川西地區(qū)甲基卡穹隆的構(gòu)造變形特征

武文輝，詹涵鈺，秦宇龍，李 崢，徐云峰，申 偉

(1.稀有稀土戰(zhàn)略資源評(píng)價(jià)與利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081； 2.四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081;3.四川省地礦局113地質(zhì)隊(duì)，四川 瀘州 646000)

甲基卡穹隆位于我國(guó)西南素有“中國(guó)地質(zhì)百慕大”之稱(chēng)的松潘-甘孜造山帶內(nèi)[1]，該穹隆因其豐富的偉晶巖型稀有金屬資源而聞名。多年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)該穹隆進(jìn)行了研究。許志琴等對(duì)穹隆的形成進(jìn)行了研究，認(rèn)為其屬于造山后期的熱隆伸展構(gòu)造[1]；侯立瑋根據(jù)穹隆的結(jié)構(gòu)特征及形成機(jī)制，將該穹隆概括為巖漿核雜巖[2]；唐國(guó)凡等根據(jù)巖石化學(xué)資料解釋了巖漿成因[3]；侯立瑋、付小方等對(duì)該穹隆的時(shí)空分布及控礦特征進(jìn)行了研究[4]；王登紅等對(duì)該穹隆的二云母花崗巖及偉晶巖的成礦年代進(jìn)行研究，認(rèn)為該穹隆的二云母花崗巖形成于印支晚期，偉晶巖形成于燕山早期[5]；李健康等對(duì)該穹隆的成礦流體來(lái)源做了進(jìn)一步的研究，認(rèn)為成礦流體主要來(lái)源于花崗巖漿的結(jié)晶分異[6]。然而，前人對(duì)于該穹隆的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造變形特征并未進(jìn)行系統(tǒng)研究，制約了對(duì)甲基卡穹隆構(gòu)造變形樣式的理解。本文在前人的研究基礎(chǔ)之上，通過(guò)詳細(xì)的野外調(diào)查與室內(nèi)綜合分析，對(duì)甲基卡地區(qū)穹隆的構(gòu)造變形特征進(jìn)行研究，有助于進(jìn)一步了解穹隆的形成過(guò)程，對(duì)于進(jìn)一步分析甲基卡穹隆與成礦作用的關(guān)系具有重要的理論指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地層

甲基卡穹隆位于四川省西部道孚、康定與雅江三縣交界處，該區(qū)域出露的地層主要為三疊系西康群、巖性以碎屑巖為主體的一套濁積巖復(fù)理石建造[7-8]，具體又可劃分為侏倭組、新都橋組。其中，侏倭組地層經(jīng)穹隆的熱接觸作用變質(zhì)為堇青石-十字石-紅柱石二云母石英片巖和堇青石-十字石-紅柱石二云母片巖，其原巖為細(xì)砂巖與灰黑色粉砂質(zhì)、炭質(zhì)板巖組成的砂板巖互層，俗稱(chēng)斑馬紋。新都橋組主要以粉砂質(zhì)板巖和絹云母板巖為主，夾有少量砂巖條帶，局部變質(zhì)為十字石-紅柱石二云母片巖。

1.2 巖漿巖

甲基卡穹隆由于地殼抬升剝蝕程度較淺，地表未能出露穹隆體常見(jiàn)的三層構(gòu)造帶，僅見(jiàn)有滑脫帶構(gòu)造特征。穹隆內(nèi)部?jī)H有一處印支晚期巖體出露，巖體內(nèi)部暗色礦物含量約1%～3%，黑云母與白云母含量比約1∶5，定名為二云母花崗巖，又名“馬頸子”巖體，出露面積約為5.3km2。根據(jù)前人研究成果，該巖體為高鉀鈣堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖，富含稀有金屬元素Li、Be等，其深部隱伏巖體規(guī)模約30km2，巖體外圍變質(zhì)帶呈環(huán)形分布[10]。

