《Journal of Asian Earth Sciences》：Diverse metamorphic
P?T?t paths of the Mogutai tectono-metamorphic mélange, eastern Paleozoic Dunhuang Orogenic Belt, northwestern China
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古生代敦煌造山帶東段的Mogutai構造-變質混雜巖具有典型塊體-基質結構，基質為變質沉積巖，塊體包括角閃巖和麻粒巖。通過LA-ICP-MS U-Pb測年顯示變質事件發生于462-350 Ma，不同巖石呈現明顯差異的 clockwise P-T路徑，麻粒巖峰期條件4.6-16.3 kbar/630-830℃，石榴角閃巖3.7-11.9 kbar/610-780℃，揭示巖石在俯沖過程中經歷不同深度變質，最終抬升拼合形成混雜巖。
趙艷琳|陳一超|賈雪莉|張慧聰|李振明|Quek Longxiang|吳春明
中國科學院地球與行星科學學院地球系統數值模擬與應用國家重點實驗室，中國北京100049，郵政信箱4588
摘要
莫古臺地塊位于中國西北部古生代敦煌造山帶的東部，是一個典型的構造-變質混雜體。它呈現出“塊體-基質”結構，其中基質為變質沉積巖，而構造塊體則由角閃巖和基性花崗巖組成。在約1.3公里長、1.2公里寬的有限區域內采集了七種具有代表性的變質巖樣本。通過對這些變質巖中的鋯石進行激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）U-Pb測年，發現變質作用發生在約4.62至3.50百萬年前。這些變質巖的不同礦物組合依次形成了三個不同的變質階段：前緣變質（M1）、峰值變質（M2）和后緣變質（M3）。通過地質熱壓測量重建了多種順時針方向的變質壓力-溫度（P-T）路徑，例如基性花崗巖的P-T路徑從4.6–6.1 kbar/630–650 ℃（M1）變為11.9–16.3 kbar/710–830 ℃（M2），最終變為7.8–8.7 kbar/720–770 ℃（M3）；石榴石角閃巖的P-T路徑則從6.7 kbar/720 ℃（M1）變為8.0 kbar/750 ℃（M2），最終變為4.6 kbar/700 ℃（M3）。各變質巖塊的峰值變質P-T條件估計在3.7–11.9 kbar和610–780 ℃之間。這些變質巖在變質過程中的不同P-T條件表明它們經歷了不同的俯沖深度，并在抬升過程中融合形成了莫古臺構造-變質混雜體。
引言
混雜體通常形成于匯聚板塊邊界處的板塊俯沖過程中，伴隨著強烈的變形，其特征是典型的“塊體-基質”結構（Festa等人，2010年；Festa等人，2012年；Festa等人，2020年；Hsü，1968年；Raymond，1984年；Silver和Beutner，1980年；Wakabayashi，2011年；Wakita，2015年）。混雜體由巖性和年齡差異較大的巖石組成，這些巖石以無序的方式排列在一起（Cowan，1985年；Wakita，2015年）。此外，混雜體內還包含不同變質程度的變質巖（Wang等人，2017a；Zhang等人，2020年）。作為許多碰撞造山帶和增生造山帶中的重要構造單元，混雜體保存了豐富的俯沖、板塊抬升及其他構造過程的證據，為造山帶的形成和演化提供了關鍵見解（Festa等人，2010年；?eng?r和Natalin，1996年）。
構造-變質混雜體是一種在俯沖通道中形成的重要類型（Festa等人，2010年）。其特點是變質巖的分布混亂，不同變質相的巖石雜亂無章地相鄰排列。此外，各種變質巖的片理方向也不一致。例如，變質塊體的片理/片麻理與周圍基質的片理方向呈高角度斜交（Wang等人，2017a）。構造-變質混雜體的一個顯著特征是不同變質巖塊的峰值壓力-溫度（P-T）條件和變質年齡存在顯著差異，這些巖石可能在構造抬升過程中被擠壓到不同的深度，并最終融合在一起，形成了莫古臺構造-變質混雜體。
理解混雜體的形成過程對于揭示造山帶的演化歷史至關重要。在本研究中，我們對莫古臺構造-變質混雜體的變質反應紋理、礦物化學成分、地質熱壓測量以及激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）鋯石U-Pb測年進行了詳細分析，以重建該混雜體的P-T路徑。我們的研究結果揭示了不同的峰值變質P-T條件，證實了構造-變質混雜體的存在，并為敦煌造山帶的古生代構造-變質演化提供了新的認識。
