劉應華
摘要:調查區(qū)變質巖區(qū)跨東昆侖變質地區(qū)和南昆侖變質地區(qū)。從前寒武紀至晚古生代地層均有分布,文章正對前寒武紀金水口巖群白沙河巖組變質巖進行研究??偨Y其變質作用及其變質演化特征,希望為該地區(qū)地質研究工作提供有價值的參考依據。
關鍵詞:塔鶴托板日;寒武紀變質巖;變形作用;演化
1.前寒武紀區(qū)域變質巖
調查區(qū)前寒武紀區(qū)域變質巖在調查區(qū)的東北角和西北部零星出露,由晚太古—古元古代金水口巖群白沙河巖組中深變質巖系組成,它構成了東昆侖地層區(qū)的變質結晶基底。從調查資料來看,金水口巖群白沙河巖組變質巖保留相對較好。
1.1金水口巖群白沙河巖組變質巖
調查區(qū)內該套地層構成了東地層區(qū)的主要變質結晶基底,主體分布于那陵格勒河北部及河南側莫斯圖溝一帶,余者自卡而卻卡向西—喀爾洞一帶多呈海西—印支期巖漿巖中的頂蓋漂浮體或包體零星出露。地層邊界多與巖體呈侵入或斷層接觸關系,局部與早古生代地層呈斷層接觸。
1.2主要巖石及變質礦物特征
變質巖石類型主要以蝕變黑云二長變粒巖、石榴黑云更長變粒巖為主,部分黑云斜長角閃巖、中長角閃巖、倍長角閃巖、黑云斜長片麻巖,局部夾方解石大理巖、白云石大理巖等,可分別歸類為長英質變質巖、鈣質變質巖和鎂鐵質變質巖三類,夾少量變質基性火山巖。
(1)變粒巖類:
黑云二長變粒巖:殘余鱗片粒狀變晶結構,塊狀構造。部分巖石中見弱片麻狀構造。主要礦物及含量:斜長石20%~25%、鉀長石20%~25%、石英20%~25%、黑云母10%~20%、石榴石0~5%。副礦物少—微,以鋯石、磷灰石為主。主要巖性以黑云二長變粒巖為主,部分石榴黑云二長變粒巖、含石榴黑云二長變粒巖。
石榴黑云更長變粒巖:粒狀變晶結構;微定向構造。主要礦物及含量:更長石30%~35%、鉀長石0~8%、石英27%~ 37%、黑云母12%~21%,少部分巖石有絹云母1%。主要巖石以石榴黑云更長變粒巖為主、部分含石榴石黑云更長變粒巖。
黑云斜長變粒巖:殘余鱗片粒狀變晶結構,塊狀構造,部分具弱片麻狀構造。主要礦物及含量:斜長石28%~ 45%、石英20%~45%、黑云母5%~16%、少部分巖石有白云母1%;副礦物少—微,以磷灰石、榍石為主。主要巖石為黑云斜長變粒巖。
鉀長變粒巖:粒狀變晶結構;弱片麻狀構造。主要礦物及含量:斜長石2%~5%、鉀長石20%~50%、石英20%~ 40%、黑云母4%~8%、少部分巖石有白云母1%;主要巖石鉀長變粒巖為主、部分黑云鉀長變粒巖、黑云鉀長變粒巖。
(2)片麻巖類:
黑云斜長片麻巖:殘余鱗片粒狀變晶結構,片麻狀構造。主要礦物及含量:斜長石25%~40%、石英20%~40%、黑云母10%~20%;副礦物少—微,以磷灰石、榍石為主。主要巖石以黑云斜長片麻巖為主,部分黑云更長片麻巖。
長英質變質巖中特征礦物主要為更長石、普通角閃石、黑云母。該類巖石普遍不同程度遭受了后期韌性變質變形作用疊加改造,因能干性低于鎂鐵質變質巖,在強變形的長英質變粒巖、片麻巖中可看到未變形的斜長角閃巖包體,大部分巖石主期變質特征仍然保留。
(3)鈣質變質巖
方解石大理巖:粒狀變晶結構;無定向構造。主要礦物為方解石50%~83%,不同巖石含透閃石9%、透輝石1%~ 24%、橄欖石4%~23%、或蛇紋石6%~9%、金云母3%、或白云母3%。主要巖石為方解石大理巖、橄欖方解石大理巖、透輝方解石大理巖。
白云石大理巖:粒狀變晶結構;微定向構造。主要礦物為白云石92%,含方解石5%、白云母1%、綠泥石1%、黑云母少量,其中黑云母具綠泥石化。
鈣質變質巖中主要特征變質礦物為橄欖石、透輝石、透閃石及金云母。因該類巖石能干性較低,普遍遭受了后期韌性變質變形作用疊加改造,大部分巖石呈條帶狀分布,僅有少量區(qū)域變質巖在弱構造域保留。