1.3 構(gòu)造背景

甲基卡穹隆所處的松潘-甘孜造山帶是介于揚(yáng)子板塊、勞亞板塊與昌都-羌塘板塊之間的一個(gè)倒三角形構(gòu)造帶[9]，在經(jīng)歷大規(guī)?；?逆沖收縮事件后，形成的疊置巖片增加了大陸巖石圈厚度，導(dǎo)致局部地殼重熔及巖漿侵位，并在該造山帶中間部位的雅江被動(dòng)大陸邊緣中央褶皺-推覆帶內(nèi)，形成巖漿穹狀變質(zhì)體群[2，4]。甲基卡穹隆正位于雅江弧形構(gòu)造帶東南端的穹隆變質(zhì)體群內(nèi)(圖1)，該穹隆以南構(gòu)造線呈東西向展布，穹隆以東構(gòu)造線呈南北向展布，總體向東南方向凸出，穹隆受到印支期、燕山期和喜山期造山運(yùn)動(dòng)以及巖漿底辟作用的影響，形成了復(fù)雜的構(gòu)造變形特征。

2 構(gòu)造變形特征

川西地區(qū)存在著十幾個(gè)不同大小的穹狀變質(zhì)地體[11]，侯立瑋、許志琴等人按照穹隆的結(jié)構(gòu)特征及其成因，大致將這些穹隆體劃分為4種類(lèi)型：變質(zhì)核雜巖、巖漿核雜巖、片麻巖穹隆和構(gòu)造穹隆[1-2]。

圖1 甲基卡地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖(據(jù)許志琴等，1992修改)

Fig.1 Sketch to show the distribution of geological structures in the Jiajika dome (modified from Xu Zhiqin et al., 1992)

圖2 甲基卡地區(qū)構(gòu)造綱要圖

Fig.2 Tectonic outline map of the Jiajika dome

由于甲基卡穹隆剝蝕較淺，無(wú)變質(zhì)核雜巖出露，且未能觀察到伸展拆離構(gòu)造現(xiàn)象或地層缺失，其形成機(jī)制主要為二云母花崗巖底辟侵位所致，在地表形成了較大范圍的熱接觸變質(zhì)相帶，為此，本文沿用前人提法，暫將其稱(chēng)之為巖漿核雜巖穹隆體。

甲基卡穹隆總體呈橢圓狀展布，北東-南西長(zhǎng)約18.5km，東西寬約13km。穹隆內(nèi)部面理及線理發(fā)育，面理總體呈同心圓狀向外傾，傾角由穹隆中心向外而逐漸變陡，最終恢復(fù)成地層產(chǎn)狀(圖2)。根據(jù)穹隆的地層特征、特征變質(zhì)礦物特征及構(gòu)造變形特征，可以將其劃分為頂部、翼部和外圍3個(gè)區(qū)帶。

2.1 穹隆頂部構(gòu)造特征

甲基卡穹隆頂部構(gòu)造特征最為豐富，巖性為侏倭組細(xì)砂巖及砂板巖互層，經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用變?yōu)槭⑵瑤r和變質(zhì)砂巖，特征變質(zhì)礦物包括堇青石、十字石、紅柱石以及黑云母。穹隆頂部片理總體產(chǎn)狀較為平緩，傾角約7°～ 18°，傾伏方向背離穹隆中心。據(jù)實(shí)測(cè)剖面的地層產(chǎn)狀分析，穹隆總體為復(fù)式背斜構(gòu)造，頂部侏倭組地層內(nèi)部發(fā)育有2個(gè)次級(jí)背斜，面理產(chǎn)狀比穹隆頂部總體產(chǎn)狀稍陡，其背斜兩翼產(chǎn)狀分別為348°∠41°、160°∠51°和47°∠50°、151°∠13°(圖3)。

穹隆頂部發(fā)育“A”型等斜平臥褶皺，褶皺樞紐平行于滑脫方向，片理面上可見(jiàn)由熱接觸變質(zhì)礦物形成的平行于樞紐的拉伸線理，褶皺轉(zhuǎn)折端呈圓柱狀。由于褶皺兩翼翼間角較小，該類(lèi)褶皺不易識(shí)別，平面上表現(xiàn)為平緩面理(圖4a)。在穹隆頂部還可觀察到早期充填在軸面劈理中的石英脈體重褶而成腸狀，脈體形態(tài)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)折端增厚、翼部拉伸減薄的特征(圖4b)和上下擠壓、橫向伸展的特征。根據(jù)顯微構(gòu)造特征分析結(jié)果顯示，穹隆頂部主要發(fā)育對(duì)稱(chēng)型壓力影，壓力影核部主要為十字石或石榴石，陰影部分主要由黑云母、絹云母及石英組成(圖4c)。

