克孜勒塔格地區(qū)古元古代黑山梁片麻狀輝長巖—二長花崗巖序列的特征分析

謝 渝，舒 林，李新安

(1.新疆地礦局物化探大隊，新疆昌吉 831100;2.河南省地礦局第二地質(zhì)勘察院，河南許昌 461000)

0 引言

該區(qū)內(nèi)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作程度相對偏低，基礎地質(zhì)填圖工作完成于上世紀90年代初期，經(jīng)過綜合研究、化探普查、異常檢查和勘查評價，在調(diào)查區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)成型的礦產(chǎn)，大多仍為礦化線索。雖經(jīng)后人多次專題和綜合研究工作，仍然存在部分地層單元劃分的依據(jù)不充分、劃分的精度不夠、侵入巖、變質(zhì)巖研究欠深入、礦產(chǎn)工作力度不夠等方面的不足。通過本次工作查明區(qū)內(nèi)地層、巖體及變質(zhì)巖的特征，為今后在該地區(qū)進行地質(zhì)礦產(chǎn)工作提供了可靠的依據(jù)??孫江華等，新疆若羌縣克孜勒塔格北東一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告，2010。。

本序列巖性的命名按巖漿巖的命名原則，即在片麻巖基本名稱前加巖漿巖的成分作前綴。如按礦物定量分類序列基本為二長花崗巖，由它形成的片麻巖命名為“二長花崗質(zhì)片麻巖”，其余依次類推。

1 區(qū)內(nèi)地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)位于塔里木—華北板塊東北緣，那拉提—紅柳河縫合帶南側，主體構造地質(zhì)單元為塔里木—華北板塊(Ⅰ級)塔里木微板塊(Ⅱ級)北山古生代裂谷系(Ⅲ級)，東南局部屬塔里木中央地塊(Ⅲ級)，其西北部相鄰構造單元為庫魯克塔格陸緣地塊(Ⅲ級)。在北山古生代裂谷系(Ⅲ級)中，進一步劃分出Ⅳ級單元，即中坡山—白山堂晚古生代裂谷(Ⅳ2)［1－3］(見圖1)。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，按照構造巖漿分區(qū)，巖石特征、巖石化學特征以及侵位時代可劃分歸并為四個巖漿序列、兩個亞序列，即:古元古代黑山梁片麻狀輝長巖—二長花崗巖序列、中元古代長杠子南片麻狀石英閃長巖—正長花崗巖序列、晚石炭世平梁子閃長巖—正?；◢弾r序列及早中二疊世—早下三疊世白地洼輝長(輝綠)巖—正長花崗巖序列(包括早中二疊世白地洼輝長(輝綠)巖—石英二長巖亞序列和晚二疊世—早下三疊世長杠子斜長花崗巖—正長花崗巖亞序列)。

區(qū)內(nèi)脈巖較為發(fā)育。調(diào)查區(qū)巖漿巖活動明顯受區(qū)域斷裂構造控制，總體呈北東—北東東展布。紅土洼—筆架山次級構造巖漿帶主要由白地洼巖體組成，中坡山—平梁子次級構造巖漿帶主要由雀兒山巖體、長杠子巖體和黑山梁巖體等巖體組成;本區(qū)險峰南—黑山口次級構造巖漿內(nèi)帶無巖體分布。

2 黑山梁片麻狀輝長巖—二長花崗巖系列

2.1 分布規(guī)模及演化趨勢

該序列巖漿巖分布于黑山梁一帶，侵入于古元古界滹沱系北山巖群地層中，屬變質(zhì)侵入巖，巖體呈復雜分叉透鏡體狀，長軸平行變質(zhì)巖帶區(qū)域構造線走向，與相鄰地質(zhì)體多為構造面理接觸。共有14個巖體。上述巖體組成古元古代黑山梁序列(見圖2)。

由于變質(zhì)，巖體間界線不很清楚，成過渡狀態(tài)。巖性特征:灰肉紅色、片麻狀構造。不均勻粒狀變晶結構，變余糜棱結構，變余花崗結構。在野外剖面測制中，多見如下的宏觀特征:巖石多已碎裂巖化、糜棱巖化，斜長石碎斑粗大，剪切糜棱面理發(fā)育;局部見有順面理褶皺，碎斑指向構造不明顯。