(4)鎂鐵質變質巖
黑云斜長角閃巖:殘余粒柱狀變晶結構,塊狀構造。主要礦物及含量:斜長石43%、石英3%、角閃石40%、黑云母6%、白云母2%;副礦物少—微,以磷灰石為主。其中角閃石具黑云母化。
中長角閃巖:殘余粒柱狀變晶結構,塊狀構造。部分巖石中見鱗片粒柱狀變晶結構;微定向構造。主要礦物及含量:中長石25%~35%、石英3%~16%、角閃石40%~52%;副礦物少—微,以磷灰石、榍石為主。主要巖石以中長角閃巖為主,部分黑云中長角閃巖。
倍長角閃巖:粒柱狀變晶結構,微定向構造。主要礦物及含量:倍長石40%、角閃石50%、黑云母7%,其中倍長石具絹云母化。
鎂鐵質變質巖中特征礦物主要為中長石、倍長石、普通角閃石、黑云母。該類巖石后期亦遭受韌性變質變形作用改造,因能干性程度較高,故僅有少部分巖石形成了片狀角閃巖類,極少部分巖石中有較明顯的礦物變形特征。
1.3巖石化學特征及原巖恢復
(1)長英質變質巖巖石化學特征:巖石的SiO2含量在57.12%~75.58%之間,石英數qz一般在25.12~224.88,屬于SiO2過飽和的巖石;Al2O3為12.65%~19.45%,K20為1.95%~ 5.15%,CaO為1.04%~7.53%,Na2O為2.16%~3.39%,礦物成分以石英、長石為主,以較高鉀為特征;其中變粒巖尼格里參數AL
(2)鎂鐵質變質巖巖石化學特征:巖石類型主要為角閃巖類。巖石的SiO2為47.25%~50.53%,石英數qz在-24.24~-20.87之間,個別為0.79,一半為SiO2不飽和型,一半為SiO2飽和型巖石。Al2O3為12.04%~18.95%,K2O為0.77%~2.12%,CaO為8.07%~9.30%,Na2O為2.15%~ 3.28%,FeO為9.35%~16.18%,礦物成分缺乏石英,以較高鐵為特征;其尼格里參數AL (3)野外宏觀及室內微觀特征 白沙河巖組變質巖石達中深變質程度,原始面理已被改造殆盡,現有面理多為片麻理或糜棱面理,故其上下巖層關系已不清。在角閃巖、片麻巖、變粒巖中可見到透鏡狀或夾層狀大理巖出現;縱向上出露有較厚的變粒巖、斜長角閃巖巖層;橫向上因后期構造改造及巖漿侵吞而變化較大。從薄片來看,巖石中副礦物多以它形粒狀榍石、磷灰石為主,顯示了副變質碎屑巖的特征。 綜上所述,金水口巖群區(qū)域變質巖石主體原巖類型主要為一套火山巖—沉積巖建造,夾碳酸鹽巖的巖石組合。 2.變質作用特征 2.1變質特征礦物 綜合前述巖石中主要變質特征礦物,長英質變質巖中主要為更長石、普通角閃石、黑云母等;鈣質變質巖中主要為橄欖石、透輝石、透閃石及金云母等,鎂鐵質變質巖中主要為普通角閃石、中長石、倍長石、黑云母;變質火山巖為陽起石、透閃石、黑云母。 除上述主要特征礦物外,各巖石中的斜長石其種屬也有所不同,其中長英質巖石中多以偏基性更長石為主,一般An=26-32,個別為中長石An=32-45,在更長石中見鈉長石雙晶、卡鈉復合雙晶、卡斯巴雙晶、聚片雙晶,大致定向,具絹云母化;角閃質巖中多為中長石An=35-45,易見鈉長石雙晶、卡鈉復合雙晶,環(huán)帶構造,具絹云母化、大致定向。此外,在蝕變輝綠玢巖中透閃石、黑云母是與陽起石相伴分布。 2.2變質相帶劃分及變質相系分析 據上述各巖石中主要變質特征礦物及礦物組合,泥質、泥沙質碎屑巖中以石榴石+石英+黑云母+白云母的礦物組合為代表,歸為高綠片巖相;以綠簾石+黑云母+石英、斜長石+黑云母+石英和斜長石+黑云母+白云母+石英的礦物組合歸為綠片巖相?;曰鹕綆r中以斜長石+角閃石+黑云母±石英±綠簾石的礦物組合歸為低角閃巖相;以陽起石+斜長石+透閃石+黑云母±石英的礦物組合歸為低綠片巖相。碳酸鹽巖中以方解石+橄欖石+透閃石±金云母的礦物組合歸為高綠片巖相;以方解石+綠泥石±白云母±黑云母的礦物組合歸為綠片巖相。