大同—集宁寒武纪地质特征

参照造山带变质岩的变质相带的划分原则，依据变质岩中共生矿物组合和特征变质矿物的分布，笔者将区内变质相系和变质相作了初步划分，变质相带的空间分布、各变质相带的矿物共生组合、变质温压条件和各变质地质体的年龄等如图4-74所示。由该图可见，研究区内各期变质作用形成的变质相带呈有规律的分布，可大致反映当时的变质环境。

（一）新太古代五台期第一次变质作用（M1）

遭受本期变质作用改造的地质体为阳高岩组。由于阳高岩组多呈透镜状包体展布于葛胡窑片麻岩中，加之后期多期次变质、变形作用的叠加改造，其原始特征已难以全面恢复，只能从个别阳高岩组包体内部残存的片理与围岩葛胡窑片麻岩片麻理明显斜交且围岩片麻理包绕包体片理的现象推测该期变质作用的存在。阳高岩组基性麻粒岩包体的变质矿物组合为紫苏辉石+透辉石+角闪石+黑云母等，说明本次变质作用的程度至少达到角闪岩相—麻粒岩相。关于其变质时代，由于其呈包体所发育的片麻理明显与葛胡窑片麻岩的片麻理斜交，说明在葛胡窑片麻岩侵位之前阳高岩组就可能已经变质，而葛胡窑片麻岩最老的成岩年龄为2558±18Ma，因此推测该期变质作用发生在2558±18Ma之前。

（二）新太古代五台期第二次变质作用（M2）

遭受本次变质作用改造的地质体为大同-阳高岩浆岩带内的包括葛胡窑片麻岩、义合片麻岩、紫苏花岗岩、峨沟片麻岩等地质体，其展布范围与大同-阳高岩浆岩带的范围一致。该期变质作用所形成的变质岩石中普遍含有紫苏辉石等麻粒岩相特征变质矿物，说明其变质程度最高达麻粒岩相，同时由于在峨沟片麻岩中未出现紫苏辉石而出现了透辉石，故将本次变质作用确定为高角闪岩相—麻粒岩相。

1.变质相带划分和矿物共生组合

本次变质作用所形成的变质相可划分为透辉石带、二辉石带、紫苏辉石带3个相带。

1）透辉石带

透辉石带主要分布于研究区中部，在该带内的峨沟片麻岩中形成了透辉石（角闪石、黑云母）+斜长石+石英的矿物组合。

2）二辉石带

斜方辉石出现并与单斜辉石平衡共生是划分该带的标志。据对矿物的化学成分研究，其中斜方辉石为紫苏辉石，单斜辉石为透辉石。该带呈面状展布于大同市西北部、阳高县北部的孙仁堡、平山村、长城乡及内蒙古自治区兴和县南部的对九沟乡、黄土窑村一带。对应的主要地质体为葛胡窑片麻岩、义合片麻岩。本变质带常见的主要岩石类型有斜长二辉石岩、辉石岩、二辉斜长角闪岩、二辉斜长麻粒岩、黑云二辉斜长片麻岩及二辉铁英岩等。出现的矿物共生组合见表4-20。各岩类的典型矿物组合如下。

镁铁质岩石为：

Opx+Cpx+Hb+Alm+Pl;

Opx+Cpx+Mt+Qz;

Opx+Alm+Hb+Cpx+Pl+Bit。

长英质麻粒岩为：

Opx+Cpx+Bit+Pl+Qz;

Opx+Bit+Pl+Qz。

形成二辉石带的可能反应为：

Hb+Qz=Opx+Cpx+Pl+H2O;

Hb+Alm+Qz=Opx+Pl+H2O;

Bit+Qz=Opx+Alm+Or+H2O。

据温克勒（1975）研究，上述反应条件为p=0.1GPa时，T=700℃，而在p=0.3～0.5GPa时，T=800～900℃。

注：Opx.斜方辉石；Cpx.单斜辉石；Hb.普通角闪石；Alm.铁铝榴石；Pl.斜长石；Mt.磁铁矿；Qz.石英；Bit.黑云母；Or.正长石。

表4-20　变质相特征矿物组合及空间分布

注：Chl.绿泥石；Ser.绢云母；Hb.普通角闪石；Bit.黑云母；Pl.斜长石；Pe.条纹长石；Gr.石榴石；Qz.石英；Opx.斜方辉石；Cpx.单斜辉石；Spl.尖晶石；Sil.矽线石；Kf.钾长石；Cord.堇青石；Gph.石墨；Do.白云石；Col.钒磁铁矿；Ol.橄榄石；Di.透辉石。

3）紫苏辉石带

该带以仅出现斜方辉石而未出现单斜辉石为标志，主要分布于研究区的中东部大同县镇边堡、西羊坊、巨（聚）乐堡，阳高县王官屯，天镇县水磨口一带和内蒙古自治区兴和县南部忻州窑、葛胡窑、北京沟一带。分布于葛胡窑片麻岩和紫苏花岗岩中。常见的变质岩类型有黑云紫苏斜长片麻岩、紫苏斜长麻粒岩、石榴紫苏斜长麻粒岩、紫苏花岗岩等。此带代表性矿物组合为：

Opx+Hb+Bit+Pl+Qz;

Opx+Gr+Pl+Qz;

Opx+Pl+Qz。

上述变质带在空间分布上并不具有明显的规律性，两个相带之间的界线也是渐变过渡关系，部分地段还存在紫苏辉石带与二辉石带相间分布的现象，反映当时温压条件特别是变质温度可能是不均一的，从而造成了变质相带的差异。

2.变质温压条件

确定变质作用温压条件，是在查明变质作用类型及其产生的地质构造背景的基础上，依据典型的矿物共生组合和矿物化学成分等提供的信息，并结合矿物对温压计来进行探讨。对于该期变质作用的温压条件，前人已有大量的研究工作，本次工作仅对葛胡窑片麻岩的变质温压条件进行了研究。下面将前人的研究成果和本次工作结果介绍如下。

1）单斜辉石-斜方辉石矿物对地质温度计

1∶5万区调工作中采用适合于本区的二辉石地质温度计进行估算，其中采用别尔丘克（1970）的方法估算温度为637～852℃，平均744℃左右；采用Bo Ao格列鲍维茨基（1977）的计算方法，估算的温度为610～930℃，平均752℃左右。卢良兆（1991）采用Wood-Banno（1973）公式计算的二辉石对温度为719～1051℃，平均838℃左右；采用Wells（1977）公式计算的二辉石对温度为694～1028℃，平均822℃左右；崔文元（1987）采用Wood-Banno（1973）公式计算的二辉石对温度为871～911℃，平均891℃左右；采用Wells（1977）公式计算的二辉石对温度为838～942℃，平均890℃左右。