該序列具有如下演化趨勢:

2.2 巖石類型及礦物成分

各主要巖石類型特征如下:

(1)輝長質(zhì)片麻巖(XVIb-2-3)。礦物成分主要為輝石、拉長石，對應變質(zhì)巖為斜長角閃巖，原巖為輝長巖。

(2)片麻狀黑云母斜長花崗巖(XVIIb-8-5)。淺灰色，變余花崗結構。主要礦物成分:斜長石73%、石英22%、蝕變黑云母5%，磷灰石、鋯石微量。斜長石，多為半自形晶，呈板狀，大小在1～3±，雙晶較發(fā)育，以聚片雙晶為主，An=21±，蝕變較普遍，主要是絹云母化。石英，粒狀，大小在0.05～0.3 mm ±。磷灰石和鋯石都為自形晶。黑云母，多已變形、變質(zhì)，被綠泥石、簾石取代。巖石中變形變質(zhì)黑云母呈條紋狀，定向分布。石英集合體呈透鏡狀，分布在長石周邊。板柱狀長石也定向，顯示較明顯的定向組構，即構成片麻理，但斜長石多保留了原始巖漿結晶的特征。

(3)中細粒黑云母花崗質(zhì)閃長片麻巖(XVIIb-5-1)?；野咨?，花崗結構，中細粒狀。主要礦物成分:斜長石64%、石英 23%、鉀長石 10%、黑云母 3%、榍石0.5%，磷灰石微量，鋯石罕見。斜長石，半自形粒狀為主，有的為自形晶，板柱狀，多數(shù)在2 mm±，蝕變較普遍，主要為絹云母化;部分長石保留雙晶，以細密聚片雙晶為主，An=20±。鉀長石多為它形晶，充填在較自形的斜長石間。石英，粒狀，大小在0.2～0.4 mm，以集合體出現(xiàn);集合體內(nèi)石英邊界呈縫合狀，集合體充填在較自形的斜長石間。黑云母，片狀，以自行晶為主，部分黑云母由于變形而呈它形，大小多在0.2～0.3×1～1.5 mm，具強烈綠泥石化，同時析出粉塵狀不透明物，分布在黑云母周邊或內(nèi)部。磷灰石呈柱狀，常與黑云母在一起。鋯石，細小自形晶，柱長僅0.05 mm±。

圖1 東天山地區(qū)構造單元劃分圖Fig.1 Division diagram of tectonic unit in Eastern Tianshan Area

圖2 新疆若羌縣克孜勒塔格北東一帶古元古代巖漿巖分布圖Fig.2 Distribution map of paleproterozoic Eramagmatic rock

表1 古元古代黑山梁序列巖石化學分析結果及特征參數(shù)一覽表Table 1 The chemical analysis result and characteristic parameter schedule of paleproterozoic Heishanliang sequence

(4)黑云母二長花崗質(zhì)片麻巖(XVIIb-17-1)。淺肉紅色，粒狀變晶結構。主要礦物成分:鉀長石34%、斜長石30%、石英30%、黑云母5%、角閃石1%，榍石、磷灰石、鋯石微量。黑云母，片狀，大小多在0.1～0.15 mm±，多色性明顯，Ng為黃褐色，Np為淺黃色，部分發(fā)生綠泥石化。角閃石，0.2 mm±，多色性明顯，黃綠色—淺黃色。斜長石，多數(shù)大小為0.3 mm，多發(fā)生蝕變，以粘土化為主，雙晶較發(fā)育。由于蝕變，有時不清楚，An=22±。鉀長石，粒狀，粒徑較斜長石略小，以微斜長石為主，具格子雙晶，表面潔凈。石英，粒狀、透鏡狀，大小不一。磷灰石、榍石呈半自形—它形晶。巖石中，黑云母多呈透鏡狀集合，角閃石也以細小粒柱狀集中。石英為透鏡狀集合體，長石也呈串珠狀排列。上述不同成分透鏡體平行排列，顯示片麻理。

