焦淑娟 郭敬輝，2

1.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室，北京 100029

2.中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049

假藍(lán)寶石（sapphirine）是一種很少見的礦物，常發(fā)育在富Mg-Al質(zhì)的高級變質(zhì)巖中，而富Mg-Al質(zhì)麻粒巖一般以團(tuán)塊狀或條帶狀位于大面積的變泥質(zhì)巖內(nèi)。假藍(lán)寶石的保存和識別對研究高溫-超高溫變質(zhì)作用的熱演化歷史有重要的意義，尤其是假藍(lán)寶石和石英的共生組合是巖石經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用的標(biāo)志（＞900℃，Harley，1998a，2008；Kelsey，2008）。Dallwitz（1968）首次在Nature雜志報道了南極洲恩德比地區(qū)阿姆斯坦灣東部42英里處出露的麻粒巖（或藍(lán)色石英巖）中Spr+Qz組合（礦物名稱縮寫參見Whitney and Evans，2010）。樣品是由澳大利亞礦產(chǎn)資源局I.R.McLeod采集。此后，全球陸續(xù)有含假藍(lán)寶石麻粒巖或石英巖的報道，如加拿大威爾遜湖地區(qū)（Leong and Moore，1972）、烏干達(dá)Labwor山地區(qū)（Nixonetal.，1973）、以及美國紐約皮克斯基爾科特蘭地體（Caporuscio and Morse，1978）。到目前為止，據(jù)作者不完全統(tǒng)計全球約有66個超高溫變質(zhì)巖地體的報道，其中的 58個已在 Kelsey（2008）和 Kelsey and Hand（2015）中介紹，新增的8個超高溫變質(zhì)巖地體或露頭見表1。在統(tǒng)計的66個超高溫變質(zhì)巖中，共有47個含有假藍(lán)寶石，這其中24個發(fā)育Spr+Qz的組合（圖1），尤其發(fā)育在幾個岡瓦納大陸地體，如印度南部、斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加和東南極等。實際上，報道的含假藍(lán)寶石麻粒巖的數(shù)量不止于此，由于傳統(tǒng)地質(zhì)溫度計存在后期擴(kuò)散平衡的問題（Fitzsimons and Harley，1994；Pattisonetal.，2003），采用該方法得到的變質(zhì)溫度一般偏低50℃或更多，導(dǎo)致文獻(xiàn)作者認(rèn)為這些假藍(lán)寶石麻粒巖并沒有經(jīng)歷超高溫變質(zhì)作用，因而可能低估了假藍(lán)寶石或其組合的形成溫度，如印度南部達(dá)瓦爾克拉通東部含假藍(lán)寶石麻粒巖不在統(tǒng)計之列（Prakashetal.，2013；Prakash and Singh，2014）。假藍(lán)寶石一方面對于識別超高溫變質(zhì)作用的發(fā)生有重要的作用，另一方面含假藍(lán)寶石礦物組合的形成和分解對解析這些變質(zhì)高級地體曾經(jīng)歷的P-T演化軌跡起到關(guān)鍵的約束作用。

表1 全球范圍內(nèi)超高溫變質(zhì)巖出露情況（補(bǔ)充）Table 1 Worldwide occurrences of the UHT metamorphic rocks（Supplement）

圖1 全球范圍內(nèi)已報道的超高溫變質(zhì)巖的分布情況數(shù)據(jù)庫基于 Kelsey（2008）、Kelsey and Hand（2015）以及表1Fig.1 Worldwide occurrences of reported UHT metamorphic rocks The database is from Kelsey（2008），Kelsey and Hand（2015）and Table 1

假藍(lán)寶石和石英直接接觸的現(xiàn)象比較少見，多數(shù)情況下它們之間形成堇青石或復(fù)式Sil+Grt／Opx冠狀體，其中夕線石靠近假藍(lán)寶石生長，石榴石或紫蘇輝石一般靠近石英生長。這些冠狀體的形成指示了Spr+Qz組合的分解反應(yīng)，一般發(fā)生在中下地殼層位、近等壓冷卻（IBC：isobaric cooling）的變質(zhì)過程（Ellis，1980；Sandiford，1985；Bose and Das，2007）。假藍(lán)寶石和石英之間或后來形成的紫蘇輝石和夕線石之間堇青石環(huán)帶的形成，以及石榴石和夕線石間堇青石±尖晶石組合的形成，一般暗示著隨后的近等溫減壓過程（ITD：isothermal decompression）。相比在含石英的巖石中，假藍(lán)寶石在硅不飽和巖石或者微域內(nèi)更為發(fā)育，可形成粗粒的變斑晶與紫蘇輝石共生，或與紫蘇輝石、堇青石或斜長石構(gòu)成后成合晶取代早期的石榴石、紫蘇輝石或夕線石／藍(lán)晶石（Raithetal.，1997；Ouzeganeetal.，2003；Guoetal.，2012；Jiaoetal.，2015，2017）。這些含假藍(lán)寶石后成合晶一般認(rèn)為形成于峰期變質(zhì)后、高溫或超高溫條件下的減壓階段（Droop，1989；Bhattacharya and Kar，2002；Raithetal.，1997；Ouzeganeetal.，2003；Sajeev and Osanai，2004；Karmakar and Schenk，2015；等等）。此外，假藍(lán)寶石冠狀體常圍繞尖晶石生長或者粗粒的假藍(lán)寶石內(nèi)部含殘余的尖晶石包體，暗含著它們的反應(yīng)關(guān)系和先后生長次序。

上述假藍(lán)寶石一般認(rèn)為形成于中下地殼層位、干體系和極高溫的變質(zhì)條件（約20～30km）。除此之外，幔源成因的假藍(lán)寶石也時有報道（Griffin and O’Reilly，1986；Giovanardietal.，2013），暗示著假藍(lán)寶石可以在上地幔富Ca-Al-Mg的巖石中穩(wěn)定存在，例如，澳大利亞新南威爾士玄武質(zhì)角礫巖中的單斜輝石（含尖晶石和斜長石）堆晶體（Griffin and O’Reilly，1986）、意大利西部阿爾卑斯金云母-橄欖巖巖體（Giovanardietal.，2013）、以及我國漢諾壩和建德地區(qū)新生代玄武巖中的單斜輝石巖捕擄體／晶（Suetal.，2012；Xiaoetal.，2018）。這類假藍(lán)寶石常呈冠狀體圍繞尖晶石生長，與上述殼源成因的假藍(lán)寶石發(fā)育的結(jié)構(gòu)特征類似（Santoshet al.，2009；Guoetal.，2012；Jiaoetal.，2017）。這種現(xiàn)象一般解釋為原始的單斜輝石±尖晶石±斜長石堆晶體在15kbar形成后經(jīng)歷了近等壓冷卻過程，溫度從大于1400℃降低到約1000℃（Griffin and O’Reilly，1986）。

本文通過對全球典型超高溫變質(zhì)巖地區(qū)的文獻(xiàn)調(diào)研，結(jié)合作者多年來在華北克拉通孔茲巖帶高溫-超高溫變質(zhì)作用的研究心得，著重介紹超高溫麻粒巖中假藍(lán)寶石常見的結(jié)構(gòu)位置、礦物組合、化學(xué)成分以及假藍(lán)寶石形成和分解的化學(xué)反應(yīng)對超高溫變質(zhì)作用和演化歷史的指示意義，為初入超高溫變質(zhì)作用研究領(lǐng)域的讀者提供一份素材。幔源成因的假藍(lán)寶石在此文中不再詳細(xì)展開。

