巴彥烏拉山變質(zhì)巖系中的深熔體及主要證據(jù)

唐曉龍 張振民 邢 歡

(石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院研究生院)

巴彥烏拉山變質(zhì)巖系中的深熔體及主要證據(jù)

唐曉龍 張振民 邢 歡

(石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院研究生院)

巴彥烏拉山地區(qū)出露的古代烏拉山巖群是一系列經(jīng)過深熔作用的深熔體，分別從構(gòu)造特征、巖石學(xué)、地球化學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等方面對(duì)區(qū)內(nèi)變質(zhì)沉積巖中的深熔作用進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明：①深熔作用是地殼中最常見的構(gòu)造作用之一，與地層劃分及成礦的關(guān)系極為密切，在高級(jí)變質(zhì)巖區(qū)，由于劇烈的變質(zhì)作用，構(gòu)造和深熔作用的研究與地層劃分有密切聯(lián)系；②變質(zhì)作用的進(jìn)行，與成礦關(guān)系密切，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦床等金屬礦床。上述研究成果對(duì)區(qū)內(nèi)劃分地層以及進(jìn)一步開展礦產(chǎn)勘查工作具有一定的參考價(jià)值。

深熔作用 深熔體 巖石組合特征 變質(zhì)變形特征 同位素年代學(xué) 地層劃分

在高級(jí)變質(zhì)巖中深熔作用的普遍存在，形成了一系列深熔體。深熔體可以反映地層主要構(gòu)造的構(gòu)造環(huán)境，對(duì)深熔體的研究有利于原巖的恢復(fù)，對(duì)地層的劃分有重要意義，此外，深熔作用對(duì)巖石有強(qiáng)烈的改造作用，對(duì)于找礦工作也有一定的指導(dǎo)作用。內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟東自磴口西到雅布賴山分布一套早前寒武紀(jì)的中—高級(jí)變質(zhì)巖系。前人根據(jù)巖石組合特征、變質(zhì)變形特點(diǎn)和同位素年代學(xué)資料，將該區(qū)變質(zhì)巖系劃分為主體為古元古代的波羅斯坦廟深成片麻巖和主體為新元古代的畢及格臺(tái)深成片麻巖。本研究在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)內(nèi)沉積巖中的深熔作用進(jìn)行深入探討。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域出露地層主要有太古宙中太古代晚期的阿拉善群、侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系更新統(tǒng)、第四系全新統(tǒng)。區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，出露面積約占全測(cè)區(qū)的1/3，以元古代、華力西期、印支期花崗巖為主，中—基性巖體零星分布，規(guī)模較小。變質(zhì)巖包括區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖化、接觸變質(zhì)巖、動(dòng)力變質(zhì)巖等。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造頗為發(fā)育，總體走向與區(qū)域構(gòu)造走向一致均為NE向，但在巴彥烏拉山南段局部地段發(fā)育有近EW向構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)、沉積作用和礦產(chǎn)生成的一級(jí)化探異常走向主要受NE向斷裂構(gòu)造控制。褶皺出現(xiàn)于巴彥烏拉山北段等地，軸向?yàn)镹E，NW向。

2 深變質(zhì)巖區(qū)深熔體構(gòu)造背景

2.1 大地構(gòu)造單元基本特征

2.2 韌性剪切帶

區(qū)內(nèi)韌性剪切變形和褶皺構(gòu)造對(duì)巖層的破壞改造十分強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖層經(jīng)歷了多期復(fù)雜的變形改造，這種改造既包括了多期的褶皺變形改造和多期的韌性剪切變形改造。多期韌性剪切作用導(dǎo)致某些部位巖層缺失，產(chǎn)生“巖層缺失，隔層相觸”的現(xiàn)象，如在巴彥烏拉山地區(qū)一些較大的同斜褶皺兩翼巖層卻常常難以進(jìn)行對(duì)比，這是由于多期韌性剪切作用使某些部位巖層缺失，某些部位巖層疊置造成的。剪切變形常常會(huì)形成透鏡狀或串珠狀分布的層位。該類呈串珠狀分布的巖層，有時(shí)沿主期片理斷續(xù)分布，有時(shí)該類長(zhǎng)透鏡體單個(gè)平行于主期面理，但其包絡(luò)面(總體延伸方向)卻與主期面理斜交，顯然，該類透鏡化的巖層是受到構(gòu)造強(qiáng)烈改造的結(jié)果，其原始產(chǎn)狀已難以恢復(fù)[2]。