2）石榴石-斜方辉石压力计估算结果

卢良兆（1991，1992）对麻粒岩系，采用石榴石-斜方辉石压力计测得石榴石麻粒岩M1峰期压力为1.05～0.78GPa。

都城秋穗等提出以矿物组合将麻粒岩相进一步划分为低、中、高压3个麻粒岩亚相。在低压麻粒岩亚相出现橄榄石与斜长石共生，有时出现堇青石，但不出现铁铝榴石；在中压麻粒岩亚相出现紫苏辉石、透辉石、斜长石共生组合，有时出现铁铝榴石、蓝晶石；而高压麻粒岩亚相则以铁铝榴石、单斜辉石为特征。与此相对比，本区麻粒岩相主要矿物共生组合为紫苏辉石、透辉石、斜长石。所以本区的麻粒岩相大致属于中压麻粒岩亚相。

3.变质时代讨论

对于本期变质作用发生的时代，可从葛胡窑片麻岩、义合片麻岩、紫苏花岗岩等大量同位素测年成果得到体现（详见第三章第一节）。在葛胡窑片麻岩中06RZ3号样品获得了幔部2531±40Ma，07RZ7号样品获得了幔部2527±17Ma，Rz102号样品获得了幔部2509±48Ma的变质年龄，这些年龄数据表明本期变质作用主要发生于2530～2500Ma之间，从而可确定本次变质作用发生于新太古代末的五台期，并且这些变质年龄也与地质关系相符合。

4.本次变质作用发生的构造环境和机制问题

据刘福来（1997）、卢良兆（1991）的研究，大同-集宁地区麻粒岩（本书称大同-阳高岩浆岩带）具有顺时针的p-T轨迹（图4-75），但也有人提出了具有顺时针与逆时针两种轨迹并存的情况（图4-75）（吴昌华，1992）。此问题涉及到太古宙地壳形成和演化的构造机制以及板块构造在太古宙地壳演化过程中所起的作用，正如Blatt等（2006）所指出的那样，麻粒岩相多出现在早前寒武纪地盾区是一个惊人的事实，但还不清楚这是年代古老造成的，还是深侵蚀所致，或者两种原因都有。故对于此次变质作用发生的机制与环境问题前人探讨得较少。

图4-75　华北中北部不同变质岩p-T轨迹

1.冀西北高压麻粒岩（郭敬辉等，1993；翟明国等，1992）；2.恒山基性麻粒岩（O'brien，2005）；3.集宁杂岩（孔兹岩与麻粒岩）第一期变质事件（2.4Ga）（卢良兆，1991）；4.集宁杂岩（孔兹岩与麻粒岩）第二次变质事件（2.0～1.8Ga）（卢良兆，1991）；5.冀西北孔兹岩系（卢良兆等，1996）；6.土贵乌拉超高温变质岩（Santosh et al.，2007a）；7.集宁杂岩（孔兹岩与麻粒岩）（卢良兆，1992）；8.集宁杂岩（孔兹岩与麻粒岩）（卢良兆，1992）；9.大同杂岩（麻粒岩）（刘福来，1997）；10.土贵乌拉超高温变质岩（刘守偈，2008）；11、12.吴昌华据卢良兆（1991）修改的麻粒岩轨迹；13.集宁岩群（赵国春，1999）；14.集宁岩群（王舫，2008）

本次调查通过大量的同位素测年工作，确认了区内存在2.5Ga的变质事件，并且伴随该次变质作用形成了区域性透入片麻理，其片麻理以穹隆构造为特征。从测年成果来看，其变质作用发生的时间与岩浆侵入事件的时间间隔不长，甚至紧随岩浆侵入之后。据赵国春等（2009）的统计，变质作用与岩浆侵入事件的时代间隔不超过50Ma。由此看来，岩浆作用和变质、变形作用之间存在密切的成因联系，由于二者发生的时间间隔不长，故可能发生在同一构造环境中。

对于大同-阳高岩浆岩带内麻粒岩的p-T演化轨迹模式是顺时针型还是逆时针型，或者两种并存，本次工作认为大同-阳高岩浆岩带中的麻粒岩经历了新太古代末期、古元古代等多期多次变质、变形的改造，其p-T演化轨迹可能难以进行合理的恢复，或者说前人研究获得的p-T演化轨迹到底对应哪次变质事件推测多，依据少，故难以依据p-T演化轨迹来进行变质构造环境的恢复。笔者偏向认为可能两种轨迹并存，并可得到较合理的解释。逆时针型的p-T轨迹其压力相对偏低，可能对应于陆壳还不够成熟，压力相对较小的环境，形成于新太古代五台期第二次变质作用；顺时针型的p-T轨迹其压力相对较大，形成于陆壳相对成熟的构造环境中，并且其与集宁岩群的p-T轨迹相类似（图4-75），可能形成于吕梁期第一次变质作用。

对于麻粒岩逆时针的p-T演化轨迹，一般认为与岩浆弧、大陆裂谷或地幔柱（热点）环境中的大量地幔岩浆底侵作用有关。从第三章的讨论我们知道，大同-阳高岩浆岩带主要形成于岩浆弧的构造环境中，从而排除了其形成于大陆裂谷环境的可能，因此我们可以认为本次麻粒岩相变质作用的构造环境可能与岩浆弧环境有关。如前所述，本次麻粒岩相变质作用形成于中压相系，具有高温变质的特征（温度达784～804℃），单纯用地壳加厚和地热梯度模式很难解释其温度升高的原因，必须有外界热的加入才可能实现，而岩浆弧的模式正好提供了外界的加热作用。

对于前人所描述的麻粒岩的顺时针p-T演化轨迹，笔者认为其可能是五台期第三次麻粒岩相叠加变质的记录，其构造环境通常被解释为地壳碰撞加厚，先期伴随的热扰动使地温梯度降低，加厚停止后因重力均衡作用使地壳回返上升侵蚀，从而出现减压增温使p-T轨迹呈顺时针型，这一演化特征也与五台期第三次变质作用对集宁岩群变质改造时形成的p-T轨迹相似。

（三）新太古代五台期第三次变质作用（M3）

本期变质作用改造的地质体主要为桑干岩浆岩带内和大同-阳高岩浆岩带内的地质体，以桑干岩浆岩带内的地质体表现最为明显，对大同-阳高岩浆岩带内已遭历五台期第二次麻粒岩相变质作用的地质体表现为叠加和改造现象。

