变质作用期次的确定及变质作用类型的划分是变质岩区研究的重点。1∶20万区域地质调查中，曾根据变质岩系的岩石组合及特征变质矿物的首次出现，认为区内太古宙经历了中高级区域变质作用，变质程度为辉石麻粒岩亚相—角闪麻粒岩亚相—矽线铁铝榴石亚相，未对变质期次进行划分。20世纪80年代《内蒙古自治区区域地质志》《山西省区域地质志》认为其变质期为前五台期，属于中压、高温作用，强度主要为高角闪岩相，部分达麻粒岩相。本次工作依据地质关系、变质矿物的世代关系、同位素年龄、变质作用类型、变形特征，将本区区内变质作用划分为：
（1）新太古代五台期第一次麻粒岩相（？）变质作用。
（2）新太古代五台期第二次麻粒岩相（？）变质作用。
（3）新太古代五台期第三次麻粒岩相-角闪岩相变质作用。
（4）古元古代吕梁期第一次麻粒岩相变质作用。
（5）古元古代吕梁期第二次麻粒岩相及超高温变质作用。
（6）古元古代吕梁期第三次绿片岩相变质作用。
其主要划分依据如下：
（1）较早形成的葛胡窑片麻岩中所含阳高岩组暗色麻粒岩包体，包体中所发育的片理与围岩葛胡窑片麻岩的片麻理呈明显斜交关系（图4-68），围岩片麻理围绕包体分布，说明在葛胡窑片麻岩形成之前阳高岩组就已经历过一次变质作用，只不过由于后期变质作用的叠加改造，其变质程度不易确定，推测为麻粒岩相，从而将该期变质作用确定为新太古代五台期第一次麻粒岩相变质作用（M1）。
（2）关于包括葛胡窑片麻岩在内的大同-阳高岩浆岩带、桑干岩浆岩带，由于二者同属于新太古代深成岩，故涉及到二者是否为同期变质的问题。从葛胡窑片麻岩锆石阴极发光图像来看，葛胡窑片麻岩中的锆石具有多个世代的生长发育史，而桑干岩浆岩带中各片麻岩体的锆石结构较为简单，并在桑干岩浆岩带的柳子堡片麻岩中可以见到其所含的葛胡窑片麻岩包体与围岩柳子堡片麻岩之片麻理明显斜交（图4-69），说明葛胡窑片麻岩具有早于柳子堡片麻岩的变质变形历史。再者葛胡窑片麻岩与桑干构造岩浆岩带中各片麻岩体具有明显不同的变质程度，前者表现为麻粒岩相的变质，而后者表现为角闪岩相的变质程度，二者并为突变关系，排除了变质相变的可能，说明以葛胡窑片麻岩为代表的大同-阳高岩浆岩带内的地质体具有早于桑干岩浆岩带内地质体的变质与变形历史。显微镜下还观察到在葛胡窑片麻岩中的个别辉石晶体被粒状、纤维状绿色角闪石或浅棕褐色片状黑云母代替，有的晶体内仍保留辉石残晶或辉石的解理。这些辉石的残晶形态不规则，分布不均匀，但其消光位完全一致，表明它们原为一个整体。说明晚期角闪岩相变质作用对早期麻粒岩相变质作用的叠加和改造，也说明大同-阳高岩浆岩带和桑干岩浆岩带中的地质体经历了不同阶段的变质作用，故将以葛胡窑片麻岩为代表的大同-阳高岩浆岩带内经历的早于桑干岩浆岩带内地质体的变质期次确定为五台期第二次变质作用（M2），而将五台末期大同-阳高岩浆岩带与桑干岩浆岩带内地质体共同经历的五台末期变质作用确定为五台期第三次变质作用（M3）。(www.xing528.com)
图4-68 葛胡窑片麻岩中阳高岩组包体具有与围岩明显斜交的片理定向