2.3 斷裂與褶皺構(gòu)造

調(diào)查區(qū)斷裂構(gòu)造具有多期次形成的特征：①EW向構(gòu)造(緯向構(gòu)造帶)，被SN向構(gòu)造、狼山帚狀構(gòu)造所切，被NE向構(gòu)造所包容，它的生成時(shí)期應(yīng)早于其他構(gòu)造，推斷它的生成時(shí)期應(yīng)早于加里東期，其后可能由于地球自轉(zhuǎn)速度變化的影響，至使緯向構(gòu)造的北盤相對(duì)南盤向東移動(dòng)，造成了其南緣多字型構(gòu)造；②SN向構(gòu)造，在巴彥烏拉山地區(qū)可見狼山帚狀構(gòu)造的壓扭斷層切斷SN向壓性斷層，呈反接關(guān)系，推測(cè)其成生可能在海西期；③狼山帚狀構(gòu)造，與EW向及SN向構(gòu)造呈反接，推測(cè)其成生時(shí)期應(yīng)在侏羅紀(jì)前；④NE向構(gòu)造，包容了其他各構(gòu)造體系，為調(diào)查區(qū)成生時(shí)期最晚的一個(gè)體系，推測(cè)其成生時(shí)期應(yīng)在狼山帚狀活動(dòng)的最盛期，即侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)間，它的主要活動(dòng)期應(yīng)在白堊紀(jì)和第三紀(jì)間。

3 深變質(zhì)巖系中的深熔體及主要證據(jù)

3.1 深變質(zhì)巖系中深熔片麻巖及主要證據(jù)

呼都格尚丹大面積出露的花崗質(zhì)巖體修正為深熔片麻巖的主要依據(jù)：①該處花崗質(zhì)巖體具有大量明顯的片麻狀構(gòu)造，局部剩余有深熔或混合巖化作用進(jìn)行不徹底而形成的片麻巖殘留體，主要呈殘片或殘影狀、不規(guī)則團(tuán)塊、霧迷狀產(chǎn)出；②該類花崗質(zhì)巖石與片麻巖存在殘余過渡關(guān)系和截然過渡關(guān)系，在截然過渡界線附近有時(shí)殘存變質(zhì)巖的俘虜體；③在顯微鏡下花崗質(zhì)巖石有動(dòng)態(tài)重熔、齒狀邊等重熔現(xiàn)象，說明該處巖石發(fā)生過重熔或混合巖化作用。深部巖漿運(yùn)移、侵位形成的巖漿巖，稱為深成巖或深成侵入巖(若經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用改造，則稱之為變質(zhì)深成巖或變質(zhì)侵入巖)。而由深熔作用形成的原地或半原地巖漿巖——以往從混合巖化作用出發(fā)定義為混合花崗巖(原地花崗巖)的地質(zhì)體，因其與高級(jí)變質(zhì)地體以及形成過程中高級(jí)變質(zhì)作用的密切聯(lián)系，故稱該類原地或半原地形成的巖漿巖為深熔片麻巖[3]。深熔片麻巖的形成過程即為巖漿原地或半原地的結(jié)晶過程，發(fā)生深熔作用的巖石既可以是變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)火山巖，也可以是早期的變質(zhì)深成侵入體，組成中、下地殼的所有巖石都可以是深熔作用的對(duì)象[3]。

深熔片麻巖的基本特征與判別的主要標(biāo)志：①深熔片麻巖與其源巖(在礦物組成、地球化學(xué)特征等方面都與深熔片麻巖有成因聯(lián)系的變質(zhì)巖或深熔混合巖)密切共生；②深熔片麻巖體中含有大小不一、形態(tài)各異、類型不同的殘留體，該類殘留體呈不規(guī)則團(tuán)塊、殘片或殘影狀、霧迷狀產(chǎn)出；③深熔片麻巖與源巖之間可以是漸變過渡的也可以是截然的界限，而與其他類型的變質(zhì)巖則界限截然，且界限附近甚至有該類變質(zhì)巖的俘虜體；④深熔片麻巖體中的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征在較大的野外露頭尺度上極不均勻(殘留體分布不均勻、巖性變化較大、結(jié)構(gòu)構(gòu)造不均勻)，但在較小的露頭尺度上或局部地段則表現(xiàn)為相對(duì)均勻；⑤在通常情況下，深熔片麻巖由殘晶相和結(jié)晶相2類礦物組成，結(jié)晶相礦物主要由深熔作用產(chǎn)生的巖漿結(jié)晶而成，殘晶相礦物則主要由深熔巖漿產(chǎn)生之前的變質(zhì)作用形成后又被巖漿溶蝕交代而成，具有溶蝕結(jié)構(gòu)；⑥深熔片麻巖與源巖在常量元素、微量元素和稀土元素含量等方面具有一定的繼承性，但也有一定的變化，其中稀土元素含量變化顯著。

