江西婺源地區(qū)中元古代變質巖研究

蘆建文，韓倩

（成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059）

1 區(qū)域變質巖發(fā)育概況

江西婺源縣地區(qū)中元古代地層均已遭受了區(qū)域變質作用，其巖石類型以淺變質的板巖、千枚巖、變余火山－碎屑巖及變火山熔巖為主，其次局部因后期動力變質作用而出現(xiàn)變質程度相對較深的構造片巖[1]、婺源縣地質構造見圖1。

2 區(qū)域變質巖的基本特征

2.1 主要巖石類型及其特征

（1）板巖。板巖在測區(qū)內較為發(fā)育，但主要見于中元古界雙橋山群下亞群第三、六巖組中[2]，其次分布于上亞群第二巖組上段。常見板巖類巖石有：凝灰質板巖、絹云母板巖、含炭凝灰質絹云母板巖、千枚狀板巖、粉砂質絹云母板巖、條紋狀凝灰質二云千枚狀板巖等。其中以凝灰質板巖和絹云母板巖較為普遍。巖石一般呈中薄層狀，少數(shù)呈中厚層狀，變余殘留的原生條紋、條帶狀構造保留較好，板理清楚，板理面平滑而脆硬，一般與原巖的微細層理平行一致。巖石隨變質程度加深，細鱗片狀絹云母、綠泥石含量顯著增加，呈定向排列，板巖向千枚狀板巖過渡時，巖石絲絹光澤明顯增加。

（2）千枚巖。千枚巖在區(qū)內最為常見，主要發(fā)育于中元古界雙橋山群下亞群第一、五巖組和上亞群第二巖組下段，巖石類型有：凝灰質千枚巖、絹云母千枚巖、二云母千枚巖、砂質千枚巖、綠泥絹云千枚巖、石英二云千枚巖含凝灰絹云千枚巖、綠泥二云母千枚巖、含凝灰質砂質絹云母千枚巖、條紋狀粉砂質千枚巖等。巖石主要由綠泥石、絹云母、黑云母、白云母、電氣石、磁鐵礦、金紅石等礦物組成，呈薄片狀，絲絹光澤強烈，片狀礦物定向排列，構成典型的千枚狀構造，原巖的條紋條帶等細微層理局部有所保留，千枚理與微層理大致平行，并同時經受后期褶皺構造作用，巖石中各類小褶皺和面理構造極為發(fā)育。

圖1 研究區(qū)地質構造簡圖Fig.1 geological and structural sketch of study area

（3）變碎屑巖、變火山碎屑巖。本類巖石在區(qū)內極為發(fā)育，主要分布于中元古界雙橋山群下亞群第二、四巖組中，巖石類型有：變余沉凝灰?guī)r、變余細-粉屑沉凝灰?guī)r、千枚狀變余砂質沉凝灰?guī)r、條帶狀變余粉-細屑沉凝灰?guī)r、變余凝灰質粉砂巖、變余細粒巖屑雜砂巖等。變質程度與板巖、千枚巖相當，巖石中絹云母、綠泥石、黑云母等新生片狀礦物含量愈高，絲絹光澤愈強，千枚狀構造愈明顯。

（4）片巖、千枚狀片巖。主要巖石類型有白云母石英片巖、綠泥石片巖、千枚狀二云母片巖、凝灰質云母片巖、千枚狀含砂云母石英片巖、千枚狀黑云石英片巖等。此類巖石在測區(qū)不發(fā)育，僅零星分布于梅林-東坑口倒轉背斜和石碧-漁潭復式倒轉背斜軸部及斷裂構造發(fā)育部位，由于構造應力較強，在區(qū)域淺變質巖基礎上疊加動力變質作用，使巖石變質程度相對較深，新生礦物大量出現(xiàn)，主要有片狀白云母、黑云母、綠泥石和粒狀長石、石英等，片狀礦物具平行定向排列，構成連續(xù)的薄層，有時與粒狀礦物薄層相間出現(xiàn)，形成的千枚狀片巖，為千枚巖與片巖的過渡類型。

（5）變火山熔巖。本類巖石測區(qū)僅局部出現(xiàn)，分布于中元古界雙橋山群下亞群第一至第四巖組中，巖石類型見有變細碧巖、變石英角斑巖、變基性熔巖等。常見變質礦物有：絹云母、綠泥石、綠簾石、石英、黃鐵礦、白鈦石等。巖石變質程度相對較低，原生結構構造基本上保留較完整，僅局部見有較明顯的粒狀鱗片狀變晶結構，片狀礦物呈定向排列。