圖3 甲基卡變質(zhì)相帶剖面圖

Fig.3 Profile through the metamorphic facies zone of the Jiajika dome

圖4 甲基卡穹隆頂部構(gòu)造特征

a.“A” 型等斜平臥褶皺；b.腸狀石英脈體；c.鐵鋁榴石對(duì)稱(chēng)壓力影；Alm.鐵鋁榴石；Qtz.石英；Ser.絹云母

Fig.4 Structural deformation in the uppermost part of the Jiajika dome

由穹隆頂部到翼部過(guò)渡帶中，特征變質(zhì)礦物呈現(xiàn)出由十字石帶到紅柱石帶再到石榴石帶的變化特征，堇青石帶的分布則與偉晶巖脈的展布特征有關(guān)，壓力影及變質(zhì)礦物旋斑逐漸變?yōu)椴粚?duì)稱(chēng)型，旋斑主要為紅柱石不對(duì)稱(chēng)旋斑，顯示為順面理的正向剪切，代表了成穹期的主要變形構(gòu)造。此外，在穹隆北翼的過(guò)渡地帶還發(fā)現(xiàn)有一朝SSW方向的壓扭性韌脆性剪切帶，帶內(nèi)巖石破碎呈錯(cuò)開(kāi)狀和糜棱狀，剪切帶切割了成穹期形成的主期面理(圖5)，推測(cè)其形成于穹隆之后，主應(yīng)力方向?yàn)槟媳毕?；該剪切帶后期又被一產(chǎn)狀為0°∠80°的節(jié)理切割，反映了后期主應(yīng)力方向近東西向特征。此外，在穹隆北部過(guò)渡帶邊緣發(fā)育有一斷層，斷層產(chǎn)狀170°∠67，北盤(pán)地層產(chǎn)狀348°∠41°、南盤(pán)地層產(chǎn)狀8°∠20°。斷層附近巖石破碎，兩側(cè)地層界線明顯錯(cuò)位，北盤(pán)向東位移、南盤(pán)往西滑動(dòng)。斷層附近節(jié)理發(fā)育，節(jié)理產(chǎn)狀為157°∠77°和15°∠70°，以前一組節(jié)理產(chǎn)狀為主，其力學(xué)性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)特征符合主應(yīng)力為東西向的特征。

圖5 a.韌-脆性剪切帶照片;b.韌-脆性剪切帶素描圖

Fig 5 Photo (a) and sketch (b) of the ductile-brittle shear zone on the northern limb of the Jiajika dome

2.2 穹隆翼部構(gòu)造特征

穹隆翼部主要為新都橋組一段地層，巖性為紅柱石片巖、黑云母板巖及絹云母板巖，總體傾向背離穹隆中心向外，傾角31°～60°，產(chǎn)狀明顯變陡。紅柱石表現(xiàn)為兩期生成特點(diǎn)，早期紅柱石成長(zhǎng)方柱狀，內(nèi)部含碳質(zhì)包裹體，呈錯(cuò)斷狀分布；晚期紅柱石切割早期紅柱石，呈拉長(zhǎng)狀或透鏡狀，局部見(jiàn)有殘縷結(jié)構(gòu)，殘縷物多為十字石，兩期紅柱石呈一定角度相交(圖6a)。面理上發(fā)育兩期皺紋線理，復(fù)平后，線理夾角近似垂直呈東西、南北向展布，其中南北向線理明顯切割東西向線理，與熱隆有關(guān)的變質(zhì)礦物拉伸線理切割以上兩期線理，推測(cè)熱隆作用發(fā)生晚于以上兩期線理(圖6b)。在穹隆頂部?jī)H見(jiàn)有一期線理，垂直于X軸截面上見(jiàn)有清晰的小型尖棱斜歪褶皺及倒轉(zhuǎn)褶皺，軸面傾向北西西，傾角40°～50°，樞紐近南北向展布，平行于礦物拉伸線理方向，熱隆片理切割早期軸面劈理，推測(cè)在巖漿底辟成穹作用前已有褶皺運(yùn)動(dòng)的存在(圖6c)。