1.变质相带划分和矿物共生组合

经受本次变质作用影响的地质体主要为桑干岩浆岩带内的地质体，在桑干岩浆岩带内出现了角闪石-黑云母的矿物组合，具有角闪岩相的变质特征，另对大同-阳高岩浆岩带内已遭历五台期第二次麻粒岩相变质作用的地质体表现为叠加和改造现象，主要表现为退变质现象，出现了紫苏辉石退变为角闪石、黑云母和石榴石的现象。所以可将本期变质作用形成的变质相划分为角闪岩相。

本次变质作用对桑干岩浆岩带产生了明显的变质作用改造，形成片麻岩类岩石，其常见的矿物组合为黑云母+角闪石+斜长石+石英，黑云母+角闪石+斜长石+微斜长石+石英，另将侵入桑干岩浆岩带片麻岩中的基性岩墙改造成为斜长角闪岩类，其常见矿物组合为黑云母+角闪石+斜长石，因此将其变质相确定为角闪岩相。

2.变质温压条件讨论

对于本次变质事件的温压条件，前人也有大量的研究工作，1∶5万阳高测区和大同测区采用别尔丘克（1970）、格列鲍维茨基等提出的温度计和压力计，估算结果见表4-21。另外，本次工作采用Thermocvalc方法根据Holland & Powell（1998）数据库计算获得06b-8号样品平均温度：T=891℃，平均压力p=8.1kbars（1bar=105 Pa）；07b-7号样品平均温度T=847℃，平均压力：p=7.4kbars。

表4-21　石榴石-黑云母温压条件计算表

（四）古元古代吕梁期第一次变质作用（M4）

本期变质作用主要发生在集宁岩群，另对桑干岩浆岩带及大同-阳高岩浆岩带内的地质体叠加变质作用的影响。

1.变质相带划分和矿物共生组合

经受本次变质作用改造的地质体主要为集宁岩群，另该期变质作用对新太古代地质体也有叠加变质作用的改造。在集宁岩群中普遍出现了矽线石-钾长石组合，具有麻粒岩相变质程度的特征；在大同-阳高岩浆岩带内，出现了紫苏辉石-透辉石、透辉石-角闪石-黑云母的矿物组合，显示了麻粒岩相-高角闪岩相的变质特征。在桑干岩浆岩带内出现了高压麻粒岩相的变质作用。

1）集宁岩群麻粒岩亚相特征及变质矿物组合

该变质相带叠加于集宁岩群分布区，普遍出现的特征变质矿物组合为矽线石+石榴石+钾长石，只可划分为钾长石-矽线石一个变质带。但在该带内纵向上仍有一些变质矿物组合的差异。在图东南部黄土窑岩组分布区，泥质岩中普遍出现的变质矿物组合是：矽线石+石榴石+钾长石+石墨+黑云母±角闪石，具有矽线石含量高、结晶粗的特征。碳酸盐岩中出现的矿物组合是：透闪石（橄榄石、透辉石）+方解石+白云石。基岩火山岩中出现的矿物组合是：斜方辉石+单斜辉石+斜长石+石榴石。西北部在沙渠村岩组中最普遍出现的矿物组合是：矽线石+石榴石+钾长石+斜长石+黑云母组合，矽线石含量较黄土窑岩组中降低，且多呈针柱状、毛发状，结晶程度明显降低，并且可能受原岩控制，岩石中基本不含石墨。另外，在沙渠村岩组中分布有大量黑云母，说明其变质温度可能仍然没有到达高温的程度，故确定为低温麻粒岩亚相。再向西北部的东沟村岩组中，仅偶尔可见含橄榄石，多为白云石大理岩，可能反映其与黄土窑岩组中的大理岩透镜体相比变质程度有所偏低。

据卢良兆（1991）的研究，本次变质作用的演化如下。

峰期前阶段：此阶段存在的证据是残留的蓝晶石+石榴石+斜长石+石英组合、峰期阶段形成的矽线石或蓝晶石的假象，峰期阶段形成的石榴石中有绿黄色黑云母包体。残留组合中未见十字石和白云母，它们应属高角闪岩相，测定的温度为593～654℃。因出现蓝晶石，其当时压力不应低于0.6～0.8GPa。

峰期阶段：此阶段的典型组合为矽线石+石榴石+黑云母+钾长石+斜长石+石英，但未见假蓝宝石+石英或斜方辉石+矽线石+石英等更高温组合，有关实验资料表明其变质温度应在700～900℃之间。由于峰期阶段片麻岩中石榴石-矽线石-石英广泛平衡共生，不出现堇青石，表明其压力较高。

峰期后冷却阶段：此阶段的标志是前述峰期阶段形成的石榴石部分转变成为不定向黑云母，后者又在后期变质作用峰期转变为毛发状的矽线石。此阶段无确切的温压数据，但可能以降温为主，压力变化不大，因新形成的黑云母都以假象形式取代石榴石，这表现出转变过程为静态环境。

2）新太古代地体麻粒岩相-高角闪岩相特征及变质矿物组合

本次变质作用叠加于大同-阳高岩浆岩带五台期变质地体之上，正如卢良兆（1991）所观察到的那样，在五台期变质作用所形成的角闪石、透辉石边缘或粒间发育有细粒的紫苏辉石、透辉石、斜长石交生体或在石榴二辉麻粒岩中石榴石和相邻的单斜辉石周围形成蠕虫状的紫苏辉石、斜长石和少量透辉石、石英及磁铁矿后成合晶，在不含石榴石的二辉麻粒岩中也出现由蠕虫状紫苏辉石+斜长石+磁铁矿组成的球颗状后成合晶，同时岩石中单斜辉石也被细粒紫苏辉石和透辉石所包围。

2.变质温压条件讨论

对于本次变质事件的温压条件，前人也有大量的研究工作，其中1∶5万古店幅采用石榴石-黑云母对温度计获得变质温度为590～825℃，变质压力为0.52～1.05GPa。

卢良兆（1991，1992）对孔兹岩系采用石榴石-黑云母对温度计按晶体核部化学成分估算的本次变质作用的温度为768～841℃，在边缘估算峰期温度为707～767℃，峰期后的温度为602～678℃。此外按石榴石核部和相邻的峰期前黑云母包体成分测得温度为590～669℃。采用石榴石-斜长石-矽线石-石英压力计，以石榴石-黑云母温度计估算的最大值850℃作为计算压力时的给定温度获得本次变质作用的峰期压力为0.77～1.02GPa，平均为0.9GPa，获得叠加于本次变质之上的变质作用峰期压力为0.43～0.59GPa。(www.xing528.com)