1 假藍(lán)寶石的結(jié)構(gòu)位置與礦物組合

假藍(lán)寶石屬于單斜晶系，其中 β＝100°30′，Ng＝1.705～1.745，Nm＝1.703～1.741，Np＝1.701～1.731，Ng-Np＝0.005～0.007，2V＝（-）47°～（+）80°，r＜v，b軸與 Nm平行，a軸與 Np夾角為12°～18°，c軸與 Ng夾角為 1°30′～7°，光軸面與（010）平行，假藍(lán)寶石沿（010）呈板狀或粒狀結(jié)晶，解理｛010｝較完全，｛100｝和｛001｝不完全（摘自常麗華等，2006）。假藍(lán)寶石在手標(biāo)本中呈墨水藍(lán)色，有時為灰色、粉灰色，鏡下呈無色到藍(lán)色，有時為淡粉紅色，其多色性Ng為寶石藍(lán)至暗藍(lán)色、綠藍(lán)色、淺綠色，Nm為天藍(lán)、藍(lán)綠、淡紫蘭、灰藍(lán)色，Np為無色、淺紅、淺黃綠、灰綠色，吸收性為Ng＞Nm＞Np，正高突起，折射率隨Fe含量的增加而增大，干涉色為一級灰白，斜消光，二軸晶（摘自常麗華等，2006）。

在富Mg-Al麻粒巖中，假藍(lán)寶石可以以粗粒變斑晶形式存在，與紫蘇輝石、石英等礦物平衡共生（圖2a，b），但多數(shù)情況下，假藍(lán)寶石常以包體形式位于石榴石、夕線石、紫蘇輝石等變斑晶礦物內(nèi)（圖2c，d）、呈冠狀體圍繞尖晶石或剛玉等礦物生長（圖2e，f）、與石英、紫蘇輝石、堇青石、或斜長石等構(gòu)成后成合晶，取代早期的礦物或礦物組合（圖2g，h）。以下介紹假藍(lán)寶石常見的幾種礦物組合及其產(chǎn)出的結(jié)構(gòu)位置，有些含假藍(lán)寶石的礦物組合部分重疊，如Spr+Qz+Opx、Spr+Opx+Crd、Spr+Spl+Crd、及 Spr+Crd+Pl等。在研究深入的典型地區(qū)的含假藍(lán)寶石麻粒巖中，同一露頭甚至同一樣品中可以觀察到多種含假藍(lán)寶石的礦物組合，如南極洲恩德比地內(nèi)皮爾地體、加拿大拉布拉多威爾遜湖地區(qū)、印度東高支山地體、印度南部麻粒巖地體、斯里蘭卡高地地體、蘇格蘭南哈里斯地體、阿爾及利亞In Ouzzal地體等（相關(guān)文獻(xiàn)見Kelsey（2008）和Kelsey and Hand（2015）所列，以及表1所列文獻(xiàn)）。因此，這些典型的超高溫變質(zhì)巖地區(qū)將會在下面介紹不同的含假藍(lán)寶石礦物組合時重復(fù)出現(xiàn)。

1.1 假藍(lán)寶石+石英

圖2 含假藍(lán)寶石礦物組合的巖相學(xué)特征（a）南極洲內(nèi)皮爾地體恩德比Mount Rüser-Larsen地區(qū)Spr+Qz+Opx組合，樣品由Simon Harley提供；（b）挪威西南部羅加蘭地區(qū)發(fā)育的Spr+Opx組合；（c、d）華北克拉通集寧地體天皮山露頭早期Spr+Qz組合被Grt+Sil組合分開；（e）華北克拉通集寧地體天皮山露頭條紋長石中假藍(lán)寶石冠狀體圍繞尖晶石生長，斜長石冠狀體圍繞假藍(lán)寶石和尖晶石生長；（f）華北克拉通大青山地體東坡露頭假藍(lán)寶石冠狀體圍繞尖晶石生長；（g）巴西巴尼亞北部Caraiba Complex中Spr+Crd組合構(gòu)成的交生體，可能取代了早期的夕線石或藍(lán)晶石，巖石中其他粗粒的變斑晶礦物為紫蘇輝石；（h）華北克拉通大青山地體東坡露頭石榴石和黑云母之間發(fā)育的Spr+Pl交生體組合Fig.2 Petrographic features of the Spr-bearing mineral assemblages（a）Spr+Qz+Opx assemblage in Napier Complex，Mount Rüser-Larsen，Enderby Land，Antarctica，and sample was supplied by Simon Harley；（b）Spr+Opx assemblage in Rogaland area，SWNorway；（c，d）Spr+Qz assemblage separated by Grt+Sil assemblage at the Tianpishan outcrop of the Jining Terrane，North China Craton；（e）sapphirine corona growing around spinel and plagioclase corona growing around both sapphirine and spinel in perthite at the Tianpishan outcrop of the Jining Terrane，North China Craton；（f）sapphirine corona growing around spinel at the Dongpo outcrop of the Daqingshan Terrane，North China Craton；（g）Spr+Crd intergrowth possibly replacing a pre-existing sillimanite or kyanite from the Caraiba Complex，northern Bahia，Brazil，and the other coarse-grained porphyroblast is orthopyroxene in the rock；（h）Spr+Pl intergrowth growing between garnet and biotite at the Dongpo outcrop of the Daqingshan Terrane，North China Craton

在本文統(tǒng)計的66個出露超高溫變質(zhì)巖地區(qū)中，共24個發(fā)育Spr+Qz的共生組合。假藍(lán)寶石與石英呈變斑晶形式直接接觸（圖2a，b），共生的礦物可能還有尖晶石、磁鐵礦和紫蘇輝石，典型實例如南極洲恩德比地內(nèi)皮爾雜巖的麻粒巖和石英巖（Dallwitz，1968；Grew，1980；Harley and Motoyoshi，2000中圖2；Hokadaetal.，2004中圖2；Grewetal.，2006中圖4）、美國紐約皮克斯基爾科特蘭地體（Caporuscio and Morse，1978中圖片1）、印度東高支山含假藍(lán)寶石石英巖（Kamineni and Rao，1988）和假藍(lán)寶石麻粒巖（Mohanetal.，1997中圖 1；Rao and Chmielowski，2011中圖 3；Prakashet al.，2015中圖 7）、印度南部麻粒巖地體（Prakashetal.，2018中圖3）、加拿大拉布拉多地區(qū)威爾遜湖地體（Korhonenetal.，2012）、巴西 Anápolis-Itau?u地體（Moraesetal.，2002中圖2；Baldwinetal.，2005中圖3）、阿拉伯聯(lián)合酋長國賽邁爾蛇綠巖地體（Gnos and Kurz，1994中圖4-圖5）、以及秘魯安第斯山脈莫延多-卡馬納地塊（Martignole and Marlelat，2003中圖20）等。假藍(lán)寶石和石英呈復(fù)式包體位于石榴石內(nèi)，如斯里蘭卡高地地體（Sajeev and Osanai，2004中圖4；Osanaietal.，2006中圖 3）、埃及東 Sahara Ghost克拉通（Karmakar and Schenk，2015中圖4）等。在印度南部麻粒巖地體，Tsunogae and Santosh（2006，2011）總結(jié)了幾種 Spr+Qz共生組合的結(jié)構(gòu)位置：1）Spr+Qz交生體發(fā)育在石榴石包體內(nèi)（Tsunogae and Santosh，2006中圖 2-圖 3；Braunetal.，2007中圖3；Tsunogae and Santosh，2010中圖 3-圖 4）；2）假藍(lán)寶石發(fā)育在尖晶石和石英包體之間（Tsunogae and Santosh，2006中圖3）；3）粗粒假藍(lán)寶石包裹少量石英的包體（Kondouetal.，2009中圖2）；4）Spr+Qz組合為石榴石內(nèi)富Mg十字石的反應(yīng)邊（Nishimiyaetal.，2010中圖 3；Tsunogae and Santosh，2011中圖3-圖4）。