（3）调查区不同地质体的锆石测年结果均获得了吕梁期变质事件的记录。通过前面章节的讨论，结合遭受变质作用改造地质体的形成演化序列，我们知道，古元古代内形成的地质体主要为集宁岩群和由集宁岩群重熔形成的强过铝花岗岩类。野外地质现象观察（图4-70）表明，集宁岩群与后期重熔所形成的强过铝花岗杂岩带具有明显不同的变形特征。集宁岩群具有极为发育的片状、片麻状构造，而后期重熔所形成的强过铝花岗杂岩带一般为块状构造、弱片麻状构造（图4-70），并且在集宁岩群中局部地段可见具有至少两期变形面理（图4-71、图4-72），说明集宁岩群较重熔型强过铝花岗岩类多经历了至少一次变质、变形作用的改造，由此将集宁岩群早期所经历的变质作用确定为吕梁期第一次变质作用（M4）。在重熔型强过铝花岗岩中获得了大量的19.3亿～19.2亿年的变质年龄，与Santosh等所获得的超高温变质作用的年代基本相当，表明区内古元古代发生过一次超高温变质作用，本书将其确定为吕梁期第二次变质作用（M5）。
图4-69 柳子堡片麻岩中葛胡窑片麻岩包体发育与围岩明显斜交的片麻理定向（阳原县灰泉堡北东）
图4-70 重熔型强过铝花岗岩呈块状构造，而所含集宁岩群捕虏体定向构造极为发育
（4）在大同-阳高岩浆岩带、集宁岩群、变质基性岩等地质体中均获得了18亿年左右的变质年龄，吕梁晚期花岗岩均保留有完整的原岩结构、构造和侵入关系，仅出现了绿泥石+斜长石+石英的绿片岩相的矿物共生组合，说明吕梁晚期存在绿片岩相的变质作用，并且在早期变质的地质体如大同-阳高岩浆岩带、集宁岩群中均出现了绿泥石、绢云母化的退变质作用（图4-73），同样说明在古元古代晚期或吕梁晚期存在一期绿片岩相的变质作用叠加，因此将该期变质作用确定为吕梁期末期第三次变质作用（M6）。
图4-71 集宁岩群沙渠村岩组中的片麻岩发育的紧闭褶皱及两期片理叠加现象（三义泉乡）
图4-72 集宁岩群层片斜交及两期片理叠加现象（三义泉乡）
图4-73 大同市竹林寺一带矽线石榴二长浅粒岩中石榴石退变质为绿泥石现象
另有卢良兆（1991）认为，区内早前寒武纪至少经历了两次变质作用的叠加和多幕构造变形作用，其中第一次变质作用（M1）均匀地表现在孔兹岩和麻粒岩两套岩系中，而第二次变质作用（M2）只影响大部分孔兹岩系，其主要依据是①据沈其韩（1989），麻粒岩系的U-Pb和Rb-Sr变质年龄为2.5～2.4Ga，但孔兹岩系中所测得的年龄多数为2.0～1.8Ga，只有个别达2.3Ga，这表明后期在古元古代末曾遭受了一次变质事件的叠加；②兴和—丰镇一线以南的岩层一般为细均粒变晶结构，各种矿物平衡共生，而此线以北的孔兹岩系中，通常明显存在两个世代的复杂矿物转变关系，且其发育强度与2.0～1.8Ga的强过铝花岗岩有密切空间和成因联系；③孔兹岩系中还广泛发育有与第二世代矿物变化基本同时的高温韧性变形带。但笔者认为，南部的麻粒岩系和孔兹岩系可能经历了不同的变质历史，其中南部的麻粒岩系可能比孔兹岩系至少多经历了一次变质作用的改造，故笔者认为卢良兆（1991）所称的第一次变质作用（M1）在麻粒岩系应与本书的新太古代五台期第二次变质作用相当，在孔兹岩系中的第一次变质作用（M1）可能与本书的吕梁期第一次变质作用相当，是孔兹岩系的主要变质期，卢良兆（1991）所称的第二次变质作用（M2）与后期构造热事件有关，或者说区内孔兹岩系中2.0～1.8Ga的变质年龄可能反映了古元古代变质作用（如超高温麻粒岩相变质）与强烈的重熔事件的叠加。
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