综合以上测得的温压结果，本次变质作用的平均温度为766～780℃，压力为0.52～1.05GPa，平均值为0.85GPa。

3.变质时代讨论

孔兹岩系的沉积时代、变质时代历来是不同研究争论的焦点问题之一，其问题的关键在于对孔兹岩系缺乏有效的测年对象，同时，越来越多的证据表明，孔兹岩系经历了古元古代的重熔事件，从而造成了其锆石U-Pb体系的重叠，所获得的年龄可能更多地反映了古元古代这期构造热事件的时代。对于集宁岩群第一次变质作用的时代，本书同样也未获得年代学方面的资料，只能从地质关系上大致推断其变质时代。

如前所述，集宁岩群与侵入其间的古元古代重熔型变质强过铝花岗岩类存在明显的变形方面的差异，反映集宁岩群较古元古代重熔型变质强过铝花岗岩类至少多经历一次变质作用的改造，而本次工作在侵入集宁岩群孔兹岩系中的古元古代重熔型变质强过铝花岗岩类中获得最老的侵入体时代为2.0Ga左右，说明其经历的变质时代至少应早于2.0Ga。Lu & Jin（1993）证实了集宁地区的孔兹岩系曾经历过两期高级变质作用，并且两期变质作用之间有过一个降温期，这暗示两期变质作用可能为两次的构造热事件，因此本书将集宁岩群第一次变质的时代推测为晚于2.5Ga而早于2.0Ga。

4.变质作用发生的机制与构造环境讨论

本期变质作用的p-T轨迹呈顺时针型，平均温度为766～780℃，平均压力为0.43～1.02GPa，对于顺时针p-T演化轨迹环境通常被解释为碰撞环境下地壳碰撞加厚，先期伴随的热扰动使地温梯度降低，加厚停止后因重力均衡作用使地壳回返上升侵蚀，从而出现减压增温使p-T轨迹呈顺时针型。孔兹岩系原始沉积于地表，如前所述，此次变质作用峰期前阶段测定的温度为593～654℃。因出现蓝晶石，说明其当时压力不应低于0.6～0.8GPa。它表明沉积的表壳岩当时已进入深度超过25～30km的下地壳，其瞬间地温梯度约为20～25℃/km。与太古宙地壳中普遍高热流值相比较，此值显示低异常，而且近地表成因的表壳岩进入如此大的深度也绝非一般地壳沉降过程中连续沉积和掩埋作用所能解释。所以此阶段必曾出现较强烈的构造加厚作用，同时引起地壳中热扰动，致使地温梯度呈低异常。联想到集宁岩群中紧闭同斜褶皱和研究区西北部出现的麻粒岩，推测碰撞作用背景下引起的构造堆垛可能是地壳增厚，并造成集宁岩群进入下地壳发生麻粒岩相变质的主要机制。

只有俯冲和碰撞构造机制才能合理地解释形成孔兹岩系的沉积原岩被带到下地壳深度并遭受麻粒岩相变质。另外，区内桑干构造岩浆岩带内出现了高压麻粒岩，也说明此期变质作用可能形成于碰撞构造环境中。

5.问题讨论——关于阳高地区高压麻粒岩的变质时代与地质意义

在包括本区在内的华北克拉通中北部地区，近年来识别出许多“太古宙高压麻粒岩”（王仁民等，1991；翟明国等，1992）。围绕高压麻粒岩这一主题，已经发表了一系列文章（郭敬辉等，1993，1996；马军等，1995；刘树文等，1996；王仁民，1996；翟明国等，1996；李江海等，1998），从变质作用、形成和变质年代、下地壳性质、构造过程等多方面进行研究和探讨，形成了一个引人注目的研究热点（袁建平，2000）。

涉及到本区的所谓高压麻粒岩可大致以大同—阳高一线为界划分为南、北两个带，其中北部主要分布于中东部和北部的大同古店孤山，阳高县孙仁堡，内蒙古自治区兴和县黄土窑、葛胡窑、朱家营一带，其围岩以葛胡窑片麻岩为主，孤山和黄土窑一带的所谓高压麻粒岩产出于集宁岩群黄土窑岩组与葛胡窑片麻岩的接触部位，北带的“高压麻粒岩”岩性多为暗色石榴斜长二辉麻粒岩（一般简称其暗色石榴基性麻粒岩），多呈透镜状产出，断续延伸。其中大同孤山等地的暗色石榴基性麻粒岩其原岩岩浆侵入特征较明显，规模较大，而黄土窑一带的暗色石榴基性麻粒岩呈层状产出，局部地段保留有疑似“变余杏仁构造”，笔者认为其原岩可能为拉斑玄武岩（详见第三章火山岩部分）。该亚带向东北方向延伸可能与怀安北部的暗色石榴基性麻粒岩带为同一构造带。

南部主要分布于桑干构造岩浆岩带内，主要出露于研究区东南部的于家窑和盆儿井等地，围岩为于家窑片麻岩、上深井片麻岩、柳子堡片麻岩等，岩性为石榴斜长二辉麻粒岩，透镜状产出，透镜体常常成群出现，断续延伸，可明显观察到它们呈相互平行的岩墙，其原岩可能为后期侵入的基性岩脉。该带向东延伸可能与河北怀安的蔓菁沟为同一构造带。因笔者认为桑干岩浆岩带内的物质组成与恒山地区的片麻岩存在明显差异，所以，笔者认为产于桑干岩浆岩带内的暗色石榴基性麻粒岩可能与恒山地区的石榴基性麻粒岩不属于同一构造带。

区内南、北两带所谓的高压麻粒岩皆具有石榴石斑晶和环绕斑晶的后成合晶反应边。通过翟明国（1993，1998，2000，2006，2009）等的矿物学研究，高压基性麻粒岩的矿物组合通常可以识别出4个不同的世代：①峰期变质前的矿物组合以石榴石中包裹的单斜辉石+斜方辉石+斜长石为代表，平衡共生温度为817.15～917.15℃，压力为0.70～0.82GPa；②峰期变质矿物组合以具三结点的基质矿物和石榴石变斑晶为代表，其组合为单斜方辉石+石榴石+斜长石+石英，平衡共生温度为887.15～1067.15℃，压力为0.84～1.45GPa；③退变质的早期组合以组成冠状体的斜方辉石+角闪石+斜长石+磁铁矿为代表，平衡温度为847.15～997.15℃，最高有报道为1117.15℃者，压力为0.50～0.70GPa；④退变质的晚期组合为构成蠕虫结构的斜长石+斜方辉石+角闪石+磁铁矿，平衡共生温度为747.15～847.15℃，压力为0.30～0.42GPa。