多數(shù)情況下，假藍(lán)寶石和石英沒有直接接觸，而被Grt+Sil或Opx+Sil±Grt組合構(gòu)成的復(fù)合冠狀體分開，其中夕線石一般靠近假藍(lán)寶石，石榴石或紫蘇輝石靠近石英，如南極洲內(nèi)皮爾地體（Ellis，1980中圖1；Grew，1980；Grewetal.，2006中圖3-圖4；Shimizuetal.，2013中圖 2-圖3）、印度東高支山地體（Senguptaetal.，1990中圖4；Dasgupta and Ehl，1993中圖5；Mohanetal.，1997中圖2；Boseetal.，2000中圖4；Bose and Das，2007中圖3；Prakashetal.，2015中圖5-圖7）、和巴西 Anápolis-Itau?u地體（Moraesetal.，2002中圖2；Baldwinetal.，2005中圖3）等。其次，假藍(lán)寶石和石英呈獨立的包體位于石榴石、堇青石或夕線石等內(nèi)（圖2c，d），如上述印度東高支山地體（Rao and Chmielowski，2011中圖2）和我國華北孔茲巖帶集寧地體土貴烏拉露頭（Santoshetal.，2007中圖4）等。假藍(lán)寶石和石英被堇青石所分離的實例如意大利中阿爾卑斯Gruf地體（Droop and Bucher-Nurminen，1984中圖5）。假藍(lán)寶石和石英組合間也常發(fā)育Pl+Kfs復(fù)式冠狀體，其中斜長石靠近假藍(lán)寶石，鉀長石靠近石英一側(cè)，如內(nèi)皮爾雜巖地體（Shimizuetal.，2013中圖2-圖3）。Spr+Qz±Spl／Opx組合也以交生體的形式出現(xiàn)，是早期礦物分解的產(chǎn)物，如上述介紹的印度南部麻粒巖地體、內(nèi)皮爾雜巖地體 （Motoyoshi and Hensen，1989中 圖 1；Harley and Motoyoshi，2000中圖2）、東高支山地體（Bose and Das，2007中圖3；Rao and Chmielowski，2011中圖3）、以及阿爾及利亞In Ouzzal地體（Guiraudetal.，1996中圖 2；Adjeridetal.，2013中圖3）等。

1.2 假藍(lán)寶石+紫蘇輝石

在石英巖或含石英的麻粒巖中，Spr+Opx+Qz組合的介紹見上面一節(jié)。在硅不飽和體系中，假藍(lán)寶石也可呈自形的變斑晶與紫蘇輝石共生（圖2b），其他礦物可能還有鋁直閃石、石榴石、夕線石、剛玉、堇青石或尖晶石等。典型實例如印度東高支山地體，粗粒紫蘇輝石和假藍(lán)寶石變斑晶被后期夕線石、堇青石、或 Opx2+Sil／Spr2組合取代（Boseetal.，2000中圖4；Rickersetal.，2001中圖3-圖4；Prakashetal.，2015中圖5-圖7）、印度南部麻粒巖地體（Sajeevetal.，2001中圖1）、斯里蘭卡高地地體（Sajeev and Osanai，2004中圖4；Osanaietal.，2006中圖3）等。在挪威羅加蘭地區(qū)發(fā)育的假藍(lán)寶石麻粒巖中，細(xì)粒的尖晶石+堇青石后成合晶或內(nèi)環(huán)為尖晶石外環(huán)為堇青石的冠狀體常取代假藍(lán)寶石，或發(fā)育在假藍(lán)寶石和紫蘇輝石變斑晶之間（Drüppeletal.，2013中的圖4；Blereauetal.，2017中圖6）。Spr+Opx±Crd組合也常呈交生體取代其他礦物，如石榴石和早期的紫蘇輝石，實例如印度東高支山地體（Rickersetal.，2001中圖3）、印度南部麻粒巖地體 Spr／Spl+Opx±Pl／Crd交生體取代石榴石（Brown and Raith，1996中圖 2；Raithetal.，1997中圖 3；Sajeevetal.，2001中圖 1；Sajeevetal.，2004中圖 3；Tamashiroetal.，2004中圖 5-圖 7；Braunetal.，2007中圖3；Kondouetal.，2009中圖2；Brandtetal.，2011中圖 4；Tsunogae and Santosh，2010中圖 3；Tsunogae and Santosh，2011中圖3；Prakashetal.，2018中圖3-圖4）、南極洲Rauer Group（Harley and Fitzsimons，1991中圖2；Harley，1998b中圖5；Kelseyetal.，2007中圖3）、南哈里斯地體（Baba，2003中圖4、圖 8）、中阿爾卑斯 Gruf地體（Droop and Bucher-Nurminen，1984中圖4）、巴西 Anápolis-Itau?u地體（Moraeset al.，2002中圖2）、阿爾及利亞In Ouzzal地體中Spr+Opx+Crd／Sil／Qz交生體取代石榴石（Bertrandetal.，1992中圖 3；Guiraudetal.，1996中圖 2；Mourietal.，1996中圖 2；Adjeridetal.，2013中圖4）、斯里蘭卡高地地體Spr+Opx±Crd組合取代石榴石（Kriegsman and Schumacher，1999中圖3；Sajeev and Osanai，2004中圖5；Osanaietal.，2006中圖3；Osanaietal.，2016中圖5-圖6）、以及我國秦嶺-桐柏造山帶中Spr+Opx+Pl組合（Xiangetal.，2014中圖2）等。在納米比亞西北部埃普帕地體（Brandtetal.，2007中圖3）和澳大利亞斯特蘭韋斯地區(qū)（Goscombe，1992中圖3），文獻(xiàn)既報道了變斑晶狀的假藍(lán)寶石和紫蘇輝石，也報道了圍繞早期紫蘇輝石發(fā)育的Spr+Opx后成合晶。在阿爾及利亞In Ouzzal地體，文獻(xiàn)報道了取代早期黑云母的Spr+Opx+Crd+Kfs后成合晶，其中堇青石常發(fā)育在假藍(lán)寶石與鉀長石或紫蘇輝石之間（Ouzeganeetal.，2003中圖5）。

