热动力变质作用的温压估算

5. 4. 3. 1 成因格子法

成因格子是研究变质岩成因、定量估计岩石形成的 P-T 条件的常用方法之一。其原理是一个化学成分在一定范围的岩石系统，在一定 P-T 条件范围内遭受变质作用时，随着外界条件的变化，岩石系统内通常会发生一系列变质反应，将这些反应的 P-T 边界条件绘制在一张图上，彼此相交的网状系统就是成岩格子 ( petrogenetic grid) 。据此就可估计出相应变质带的温压范围。

表 5. 15 就是根据成岩格子估算得出的印支-燕山期热动力变质岩形成的温压条件。其中印支期蓝晶石带的温度为 450℃ ～ 550℃，压力大于 5. 5kbar。燕山期各变质带的温度条件是矽线石-钾长石带为 690℃ ～ 730℃，石榴子石-十字石带为 575℃ ～ 690℃，红柱石-黑云母带 450℃ ～ 575℃，硬绿泥石-绿泥石带 350℃ ～ 450℃，各带的压力条件均是 P <2. 5k bar。

表 5. 15 变质作用温度、压力条件

( 据周口店区域地质调查报告 1∶ 5 万; Wang et al. ，1996，综合)

5. 4. 3. 2 石榴子石-黑云母 ( Grt-Bi) 温度计法

石榴子石-黑云母温度计 ( Grt-Bt) 被地质学家们广泛用于估算变质作用的温度条件( Spear，1993) 。其基本原理是依据石榴子石-黑云母间 Fe-Mg 交换反应达到平衡时，两矿物间的 Fe 与 Mg 组分分配与温度之间存在线性变化关系。在高温变泥质岩中普遍用它来估算变质峰期温度及峰期后石榴子石-黑云母间 Fe-Mg 交换反应和晶内扩散作用停止时的封闭温度，相应的标定公式也较多。本书主要估算了燕山期热动力变质岩形成的温度、压力条件。

表 5. 16 是据表 5. 4 和表 5. 7 综合得到的石榴子石、黑云母化学成分和计算结果，其中石榴子石成分是算术平均值。采用几种文献中常用的石榴子石-黑云母 ( Grt-Bi) 温度计，利用表 5. 16 中相应数据对研究区接触热变质岩的形成温度进行估算，得到相应的温度值 ( 表 5. 17) 。

本书采用的石榴子石-黑云母 ( Grt-Bi) 温度计包括:

t_T= 2743 / ( 1. 564 － LnK_D) －273 ( Thompson，1976)

t_H= 3095 / ( 1. 978 － LnK_D) －273 ( Holdaway，et al. ，1977)

t_P= 3650 / ( 2. 570 － LnK_D) －273 ( Ferry et al. ，1978)

t_FS= 2109 / ( 0. 782 － LnK_D) －273 ( Perchuk，1981)

式中: K_D= ( Mg / Fe)_Ga/ ( Mg / Fe)_Bi; Ga 为石榴子石; Bi 为黑云母。

表 5. 16 石榴子石和黑云母的化学成分及计算结果

表 5. 17 石榴子石-黑云母矿物对估算的温度及压力值

表 5. 17 中的压力值是利用上述计算得到的温度值，投影到 Perchuk 确定的石榴子石-黑云母矿物对地质温压计 ( Perchuk，1981) 和格列鲍维斯基 ( 勒是琴等，1984) 根据 T和 K ( K = X^Gt_Mg/ X^Bi_Mg) 确定的压力图解中综合分析结果。

从表 5. 17 我们可以看出以下几点特征:

1) 研究区燕山期各变质带的温度条件与上述成岩格子法得到的温度、压力条件基本一致，说明该温度、压力值是可靠的。

2) 变质因素主要是温度，温度变化趋势与距周口店岩体的距离关系非常紧密，距岩体由近而远温度呈快速下降趋势，从683℃ ～765℃ ( 平均709℃) →598℃ ～621℃ ( 平均606℃) →584℃ ～600℃ ( 平均 591℃) →518℃ ～546℃ ( 平均 528℃) →391℃ ～462℃ ( 平均 427℃) 。

3) 变质压力非常低 ( P < 0. 25GPa 或 0. 20GPa) ，表明其形成深度浅，这与矿物成分上以红柱石、堇青石、硅灰石等低压矿物为特征是吻合的。

以上表明，研究区燕山期接触热变质作用主要与燕山期周口店岩体的侵入作用有关。