阿尔金高压-超高压变质带

2025-04-14 06:35:24
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阿尔金地区发育南北两条高压-超高压变质岩带。北带主要为高压变质泥岩残块混杂在红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带中,其中多硅白云母40Ar/39Ar坪谱年龄和等时年龄分别为574.68 ± 2.5 Ma和572.58 ± 5.52 Ma(车自成,1995),认为阿尔金显生宙初曾发生过板内俯冲作用。南带高压变质带沿江尕勒萨依-巴什瓦克-茫崖北一线呈透镜状残块,发育在阿尔金杂岩的中-高级变质片岩之中,全岩Sm-Nd等时年龄和锆石U-Pb年龄分别为500 ± 10 Ma可与503.3 ± 5.3 Ma(张建新,1999),可与柴北缘榴辉岩对比,并认为榴辉岩及麻粒岩相岩石可能是加里东造山带的巨厚山根。

南带高压-超高压变质岩呈透镜状分布在阿尔金杂岩的中-高级变质片岩中,1∶25 万苏吾什杰幅、银石山幅、阿尔金山幅、且末一级电站幅区调以及刘良(1996)、许志琴(1999)等先后发现了石榴二辉橄榄岩、榴辉岩、麻粒岩、榴闪岩、蓝晶石榴铝直闪片岩等高压-超高压变质岩。从东向西依次有巴什瓦克岩片、皮亚孜岩片以及江尕勒萨依超高压变质岩,其中江尕勒萨依超高压变质岩分为南北两个亚带。

1.巴什瓦克石棉矿高压-超高压变质岩

主要有橄榄岩、石榴二辉橄榄岩、蚀变石榴辉长岩、榴辉岩(?)、麻粒岩、石榴次透辉石岩、榴闪岩、石榴透辉变粒岩和石榴斜长角闪岩组成,呈规模不等的深色构造透镜体产出,围岩为浅色基质,由糜棱浅粒岩、变粒岩和花岗片麻岩组成。透镜体总体产状相近。

石榴二辉橄榄岩 矿物成分:橄榄石10%~30%,单斜辉石20%~30%,石榴子石20%~30%和角闪石10%~30%。岩石呈碎斑结构,碎斑主要是石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、少量橄榄石,基质为橄榄石、单斜辉石和斜方辉石。岩石化学成分:SiO239.41%~42.94%,TiO20.25%~1.02%,Al2O35.39%~13.17%,MgO 20.86%~28.72%,FeO 8.78%~11.58%。稀土元素含量:La 3.96 × 10-6,Ce 9.18 × 10-6,Pr 1.10 × 10-6,Nd 5.03 × 10-6,Sm 1.11 × 10-6,Eu 0.45 × 10-6,Gd 1.40 × 10-6,Tb 0.23 × 10-6,Dy 1.27 × 10-6,Ho 0.24 × 10-6,Er 0.86 × 10-6,Tm 0.12 × 10-6,Yb 0.62 × 10-6,Lu 0.12 × 10-6,Y 5.14 × 10-6。测试结果、岩石结构和Eu异常显示,该类岩石属铁镁质岩,可能是来自地幔的堆晶岩。

蚀变橄榄岩和蚀变石榴辉长岩 前者分布在巴什瓦克中西部地区,呈较大的构造透镜体,已全部蚀变成蛇纹岩,是石棉矿开采的对象。与围岩构造接触,长轴方向与围岩糜棱面理一致。后者见于东北部韧性断层南侧,是构造就位的透镜体。矿物成分:辉石60%~70%,石榴子石10%~15%,斜长石20%~30%。斜长石蚀变为绢云母、黑云母和石英集合体,仍保留板柱状外形,辉石蚀变为黄绿色角闪石、纤闪石和绿泥石,偶见辉石残留或保留短柱状假象。岩石虽经强烈蚀变但仍保留着辉长结构。

麻粒岩、石榴次透辉石岩和榴闪岩 三类岩石均呈块状构造,粒状变晶结构,常伴生出现在同一透镜体中。化学成分基本相似,同经麻粒岩相变质,矿物组成类似。角闪石榴二辉麻粒岩矿物成分:斜方辉石5%~10%,次透辉石30%~40%,石榴子石15%~25%,斜长石10%~20%,角闪石10%~25%和少量黑云母、石英。块状构造、斑状变晶结构,斑晶为石榴子石,粒径0.5~1.5 mm。斜方辉石属紫苏辉石,单斜辉石属含铁透辉石-次透辉石,石榴子石为富钙镁铁铝榴石。角闪石化强烈时,辉石大部分变成角闪石,岩石向榴闪岩过渡。石榴次透辉石岩矿物成分:次透辉石20%~40%,石榴子石15%~30%,角闪石15%~20%,石英5%~10%,斜长石10%~20%,有时见黑云母。块状构造、粒状变晶结构,粒度0.1~0.5 mm,角闪石常交代透辉石。属于富铁的透辉石岩类,含铁量明显高于麻粒岩中次透辉石岩。中细粒榴闪岩:角闪石含量40%以上,石榴子石20%~25%,角闪石中见单斜辉石残留0~15%,属石榴次透辉石岩和麻粒岩退变产物,斜长石5%~20%,石英5%~15%,有时见少量金云母或黑云母和方解石。