2.2 巖石化學特征

各類巖石化學成分基本特征見表1。微量元素特征：

（1）Ni、Cr、Co、V。Ni含量30ppm～50ppm、Co含量30ppm～40ppm在各類巖石中普遍低于維氏值，僅在雙橋山群下亞群第二、四巖組局部由于受到巖漿熱液作用，Ni含量明顯高于維氏值，為230ppm～300ppm；Cr、V在各類巖石中含量一般與維氏值接近，少數(shù)比維氏值高，如Cr在局部含量為270ppm～400ppm，V在變基性熔巖類巖石中為200ppm～300ppm。

（2）W、Sn、Be、Mo。W、Mo在各類巖石中含量普遍高于維氏值，W豐度值變化范圍為30ppm～50ppm，Mo僅個別地段因受晚期酸性巖漿作用，含量極高，為150ppm～200ppm；Sn3ppm～7ppm在各類巖石中含量均低于維氏值；Be1.5ppm～4ppm與維氏值較為接近。

（3）Cu、Pb、Zn。Cu除在變基性熔巖類巖石中略高于維氏值外，在其它巖類中均低于維氏值，一般含量為15ppm～40ppm；Pb在泥質類巖石中普遍低于維氏值，而在其它巖類中一般與維氏值接近；Zn68.1ppm～100ppm在各類巖石中含量普遍變化不大，與維氏值相當。

表1 巖石化學成分 /%Tab.1 The chemical composition of the rock /%

（4）Sr、Ba、Ga、Li。Sr含量100ppm、Ba含量200ppm～600ppm在各類巖石中含量普遍低于維氏值，個別變酸性熔巖中Ba含量較高，最高點為2500ppm；Ga15ppm～35ppm在各類巖石中含量與維氏值相當；Li為100ppm左右在各類巖石中含量普遍稍高于維氏值。

（5）Zr、Y、Yb。Zr在泥質類巖石中含量均低于維氏值，僅在變火山碎屑巖中含量普遍高于維氏值，一般為230ppm～300ppm，最高為500ppm；Y＜100ppm在各類巖石中含量稍高于維氏值；Yb2ppm～5ppm在各類巖石中含量與維氏值相當。

圖2 尼格里四面體圖解Fig.2 Nigel tetrahedron diagram

3 變質巖的原巖恢復

測區(qū)內各類變質巖變質程度較低，原巖結構構造一般保留較完好，野外露頭原巖產狀尚為清晰。原巖屬于泥質巖類的各類千枚巖、板巖恢復起來較為容易，野外定名與薄片鑒定出入不大，對于變火山碎屑巖類、變熔巖類，由于原巖自身結構構造比較復雜，經過變質以后，有的已面目全非，野外極易與砂巖、粉砂巖類發(fā)生混淆。這類變火山巖只能借助鏡下鑒定和巖石化學分析成果方能準確定名。

經尼格里巖石化學計算，其四面體圖解，見圖2。投影點全落于泥質巖沉積物和火山成巖兩區(qū)域內。

上述三類巖石的化學成分原巖恢復投影結果表明，除個別點變火山巖落于泥質巖區(qū)外，基本與野外觀測資料及巖礦分析成果吻合。

4 區(qū)域變質作用

4.1 區(qū)域變質發(fā)生時期和變質類型

測區(qū)中元古界雙橋山群為區(qū)內最老的變質基底，巖石變質級別屬低綠片巖相范疇。變碎屑巖中的巖屑、石英砂粒普遍出現(xiàn)壓扁拉長現(xiàn)象，長軸呈定向排列，排列方向與板巖、千枚巖中的板理及千枚理方向基本一致，系出于同一力源作用的產物。產于雙橋山群不同層位的火山熔巖都普遍發(fā)生綠簾石化、綠泥石化和陽起石化，說明與正常沉積巖石處于同一溫壓及物理化學條件中。此外雙橋山群不同層位中巖石形變及力學性質總體面貌基本相似，空間展布及變質基底的區(qū)域構造線在不同部位大致協(xié)調。因此認為中元古代地層發(fā)生區(qū)域變質的主要時間應為晉寧期[3]。

從區(qū)內變質巖石基本情況來看，晉寧期變質作用表現(xiàn)較為均一，變質類型屬低溫中壓型。其主要特征：①溫度低，變質礦物主要為絹云母、綠泥石、黑云母類礦物，熱液變化不大。②動壓效應較強，應力作用明顯，有一系列壓扁破碎伴隨塑性形變出現(xiàn)，變質地層中破劈理發(fā)育，揉皺強烈。③屬遞進變質，大面積出現(xiàn)綠片巖相[4]。