圖6 甲基卡穹隆翼部構(gòu)造特征

a.兩期紅柱石；b.兩期皺紋線理；c.軸面劈理

Fig.6 Structural deformation on the limbs of the Jiajika dome

2.3 穹隆外圍構(gòu)造特征

穹隆外圍地層為上三疊統(tǒng)新都橋組二段地層，巖性為粉砂質(zhì)板巖夾砂巖、絹云母板巖及砂板巖互層，地層產(chǎn)狀較陡，傾角55°～78°。在穹隆北側(cè)地層內(nèi)部發(fā)育有直立緊閉褶皺以及倒轉(zhuǎn)褶皺，倒轉(zhuǎn)翼地層可見(jiàn)層劈不一致現(xiàn)象，根據(jù)層劈關(guān)系可判斷該處地層倒轉(zhuǎn)(圖7)，且層間有滑動(dòng)，砂巖條帶多數(shù)呈條帶狀或透鏡狀，褶皺轉(zhuǎn)折端軸面向北西傾伏。此外，在穹隆西側(cè)還發(fā)現(xiàn)有褶皺疊加現(xiàn)象，野外露頭可見(jiàn)蘑菇狀等軸褶皺，其疊加類(lèi)型屬于Ramsay 1型穹隆-盆地形式[10]，為兩期直立褶皺大角度相交或直交的構(gòu)造疊加現(xiàn)象。

圖7 地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象

Fig.7 Overturned strata

3 討論與結(jié)論

(1)甲基卡穹隆為一總體呈同心圓狀向外傾的復(fù)式背斜，核部地層較為平緩，由穹隆中心向外，地層傾角逐漸變大。疊置于區(qū)域低綠片巖相之上的熱接觸變質(zhì)礦物由穹隆頂部到邊部依次可分為堇青石帶、十字石帶、紅柱石帶、石榴石、黑云母帶，局部可能出現(xiàn)“跳帶”現(xiàn)象，部分特征變質(zhì)礦物呈現(xiàn)出不同期次生成的特征。

(2)穹隆頂部發(fā)育A型等斜平臥褶皺，對(duì)稱(chēng)壓力影和腸狀石英脈的存在說(shuō)明頂部處于上下擠壓應(yīng)力作用環(huán)境，屬巖漿底辟侵位產(chǎn)物；穹隆翼部的變質(zhì)礦物多被拉伸旋轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為向穹隆四周的正剪切滑動(dòng)特征；外圍地層受穹隆作用影響小，產(chǎn)狀較陡，發(fā)育有直立緊閉褶皺及倒轉(zhuǎn)褶皺，砂巖條帶多呈斷續(xù)狀或透鏡狀，存在層間滑動(dòng)現(xiàn)象。穹隆-盆地型式的褶皺疊加現(xiàn)象說(shuō)明該區(qū)域至少經(jīng)歷了兩組近垂直方向的應(yīng)力，體現(xiàn)了西康群地層構(gòu)造特征。

(3)甲基卡穹隆形成與演化經(jīng)歷了多期次構(gòu)造變形的影響，多期次的軸劈理表明巖漿底辟成穹之前，甲基卡地區(qū)先后經(jīng)歷了近南北向和東西向的擠壓作用，至少形成了一軸向近南北向的背斜構(gòu)造，穹隆頂部的復(fù)式背斜可能也在該時(shí)期形成。由于構(gòu)造作用增加了巖石圈厚度，最終導(dǎo)致地殼重熔，在造山后期熱伸展階段花崗巖漿上涌，早期形成的構(gòu)造虛脫部位可能為巖漿巖或含礦脈體提供空間，該穹隆的形成受構(gòu)造作用與巖漿作用的共同影響。巖漿成穹期的透入性面理構(gòu)造完全置換了前期形成的軸面劈理，不同期次的變質(zhì)礦物分別為巖漿侵入和成穹期的產(chǎn)物；成穹之后主要經(jīng)歷了兩期構(gòu)造變形影響，早期主應(yīng)力為南北向，在穹隆北側(cè)發(fā)現(xiàn)的脆韌性-壓扭性剪切帶為該應(yīng)力作用產(chǎn)物；晚期又經(jīng)歷了東西向的擠壓應(yīng)力，在穹隆頂部形成了走向近東西向的節(jié)理及斷層。

致謝 本文資料來(lái)源于集體工作成果，野外工作中得到中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心齊先茂研究員、尹福光研究員，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院成都綜合研究所熊述清教授級(jí)高工、張貽教授級(jí)高工，四川省地質(zhì)調(diào)查院趙春高工、王全偉教授級(jí)高工、闞澤忠教授級(jí)高工等人的指導(dǎo)和幫助，在此一并向他們表示由衷的感謝。

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