2.皮亚孜高压变质岩

基质主要由含榴黑云斜长片麻岩夹黑云角闪片岩、石榴斜长角闪片麻岩和石榴角闪斜长片麻岩组成。含榴黑云斜长片麻岩矿物成分:斜长石45%~55%,石英15%~25%,黑云母25%~30%,钾长石5%~10%,石榴子石3%~10%。鳞片粒状变晶结构,粒度0.3~2 mm。原岩为沉积碎屑岩类。黑云角闪片岩矿物成分:角闪石50%~60%,黑云母20%~25%,石英15%~20%,斜长石3%~5%及少量白云母。片状构造,粒柱(片)状变晶结构,粒径0.2~1 mm。原岩可能为沉凝灰岩。石榴斜长角闪片麻岩矿物成分:角闪石30%~40%,石榴子石10%~25%,斜长石25%~30%,石英10%~30%。片麻状构造,粒柱状变晶结构,粒度0.1~1 mm。原岩为凝灰质杂砂岩。构造透镜体组成有两类,一类是原地岩块,另一类为外来岩块。原地系统指与基质岩石成因相同,经历了相同的演化过程,由于能干性较强形成了构造透镜体,岩石类型有斜长角闪岩、石榴角闪石英片岩和石榴角闪斜长变粒岩等。外来系统指与基质或基体岩石成因不同,是构造作用之前侵入到基质岩石中的基性-超基性岩,有角闪石榴辉石岩和蚀变橄榄二辉辉长岩。

3.江尕勒萨依超高压变质岩

且末一级电站幅区调及刘良(1996)、许志琴(1999)等先后在江尕勒萨依发现两条榴辉岩带,分布在阿尔金山北坡江尕勒萨依一带。

北带榴辉岩出露宽约200 m,东西带状展布,其边界为陡倾糜棱岩带。榴辉岩呈似层状、透镜状夹持于片理化白云石大理岩中,单体宽最大7m,最小0.4m,呈逆冲推覆岩片产出,发育一组与区域产状一致的透入性面理,矿物平行面理分布。岩石具粒状变晶结构,弱片理化构造。矿物成分:石榴子石30%~40%,绿辉石15%~20%,角闪石24%~27%,斜黝帘石8%~12%,石英7%~15%及少量金红石、黑云母和钛铁矿。榴辉岩经历了角闪岩相-绿片岩相退变质作用。峰期变质矿物组合:石榴子石+绿辉石+金红石+钛铁矿;角闪岩相退变质矿物组合:石榴子石+角闪石+斜黝帘石+榍石;绿片岩相退变质矿物组合:黑云母+透闪石+石英。

南带榴辉岩分布在西瓦阔西,呈透镜体产于近东西向韧性剪切带北侧花岗质片麻岩中,透镜体大小0.2m×0.5m~2m×4m。矿物成分:石榴子石40%,绿辉石30%,角闪石10%,蓝晶石9%,石英9%,黑云母2%及少量金红石,属富镁铝型。榴辉岩沿走向呈串珠状分布,面理不发育,仅在透镜体边部平行定向分布,与韧性剪切带产状一致。榴辉岩亦经历了角闪岩相-绿片岩相退变质作用。峰期变质矿物组合:石榴子石+绿辉石+蓝晶石+金红石;角闪岩相退变质矿物组合:石榴子石+角闪石+斜长石+石英;绿片岩相退变质矿物组合:黑云母+石英。

榴辉岩常见矿物有石榴子石、绿辉石、蓝晶石、金红石、钛铁矿、角闪石、斜黝帘石等,含少量黑云母、透闪石、石英。

石榴子石呈浅红-玫瑰红色,等轴粒状,镜下呈极高正突起的均质体,粒径1~3 mm,碎裂状,属铁铝榴石-镁铝榴石。榴辉岩矿物化学成分见表4-1。由表可见,南带石榴子石的SiO2,Al2O3,TiO2,CaO高于北带;而FeO和MgO明显低于北带。绿辉石呈无色浅绿色,柱状、粒状变晶,多色性很弱,

微绿色,

微绿色,

无色,干涉色为Ⅱ级低部—Ⅱ级中部,

=40°~42°,具角闪石式解理。角闪石呈他形柱状、粒状变晶。

北带榴辉岩的角闪石为绿色种属,

绿色,

黄绿色,

浅绿色,吸收性

,纵切面见一组解理,斜消光,

,横切面见角闪石式解理;南带为褐色种属,

暗褐色,

褐色,

浅褐色,中 高正突起,纵切面见一组解理,

=21°,最高干涉色为Ⅱ级低部,沿柱状延长和解理为正延性。南带榴辉岩中角闪石TiO2,Na2 O明显高于北带,其他氧化物较为接近。斜黝帘石只出现在北带榴辉岩中,无色,柱粒状变晶集合体,见一组或两组解理,具异常干涉色,最高干涉色不超过Ⅰ级黄,斜消光,

