遼河群的變質階段與P-T-t軌跡問題

梁有為，郭洪方

遼寧省地質勘查院，遼寧大連 116100

遼河群的變質階段與P-T-t軌跡問題

梁有為，郭洪方

遼寧省地質勘查院，遼寧大連 116100

有些文獻將遼河群中不同變質級別的礦物組合看成不同階段的礦物組合，實際上它們是異地異時異相，是空間上的并列關系，不是時間上的更迭關系，更不應該將空間上并列的不同變質級別的礦物組合溫壓條件的連線當成P-T-t軌跡.這種連線是野外變質梯度，它與P-T-t軌跡大角度相交.把野外變質梯度當成變質作用P-T-t軌跡來討論遼河群變質作用演化是不合適的.

遼河群；礦物組合；變質階段；P-T-t軌跡；野外變質梯度

因工作需要，筆者翻閱了有關遼河群的一些重要文獻，其中有一些文獻涉及到變質階段和P-T-t軌跡等概念與理論.但是，對這些概念與理論的內涵以及它們的內在聯系上，筆者的理解與相關文獻差別較大.而這些問題必將大大影響對遼河群的進一步研究.在此，筆者對3個有代表性的文獻談談個人的粗淺認識，希有關專家不吝指教.

1 這樣做出來的是否是P-T-t軌跡

現在將文獻［1］主要內容介紹如下.

北遼河群（該文獻將遼河群分為北遼河群和南遼河群）的礦物組合：

第一階段（M1）礦物組合 Bi+Ms+Pl+Oz，Bi+Ms+ Alm+Pl+Oz，Ms（Ser）+Chl+Oz；

第二階段（M2）礦物組合 St+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz，Alm+Bi+Ms+Pl+Oz；

第三階段（M3）礦物組合 St+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz，Ky+Alm+Bi+Ms+Pl+Oz；

第四階段（M4）是退變質作用，石榴石、黑云母轉變為綠泥石，十字石、藍晶石轉變為絹云母.

爾后，根據電子探針分析數據，用地質溫度計和地質壓力計計算出每個階段的溫度壓力，進一步做出變質作用P－T－t軌跡，P－T－t軌跡為順時針類型（圖1）.用同樣的方法，做出了南遼河群的P－T－t軌跡.不同的是，P－T－t軌跡為逆時針類型（圖2）.文獻［1］結論是：北遼河群和南遼河群屬于兩個性質不同的變質地體，在早元古代晚期經構造作用拼貼在一起.

圖1 北遼河群P－T－t軌跡（A）和老嶺群P－T－t軌跡（B）（引自文獻［1］）Fig.1 The P-T-t paths of Beiliaohe Group（A）and Laoling Group（B）（From Reference［1］）

圖2 南遼河群（A）和集安群（B）變質作用的P－T－t軌跡（引自文獻［1］）Fig.2 The P-T-t paths of metamorphism of Nanliaohe Group（A）and Jian Group（B）（From Reference［1］）

看完文獻［1］，至少有2個問題需要斟酌或討論：第一，在遼河群中，不同級別的變質礦物組合就是不同階段的礦物組合嗎？第二，這種不同級別的礦物組合所代表的溫壓條件的連線就是P-T－t軌跡嗎？

現在，先來討論第一個問題.文獻［1］認為，較低級的礦物組合就是較早階段生成的，較高級的礦物組合便是在空間上與其并列的較低級的礦物組合演變來的，依此將不同級別的礦物組合變成不同階段的礦物組合.這種做法值得商榷.

第一，P·C·英格蘭和A·B·湯普森［2］曾明確指出，在進變質過程中溫壓條件的變化率是很低的，在變質作用頂峰附近變化率更低，足以使所有的變質反應基本達到平衡，所以我們所見到的不同級別的礦物組合均為變質作用頂峰的產物，在空間上它們都是獨立的客觀實體.