1.3 假藍(lán)寶石+尖晶石±剛玉

含石英的巖石或微域內(nèi)，假藍(lán)寶石和尖晶石一般都與石英共生，如“1.1假藍(lán)寶石+石英”中的描述。在硅不飽和的巖石或微域內(nèi)，平衡共生的Spr+Spl組合較少，它們一般發(fā)育在石榴石包體內(nèi)，呈復(fù)式包體或相鄰的獨立包體，如斯里蘭卡高地地體（Dharmapriyaetal.，2017中圖2-圖3）。相比而言，假藍(lán)寶石呈冠狀體圍繞尖晶石生長的現(xiàn)象更為常見（圖2e，f），在同時含尖晶石、剛玉和假藍(lán)寶石的超高溫麻粒巖中，詳細(xì)的巖相學(xué)工作常能發(fā)現(xiàn)這種假藍(lán)寶石圍繞尖晶石或剛玉生長的現(xiàn)象（文獻(xiàn)見Kelsey，2008；Kelsey and Hand，2015；表1所列文獻(xiàn)）。代表性實例如印度東高支山地體（Mohanetal.，1997中圖 1；Boseetal.，2000中圖 4；Prakashetal.，2015中圖7）、印度南部麻粒巖地體（Santosh and Sajeev，2006中圖 3；Prakash and Sharma，2008中圖2；Nishimiyaetal.，2010中圖 3；Brandtetal.，2011中圖 4；Tsunogae and Santosh，2011中圖3；Prakashetal.，2018中圖3）、斯里蘭卡高地地體（Kriegsman and Schumacher，1999中圖3）、蘇格蘭西北部南哈里斯地體（Baba，2003中圖2）、巴西 Anápolis-Itau?u地體（Moraesetal.，2002中圖 2）、南非林波波活動帶（Horrocks，1983中圖2-圖4）、納米比亞西北部埃普帕地體（Brandtetal.，2007中圖3）、馬達(dá)加斯加南部Sakena河床（Raithetal.，2008中圖2-圖3）、我國華北克拉通孔茲巖帶集寧和大青山地體（Santoshetal.，2007中圖5；Santoshetal.，2009中圖4-圖5；Tsunogaeetal.，2011中圖3；Guoetal.，2012中圖6；Jiaoetal.，2017中圖4）、以及我國秦嶺-桐柏造山帶（Xiangetal.，2014中圖2）。在阿爾及利亞In Ouzzal地體文獻(xiàn)報道了圍繞剛玉生長的粗粒假藍(lán)寶石，而假藍(lán)寶石又被夕線石包裹，且夕線石和粗粒假藍(lán)寶石隨后反應(yīng)形成Spr+Crd后成合晶（Bertrandetal.，1992中圖2；Ouzeganeetal.，2003中圖3）。在意大利中阿爾卑斯Gruf地體假藍(lán)寶石麻粒巖中，文獻(xiàn)報道了假藍(lán)寶石圍繞尖晶石生長的結(jié)構(gòu)，還觀察到尖晶石圍繞假藍(lán)寶石這一相反的結(jié)構(gòu)（Droop and Bucher-Nurminen，1984）。在南非林波波帶，文獻(xiàn)報道了尖晶石圍繞剛玉，假藍(lán)寶石圍繞尖晶石生長的結(jié)構(gòu)，假藍(lán)寶石隨后被堇青石將其與石榴石或鋁直閃石分開（Horrocks，1983中圖 2-圖 3；Windleyetal.，1984中圖 2；Droop，1989中圖4-圖5）。

1.4 假藍(lán)寶石+堇青石

假藍(lán)寶石+堇青石和尖晶石+堇青石的礦物組合常以交生體或后成合晶發(fā)育在Sil／Ky周圍，有時完全取代它們，只留下夕線石或藍(lán)晶石的晶形（即假晶；圖2g），如蘇格蘭南哈里斯地體（Baba，2003中圖6、圖8）、南極洲 Rauer Group（Harley，1998b中圖6；Tong and Wilson，2006中圖5）、印度南部麻粒巖地體（Brown and Raith，1996中圖2；Raithetal.，1997中圖2；Santosh and Sajeev，2006中圖4-圖5；Kanazawaetal.，2009中圖4；Brandtetal.，2011中圖4；Shaziaetal.，2012中圖 3）、斯里蘭卡高地地體（Kriegsman and Schumacher，1999中圖3）、挪威南部的Bamble麻粒巖地體（Kihle and Bucher-Nurminen，1992中圖9）、中阿爾卑斯 Gruf地體（Droop and Bucher-Nurminen，1984中圖3-圖4）、納米比亞西北部埃普帕地體（Brandtetal.，2007中圖3）、秘魯安第斯山脈莫延多-卡馬納地塊（Martignole and Marlelat，2003中圖20）等；或生長在紫蘇輝石、石榴石邊部，如印度東高支山地體（Boseetal.，2000中圖4；Boseetal.，2016中圖4）。在巴西Anápolis-Itau?u地體假藍(lán)寶石麻粒巖中，文獻(xiàn)報道了取代夕線石的Spr+Crd組合，還發(fā)現(xiàn)石榴石和夕線石之間發(fā)育的Spr+Crd+Pl交生體（Moraesetal.，2002中圖2）。在印度南部麻粒巖地體，文獻(xiàn)還報道了Spr+Crd后成合晶發(fā)育在鋁直閃石周圍，可能與其分解有關(guān)（Santosh and Sajeev，2006中圖6）。粗粒的假藍(lán)寶石和堇青石變斑晶在該帶也有報道（Sajeevetal.，2004中圖3）。在In Ouzzal地體，可觀察到細(xì)粒Spr+Crd交生體發(fā)育在夕線石和紫蘇輝石之間，和發(fā)育在粗粒假藍(lán)寶石或夕線石邊部或它們之間（Bertrandet al.，1992中圖2、圖4；Mourietal.，1996中圖2；Ouzegane and Boumaza，1996中圖3；Ouzeganeetal.，2003中圖3、圖6）。在林波波帶，Spr+Crd組合不僅發(fā)育在紫蘇輝石和夕線石之間，還常位于鈉柱晶石和鋁直閃石周圍，暗示它們可能也是形成假藍(lán)寶石后成合晶的反應(yīng)物（Windleyetal.，1984中圖2；Droop，1989中圖4-圖5）。在該帶，還可以觀察到晚期的Spl+Crd組合構(gòu)成的交生體取代早期Spr+Crd交生體的結(jié)構(gòu)（Droop，1989中圖3）。粗粒假藍(lán)寶石和堇青石變斑晶常被晚期冠狀體或后成合晶分開，如Opx+Sil組合，實例如印度東高支山地體（Boseetal.，2000中圖4；Prakashet al.，2015中圖5-圖6）。

1.5 假藍(lán)寶石+斜長石

假藍(lán)寶石+斜長石組合與上述假藍(lán)寶石+堇青石組合一樣，常圍繞夕線石、藍(lán)晶石、黑云母或石榴石生長（圖2h），斜長石的形成與體系中含Ca礦物如石榴石的分解有關(guān)。典型研究實例如印度南部麻粒巖地體（Sajeevetal.，2004中圖3；Brandtetal.，2011中圖2、圖4）、我國大青山地體東坡和沙爾沁露頭（Tsunogaeetal.，2011中圖3；Guoetal.，2012中圖6；Jiaoetal.，2015中圖4-圖6；Jiaoetal.，2017中圖4）、加拿大亞大巴斯卡東糜棱巖三角區(qū)（Baldwinetal.，2007中圖6-圖7；Baldwinetal.，2015中圖2、圖5）、德國Saxon麻粒巖地體（R?tzler and Romer，2001中圖2）、以及斯里蘭卡高地地體（Kriegsman and Schumacher，1999中圖 3）等。