巴彥烏拉山南端和屯鹽池以北、呼都格尚丹以南地區(qū)大面積出露的花崗質(zhì)巖石，特征有：①包含有呈不規(guī)則團(tuán)塊、殘片或殘影狀、霧迷狀產(chǎn)出的大小不一、形態(tài)各異、類型不同的殘留體等與源巖密切共生；②成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征在較大的野外露頭尺度上不均勻，而在較小的露頭尺度上或局部地段則表現(xiàn)為相對(duì)均勻；③具有被巖漿溶蝕交代的礦物和溶蝕結(jié)構(gòu)。據(jù)此，巴彥烏拉山南端大面積出露的二云母花崗巖，應(yīng)修正為深熔片麻巖。

3.2 深變質(zhì)巖系中深熔混合巖的分布及主要證據(jù)

3.2.1 哈牟沙圖深熔混合巖的主要證據(jù)

無論在野外露頭還是手標(biāo)本上都未見長(zhǎng)英質(zhì)條帶不均勻、延伸不遠(yuǎn)便尖滅的現(xiàn)象。在野外露頭上巖石整體黑白相間，脈體和基體之間有較明顯的界限。手標(biāo)本上巖石中脈體數(shù)量較少，僅占15%～50%，主要是長(zhǎng)石、石英質(zhì)脈體。條帶狀構(gòu)造發(fā)育，脈體厚度較均勻，延伸較遠(yuǎn)，基體成分為暗色片麻巖，脈體成分為花崗巖質(zhì)巖石。在巖體中有復(fù)雜的腸狀揉皺，揉皺的大小為幾米到幾十厘米，在1條褶皺腸體的各個(gè)部分厚度大致相等。

在初步測(cè)制剖面時(shí)有大面積的注入混合巖出露(圖1、圖2)。巖石整體黑白相間，脈體主要是長(zhǎng)英質(zhì)礦物(15%～50%)，長(zhǎng)英質(zhì)成分為斜長(zhǎng)石(40%)、石英(60%)，顆粒大小約0.2～1 cm，部分長(zhǎng)石發(fā)生綠簾石化?；w為斜長(zhǎng)角閃巖(85%～50%)，灰綠色，中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為角閃石等暗色礦物(60%)、斜長(zhǎng)石(40%)。脈體寬30～50 cm，長(zhǎng)約10 m。脈體和基體界限明顯，局部有交代現(xiàn)象。

圖1 條帶狀注入混合巖

圖2 腸狀注入混合巖

長(zhǎng)英質(zhì)條帶狀混合巖質(zhì)斜長(zhǎng)角閃片麻巖，灰綠色，中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，脈體主要為長(zhǎng)英質(zhì)礦物(20%～30%)，基體主要為鐵鎂質(zhì)等暗色礦物(70%～80%)；腸狀混合巖質(zhì)斜長(zhǎng)角閃片麻巖，中—粗粒結(jié)構(gòu)，脈體為長(zhǎng)英質(zhì)礦物(20%～35%)，基體主要為鐵鎂質(zhì)等暗色礦物(65%～80%)。脈體形成復(fù)雜的腸狀揉皺和褶皺，腸狀條帶寬20～100 m，長(zhǎng)約6 m，褶皺為緊閉褶皺，兩翼寬約55 cm，同一褶皺同一巖層各處厚度大致相等，褶皺大小變化范圍6～50 cm，樞紐走向?yàn)?0°。巖石普遍綠簾石化、蛇紋石化、赤鐵礦化。