2.3 巖石化學特征

2.3.1 巖石化學成分及QAP分類

借助于巖石化學成分進行花崗巖分類是有效的分類方法，可以用QAP分類，也可以采用SiO2－Na2O+K2O分類方法。本文采用前一種分類方案，樣品主量元素化學分析成果見表1??西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，K46C004002(筆架山幅)1∶25萬區(qū)調(diào)報告，2005。，主要投點落入花崗巖和二長輝長巖區(qū)域(圖3)，圖中數(shù)字符號與數(shù)據(jù)表中序列相對應。

圖3 黑山梁序列Q-A-P圖Fig.3 The Q-A-P diagram of Heishangliang sequence

2.3.2 巖石稀土元素特征

該序列片麻巖巖石常量元素含量與基性—中酸性巖石系列近似，說明其化學成分總體上相對穩(wěn)定，其中輝長質(zhì)片麻巖的SiO2低于一般輝長巖高限約3% ±，其余巖類相當。由輝長質(zhì)片麻巖至花崗質(zhì)片麻巖，SiO2含量全堿含量、鋁指數(shù)、堿度率、長英指數(shù)、鐵鎂指數(shù)等由低到高，固結指數(shù)由高到低，多數(shù)巖石Na2O＞K2O，里特曼指數(shù)σ＜3.3，屬鈣堿性巖石系列，為次鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)巖石。主要化學成方值與典型的英云閃長巖—奧長花崗巖—花崗閃長巖相當，總體顯示了成分演化特征。主要氧化物含量的變化與分異指數(shù)的變化呈較好的線形關系(圖4)，與一般巖漿演化規(guī)律一致。根據(jù)巖石的CIPW標準礦物分子含量及其量比關系可知成巖系列為拉斑玄武巖系列(圖5)，其中輝長質(zhì)片麻巖落入洋中脊玄武巖區(qū)域，反映巖漿起源與地幔成分有關，花崗質(zhì)片麻巖落入石英拉斑玄武巖區(qū)向Q端接近，顯示巖漿分異及酸性化趨勢。

該序列片麻巖巖石稀土元素組成及特征參數(shù)見表2、表3?？梢钥闯觯x長質(zhì)片麻巖稀土元素總量較低，而花崗質(zhì)片麻巖稀土元素總量較高，且δEu多數(shù)介于0.3～0.7之間(介于王中崗劃分的第二類花崗巖，即上地殼物質(zhì)經(jīng)不同程度熔融形成)，接近殼型花崗巖平均值(0.46)?；◢忛W長質(zhì)片麻巖和英云閃長質(zhì)片麻巖稀土元素配分模式曲線為右傾(圖6)，具有明顯的Eu負異常，為輕稀土富集型，分餾明顯;而閃長質(zhì)和輝長質(zhì)片麻巖稀土元素配分模式曲線近于平坦，具有不明顯的或無Eu負異常，分餾不明顯。隨著基性—酸性的演化，其曲線傾斜程度存在明顯變陡趨勢，反映出分餾程度隨巖漿演化加劇。同時稀土總量也呈與巖漿演化正相關的關系變化，伴隨Eu負異常更加明顯，表現(xiàn)出同源巖漿演化的特征。巖石稀土配分型式與庫爾斯等(1984)的帶Eu負異常TTG型花崗質(zhì)巖石稀土配分型式相似。

上述資料說明該序列的巖石類型在成因上具緊密共生關系，其原始巖漿屬拉斑玄武巖系列，成巖演化過程具有奧長花崗巖演化趨勢，原巖組合上構成輝長巖—奧長花崗巖序列的主體。

2.3.3 巖石微量元素特征

該序列片麻巖巖石微量元素組成見表4，其含量與北山巖群微量元素相當，表明兩者在物質(zhì)起源上具有相似的特點。與世界花崗巖平均值(維諾格多夫，1962)相比較，花崗質(zhì)片麻巖中的 Rb、Zr、Hf、Th 相對富集。而Sr、Ba相對貧化;花崗閃長質(zhì)片麻巖中的Rb、Ba、Hf、Th 相對富集，而在輝長質(zhì)片麻巖中 Sr、Zr相對富集(圖7)。