1.6 含假藍(lán)寶石的其他礦物組合

在南非林波波帶，文獻(xiàn)報道了富Mg十字石和假藍(lán)寶石的組合，可觀察到在石榴石包體內(nèi)，假藍(lán)寶石圍繞十字石和紫蘇輝石生長（Tsunogae and van Reenen，2006中圖2-圖3）。從上述結(jié)構(gòu)可判斷假藍(lán)寶石可能是十字石、紫蘇輝石與石榴石變質(zhì)反應(yīng)的產(chǎn)物。在林波波帶中還發(fā)現(xiàn)粗粒的假藍(lán)寶石與鈉柱晶石的交生體組合，后期又被細(xì)粒的Spr+Crd組合取代（Droop，1989中圖2）。在斯里蘭卡高地雜巖中，石榴石包體內(nèi)發(fā)現(xiàn)相接觸的假藍(lán)寶石和藍(lán)晶石，以及假藍(lán)寶石、尖晶石和鋁直閃石包體相鄰（Hiroietal.，1994中圖 3；Dharmapriyaetal.，2017中圖2-圖3）。文獻(xiàn)解釋Spr+Ky組合可能是富Mg十字石分解的產(chǎn)物，但從提供的照片看，不規(guī)則的假藍(lán)寶石發(fā)育在粗粒的藍(lán)晶石邊部，因此我們認(rèn)為假藍(lán)寶石和藍(lán)晶石更像是反應(yīng)關(guān)系。在我國華北克拉通集寧和大青山地體（Santoshetal.，2007中圖5；Jiaoetal.，2015中圖4-圖5）、斯里蘭卡高地地體（Dharmapriyaetal.，2015中圖3）、蘇格蘭西北部南哈里斯地體（Baba，2003中圖6），文獻(xiàn)報道了石榴石包體內(nèi)共生的假藍(lán)寶石和磁鐵礦組合（圖2d）。在印度南部麻粒巖地體，文獻(xiàn)報道了圍繞石榴石并包裹剛玉的Spr+Ged±St交生體（Kanazawaetal.，2009中圖4；Nishimiyaetal.，2010中圖3；Tsunogae and Santosh，2011中圖3）和 Spr+Sil交生體（Santosh and Sajeev，2006中圖4）。此外，在印度南部麻粒巖地體（Brandtetal.，2011中圖4）、華北克拉通集寧地體（Santoshetal.，2007中圖4）等地，假藍(lán)寶石還常生長在鉀長石內(nèi)，有時它們之間發(fā)育斜長石的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)（圖2e）。

自夕線石投影的SiO2-FeAl2O4-MgAl2O4三角圖中，標(biāo)出了上述介紹的四種常見含假藍(lán)寶石礦物組合的穩(wěn)定域和可能的演化過程，如 Spr+Qz±Spl／Opx、Spr+Opx、Spr+Spl和Spr+Crd或它們間的組合（圖3）。這些含假藍(lán)寶石礦物組合的演化所指示的溫壓條件及其變化（P-T軌跡）將在最后一節(jié)討論。

2 假藍(lán)寶石的礦物化學(xué)特征

假藍(lán)寶石的化學(xué)成分主要含Al2O3、MgO、SiO2、FeOT和少量 Cr2O3，其化學(xué)式大致為（Mg，F(xiàn)e）16-nAl32+2nSi8-nO80，其中n＝0～2.5（Schreyer and Abraham，1975）。由電子探針分析得到的假藍(lán)寶石的化學(xué)成分一般根據(jù)20個氧原子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，其中Fe2O3含量由化學(xué)計量平衡法計算得到。圖4為11個典型超高溫變質(zhì)巖地區(qū)中假藍(lán)寶石的化學(xué)成分特征，詳細(xì)數(shù)據(jù)和參考文獻(xiàn)見電子版附表1。表中搜集了這些超高溫變質(zhì)巖地體不同結(jié)構(gòu)位置的假藍(lán)寶石共99個分析數(shù)據(jù)，原始文獻(xiàn)中總量偏高（＞101.5）或偏低（＜98.5）的數(shù)據(jù)已刪除。

圖3 SiO2-FeAl2 O4-MgAl2 O4三角圖中含假藍(lán)寶石礦物組合的穩(wěn)定域和演化過程（據(jù)Prakash et al.，2015修改）Fig.3 Stability and evolution of the Spr-bearing mineral assemblages in SiO2-FeAl2 O4-MgAl2O4 triangular diagram（modified after Prakash et al.，2015）

圖4 假藍(lán)寶石的化學(xué)成分特征Fig.4 Chemical compositions of sapphirine

這些地區(qū)的假藍(lán)寶石化學(xué)成分大都重疊，XMg（＝Mg／（Mg+Fe2+））全部大于0.70（附表1）。我國華北克拉通集寧和大青山地體、印度東高支山地體以及納米比亞西北部埃普帕地體中假藍(lán)寶石的 XMg偏低，為 0.70～0.80，巴西Anápolis-Itau?u地體中假藍(lán)寶石的 XMg相對集中為0.76～0.82；其他地體中假藍(lán)寶石的化學(xué)成分變化較大，尤其是印度南部麻粒巖地體。這是由于這些地體中包含不同參考文獻(xiàn)中采自不同露頭的含假藍(lán)寶石麻粒巖（附表1）。在同一文獻(xiàn)中這些假藍(lán)寶石的XMg相對集中，如印度南部麻粒巖地體Madurai地區(qū)Ganguvarpatti村的一處小礦坑中假藍(lán)寶石的XMg為0.71～0.75（Sajeevetal.，2004），而巴爾卡德-高韋里河剪切帶內(nèi)卡魯爾鎮(zhèn)北北西約25km處Panangad露頭的假藍(lán)寶石的 XMg為0.86～0.91（Nishimiyaetal.，2010）。這些地體中假藍(lán)寶石的 XFe3+（＝Fe3+／（Fe3++Fe2+））變化范圍很寬，最低接近0值，最高可達(dá)0.7。我國華北克拉通大青山地體、納米比亞西北部埃普帕地體、印度南部東高支山地體和南極洲內(nèi)皮爾地體中假藍(lán)寶石的XFe3+相對集中，數(shù)值依次增加，分別為0.04～0.14、0.12～0.20、0.20～0.30和0.15～0.40，可能反應(yīng)了它們不同的氧化還原狀態(tài)。其他地體中假藍(lán)寶石的XFe3+變化較分散，尤其是印度南部麻粒巖地體，最低為0.03～0.05，最高為0.36～0.70，暗示著同一地體中不同露頭或樣品之間截然不同的氧化還原狀態(tài)。在圖4中，多數(shù)假藍(lán)寶石成分點投影在理想的切爾邁克取代線上（（Mg，F(xiàn)e）2++Si4+＝Al3++Al3+），橫跨在 7∶9∶3（（Mg，F(xiàn)e）O∶Al2O3+Fe2O3+Cr2O3∶SiO2）端元兩側(cè)，但斯里蘭卡高地地體兩個與石英共生的假藍(lán)寶石成分投影在靠近2∶2∶1的端元，也有個別數(shù)據(jù)投影在理想的切爾邁克取代線之下。