对于本区所谓高压麻粒岩还存在如下争议。

1）关于是否为高压麻粒岩的争议

赵国春（2009）在《华北克拉通基底主要构造单元变质作用演化及其若干问题讨论》一文中这样论述到：华北克拉通基底中高压麻粒岩的发现对于重新认识该克拉通形成和演化起了关键性的作用。然而，目前有关高压麻粒岩在华北克拉通基底上是面状产出还是局限在古元古代活动带以及它们的形成构造机制还存在争论。这方面的争论在一定程度上源自不同学者对高压麻粒岩所赋予的不同定义。翟明国（2009）认为在（石英拉斑玄武岩成分）基性麻粒岩中以石榴石出现与否来定义高压麻粒岩，将高压麻粒岩的p-T界限定位在石榴石出现在石英拉斑玄武岩成分的矿物反应线上和斜长石消失于石英拉斑玄武岩成分的矿物反应线下的温压范围。按照这一定义，高压麻粒岩基本与石榴石基性麻粒岩同义，这样华北克拉通基底中绝大多数基性麻粒岩都应该归为高压麻粒岩，因为华北克拉通基底的基性麻粒岩中大多含有石榴石。因此，高压基性麻粒岩在华北克拉通基底中更可能呈面状产出，不是只局限在古元古代碰撞造山带内，其形成机制更可能与华北克拉通基底总体抬升有关，而不指示俯冲带或陆-陆碰撞边界。但更多的学者强调高压麻粒岩的主要特征是基性岩石中出现石榴石-单斜辉石-斜长石-石英组合及泥质岩石和长英质岩石中出现蓝晶石-钾长石组合，而斜方辉石不出现在基性和长英质成分岩石中，但在泥质高压麻粒岩中，斜方辉石仍然存在。并且这个定义也是目前国外很多大学教材中使用的高压麻粒岩定义。如国外很多大学地球科学系使用的Yardley（1989）所编的变质岩石学教科书是这样定义低压基性麻粒岩、中压基性麻粒岩和高压基性麻粒岩主要矿物组合，即①低压基性麻粒岩：斜方辉石+单斜辉石+斜长石±石英；②中压基性麻粒岩：石榴石+斜长辉石+单斜辉石+斜长石±石英；③高压基性麻粒岩：石榴石+单斜辉石+斜长石+石英。

按照这一定义，低压基性麻粒岩在矿物组合上以斜方辉石的出现和石榴石不出现为特征，高压基性麻粒岩是以斜方辉石的消失为特征，而含有石榴石的二辉麻粒岩是典型的中压基性麻粒岩，不是高压基性麻粒岩。

2）关于其地质产状和分布延伸

关于华北克拉通北缘高压麻粒岩是面状展布还是带状展布尚未取得一致意见，这里仍然涉及到对高压麻粒岩的定义问题。如果是带状展布，那么这个带的展布方向和分布范围还没取得完全一致的意见。对于高压麻粒岩的区域分布至今仍存有沿河北赤城沃麻坑—大东沟—东洋河大虎沟（近东西向）和赤城沃麻坑—大东沟—怀安蔓菁沟—大同一线（北北东向）之争。解决此项争论需要弄清这样一个问题，高压麻粒岩一般以破碎岩片、构造透镜体或包体形式产出，用什么方法来表示其地质走向更为准确、合理？这个问题很值得商榷。根据岩相学和构造位置对比，高压麻粒岩带应当可以由晋冀蒙交界处向东延伸至承德、辽西一带，但那一带针对高压麻粒岩的研究工作还未广泛、深入地开展。在那里能不能找到高压麻粒岩，或者说近期找到的是不是真正的高压麻粒岩，值得我们去做一些必要的工作来加以证实。

3）关于其变质时代的争论

对于高压麻粒岩的变质时代也是自其发现以来长期争论的问题。胡世玲等（1999）采用微区激光探针40 Ar-39 Ar定年方法，对华北桑干地区高压基性麻粒岩中变质石榴石和斜长石直接进行了原位微区年代测定。石榴石变斑晶是高压麻粒岩相变质作用形成的矿物，石榴石周围后成合晶反应边组合中的斜长石是石榴石减压分解的产物。石榴石斑晶的40 Ar-39 Ar等时线年龄为2510Ma，证明高压变质作用发生在太古宙末。斜长石40 Ar-39 Ar等时线年龄为1968Ma，代表石榴石在中压麻粒岩相条件下分解的时代。郭敬辉等（2001）采用40 Ar-39 Ar阶段加热法研究华北桑干地区高压基性麻粒岩的变斑晶石榴石，获得40 Ar-39 Ar坪年龄1852±8Ma，40 Ar-39 Ar等时线年龄1862±37Ma。这组年龄相当于高压麻粒岩的变质作用年龄。郭敬辉等（2000）对华北克拉通内典型高压麻粒岩和高压角闪岩进行了Sm-Nd同位素年代学研究，获得高压基性麻粒岩的石榴石全岩Sm-Nd内部等时线年龄1842±38Ma，高压角闪岩的石榴石全岩Sm-Nd等时线年龄1856±26Ma，高压基性麻粒岩的全岩Sm-Nd等时线年龄也落在同一范围内。在充分考虑高温高压变质阶段局部范围内Nd同位素均一化的影响以及石榴石减压分解后的较大残留体对高压变质阶段Sm-Nd同位素特征的保存能力的基础上，确定上述同位素年龄代表高压变质作用时代。张华锋等（2006）也在桑干地区高压麻粒岩中获得了1792±12Ma和1891±46Ma两组锆石SHRIMP年龄，并认为1792±12Ma可能代表退变质的年龄，而1891±46Ma限定了高压麻粒岩峰期变质年龄的上限。由此看来，高压麻粒岩的变质时代有新太古代末和古元古代末两种认识，但目前越来越多的年代学资料倾向于变质时代为古元古代末，1.85～1.80Ga的年龄信息仍然并不是其峰期变质的时代，而是其减压抬升的记录，其主变质时代应老于1.85Ga。

4）关于高压麻粒岩与围岩变质压力差异的原因

在华北克拉通北缘发现的高压麻粒岩多呈岩片、透镜体、包体或夹层产于中低压的变质岩系中，为什么高压麻粒岩与周围岩石在变质压力上有很明显的差别？这种差别是因构造作用而致，还是周围岩石经历了更强烈的退变质，早期高压组合和特征已消失殆尽？这些问题的解决对于认识高压麻粒岩的形成机制、抬升过程和产出特点都是相当重要的，而这恰恰是我们以前在高压麻粒岩研究工作中的薄弱环节，今后对于高压麻粒岩与周围岩石关系的研究还需大大加强（袁建平，2000）。

