年齡峰值(董昕等,2009,2012)。這很可能說明，這些變質沉積巖并不是來源于弧前或弧后盆地，而更可能是拉薩地體的晚石炭系地層被底沖到巖漿弧中-下地殼后變質形成的。晚石炭世的沉積巖在岡底斯弧東段變質巖分布區的西北部廣泛產出(圖1b)。因此，本文認為岡底斯巖漿弧在晚白堊世處于擠壓構造體制下，地殼的變形縮短和底沖是導致上地殼巖石進入下地殼的主要機制。此外，晚白堊世大體積幔源巖漿的增生導致了巖漿弧地殼的生長和加厚，也可以將巖漿巖中的沉積巖包體帶入到深地殼。

6.3 岡底斯弧晚白堊世的構造演化

新特提斯洋巖石圈在晚三疊世開始向拉薩地體之下的俯沖形成了在岡底斯弧廣泛分布的巖漿巖(Dingetal.,2003;Panetal.,2012;Mengetal.,2016;Wangetal.,2016)。岡底斯巖漿弧東段晚白堊世的巖漿、變質和深熔作用很可能發生在擴張的新特提斯洋洋中脊俯沖過程中(張澤明等,2009,2019;Zhangetal.,2010a,b,2014a,b;管琪等,2010;Guoetal.,2011,2013;Zhengetal.,2014;Zhuetal.,2018)?；顒拥难笾屑拱l生俯沖導致軟流圈沿板片窗上涌，誘發了強烈的幔源巖漿作用，形成了大面積分布的里龍巖基(張澤明等,2009,2019;Zhangetal.,2010a,b)。大量幔源巖漿的增生使巖漿弧地殼發生了顯著的生長和加厚(Zhangetal.,2014a;Guoetal.,2020)。在新特提斯洋中脊俯沖過后，將是年輕的大洋巖石圈發生俯沖。由于年輕的大洋巖石圈具有熱、薄和低密度的特征，將發生平俯沖，導致巖漿弧地殼在擠壓的環境下發生構造加厚(Guoetal.,2020;Zhangetal.,2021)。在這樣的構造環境下，巖漿弧上地殼的沉積巖被底沖到加厚的中下地殼，發生高溫變質作用和部分熔融。

岡底斯弧加厚下地殼的晚白堊世部分熔融形成了分布在上地殼的花崗巖(Tangetal.,2020;Dingetal.,2021;Zhangetal.,2021)。所形成的花崗巖具有虧損地幔的地球化學特征，表明其起源于新生下地殼的部分熔融(Jietal.,2014)。而且，這些晚白堊世的花崗巖具有高的 Sr/Y(47～450)和(La/Yb)N(6～38)比值，這說明其來源于加厚下地殼的部分熔融(Zhengetal.,2014;Tangetal.,2020;Dingetal.,2021)。因此，岡底斯巖漿弧中、下地殼的晚白堊世高溫變質和部分熔融導致新生地殼在俯沖過程中發生了明顯的再造。

7 結論

(1)岡底斯弧東段米林田興村地區的變沉積巖經歷了晚白堊世(87～83Ma)的中壓麻粒巖相變質作用和部分熔融，變質作用的溫、壓條件為810～820℃和6.4～7.8kbar。

(2)巖漿弧中-下地殼含有少量變質沉積巖，其改變了新生弧地殼的組成。巖漿弧地殼在擠壓構造環境下的底沖導致上地殼的沉積巖被構造埋藏到中-下地殼。

(3)巖漿弧的中-下地殼經歷了晚白堊世的高溫變質與部分熔融，形成了上地殼的花崗巖，表明巖漿弧的地殼在俯沖過程中發生了再造。

致謝感謝董漢文和田作林博士審閱全文，并提出重要修改意見。