第二，礦物組合級別不同可能與原來的埋藏深度（或距熱源遠近）有關.圖3中，假設A—D—O、B—E—O、C—F—O分別為以藍晶石、十字石和石榴石為代表的不同級別的礦物組合的P－T－t軌跡（不同級別的礦物組合變質作用起點不同，變質作用頂峰溫壓條件不同，這樣，不同級別的礦物組合便有不同的P－T－t軌跡），D、E、F便代表它們的頂峰礦物組合［3］.不難看出，礦物組合D不是礦物組合E演變來的，而是沿A—D這條路徑演變來的.至于礦物組合D具體是由什么礦物組合變來的，現在還無法知道.同樣，礦物組合E也不是由礦物組合F演變來的，它是沿B—E這條路徑演變來的.因此不同級別的礦物組合是空間上的并列關系，屬異地異時異相，絕非時間上的先后（或更迭）關系.

圖3 三個不同級別礦物組合P－T－t軌跡示意圖（引自文獻［2］）Fig.3 The P-T-t paths of three levels of mineral assemblages（From Reference［2］）

再看，文獻［1］所繪制出的P－T－t軌跡的真正含義是什么.F·S·斯皮爾［4］提出：“所謂的變質作用P－T－t軌跡，是指巖石從變質作用的起點到被剝露于地表所經歷的溫壓條件連續變化過程”.可是，文獻［1］所繪制出的P－T－t軌跡相當于圖3中D、E、F的連線，就是F·S·斯皮爾所謂的“野外變質梯度”.它是空間上并列的不同級別礦物組合溫壓條件的連線，即頂峰變質溫度的連線，與變質相系大致平行，而與P－T－t軌跡大角度相交.P·C·英格蘭和A·B·湯普森指出［2］，野外變質梯度在空間上指示熱補給增大的方向或意味著埋藏較深的方向.但是，無論如何也不能指示變質作用的時間演進趨勢.

文獻［1］中，在野外變質梯度的基礎上，找出一個退變質礦物所代表的溫壓條件點，讓野外變質梯度（線）從右上方再彎回來，使之終點又回到左下方，便成了文獻［1］的P－T－t軌跡（圖1）.這不能叫P－T－t軌跡，只是讓野外變質梯度折個彎而已.嚴格來說，退變質礦物不是遼河群主變質期形成的.遼河群在地下深處發生了變質作用，在重力均衡效應作用下，使之抬升到地表.于地表條件下，遼河群中的變質礦物是呈非穩態存在的.有后期構造作用疊加的部位有時會出現退變質作用，后期疊加的構造變形作用為退變質反應提供了活化能、催化劑（水、二氧化碳等），以及幫助破壞原有礦物晶格的應力.也就是說，退變質作用與后期疊加的構造有關.既然退變質礦物不是遼河群變質作用期的產物，就不應該用它來構筑遼河群變質作用P－T－t軌跡.

顯然，文獻［1］所繪制出的不是P－T－t軌跡，而是稍微變樣的野外變質梯度.那么依此所推斷出來的南、北遼河群是2個變質地體于古元古代晚期拼貼起來的結論也就不存在了，況且至今無人能找到這一拼貼界線.需進一步說明的是，別說文獻［1］所做出來的根本不是P－T－t軌跡，即使做出來的是真正的是P－T－t軌跡，僅僅依據P－T－t軌跡做出這樣的結論也是危險的，這是因為P－T－t軌跡本身具有多解性［5］.

2 是否可以根據變斑晶旋轉角度的大小判斷其生成的早晚

文獻［6］與文獻［1］存在類似問題，即時空混淆問題.文獻［6］認為較低級的礦物組合就是較早階段生成的，較高級的礦物組合便是由其空間上并列的較低級礦物組合演變來的，依此將不同級別的礦物組合變成不同階段的礦物組合，而將遼河群劃分為4個變質階段.文獻［6］還把變斑晶長軸與片理是否平行、變斑晶是否旋轉等現象作為判斷礦物生長時序的依據.實際上，這些現象主要與礦物生長時所在的構造位置及礦物本身的形態有關，而與其生長早晚無必然聯系.誠然，較高級的礦物組合是由較低級的礦物組合演變來的，但絕不是由其空間上并列的較低級礦物組合變來的.

3 夕線石不會是遼河群主期變質作用生成的

文獻［7］是討論中朝克拉通北部早前寒武紀變質作用演化的，其中第三部分是討論遼東－吉南早元古代變質地帶的變質作用演化的，遼東－吉南早元古代變質地帶就是指遼河群（或包括吉林的老嶺群與集安群）.