高溫高壓實驗巖石學(xué)在1400℃和15kbar條件下合成的假藍(lán)寶石富硅，靠近2∶2∶1端元（Taylor，1973），但自然界高溫-超高溫麻粒巖中的假藍(lán)寶石化學(xué)成分一般靠近7∶9∶3端元，或者更富鋁，位于7∶9∶3和3∶5∶1端元之間（圖4）。同一地體內(nèi)假藍(lán)寶石化學(xué)成分的變化，如印度南部麻粒巖地體，除了體現(xiàn)了不同變質(zhì)階段假藍(lán)寶石成分之間的差異外，如早期石榴石或鋁硅酸鹽礦物包體內(nèi)、或與石英共生的假藍(lán)寶石一般富硅，而晚期與堇青石、紫蘇輝石等呈后成合晶狀發(fā)育的假藍(lán)寶石一般富鋁（圖4），全巖或微區(qū)化學(xué)成分的不同也會對假藍(lán)寶石的成分有很大的影響。

3 含假藍(lán)寶石的礦物組合對超高溫變質(zhì)作用研究的意義

3.1 Spr+Qz組合與超高溫變質(zhì)作用

FMAS體系的實驗巖石學(xué)研究和熱力學(xué)理論模擬得到Spr+Qz組合至少指示了1000℃和7kbar的溫壓條件（Hensen and Green，1971，1972，1973；Bertrandetal.，1991）。借助與Spr+Qz共生的其他礦物組合的溫壓計，如Grt+Crd、Grt+Opx溫壓計、紫蘇輝石中Al含量溫度計，還可以間接證實該組合形成的極端溫度條件（Grew，1980；Horrocks，1983；Harley，1998b）。因此，Harley（2008）認(rèn)為Spr+Qz組合是巖石經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用的指示性礦物組合之一，其他指示性組合如 Opx+Sil+Qz、Grt／Opx／Spl+Osm等。然而，在氧化的體系中，尤其與磁鐵礦甚至赤鐵礦共生的假藍(lán)寶石，其晶格中可容納大量的Fe3+（XFe3+＝0～0.7），有時可能出溶磁鐵礦或赤鐵礦條紋，這時Spr+Qz組合穩(wěn)定域的溫度會極大地降低（Grew，1982；Hensen，1986；Powell and Sandiford，1988；Gnos and Kurz，1994；Taylor-Jones and Powell，2010；Wheller and Powell，2014）。阿拉伯聯(lián)合酋長國賽邁爾蛇綠巖地體發(fā)育的麻粒巖具有很高的氧逸度，峰期礦物組合為Spr+Spl+Mag+鈦鐵-Hem+Pl+En+Qz和Spr+Crn+鈦鐵-Hem+Phl+Pl，原文利用二輝石溫度計得到含假藍(lán)寶石麻粒巖周圍石英巖和角閃石的溫度分別為830℃和835℃（Gnos and Kurz，1994）。由于受到擴(kuò)散作用的影響，這些傳統(tǒng)溫度計得到的結(jié)果可能偏低100℃以上（Pattisonet al.，2003），即便如此，賽邁爾蛇綠巖地體發(fā)育的高氧逸度、含假藍(lán)寶石麻粒巖可能的峰期溫度仍比實驗限定的結(jié)果低100℃左右。

一般來說，含Mag+Ilm組合的體系指示氧化的環(huán)境，而含Rt+Ilm的體系指示較還原的狀態(tài)（Wheller and Powell，2014）。氧化體系中Spr+Qz組合穩(wěn)定域的溫度下限較還原體系中的低30℃，分別為920℃和950℃（Wheller and Powell，2014）。此外，在相同溫壓條件下，氧化和還原條件下和假藍(lán)寶石共生的礦物組合有所不同，例如，在1000℃和7.5kbar的AFM體系中，還原條件下的共生礦物組合為Spr+Sil+Opx（+Rt+Ilm），而氧化條件下的共生組合為Spr+Spl+Grt（+Mag+Ilm）（Taylor-Jones and Powell，2010；Wheller and Powell，2014）。在KFMASHTO體系下，假藍(lán)寶石新的a-x活度模型的標(biāo)定，使得我們可以準(zhǔn)確確定氧化條件下Spr+Qz組合穩(wěn)定的溫壓范圍（Taylor-Jones and Powell，2010；Wheller and Powell，2014）。因此，對體系中Spr+Qz組合穩(wěn)定性的判斷及其溫壓條件的計算要充分考慮系統(tǒng)的氧化還原狀態(tài)的影響，采用包含F(xiàn)e2O3較全的組分體系進(jìn)行視剖面圖計算。T／P-M（O）（＝XFe3+）視剖面圖可評估體系中氧逸度變化對共生礦物組合的影響（Korhonenetal.，2012）。加拿大拉布拉多地區(qū)威爾遜湖地體的麻粒巖具有很高的氧逸度，副礦物有鈦赤鐵礦和磁鐵礦，根據(jù)FMAS體系下的實驗巖石學(xué)結(jié)果，Spr+Mag+Qz（+Opx+Sil+Ky+Crn+Spl）組合的溫壓條件高于 1100℃和 11kbar，甚至達(dá)到 1150℃和13kbar（Morse and Talley，1971）。在 NCKFMASHTO體系下，視剖面圖計算得到的該區(qū)Spr+Qz組合的峰期溫壓條件則為960～935℃和10～8.6kbar（Korhonenetal.，2012）。在我國華北克拉通孔茲巖帶天皮山露頭，假藍(lán)寶石常與磁鐵礦接觸共生，NCKFMASHTO體系下視剖面圖模擬結(jié)果限定峰期含Spr+Qz組合的溫壓條件為＞950℃和＞7.5kbar（Shimizuetal.，2013）。假藍(lán)寶石端元組分的熱力學(xué)性質(zhì)和a-x活度模型仍需要進(jìn)一步實驗標(biāo)定和不斷完善以便更加準(zhǔn)確地限定自然界中Spr+Qz組合以及其他含假藍(lán)寶石礦物組合的溫壓條件。

此外，有些看似相接觸的假藍(lán)寶石和石英并非共生組合，石英可能是后期熔體冷卻結(jié)晶的產(chǎn)物（Harley，2008），這需要我們仔細(xì)分辨石英是否是早期熔體的假象，比如呈尖尖的、很小的二面角發(fā)育在其他礦物顆粒之間，石英和假藍(lán)寶石之間是否有平直的接觸關(guān)系。