5）关于其成因和地质意义的认识

关于华北克拉通北缘高压麻粒岩的成因，概括地说主要有两种认识：表壳岩变质说和深成侵入说。

持表壳岩变质说者认为，在太古宙末，地幔小规模热对流和重力均衡推动先期形成的绿岩带沉没俯冲以及微地体间对接和推覆，初期两个微地体之间交错叠置而导致局部地壳增厚，从而引起高压麻粒岩相变质作用。随着微地体间碰撞对接的进一步发展，部分高压麻粒岩被推覆到地壳上部层次，而那些高压麻粒岩包体则是由下沉俯冲的绿岩带基性变质岩系部分熔融而形成的岩浆捕获携带上来。

而深成侵入说认为，高级地体的麻粒岩可能主要是深成岩浆岩不同程度逆变质的产物，经历了从岩浆侵入到中下地壳冷却结晶出麻粒岩相组合，再到快速抬升到中部地壳发生早期等温减压退变及局部流体介入导致晚期退变的复杂历史。

关于华北克拉通北缘高压麻粒岩的成因，多数研究者比较倾向于表壳岩变质说，认为太古宙的高压麻粒岩可以代表该区新太古代最下部大陆地壳。

许多热模拟已经论证麻粒岩相变质条件可以发生在多种构造环境中，如大陆（岛弧）碰撞造山带、大陆边缘岩浆弧等。越来越多的学者认为，华北高压麻粒岩形成于碰撞带造山环境。陆-陆碰撞过程中，地壳逆冲加厚造成麻粒岩相变质，麻粒岩形成于单个构造加厚、变质旋回中，p-T-t轨迹呈顺时针变化，普遍具有陡倾的等温减压（IDT）的p-T-t轨迹（图4-75），快速的近等温减压反映构造剥蚀起了重要作用。

本次工作未对高压麻粒岩进行深入研究。在前人研究成果的基础上，结合区内高压麻粒岩产出的地质背景和地质构造演化过程，认为①区内有高压麻粒岩的分布，但并非前人所发现的所谓石榴基性麻粒岩全部是高压麻粒岩，真正具高压麻粒岩性质的石榴基性麻粒岩的空间分布还需进一步研究；②高压麻粒岩可能是碰撞造山作用过程进入下地壳的成因机制；③区内高压麻粒岩变质时代的研究还需结合其区域地质背景确定。如前所述，本次工作在大同-阳高岩浆岩带中获得了多个1.85Ga左右的变质年龄，与前人所获得的高压麻粒岩的变质时代相近，如何解释大同-阳高岩浆岩带中1.85Ga左右的变质年龄与高压麻粒岩变质时代相同的问题？大同-阳高岩浆岩带是否与高压麻粒岩一起经历了高压变质作用？

（五）古元古代吕梁期第二次变质作用（M5）与超高温变质作用

据卢良兆（1991）的研究，在集宁岩群存在两次麻粒岩相的变质作用，表现为由第一次麻粒岩相变质[即古元古代吕梁期第一次麻粒岩相变质（M4），该期变质作用在前文已进行了介绍]峰期所形成的石榴石在峰期后退变为黑云母，在本次麻粒岩相变质过程中转变为毛发状的矽线石：4K（Mg，Fe）3（AlSi3）O10（OH）2（黑云母）→2Al2SiO5（矽线石）+10 SiO2（石英）+12（Mg，Fe）O+2K2O+4H2O。这暗示两次麻粒岩相变质作用可能为两次独立的构造热事件，变质矿物转变关系和地质温压计算结果表明，本期变质作用都具有近等温顺时针p-T演化特征。如前所述，本次调查也发现集宁岩群比其重熔形成的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），而将强过铝花岗岩类等侵入杂岩所经历的主要变质作用确定为吕梁期第二次变质作用（M5）。另外，从强过铝花岗岩类所获得的变质年龄与Santosh等所获得的超高温变质作用的年代基本相当，表明区内古元古代吕梁期变质作用可能在部分地区表现为超高温变质作用。

1.吕梁期第二次变质作用（M5）

本次变质作用影响的地质体主要为古元古代强过铝花岗岩类等侵入杂岩，在不同岩体的侵入体中具有不同的变质程度表现，在基性林场麻粒岩和中酸性-酸性侵入岩（如教厂滩片麻岩、白牙岔山片麻岩、斑状石榴二长花岗岩、斑状石榴花岗闪长岩）中出现了紫苏辉石，变质程度达麻粒岩相，而在部分侵入岩（如张臬片麻岩、石榴白岗岩）中，则以角闪石、黑云母、石榴石为主，变质程度可能为角闪岩相。

2.超高温变质作用

超高温变质作用是指温度达到900～1000℃、地温梯度高于20℃/km的地壳变质作用。超高温变质作用被认为是新世纪变质岩石学的重要前缘领域之一，对于认识地壳构造-热演化具有重要意义，许多学者指出应当把超高温变质作用与超高压变质作用放到同等重要的位置看待（刘守偈，2009）。我国超高温变质岩的研究刚起步，所发现的超高温变质露头尚很有限。区内的超高温变质岩由2006年Santosh等发现后，已引起国内外诸多学者的重视，先后有Santosh、刘守偈、郭敬辉等进行了研究工作，取得了一些重要进展。笔者在进行野外剖面测制中，也新发现了一些具有超高温变质矿物组合的现象。现结合前人的研究成果介绍如下。

1）空间分布及地质特征

前人所发现的超高温变质岩露头点有两处，主要分布于察哈尔右翼前旗土贵乌拉天皮山和土贵山一带，本次工作所发现的超高温变质岩露头点位于土贵乌拉南的沟子口南南东向大沟中和三义泉乡村南东向大沟中，基本位于沟子口超高温变质岩向南西延伸带上。

土贵乌拉天皮山和土贵山一带的超高温变质岩露头点处的地质概况基本一致，产于集宁岩群沙渠村岩组中，含超高温变质岩的主要岩性为青灰色—灰黑色含矽线石、石榴石、黑云母、堇青石、尖晶石、假蓝宝石、斜方辉石二长-钾长片麻岩，岩层片麻理产状为40°左右走向，以70°左右高倾角，倾向北西，超高温变质岩以条带状或透镜状产出。片麻岩的片麻理均发生强烈变形（图4-76），且深熔和混合岩化作用十分发育，在该露头点附近，发育有大量强过铝花岗岩类和变质中基性岩。本书（详见第三章第二节）和前人已有研究表明（Zhai et al.，2003；郭敬辉等，1999），S型花岗岩为集宁岩群属于孔兹岩系部分原地-半原地深熔作用的产物。