地質背景
古生代敦煌造山帶位于中亞造山帶和特提斯構造帶之間，東鄰華北克拉通，西接塔里木克拉通，北界阿爾屯-祁連造山帶，南鄰天山-北山造山帶（圖1a）。該造山帶周圍分布著多條斷層，包括西北方向的祁莫-星星峽斷層、東北方向的三圍山斷層以及阿爾廷塔格斷層等。
巖石學特征
前緣變質、峰值變質和后緣變質階段形成的礦物組合分別稱為M1、M2和M3。文中、表格及圖表中使用的礦物縮寫均參考了Whitney和Evans（2010年）的分類。從莫古臺混雜體中采集了七個代表性樣本，包括兩個基性花崗巖樣本（22DH68、22DH84）、一個石榴石角閃巖樣本（22DH92）以及四個變粒巖樣本（22DH69、22DH75、22DH85、22DH91）。
電子顯微鏡分析
在中國合肥工業大學資源與環境工程學院，使用JEOL JXA-8230電子顯微鏡對代表性礦物進行了成分分析，并對石榴石進行了X射線成分映射（圖5）。分析條件為加速電壓15 kV、束流電流20 nA、電子束直徑3–5 μm以及計數時間10–20 s。天然礦物被用作標準樣品，分析程序采用了ZAF軟件。礦物化學成分
各樣本的代表性礦物成分列于表1中，所有礦物的完整成分信息見附表S1。對所有樣本中的Fe、Mg、Ca和Mn元素進行了X射線成分映射分析，并對石榴石斑晶的成分進行了分析（圖6，表S1）。所有樣本中的石榴石顆粒主要由鋁榴石、榴石、輝石和少量尖晶石組成。地質熱壓測量
對于基性花崗巖，采用了石榴石-單斜輝石（GC）地質溫度計（Berman等人，1995年；Krogh，1988年；Powell，1985年；Purwin等人，2013年）以及石榴石-單斜輝石-斜長石-石英（GCPQ）地質壓力計（Mukhopadhyay等人，1992年；Newton和Perkins，1982年）來測定變質峰值（M2）階段的參數。此外，還使用了角閃石-斜長石（HP）地質溫度計（Holland和Blundy，1994年）以及角閃石-斜長石-石英（HPQ）地質壓力計（Molina等人，2015年）進行測定。樣品22DH68
對樣品22DH68中的30顆鋯石顆粒進行了30個點的分析，其中10個樣品得到了一致的結果。這些鋯石顆粒形狀不規則，長度在30至150 μm之間，長寬比約為1:1至2:1。少數鋯石顆粒具有弱的核心-邊緣結構，而大多數顆粒在CL圖像中顯示出均勻的內部結構（圖9a）。鋯石中的U和Th含量分別為8–63 ppm、0.3–13 ppm和0.03–0.22 ppm（平均值0.12 ppm）。多樣的峰值P-T條件和P-T路徑
莫古臺構造-變質混雜體具有典型的“塊體-基質”結構，其中花崗巖和角閃巖塊體嵌入在變粒巖、長英巖和大理石的基質中。這些巖性組合在其他地區也有報道（Wang等人，2017a；Zhang等人，2023年）。代表性變基性巖塊的P-T路徑顯示出一個先進行前緣變質階段，其特征是溫度和壓力的逐漸增加，隨后達到峰值變質階段。
結論
(1) 莫古臺混雜體具有典型的“塊體-基質”結構，由角閃巖和基性花崗巖塊體嵌入在變質沉積巖基質中構成。
(2) 對基性花崗巖、角閃巖和變質沉積巖中的變質鋯石進行LA-ICP-MS U-Pb測年表明，莫古臺混雜體的變質作用發生在約4.62至3.50百萬年前。
(3) 通過地質熱壓測量重建了塊體和基質巖石的順時針方向P-T路徑，發現它們之間存在顯著差異。
未引用的參考文獻
Eckert等人，1991年；England和Richardson，1977年；Mei等人，1998年；Ravna，2000年；Thompson和England，1984年；Wiedenbeck等人；Wu，2015年；Zhang等人，2013a。
CRediT作者貢獻聲明
趙艷琳：撰寫初稿、數據可視化、驗證、方法論設計、實驗研究、數據分析、概念構建。
陳一超：撰寫初稿、數據驗證、方法論設計、實驗研究、數據分析、概念構建。
賈雪莉：撰寫初稿、數據可視化、方法論設計、實驗研究、數據分析、概念構建。
張慧聰：撰寫初稿、數據驗證、方法論設計。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文的研究結果。
致謝
史永紅教授和王娟博士幫助我們進行了電子顯微鏡分析。李珊教授指導了我們使用激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）進行鋯石U-Pb測年的工作。我們衷心感謝張秀正教授和一位匿名審稿人的寶貴意見和建議。本研究得到了國家自然科學基金（項目編號：42330303、42372258）的支持。