文獻［7］的問題與文獻［1］和［6］有些相似，最大的問題就是，把不同變質級別礦物組合的這種空間上的并列的關系，看成了時間上的先后（或更迭）關系，并在這種錯誤的基礎上做出了P－T－t軌跡（圖4），這種PT－t軌跡當然是稍微變樣的野外變質梯度，絕不是真正的P－T－t軌跡.

圖4 遼吉古元古代變質作用的P－T－t－D軌跡（引自文獻［7］）Fig.4 The P-T-t-D paths of the Paleoproterozoic metamorphism in Liaoning and Jilin（From Reference［7］）

文獻［7］把纖狀夕線石交代黑云母作為溫度升高的標志也是不合適的.因為在遼河群中，纖狀夕線石是交代已經發生靜態（構造后）重結晶的黑云母、白云母和石英而生成的，并且它在黑云母帶、石榴石帶、十字石帶和藍晶石帶中都有分布，可見，夕線石不是遼河群主期變質作用生成的［8］，它可能是遼河群變質之后，局部受到巖漿作用或熱液作用生成的.

4 結語

一個變質巖系中，空間上并列的不同變質級別的礦物組合不能看成時間的先后（更迭）關系，它們是異地異時異相，即：不應將空間上并列的不同變質級別的礦物組合視為不同變質階段的礦物組合，更不應該將空間上并列的不同變質級別的礦物組合溫壓條件的連線當成P－T－t軌跡.這種連線是野外變質梯度，它與PT－t軌跡大角度相交.把野外變質梯度當成變質作用P－T－t軌跡來討論遼河群變質作用演化是不合適的.

［1］賀高品，葉慧文.遼東－吉南地區早元古代兩種不同類型變質作用及其構造意義［J］.巖石學報，1998，14（2）：152-161.

［2］英格蘭P C，湯普森A B.區域變質作用的壓力時間軌跡：地殼增厚區演化過程的熱傳遞［J］.國外地質科技，1987，3（8）：20-30.

［3］湯普森A B，英格蘭P C.區域變質作用的壓力－溫度－時間軌跡［J］.國外地質科技，1987，3（8）：10-20.

［4］石宏仁.變質作用的壓力－溫度－時間（PTt）軌跡及其在造山帶研究中的應用［J］.國外地質科技，1987，3（8）：12-20.

［5］韓玉菁.變質作用P－T－t軌跡［M］.武漢：中國地質大學出版社，1993：56-65.

［6］李三忠，劉永江，楊振升.遼河群變質泥質巖中變質重結晶作用和變形作用之間的關系［J］.巖石學報，1998，14（3）：351-365.

［7］盧良兆，徐學純，董永勝.中朝克拉通北部早前寒武紀變質作用演化的三種主要樣式及地質動力［J］.高校地質學報，1998，4（1）：1-10.

［8］白瑾.華北陸臺北緣前寒武紀地質及鉛鋅成礦作用［M］.北京：地質出版社，1993：81-87.

DISCUSSION ON THE METAMORPHIC STAGE AND P-T-t PATH OF LIAOHE GROUP

LIANG You-wei，GUO Hong-fang
Liaoning Institute of Geological Exploration，Dalian 116100，Liaoning Province，China

In some literatures，the mineral assemblages of different metamorphic grades of Liaohe Group are regarded as the mineral assemblages of different stages.Actually，they are the results of different sites，times and phases.They just coexist spatially，but not temporally.The pressure-temperature condition curves of mineral associations of different metamorphic grades should not be served as the P-T-t paths.In fact，this kind of curves is field metamorphic gradient，which intersects the P-T-t path with large angle.Therefore it is inappropriate to discuss the metamorphism evolution of Liaohe Group with field metamorphic gradient instead of P-T-t path.

Liaohe Group；mineral assemblage；metamorphic stage；P-T-t path；field metamorphic gradient

1671-1947（2016）03-0305-04

P588.34

A

2015-06-23；

2015-11-19.編輯：李蘭英.

梁有為（1970—），男，高級工程師，主要從事區域地質調查和研究工作，通信地址遼寧省大連市金州區五一路10號，E-mail//LYW201010＠163.com