图4-76　土贵乌拉超高温变质岩均伴生有强烈的深熔和混合岩化作用

a.土贵山；b.天皮山

本次工作在土贵乌拉南沟子口和三义泉村南观察到的超高温变质岩主要产于沙渠村岩组矽线石榴黑云二长片麻岩、变质石榴石英闪长岩和变质斑状石榴黑云二长花岗岩中。

2）岩相学特征及变质反应结构

据刘守偈（2009）的研究，土贵乌拉含超高温变质矿物的岩石可划分为长英质区域和石榴石区域互层，但矿物组成有差别。长英质区域：石英40%，斜长石20%，钾长石15%，黑云母5%，矽线石5%，尖晶石5%，假蓝宝石5%，斜方辉石1%，不透明及其他矿物5%；石榴石富集区：石英35%，石榴石30%，矽线石10%，斜长石1%～2%，钾长石2%～5%，尖晶石2%，假蓝宝石1%～2%，斜方辉石1%，黑云母2%，堇青石2%，石墨1%，钛铁矿、磁铁矿以及其他矿物少于5%。假蓝宝石以中颗粒（0.2～0.5mm）出现，具有浅蓝—深蓝色的多色性，多为半自形—他形晶，并与尖晶石和钛铁矿、磁铁矿形成合晶以包体的形式产于石榴石或石英中，通常与石榴石或石英之间都有堇青石的反应边，矽线石中也可见少量假蓝宝石包体。尖晶石为中颗粒，比假蓝宝石颗粒稍大（0.2～0.8mm），深绿色，经常可见有钛铁矿、磁铁矿定向出熔体，产状与假蓝宝石类似，也产于石榴石、石英或矽线石中。

研究区内超高温变质岩中包含了丰富的矿物组合以及变质反应结构。根据不同的特征矿物组合和变质反应结构，将超高温变质历史划分为3个阶段：早期变质作用阶段、峰期变质作用阶段、退变质作用阶段。土贵乌拉地区超高温变质作用经历了从尖晶石+石英稳定域到假蓝宝石+石英，斜方辉石+矽线石+石英稳定域，然后发生近等压冷却和近等温降压的演化过程。

本次工作所采集到的超高温变质岩矿物虽没有发现假蓝宝石和大隅石这样的少见矿物，但仍可以认为这些岩石基本具有超高温变质岩的特点，常见矿物组合为：石英+条纹长石+透辉石+紫苏辉石（少量）+石榴石+黑云母+尖晶石，石英+条纹长石+石榴石+黑云母+尖晶石+矽线石，石英+条纹长石+石榴石+尖晶石+矽线石+黑云母+辉石+堇青石+刚玉（？）+钛铁矿或磁铁矿。

在这些薄片中最为常见的变质反应结构（图4-77）为在矽线紫苏石榴二长花岗岩中发育有尖晶石、紫苏辉石及其周缘后成核晶（单斜辉石+长石），石榴石中的尖晶石及其后成核晶（图4-77a）、变质石榴黑云二长花岗岩中石榴石周缘的尖晶石后成核晶（图4-77b）、变质石榴石英闪长岩中尖晶石周围斜长石反应结构（图4-77c、d）、矽线石榴花岗岩中的尖晶石周缘辉石后成核晶（图4-77e、f）。

图4-77　超高温变质岩变质反应结构显微照片

a.尖晶石、紫苏辉石及其周缘后成核晶（单斜辉石+长石），石榴石中的尖晶石及其后成核晶；b.变质石榴黑云二长花岗岩中石榴石周缘的尖晶石后成核晶；c.尖晶石周围斜长石反应结构；d.尖晶石周围斜长石反应结构；e.矽线石榴花岗质糜棱岩中的尖晶石周缘辉石后成核晶；f.尖晶石周缘后成核晶（辉石+斜长石）

3）变质温压条件

刘守偈（2009）根据以上变质反应结构和变质反应式推断超高温变质作用的p-T演化轨迹如图4-75所示：在早期变质作用阶段中，石英、尖晶石以单相矿物包体同时出现在一个石榴石颗粒中，说明变质条件已经达到了尖晶石+石英的稳定域。然后温度、压力进一步升高，达到峰期变质条件，变质相从尖晶石+石英（Spi+Qz）的稳定域跨越到假蓝宝石+石英（Spi+Qz）、斜方辉石+矽线石+石英（Opx+Sil+Qz）的稳定域，并在此时生成了尖晶石与石英直接接触、假蓝宝石与石英直接接触以及斜方辉石+矽线石+石英的超高温矿物组合，指示了温度高于1000℃，压力为1GPa左右的峰期变质条件。随后发生了近等压冷却退变质过程，使得斜方辉石中Al的含量重新平衡，温度降到950～970℃。然后由于快速抬升，发生了近等温降压退变质过程，该过程中分别形成了斜方辉石与矽线石之间的堇青石反应边，假蓝宝石以及尖晶石与石英之间的堇青石反应边，石榴石外围尖晶石与堇青石、斜方辉石与堇青石的后成合晶，最后石榴石和斜方辉石等矿物分解成黑云母标志着高级变质作用的结束。

由此，土贵乌拉地区超高温变质作用经历了从尖晶石+石英稳定域到假蓝宝石+石英、斜方辉石+矽线石+石英稳定域，然后发生近等压冷却和近等温降压的演化过程。

Santosh等（2006，2007）得到的超高温变质岩的p-T演化轨迹（图4-75）与刘守偈（2009）得到的p-T演化轨迹除在细微处略有差异外，二者总体上非常相似。

4）超高温变质作用变质时代、机制及地质意义讨论

关于超高温变质作用的时代问题，越来越多的学者意识到其与集宁岩群所遭受的麻粒岩相区域变质作用为不同其次、不同机制的产物，正如本书在变质作用期次划分所论述的那样，集宁岩群经受了古元古代吕梁期第一次区域变质作用，而超高温变质作用可能与其时间间隔并不长。

另外，郭敬辉等（2006）在研究内蒙古自治区大青山东坡超高温变质岩时划分出5个阶段的矿物组合（M0～M4），其中M0矿物为石榴石内部的矿物包裹体，典型矿物组合为石榴石（核）+矽线石+尖晶石+黑云母+斜长石+金红石/钛铁矿；M1为峰期变质阶段组合，由石榴石和基质构成，典型组合为石榴石（边或幔）+假蓝宝石+尖晶石+矽线石+黑云母+斜长石；M2为峰期后减压阶段，形成假蓝宝石+斜长石后成合晶；M3为进一步退变质产物，形成尖晶石+斜长石后成合晶；M4为晚期退变质产物，主要形成退变质黑云母。在这5个矿物组合中，M0组合不是超高温变质事件的产物（赵国春，2009），而是孔兹岩在发生超高温变质作用之前的矿物组合，从而也说明集宁岩群孔兹岩系的变质与超高温变质作用为非同期的产物。

