中国西南天山造山带是塔里木板块向伊犁-中天山板块之下俯冲形成的晚古生代碰撞造山带,最终导致了南天山洋的闭合。高压低温变质带是该造山带的重要组成部分,为典型的洋壳-陆壳俯冲碰撞造山带,而位于高压低温变质带的北侧则为平行排列的低压高温变质带,出露一套以夕线石榴黑云斜长片麻岩、二辉麻粒岩、花岗质片麻岩和斜长角闪岩为代表的低压高温变质岩。通常认为该高压低温变质带与低压高温变质带构成了西南天山的双变质带。本文以哈布腾苏河和科布尔特河的高压低温变质岩以及出露于木扎尔特河的低压高温变质岩为重点研究对象,通过岩石学、地球化学、同位素年代学和相平衡模拟的综合研究,揭示上述变质带的物质组成,建立原岩形成时代和变质时代的年代格架,进而探讨西南天山造山带的构造演化模式。高压低温变质带主要由变基性岩和变沉积岩两大类岩石构成,变基性岩包括榴辉岩和蓝片岩,变沉积岩则为石榴多硅白云母片岩、白云母片岩以及长英质蓝片岩等,其中变沉积岩构成了高压低温变质带岩石的主体,变基性岩呈形态各异的岩块或构造透镜体赋存于变沉积岩中。榴辉岩分为蓝闪石榴辉岩、钠云母榴辉岩、绿帘石榴辉岩和蓝闪石榴角闪岩（退变榴辉岩）四类,蓝片岩分为含蓝闪石石榴白云母钠长片岩、石榴白云母蓝闪片岩和石榴白云母蓝闪石英片岩三类。榴辉岩主要矿物组合为石榴石+绿辉石+钠云母+绿帘石,退变榴辉岩则为石榴石+蓝闪石+角闪石;蓝片岩主要矿物组合为石榴石+蓝闪石十多硅白云母+钠云母+钠长石+石英。榴辉岩和蓝片岩中石榴石变斑晶均保存进变质生长环带,从核部到边部XMn和XFe降低,XMg和XCa升高,指示了升温进变质的演化过程。根据榴辉岩矿物共生组合、石榴石内部包体组合分布特征及传统地质温压计估算结果,确定榴辉岩经历了四个阶段的变质演化及其P-T条件,包括早期硬柱石蓝片岩相进变质阶段、峰期榴辉岩相变质阶段（T=543～579℃,P=1.5～1.6 Gpa）、峰后绿帘蓝片岩相退变质阶段（T=～450℃,P<1.0 Gpa）、晚期蓝闪绿片岩相退变质阶段（T<400℃,P<0.5 Gpa）。通过P-T视剖面图,计算榴辉岩、蓝片岩峰期变质的温压条件与传统地质温压计估算结果十分相近,其中榴辉岩的峰期变质条件T=520～550℃,P=1.7～1.9 Gpa;蓝片岩峰期变质条件T=520～620℃,P=1.7～2.3 Gpa。木扎尔特一带低压高温变质带夕线石榴黑云斜长片麻岩记录了四个阶段的变质演化:早期进变质阶段（T=557～622℃,P=2.5～4.5 kbar）、峰期角闪-麻粒岩相变质阶段（T=644～681℃,P=4.0～5.2 kbar）、峰后早期近等温减压阶段（T=578～639℃,P=2.6～4.5 kbar）和峰后晚期退变质阶段,变质演化P-T轨迹具有顺时针型式。地球化学分析结果显示哈布腾苏一带变基性岩原岩成分主要为拉斑玄武岩和少量碱性玄武岩。根据微量元素和稀土元素特征,榴辉岩原岩可进一步划分为N-MORB（正常洋中脊玄武岩）、E-MORB（富集洋中脊玄武岩）和OIB（洋岛玄武岩）三种类型,蓝片岩为OIB型,表明研究区早古生代曾发育有洋盆,其演化过程中可能受到结晶分异作用以及异源岩浆混合的影响,导致该区的变质基性岩元素地球化学特征具有MORB和OIB的亲缘性,暗示其原岩是在大洋中脊和临近洋岛共同作用背景下形成的。该区榴辉岩和蓝片岩的形成可能与先存洋壳残片经历高压-超高压变质作用及后期构造折返有关。哈布腾苏一带榴辉岩、石榴多硅白云母片岩、白云母片岩以及长英质蓝片岩中的白云母记录了相似的40Ar/39Ar坪年龄,变化于324～310 Ma之间,代表了塔里木板块与伊犁-中天山板块的主体碰撞时间,表明南天山洋闭合、消亡的时间应发生在晚石炭世。哈布腾苏一带高压低温变质带榴辉岩围岩变沉积岩继承性锆石显示440～401 Ma主峰和～699 Ma、802～770 Ma、961～926 Ma、～1090 Ma、2488～2441 Ma的次峰,表明早志留世早期-早泥盆世晚期形成的岩浆岩是最重要的一个物源区,中新元古代和古元古代早期形成的岩浆岩也是其重要物源之一。木扎尔特一带低压高温变质带中变沉积岩样品变质锆石记录了 300～258 Ma的变质年龄,表明低压高温变质带的峰期变质时代为早二叠世-中二叠世,这与研究区大理岩（270 Ma）和透辉石榴石英岩（270 Ma）变质锆石记录的年龄基本吻合。碎屑锆石显示470～406 Ma的主峰,以及1056～724 Ma的弱峰,表明物源区从新元古代到早泥盆世岩浆作用较强烈。低压高温变质带变沉积岩由于受到深熔事件的影响在其内部形成了规模不一的长英质脉体,这些长英质脉体中的新生锆石具有弱的振荡环带,低的Th/U比值,锆石形态学和内部结构也表明锆石结晶于与深熔作用有关的熔体中,长英质脉体获得的深熔时代为276.5±2.0 Ma、272.0±1.7 Ma、265.5±1.4 Ma,其年龄范围代表了木扎尔特地区低压高温变质带的形成时间可能为早中二叠世,该年龄与区域上西南天山造山带广泛出现的碰撞后岩浆事件的时代相一致,表明早二叠世西南天山造山带已进入造山后伸展减薄的后碰撞造山演化阶段,并伴随强烈的深熔作用。此外,长英质脉体中继承锆石年龄记录了一组421.8±3.2 Ma的年龄,与寄主岩石夕线石榴黑云斜长片麻岩一组主要的年龄峰值一致,表明长英质脉体可能来源于夕线石榴黑云斜长片麻岩的部分熔融作用,对应于南天山志留纪晚期的岩浆事件。综上所述,新疆西南天山造山带经历了十分复杂的演化历史。在漫长的地质演化过程中,塔里木板块与伊犁-中天山板块经历了俯冲-碰撞-折返,并伴随多期（多阶段）的变质-变形、岩浆作用的动力学过程。～470 Ma,南天山洋可能为一开阔的洋盆;～440 Ma南天山洋洋壳已经开始向北往伊犁-中天山板块之下俯冲,并在伊犁-中天山板块南缘形成大量440～401 Ma的陆缘岩浆弧;401～320 Ma间南天山洋处于持续消亡过程中,于320～310 Ma间两板块最终发生碰撞,并形成与俯冲作用相关的～300 Ma的同碰撞花岗岩;300 Ma后,西南天山由最初的挤压构造体制向伸展构造体制转变,地幔来源的岩浆提供热源使伊犁-中天山板块南缘的变泥质岩原岩发生低压高温变质作用,并伴随大量深熔长英质脉体形成,至此西南天山造山带演化趋于结束。