含假藍(lán)寶石礦物組合的發(fā)育除了與體系的溫壓條件有很大的關(guān)系外，與巖石有效化學(xué)成分也有關(guān)系。假藍(lán)寶石是一種富Mg-Al的礦物，從以上統(tǒng)計的數(shù)據(jù)看，其XMg大多數(shù)大于0.70，因此假藍(lán)寶石一般發(fā)育在富Mg的巖石或微域內(nèi)（全巖XMg大于0.50；圖3、圖5）。前人研究表明以包體形式存在的假藍(lán)寶石一般出現(xiàn)在XMg較高的微域，由假藍(lán)寶石和其他礦物構(gòu)成的后成合晶微域內(nèi)的XMg一般較低，作者認(rèn)為前者形成于變質(zhì)作用早期XMg較高的環(huán)境，而后者形成于變質(zhì)作用晚期，并且全巖化學(xué)成分所有調(diào)整，全巖XMg降低（Baba，2003）。含假藍(lán)寶石礦物組合隨全巖化學(xué)成分的變化可反映在AFM三角圖中，以挪威羅加蘭、阿爾及利亞In Ouzzal地體、和印度南部麻粒巖地體（含）假藍(lán)寶石麻粒巖為代表，多數(shù)富Mg-Al麻粒巖投影在圖中高M(jìn)g的陰影區(qū)，發(fā)育Spr+Opx±Crd組合，但當(dāng)假藍(lán)寶石在巖石中含量很低且局部出現(xiàn)時，巖石的主體礦物組合為Opx+Crd，而發(fā)育Spr微域內(nèi)的化學(xué)成分應(yīng)與全巖化學(xué)成分有所不同（圖5）。局部稍富Fe的微域可能會出現(xiàn)Spr+Spl±Opx的礦物組合，局部富集 Al的微域還可能發(fā)育 Spr+Spl+Sil／Crn、Spr+Sil／Crn±Crd、Spr+Crd組合。

圖5 自長石投影的AFM（Al2 O3 -FeO-MgO）三角圖圖中陰影區(qū)代表高M(jìn)g的全巖化學(xué)成分Fig.5 AFM compatibility diagram plotting from feldspar Shadow area representing high-Mg bulk compositions

3.2 假藍(lán)寶石形成和分解指示的P-T軌跡

盡管對于具體的巖石來說，目前已有很復(fù)雜的P-T相圖（如 KFMASH、FMASTO、KFMASHTO）和 NCKFMASHTO體系下的視剖面圖來精確模擬含假藍(lán)寶石麻粒巖的變質(zhì)演化過程 （Kelseyetal.，2004；Taylor-Jones and Powell，2010；Wheller and Powell，2014；Kelsey and Hand，2015），但 FMAS體系的P-T成巖格子仍是解釋這些富Al、Mg和Fe的含假藍(lán)寶石礦物組合最簡單和有效的方法，尤其是當(dāng)用于概述全巖成分不同的麻粒巖發(fā)育的相同礦物組合的演化過程。圖6是Kelseyetal.（2004）利用在硅飽和以及不飽和體系下都兼容的、新的假藍(lán)寶石的a-x活度模型計算得到的FMAS體系下的P-T相圖，其中不變點［Spl］、［Qz］和［Opx］位于較低的溫壓條件，即約6.5kbar和960～990℃范圍內(nèi)，而最初實驗巖石學(xué)確定的FMAS體系的P-T相圖中（Hensen and Green，1971，1972，1973），它們位于8～10kbar和950～1070℃范圍內(nèi)。在FMASH體系下，這些不變點的位置將隨著水活度的增加沿著Crd缺失的單變線向高溫和高壓方向移動（Kelseyetal.，2004），因此 Hensen and Green（1971，1972，1973）可能是在較高水活度條件下得到的FMAS體系P-T相圖。

圖6 FMAS體系下P-T相圖中（據(jù)Kelsey et al.，2004修改）含假藍(lán)寶石礦物組合可能的演化軌跡Fig.6 Possible metamorphic paths of the Spr-bearing mineral assemblage in P-T projection for the FMAS system（modified after Kelsey et al.，2004）

假藍(lán)寶石圍繞尖晶石生長的現(xiàn)象，指示著尖晶石的分解和假藍(lán)寶石的生長，可能對應(yīng)著FMAS體系中Spl+Qz+Opx＝Grt+Spr的變質(zhì)反應(yīng)。也有學(xué)者認(rèn)為在富含剛玉和鈣長石的Ca-Al質(zhì)巖石中這種冠狀體的形成可能與流體交代作用有關(guān)（Raithetal.，2008）。假藍(lán)寶石中紫蘇輝石和夕線石的包體，以及石榴石內(nèi)交生狀的Spr+Qz復(fù)合包體指示了FMAS體系中Opx+Sil＝Grt+Spr+Qz和Grt+Sil＝Spl+Spr+Qz的變質(zhì)反應(yīng)。這些反應(yīng)一般具有正的dP／dT斜率，因此向左穿過這些反應(yīng)指示了冷卻的變質(zhì)過程，可能還伴隨著升壓過程，而向右穿過這些反應(yīng)一般指示了升溫減壓的進(jìn)變質(zhì)過程。假藍(lán)寶石、尖晶石和石英常呈獨立的包體位于石榴石、夕線石或紫蘇輝石中，并且夕線石和石榴石／紫蘇輝石復(fù)合冠狀體常圍繞假藍(lán)寶石生長，這些結(jié)構(gòu)指示了假藍(lán)寶石的分解反應(yīng)，即向左穿過上述FMAS反應(yīng)。

圍繞粗粒變斑晶如石榴石、紫蘇輝石、夕線石生長的含假藍(lán)寶石后成合晶組合是Mg-Al質(zhì)、尤其是硅不飽和麻粒巖中常見的結(jié)構(gòu)，如Spr+Crd+Opx交生狀后成合晶是早期高Al紫蘇輝石或石榴石完全分解的產(chǎn)物（Brandtetal.，2007）。紫蘇輝石和夕線石之間發(fā)育的Spr／Spl+Crd交生體，指示了紫蘇輝石和夕線石的分解反應(yīng)，如Opx+Sil＝Crd+Spr+Grt，一般發(fā)生在近等溫減壓的變質(zhì)階段。然而，最近的研究表明這些含假藍(lán)寶石的后成合晶組合可以形成于減壓或者升溫階段，或同時減壓升溫的變質(zhì)過程（Dumondetal.，2017；Jiaoetal.，2017）。假藍(lán)寶石與紫蘇輝石、堇青石或斜長石構(gòu)成的后成合晶的形成很難體現(xiàn)在FMASP-T相圖的變質(zhì)反應(yīng)中，這需要我們對具體的巖石進(jìn)行更細(xì)致的復(fù)雜體系下的視剖面圖模擬，來解析含假藍(lán)寶石后成合晶的形成是否同時伴隨著升溫過程。假藍(lán)寶石被堇青石或含堇青石的礦物組合所取代，如Opx+Spr+Qz＝Grt+Crd、Spr+Qz＝Crd+Grt+Sil、Spr+Qz+Grt＝Crd+Spl，一般認(rèn)為指示了近等溫減壓過程。據(jù)文獻(xiàn)報道其他礦物分解形成堇青石或含堇青石的礦物組合的變質(zhì)反應(yīng)同樣一般指示了減壓過程，如Grt+Sil＝Spr／Spl+Crd、Grt+Sil+Qz＝Crd、Grt+Qz＝Opx+Crd（Harley，1998b），盡管有些學(xué)者認(rèn)為堇青石的形成可能反映了體系中水活度的變化，而非大規(guī)模的減壓過程（Kelseyet al.，2004；Baldwinetal.，2005）。