表2 古元古代黑山梁序列巖石稀土元素含量一覽表Table 2 The rare-earth contents schedule of paleproterozoic Heishanliang sequence

表3 古元古代黑山梁序列巖石稀土元素特征參數(shù)一覽表Table 3 The rare-earth characteristic parameter schedule of paleproterozoic Heishanliang sequence

表4 古元古代黑山梁序列巖石微量元素分析成果表(μg/g)Table 4 The trace element analysis result schedule of paleproterozoic Heishanliang sequence

圖4 黑山梁序列的哈克圖解Fig.4 Huck graphic of Heishanliang sequence

圖5 黑山梁序列巖石的FAM圖解(據(jù)歐文和巴拉加爾，1971)Fig.5 The FAM diagram of Heishanliang sequence

圖6 黑山梁序列巖石稀土配分模式曲線圖Fig.6 The rare-earth REE distribution pattern graph of Heishanliang sequence

圖7 黑山梁序列巖石的微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.7 The trace element spider diagram of Heishanliang sequence

3 巖體成因及就位機制

國內(nèi)外TTG片麻巖套研究資料證明，其成因類型主要有兩類:一類為中深層次高級變質(zhì)巖區(qū)的廣布型花崗質(zhì)片麻巖，具復式巖基規(guī)模，另一類為淺表層次高級變質(zhì)巖區(qū)小規(guī)模的高就位侵入巖體，為復式小巖株［4］。調(diào)查區(qū)片麻巖套與后一種相似。另一方面，花崗巖中黑云母和角閃石的含量與侵位時的PH2O有關，可根據(jù)其含量推斷侵位深度(周珣若等，1988)，調(diào)查區(qū)花崗質(zhì)片麻巖中多為3% ～5%，估算其侵位深度為4 km±，屬淺成侵入相。

調(diào)查區(qū)發(fā)育的變質(zhì)侵入巖體均具有長軸，且大致沿北東—南西方向展布，具有串珠出露的特點，說明巖體侵位明顯受線狀構造(“X”型剪裂隙)控制，暗示該區(qū)域在地殼演化早期存在區(qū)域“熱軸”，巖體就位以構造擴展機制為主。在不同構造環(huán)境花崗巖非活動元素圖解中(圖8)，多數(shù)樣品落入火山弧花崗巖區(qū)域，說明其形成構造環(huán)境類似于火山島弧區(qū)，推測其為裂陷邊緣活動帶巖漿侵位產(chǎn)物。北山巖群中的火山巖形成環(huán)境也與之相似，但兩者從生成時序上應為同一構造期不同階段產(chǎn)物。北山巖群火山巖代表了裂陷槽擴張階段產(chǎn)物，而變質(zhì)侵入體則是裂陷槽閉合時擠壓碰撞的產(chǎn)物，表明該區(qū)域變質(zhì)結晶基底具有花崗巖—綠片巖帶的性質(zhì)。

圖8 片麻巖套巖Ta-Yb和Rb-Yb+Ta構造環(huán)境判別圖Fig.8 The structural environment discriminant diagram of Ta-Yb and Rb-Yb+Ta gneiss

4 結論

(1)古侵入巖體侵位于古元古代滹沱系北山巖群中，其侵位時間為古元古代晚期。通過上述內(nèi)容可以確定其年齡范圍為2 000～2 400 Ma。

(2)巖體侵位明顯受線狀構造(“X”型剪裂隙)控制，說明該區(qū)域在地殼演化早期存在，巖體就位以構造擴展機制為主。

(3)花崗閃長質(zhì)片麻巖和英云閃長質(zhì)片麻巖稀土元素配分模式曲線為右傾，具有明顯的Eu負異常，為輕稀土富集型，分餾明顯;而閃長質(zhì)和輝長質(zhì)片麻巖稀土元素配分模式曲線近于平坦，具有不明顯的或無Eu負異常，分餾不明顯。隨著基性—酸性的演化，其曲線傾斜程度存在明顯變陡趨勢，反映出分餾程度隨巖漿演化加劇。同時稀土總量也呈與巖漿演化正相關的關系變化，伴隨Eu負異常更加明顯，表現(xiàn)出同源巖漿演化的特征。

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