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有囊狀角礫混合巖質(zhì)斜長(zhǎng)角閃巖出露于烏拉山群。長(zhǎng)英質(zhì)淺色脈體充填于斜長(zhǎng)角閃巖形成的剪切裂隙中，斜長(zhǎng)角閃巖碎塊周圍也被淺色脈體包圍，形成角礫。該類角礫在空間上僅分布在局部，呈團(tuán)塊狀或囊狀，故將其稱為囊狀角礫巖或囊狀角礫混合巖。其成因是熔體侵入到裂隙中時(shí)，熔體的內(nèi)部流體壓力可以大大減小有效正壓力，如此便可通過水壓破裂發(fā)生擴(kuò)展、生長(zhǎng)，使淺色熔體沿破裂面貫入到周圍圍巖中，形成淺色脈體；而破裂塊體周圍也被淺色熔體包圍。在局部部位上，由于熔體高壓的突然釋放，使剛性巖石爆裂成碎塊，其大小不一，棱角分明，構(gòu)成一種角礫狀混合巖[4]。

3.2.2 測(cè)區(qū)出現(xiàn)囊狀角礫混合巖的意義

囊狀角礫混合巖在測(cè)區(qū)南部大面積出露，指示測(cè)區(qū)南部為一個(gè)重要的深熔作用或混合巖化作用活動(dòng)中心。從野外露頭清晰可見基體礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征主要為斜長(zhǎng)角閃片麻巖來看，該混合巖的原巖可能為斜長(zhǎng)角閃片麻巖，表明該混合巖化作用發(fā)生于形成斜長(zhǎng)角閃片麻巖的區(qū)域變質(zhì)作用之后。脈體長(zhǎng)石石英晶體較大，由此表明，該混合巖化作用形成的深度較大。淺色熔體中包含有棱角狀的斜長(zhǎng)角閃巖角礫，角礫不存在分選和磨圓，具有該類特征的巖石是由地殼深處產(chǎn)生部分熔融并由高壓熔體引起的局部爆裂產(chǎn)生的，棱角狀角礫由破碎產(chǎn)生，后角礫由淺色熔體所膠結(jié)，故稱其為囊狀角礫混合巖，其圍巖多為部分熔融淺色脈體，囊狀角礫巖是高壓熔體存在的標(biāo)志[5]。

4 結(jié) 論

(1)通過對(duì)呼都格尚丹地區(qū)巖層及巖體進(jìn)行研究，將該區(qū)原二云母花崗巖修正為深熔片麻巖，對(duì)于研究區(qū)內(nèi)的深熔變質(zhì)作用、混合巖化熱液與動(dòng)力來源、地層的厘定以及有關(guān)成礦作用具有重要意義。

(2)由于哈牟沙圖角礫混合巖中棱角狀碎塊及強(qiáng)塑性柔流褶皺被發(fā)現(xiàn)，揭示了深部地殼構(gòu)造層次和深熔作用關(guān)系，深熔混合巖的大量存在，反映了該地區(qū)異常強(qiáng)烈的混合巖化作用、長(zhǎng)英質(zhì)熱液活動(dòng)甚至花崗巖漿活動(dòng)。由此表明，該地區(qū)強(qiáng)烈的混合巖化作用，是一個(gè)深熔作用的熱、液及動(dòng)力中心，也是一個(gè)與近水平的大型順層韌性滑脫和韌性逆沖推覆構(gòu)造密切相關(guān)的混合巖化作用中心。

[1] 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[2] 耿元生，王新社，沈其韓，等.內(nèi)蒙古阿拉善地區(qū)前寒武紀(jì)變質(zhì)基底阿拉善群的再厘定[J].中國(guó)地質(zhì)，2006，33(1)：140-141.

[3] 楊振升.高級(jí)變質(zhì)區(qū)地質(zhì)調(diào)查與綜合研究方法[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2008.

[4]劉正宏，徐仲元，楊振升.部分熔融與高級(jí)變質(zhì)巖流變機(jī)制——以大青山山高級(jí)變質(zhì)巖為例[J].地學(xué)前緣，2008，15(3)：169-176.

[5] 劉燕翔.巴彥烏拉山韌性剪切構(gòu)造初步分析[D].石家莊：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，2014.

2015-04-01)

唐曉龍(1989—)，男，碩士研究生，050031 河北省石家莊市裕華區(qū)槐安東路136號(hào)。