除此之外，在富Mg-Al的高溫-超高溫巖石中，早期殘留的含水礦物鋁直閃石（（Mg，F(xiàn)e）5Al2［Si6Al2O22］（OH）2）的保存和識別，可以限定超高溫進(jìn)變質(zhì)過程。鋁直閃石常以包體形式位于紫蘇輝石、石榴石、假藍(lán)寶石等高溫-超高溫礦物中，或假藍(lán)寶石圍繞鋁直閃石生長，指示鋁直閃石是早期變質(zhì)階段的礦物（Droop，1989；Goscombe，1992；Kriegsman and Schumacher，1999；Tsunogae and van Reenen，2006；Kanazawaetal.，2009）。在MASH體系中存在Spr+Crd＝Ged+Sil的變質(zhì)反應(yīng)（Windleyetal.，1984）。但是由于它含水的性質(zhì)，其穩(wěn)定性與體系的水活度有很大關(guān)系，溫壓條件不易限定。在澳大利亞中部斯特蘭韋斯地區(qū)的麻粒巖中，含鋁直閃石礦物組合（如鋁直閃石+夕線石+紫蘇輝石+黑云母+斜長石+石英）的溫壓條件在固相線以下，為670～750℃和6～7.5kbar，該體系的水活度約為0.2（Dieneretal.，2008）。在另一個水活度較低的例子中，即印度南部巴爾卡德-高韋里剪切帶（Palghat-Cauvery Shear Zone system）的富 Mg-Al麻粒巖中（巖石富集原生的CO2流體包裹體），含鈉質(zhì)鋁直閃石礦物組合的溫度為900～990℃（Kanazawaetal.，2009）。在阿爾及利亞In Ouzzal地體的麻粒巖中，含Ged+Grt+Sil峰期礦物組合的溫壓條件為850～900℃和7～9kbar，體系的水活度在0.4～0.7之間。因此，在具體巖石中含鋁直閃石溫壓條件精確的限定取決于體系中水含量及其變化。

根據(jù)前面統(tǒng)計的世界范圍內(nèi)含假藍(lán)寶石礦物組合的保存和演化信息，我們將Mg-Al質(zhì)麻粒巖可能經(jīng)歷的P-T軌跡大致歸為兩類，如圖6中A、B所示。如果巖石中保存了尖晶石被假藍(lán)寶石取代，假藍(lán)寶石和石英被石榴石、紫蘇輝石和夕線石取代，而后者又被堇青石取代的變質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)，那么這些巖石很可能經(jīng)歷了一個超高溫峰期后近等壓冷卻和極高溫下的減壓過程，即A型P-T軌跡。A型P-T軌跡中溫度峰期早于壓力峰期出現(xiàn)，很可能是一個完整的逆時針P-T軌跡的一部分。超高溫變質(zhì)作用的難點在于強(qiáng)烈的高溫擴(kuò)散作用和后期礦物組合的疊加，使得早期進(jìn)變質(zhì)過程難以確定。但仔細(xì)的巖相學(xué)觀察常發(fā)現(xiàn)一些Mg-Al質(zhì)麻粒巖中保存了進(jìn)變質(zhì)階段礦物或變質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)，如石榴石或紫蘇輝石內(nèi)形成Spr+Qz交生狀組合的反應(yīng)可能指示了與A型P-T軌跡相反的過程，即B型P-T軌跡（圖6）。在斯里蘭卡高地，印度南部和蘇格蘭南哈里斯地體，文獻(xiàn)還報道了超高溫峰期變質(zhì)前殘留的高壓礦物，如藍(lán)晶石、富Mg的十字石（Hiroietal.，1994；Baba，1999，2003；Nishimiyaetal.，2010；Brandtetal.，2011 etc），在加拿大亞大巴斯卡東糜棱巖三角區(qū)，文獻(xiàn)報道了早期的榴輝巖隨后經(jīng)歷了超高溫變質(zhì)作用（Dumondetal.，2017）。這些研究實例指示著超高溫變質(zhì)作用之前發(fā)生的高壓麻粒巖相或榴輝巖相變質(zhì)作用。圖6中B型P-T軌跡可能是一個完整的順時針P-T軌跡的一部分。超高溫變質(zhì)作用不同的P-T軌跡形狀暗示著它們的成因機(jī)制并不單一，逆時針型P-T軌跡可解釋為同期的幔源基性巖漿底侵或增生作用的熱效應(yīng)，據(jù)此很難判斷超高溫變質(zhì)作用是否與造山作用相關(guān)；順時針型P-T軌跡，尤其是早期高壓變質(zhì)作用的保存，可解釋為熱造山帶快速伸展或垮塌帶來的熱弛豫效應(yīng)，或者造山帶內(nèi)疊加了幔源基性巖漿的加熱效應(yīng)。超高溫麻粒巖一般是二次或疊加變質(zhì)作用的結(jié)果，只記錄了整個P-T軌跡的片段信息，解析超高溫進(jìn)變質(zhì)過程，探討超高溫變質(zhì)作用與早期進(jìn)變質(zhì)作用的聯(lián)系（是連續(xù)的或獨立的構(gòu)造熱事件？）是解決其成因機(jī)制的關(guān)鍵，也是我們今后著力突破的研究方向。

4 結(jié)論

本文著重論述了世界典型超高溫麻粒巖中常見的幾種含假藍(lán)寶石礦物組合和他們產(chǎn)出的結(jié)構(gòu)位置以及假藍(lán)寶石的礦物化學(xué)特征，總結(jié)了這些巖石中普遍存在的假藍(lán)寶石的形成與分解的變質(zhì)演化過程，和可能指示的溫壓條件和P-T軌跡。含假藍(lán)寶石的礦物組合，尤其是Spr+Qz組合，對于指示超高溫變質(zhì)作用的發(fā)生，定性確定其溫壓條件和變質(zhì)演化歷史有重要的意義。Spr+Qz組合雖是超高溫變質(zhì)作用指示性的礦物組合，但其穩(wěn)定的溫壓條件取決于體系的氧化還原狀態(tài)。根據(jù)含假藍(lán)寶石礦物組合的演化規(guī)律，本文總結(jié)了超高溫麻粒巖常見的兩種P-T軌跡，兩種截然不同的演化軌跡說明超高溫變質(zhì)作用的成因并不單一，可能與幔源基性巖漿活動或者長期的熱造山作用有關(guān)。解決超高溫變質(zhì)作用成因機(jī)制的關(guān)鍵是詳細(xì)解析其進(jìn)變質(zhì)過程。細(xì)致的巖相學(xué)觀察以尋找早期殘留的礦物或其組合，分析粗粒變斑晶如石榴石的微量元素成分環(huán)帶，不同結(jié)構(gòu)位置，尤其是粗粒變斑晶內(nèi)的獨居石和鋯石原位高精度和高分辨率年代學(xué)和地球化學(xué)研究也許能提供超高溫早期變質(zhì)作用的信息。

謹(jǐn)以此文祝賀葉大年院士八十華誕。葉大年院士在礦物學(xué)和巖石學(xué)領(lǐng)域取得的科研成就令人嘆服；他精益求精、不折不撓的治學(xué)精神使人肅然起敬；他對晚輩學(xué)生孜孜不倦的教導(dǎo)和精心的培養(yǎng)使之終身受益；他胸懷家國天下的情懷值得我們終身學(xué)習(xí)。