从前人对集宁岩群、大同-阳高岩浆岩带（大同杂岩、集宁杂岩）、超高温变质岩的p-T演化轨迹来看（图4-75），超高温变质岩表现为逆时针的p-T演化轨迹，而集宁岩群、大同-阳高岩浆岩带（大同杂岩、集宁杂岩）表现为顺时针的p-T演化轨迹，二者存在明显的差异，从而也说明超高温变质岩与集宁岩群、大同杂岩为非同一构造热事件的产物。

Santosh等（2006，2007）应用SHRIMP U-Pb锆石和电子探针独居石测年技术精确获得的土贵乌拉超高温变质年龄数据表明，超高温作用发生在1927±11Ma和1819±11Ma左右，前者被解释为进变质作用阶段或者峰期的变质年龄，后者为退变质年龄。本次工作在教厂滩片麻岩、林场麻粒岩、变质斑状石榴石英闪长岩、变质斑状石榴花岗闪长岩中均获得了锆石变质增生边的年龄为（1933±13）～（1923±9）Ma和1885±23Ma两组年龄，与前人所获得的年龄基本相近，所以可以确定本期超高温变质作用发生于1930Ma，可能一直持续到1.85Ga左右。

对于超高温变质岩发生的机制，Santosh等（2007）认为土贵乌拉超高温变质作用是两陆块（阴山陆块与鄂尔多斯陆块）碰撞拼合形成西部陆块所导致的地壳增厚的结果。刘守偈和李江海（2009）提出，内蒙古中南部超高温变质岩带和高压麻粒岩带相邻分布、产状相似且变质时代接近，共同构成了类似都城秋穗提出的“双变质带”；由于其温度偏高，故称为高温型双变质带，为世界上最古老的双变质带之一。该高温型双变质带可能反映了内蒙古中南部不同层次地壳物质在早前寒武纪碰撞作用中经历了p-T演化截然不同的变质作用，两条变质带在经历了各自的峰期变质作用后，作为一个共同的地体抬升。然而，如前所述，集宁土贵乌拉超高温变质作用发生于约1.92Ga，而华北中部带北段怀安-宣化高压麻粒岩变质的时代越来越多的学者趋向于认为主要发生在1.85Ga，两变质带形成于不同时间，不符合“双变质带”的原始含义，从而对其地质意义的认识可能还存在偏差。赵国春（2009）认为约1.92Ga超高温变质事件可能是碰撞造山后拉伸所引起的地幔岩浆上涌的结果，这样能合理地解释孔兹岩带超高温变质作用发生时间稍晚和所具有的逆时针p-T演化特征。

笔者结合区域地质背景研究后倾向于赞同赵国春（2009）的观点，认为超高温变质作用的发生与由碰撞事件引发的拆沉作用造成幔源岩浆上涌围岩加热有关，其在地表可能是局部分布的，但在深部可能是大面积分布，主要依据为：

（1）从超高温变质岩的空间分布和其产出的地质背景上看，其与具有幔源岩浆性质的侵入岩关系密切。从第三章第二节的讨论中我们可知，集宁岩群的大规模重熔事件与在加厚地壳背景下的拆沉作用有关，从而形成了具有幔源、壳幔混合源、壳源等多种成因的变质深成侵入体，超高温变质岩一方面分布在具强烈深熔和混合岩化作用的矽线石榴片麻岩中，但集宁岩群中深熔作用和混合岩化作用发育的地方，却并非一定分布有超高温变质岩；另一方面也产在集宁岩群重熔和幔源岩浆混合形成变质深成侵入体中。

（2）从超高温变质岩形成的时间上看，其与具有幔源岩浆性质的变质中基性侵入体、具壳幔混合成因特征的强花岗岩类的形成时代相近，反映正是幔源岩浆的上涌为超高温变质提供了热源条件，二者在空间上共生。如图4-78所示，在土贵乌拉超高温变质岩出露点发育有古元古代变质辉长岩类，说明幔源岩浆的侵入与超高温变质有关。

图4-78　土贵乌拉超高温变质岩露头点伴生有古元古代变质辉长岩侵入

（3）具有变质深成侵入岩性质的超高温变质岩变形并不强烈，有的甚至具块状构造，说明其压力相对较小，从而也反映其超高温变质可能与碰撞变形无关。

（4）超高温变质岩所具有的逆时针p-T轨迹演化特征非碰撞造山模式所能合理解释（赵国春，2009）。而由于拆沉作用引发的伸展构造环境所造成的幔源岩浆上涌提供超高温变质的热源模式可以合理地解释超高温变质具有的逆时针p-T演化轨迹。

（5）超高温变质作用发育的地段伴随有伸展型高温型韧性变形带的发育。

（六）古元古代吕梁期第三次变质作用（M6）

1.变质特征

区内吕梁晚期的变质相是指发生在吕梁晚期花岗质侵入岩中的变质作用，形成一套浅变质岩系，主要岩石类型有变质花岗岩、花岗伟晶岩等。出现的变质矿物为绢云母、绿泥石和少量的黑云母、绿帘石，相当于低绿片岩相，并使葛胡窑片麻岩、集宁岩群发生退变质作用，辉石发生角闪石化、黑云母化，角闪石、黑云母发生绿泥石化，石榴石发生黑云化和绿泥石化等现象。

2.变质时代

本次变质的锆石同位素记录在区内多个地质体中可以获得，如在葛胡窑片麻岩06RZ3号样品锆石边部获得了1850±25Ma，在07RZ7号样品锆石边部获得了1893±31Ma，在Rz102号样品锆石边部获得了1868±13Ma，在义合片麻岩RZTW20号样品获得了锆石下交点年龄为1814±35Ma和6个点的谐和年龄加权平均值1861±40Ma，在紫苏花岗岩07RZ2号样品锆石中获得下交点年龄为1810±23Ma及5个测点的谐和年龄加权平均为1847±26Ma，在峨沟片麻岩中07RZ6号样品获得29个点加权平均年龄为1849±8Ma、1792±13Ma，07RZ5号样品给出了1866±6Ma的变质年龄，在侵入葛胡窑片麻岩的变质基性岩07RZ1样品中获得了25个点的207 Pb/206 Pb谐和年龄为1858±12Ma的变质年龄。