=19°~22°,

=7°~8°。金红石细小粒状变晶,具多色性,

黄色,

褐黄色,极高正突起,干涉色多为高级白,常混有矿物本身颜色,平行消光,正延性,偶见聚片双晶。蓝晶石只在南带出现,无色,柱粒状变晶,正高突起,可见解理或裂理,干涉色I级黄白、灰白,正延性,(010)

=7°,(100)

=28°,(001)

=0°~1°,偶见聚片双晶。

表4-1 榴辉岩中矿物化学成分电子探针定量分析结果  (wB/%)

岩石化学方面(表4-2),北带榴辉岩与黎彤(1963)的大陆拉斑玄武岩类成分相当,与西伯利亚雅库特地区镁铁质榴辉岩化学成分最接近;而南带榴辉岩与大洋拉斑玄武岩成分相似。在尼格里四面体图解和西蒙南(1953)(Al+Fm)-(C+Alk)-Si图解中,均落入火成岩区。

表4-2 榴辉岩化学成分

微量元素分析结果见表4-3。南北带榴辉岩微量元素特征的相似之处在于Cr,Co,Ni,Zn,Sc,V,Hf富集,高于克拉克值,而Ba,Sr,Th,Ta,Zr,Rb,Nb,B 低于克拉克值,其中Ba,Th,Ta,B只有克拉克值的20%~30%。差别是北带Cr,Nb大于南带,而Sr,Zn,Zr低于南带。微量元素MORB标准化配分曲线(图4-4)中Rb,Th明显富集,而Y,Yb,Cr亏损。在伍德·乔朗和特里尤尔(1979)Th-Ta图解中,榴辉岩全部落入火山岛弧玄武岩区;在J.A.Pearce(1982)Th/Yb-Ta/Yb图解中,落入火山岛弧钙碱性玄武岩区。榴辉岩稀土元素含量见表4-4。南带榴辉岩∑REE和LREE/ HREE值明显高于北带,轻稀土南高北低,重稀土北高南低,Eu 略显正异常。稀土分配曲线为右缓倾的平坦型(图4-5),轻稀土富集。南北两带差别在于南带曲线较陡,(La/Yb)N=5.72,轻稀土分异程度高,轻稀土内部分异程度亦高于北带,(La/Sm)N=2.19,北带榴辉岩(La/Yb)N=2.50,(La/Sm)N=1.47,均低于南带。

表4-3 榴辉岩微量元素含量  (wB/10-6

许志琴等(1999)根据变质矿物地质温度计和压力计求得南带榴辉岩峰期变质温压条件为T=860℃,p=3000 MPa;在减压过程中,经历了麻粒岩相(T=750℃,p=1100~1400 MPa)及角闪岩相(T=619~718℃,p=630~950 MPa)和绿片岩相(Bit+Q,T=350~450℃,p=200~300 MPa)退变质作用,构成顺时针p-T轨迹(图4-6)。

图4-4 且末县江尕勒萨依榴辉岩微量元素MORB标准化配分曲线图

图4-5 且末县江尕勒萨依榴辉岩稀土元素配分型式图

据1∶25万苏吾什杰幅区调,北带榴辉岩早期温压条件为:T=660~830℃,p=1400~1850 MPa;早期角闪岩相退变质温压条件:T=600~660℃,p=750 MPa;绿片岩相退变质温压条件:T=400℃,p=200~300 MPa,构成顺时针p-T轨迹(图4-7)。

从以上可以看出,南北两个榴辉岩带的峰期变质温压条件有较大差异,南带明显高于北带。但二者具有相似的退变质p-T轨迹,反映它们经历了类似的形成演化过程,都形成于俯冲-碰撞带,经历了高压变质作用,早期快速折返减压,折返后期降温降压,发生退变质作用。两种不同类型榴辉岩的同时存在,说明阿尔金构造带前寒武纪基底可能由多个块体拼贴而成,并经过多次俯冲碰撞。

许志琴等(1999)在南带榴辉分别测得Sm-Nd全岩-矿物等时年龄500 ± 10 Ma和锆石U-Pb 4组表面年龄权重平均值503.9 ± 5.3 Ma,代表了榴辉岩的峰期变质年龄。刘良等(1999)获得榴辉岩的围岩-角闪质糜棱岩Sm-Nd矿物等时年龄为519 ± 37.3 Ma,有可能代表了榴辉岩的构造就位或初次隆升年龄。

表4-4 榴辉岩稀土元素含量及特征参数

图4-6 且末县江尕勒萨依南带榴辉岩的p-T轨迹

(据许志琴等,1999)

图4-7 且末县江尕勒萨依北带榴辉岩的p-T轨迹