变质作用PTt轨迹的确定

在查明高级变质岩石中矿物、矿物组合演化规律后，可以依据变质反应实验数据和温压计确定不同阶段矿物组合的温压条件，再在P-T图解中通过对这些不连续PT点的合理分析，连接出连续的P，T轨迹线（图7-3-1），或者是根据各阶段矿物转化和变质反应的性质，利用岩石成因格子定性地确定变质作用P，T轨迹。

图7-3-3 内蒙大青山基性麻粒岩中一些典型的变质反应结构

a—石榴角闪二辉麻粒岩中石榴子石周围的蠕虫状紫苏辉石、角闪石和斜长石后成合晶（Hy＋Pl，b9002-3-2，后白菜沟）；b—石榴角闪二辉麻粒岩中石榴子石周围的蠕虫状角闪石和斜长石后成合晶（Hb＋Pl，1p3b3-1-1，沙德盖南）；c—由蠕虫状角闪石＋斜长石后成和晶表现出的石榴子石假象（Hb＋Pl，1p3b3-1-1，沙德盖南）；d—石榴斜长辉石岩中单斜辉石＋角闪石＋斜长石周围的石榴子石＋石英反应边（b7181-1，东窑子）。Hy—紫苏辉石；Cpx—单斜辉石；Hb—角闪石

一些典型的尤其是变质作用峰期之后退变质阶段的变质反应结构对确定变质作用PTt轨迹有着十分重要的作用，其反映出变质作用的演变方向（如近等压冷却、近等温降压等），典型的变质反应结构如镁铁质岩石中石榴子石周围出现的蠕虫状紫苏辉石＋斜长石、紫苏辉石＋角闪石＋斜长石、角闪石＋斜长石冠状体或反应边，泥质岩石中石榴子石周围的蠕虫状紫苏辉石＋堇青石冠状体，堇青石晶体中的石榴子石和矽线石残晶等都反映了一种以减压为主的演化趋势，而斜长石、紫苏辉石和单斜辉石集合体周围出现的石榴子石＋石英反应边通常被认为是等压冷却的显示。实际上，近年来，随着变质作用研究和变质反应实验研究的深入，许多变质反应结构逐渐见诸报道。根据变质反应结构查明不同阶段矿物转化的变质反应性质对合理确定变质作用P-T轨迹是十分重要的。

目前，PTt轨迹中的t只是表达随时间进程岩石中P，T条件的定量变化途径，并未要求每个阶段P-T点的具体年龄数据，但如能测得PTt轨迹上各阶段P-T点的地质年龄，则所确立的PTt轨迹具有更大的意义。目前解决这一问题的主要依据是不同矿物中不同放射性同位素系统的封闭温度不同，对这些矿物所测得的同位素年龄分别代表这些该矿物中同位素体系的封闭年龄，如假定黑云母中的Rb-Sr体系封闭温度为311℃，用Rb-Sr法测得年龄为1800Ma，即表示该地体在1800Ma时已降到311℃。这样，在同一地区，可以选用放射性同位素系统封闭温度不同的各种矿物进行相应的同位素测年，就获取PTt轨迹峰期之后若干不同温度点的年龄值，如西陶恩构造窗经历阿尔卑斯期变质事件的岩石中确定了如下温度—年龄序列：①多硅白云母（Phn）的Rb-Sr年龄为20±0.8Ma，封闭温度T_c≈550℃；②角闪石（Hb）K-Ar年龄为18±0.8Ma，封闭温度T_c≈520℃；③多硅白云母（Phn）的K-Ar年龄为15±1.0Ma，封闭温度T_c≈410℃；④黑云母（Bi）的Rb Sr年龄和K-Ar年龄为13±0.3Ma，封闭温度T_c≈320℃；⑤磷灰石裂变径迹年龄（FT）为7±1.0Ma，封闭温度T_c≈100℃，所得PTt轨迹如图7-3-5。这一问题很复杂，因为特定矿物中，特定的放射性成因子体同位素的封闭温度还和地壳冷却速度、矿物的化学成分、粒度及区域构造体制等因素有关。

图7-3-4 内蒙古大青山富铝片麻岩中的变质反应结构

a—矽线堇青石榴黑云斜长片麻岩中石榴子石与矽线石之间的堇青石反应边（B829，鸡灯湾）；b—矽线堇青石榴黑云斜长片麻岩中堇青石＋矽线石＋磁（钛）铁矿＋石英＋黑云母后成和晶，矽线石自形状，磁（钛）铁矿呈蠕虫状，黑云母有两种，细粒自形红棕色黑云母和残片状褐色黑云母，后者多被磁（钛）铁矿磁环绕（2p3b77-6，昆对沟）；c—含矽线堇青石榴黑云斜长片麻岩中堇青石包含的石榴子石残晶，堇青石呈透镜状，长轴平行黑云母定向和石英条带构成的叶理，说明石榴子石转变为堇青石的反应与变形同时；d—石榴子石周围的微晶斜长石、紫苏辉石反应边，产于紫苏石榴黑云斜长片麻岩中（1p11b36-1，鸡灯湾）。Bt—黑云母；Kfs—钾长石

图7-3-5 西陶恩构造窗变质作用PTt轨迹

（据Blanckburg et al.，1989）

插图为T-t和H-t图，封闭温度来自黑云母、角闪石中Ar的扩散实验

实际上，高级变质地体地质演化过程中侵位的变质深成岩和岩脉（岩墙、岩席）对于确定不同变质作用阶段的地质年龄也是十分有用的，这往往要通过野外和室内综合研究确定这些变质深成侵入体和岩脉在变质作用PTt轨迹中的侵位位置，同时需要高精度的同位素年龄支撑。