通過剖面ⅩⅠ、ⅩⅠ-1劃分變質帶如下: (1)PMⅩⅠ-2b1~21b1以出現斜長石、角閃石、黑云母等礦物或斜長石+角閃石+黑云母±石英組合為代表。 (2)PMⅩⅠ-22b1~34b1以出現石榴石、白云母、黑云母、橄欖石、透閃石等礦物或石榴石+石英+黑云母+白云母、方解石+橄欖石+透閃石±金云母組合為代表。 (3)PMⅩⅠ-1-2b1~10b1以出現石榴石、白云母、黑云母、綠簾石、陽起石等礦物或斜長石+綠簾石+黑云母±石英、斜長石+綠簾石+黑云母±陽起石組合為代表。 以斜長石+角閃石+黑云母±石英的礦物組合為代表,歸為低角閃巖相,其變質巖石形成溫壓環(huán)境應當于中高溫、低壓環(huán)境。在角閃石消失,鐵鋁榴石開始大量出現或出現石榴石+石英+黑云母+白云母組合的情況下,反映了在一定低壓區(qū)域內,在相對較高溫條件下形成的礦物在溫度降低后被交代成其他礦物,表明了退變質作用特征。 根據卡爾(Carr,1963)資料,斜長石+普通角閃石的組合,其形成溫度在500℃~540℃,壓力為1Kb~3Kb。因此,調查區(qū)白沙河巖組主期變質作用的相系,其溫度下限在400℃~500℃左右,最高上限在800℃左右;壓力應小于4Kb。 3.變質時期 區(qū)域上金水口巖群白沙河巖組中多獲得有大于1900Ma的Sm-Nd及U-Pb年齡值,調查區(qū)內僅出露部分白沙河巖組地層,該地層變粒巖中獲得有424±10Ma的U-Pb年齡值,說明該地層主期變質時期應當為加里東期。 4.變質變形作用演化分析 根據該地層構造運動期次結合變質相及礦物殘留、假晶被新生礦物充填或交代特征分析,巖組在晉寧期經歷了四期變質作用演化: (1)早期:晉寧運動使古元古代火山—沉積巖系發(fā)生了低角閃巖相中高溫低壓變質作用,并伴隨強烈的伸展體制下的水平分層韌性剪切變形,形成固態(tài)流變構造形跡,統一的或具相似特征的基底。其變質巖石以角閃巖、變粒巖為主要組合;以斜長石、角閃石、黑云母等礦物或斜長石+角閃石+黑云母±石英組合為代表,變質環(huán)境為低角閃巖相。因此該期變質作用為低角閃巖相的退變質階段,具有低壓相系變質環(huán)境特征。 (2)第二期:加里東早期受區(qū)域低溫變質作用,并伴隨中深構造層次下的固態(tài)流變作用,變質巖石以承襲原巖礦物組合發(fā)生韌性變形和鐵鋁榴石的大量出現為特征。其變質巖石以變粒巖、大理巖為主要組合;以石榴石+石英+黑云母+白云母、方解石+橄欖石+透閃石±金云母組合為代表,變質環(huán)境為高綠片巖相,變質帶可劃為鐵鋁榴石帶高綠片巖相。因此該期變質作用為高綠片巖相的退變質階段。 (3)第三期:加里東晚期受區(qū)域低溫動力變質作用,其變質以變粒巖為主;出現白云母、黑云母等礦物或斜長石+綠簾石+黑云母±石英、斜長石+黑云母組合為代表,變質環(huán)境為低綠片巖相,具退變質特征。 (4)第三期:華力西期受區(qū)域性動力變質作用,是在淺部構造層次伸展機制下發(fā)生的動力變質作用。該期變質作用發(fā)生于淺部構造層次的擠壓性韌性剪切,形成一些糜棱巖化變粒巖及糜棱巖。 參考文獻: [1]長安大學地質調查研究院.柴達木地塊北緣含鎳銅鉑硫化物鎂鐵質-超鎂鐵質巖體優(yōu)選[R]. 2014.3 [2]路風香,桑隆康,等;巖石學.北京:地質出版社. 2002年, 1-137. [3]李錦軼,王克卓,孫桂華, et al.東天山吐哈盆地南緣古生代活動陸緣殘片:中亞地區(qū)古亞洲洋板塊俯沖的地質記錄[J].巖石學報. 2006, 22(05): 1087-1102. [4]秦克章,方同輝,王書來,等;東天山板塊構造分區(qū)、演化與成礦地質背景研究[J].新疆地質. 2002年第4期. P302-308.