4.2 區(qū)域變質相帶初步劃分

標志性變質礦物是劃分變質相帶和反映變質時物理、化學環(huán)境的主要依據(jù)。區(qū)內出現(xiàn)的都是一些低溫、中-低壓條件下形成的變質礦物，其中常見且又最有意義的變質礦物有絹云母、綠泥石、白云母、黑云母、鈉長石、綠簾石、陽起石等。

依據(jù)泥質巖、變基性巖及火山熔巖對溫度和壓力條件變化反映，通過所含標志性礦物的分析和特征變質礦物的初次出現(xiàn)，以及礦物共生組合和巖石結構構造變化等因素的分析，認為區(qū)內變質巖系屬低綠片巖相。按巴洛式變質帶特征，結合都城秋穗有關劃分準則，可劃分出綠泥石帶、黑云母帶等兩個變質帶。變質相帶完全取決于巖石受變質作用時具體溫壓條件的內在變化，帶與帶之間甚至同一個帶內部，常有交替和波動的現(xiàn)象出現(xiàn)，因此，變質帶界線并非是截然的。區(qū)內各相帶具體分布情況是：分布于圖幅北西部的石碧－漁潭復式倒轉背斜軸部之雙橋山群下亞群第一、二巖組和圖幅南東部的梅林一東坑口倒特背斜軸部之雙橋山群下亞群第二巖組及部分第三巖組的巖石，屬于黑云母帶，變質特征礦物以黑云母大量出現(xiàn)為標志，黑云母變晶極為發(fā)育，分布于兩背斜翼部的雙橋山群下亞群第三、第六巖組和上亞群第二巖組的巖石，屬綠泥石帶，以綠泥石占主導，含少量黑云母雛晶為特征。

上述變質帶的展布與區(qū)域構造線方向基本一致，并與區(qū)內劃分的新老地層分布區(qū)域及所反映的構造形態(tài)相吻合。雖然變質相帶界線與地層分界線不一定完全一致，但二者在空間展布上仍是協(xié)調的見圖3[5]。

圖3 中元古代變質相帶分布示意圖Fig.3 A schematic map of the Mesoproterozoic metamorphic facies belt distribution

5 變質作用與地質構造活動以及成礦作用的關系

研究區(qū)處于揚子準地臺變質區(qū)，南東與弋陽－玉山臺陷相鄰，北西則與萍鄉(xiāng)－樂平臺陷相連的過渡地帶。地殼運動強烈，構造復雜，區(qū)內變質作用完全受區(qū)域構造運動所控制[6]。

區(qū)內自晚元古代開始發(fā)生地槽回返，褶皺造山作用強烈，形成了一些規(guī)模巨大的區(qū)域性褶皺構造帶。強烈的構造作用使區(qū)域應力不斷加強，隨即產生的動力能導致成熱能，促使巖石一些元素活化而產生的化學能等相互作用，使原巖成分發(fā)生變化而重結晶組合成新的與區(qū)域構造方向一致的變質礦物，一些未發(fā)生變質的礦物也因受構造應力作用被壓扁拉長，并與變質的新生礦物作有規(guī)律的排列，破壞或置換巖石原始沉積層理而形成變質巖所特有的面理構造-巖石片理。在區(qū)域變質作用的同時局部因構造應力的相對集中，如褶皺構造的背斜核部、大型區(qū)域性斷裂帶等構造應力更為強烈，使巖石變質作用相對加強，相應出現(xiàn)一些與區(qū)域構造線方向一致并變質程度有所增強的變質帶。

區(qū)內巖石在漫長的地質時期，經歷了多次地質事件，發(fā)生了多期變形、變質作用，使巖石中發(fā)育各類小型褶皺和面理構造。測區(qū)局部清晰可見地層層理與巖石劈理、板理構造之間的關系；并見有兩期疊加小褶皺，早期揉皺軸再次發(fā)生彎曲變形[7]。

區(qū)域變質作用使原巖中的礦物發(fā)生成分、結構上的改變，促使一些成礦元素發(fā)生遷移、富集。據(jù)區(qū)內變質巖光譜半定量分析成果表明，原巖相同而變質程度不同的巖石，有些元素低于維氏值，有的則遠遠高于維氏值。這種現(xiàn)象與變質過程中變質熱液活動有關[8]。雙橋山群下亞群第一巖組，由于受到多期形變、變質作用影響，巖層產生強烈褶皺和多期構造疊加，地層發(fā)生倒轉，巖石普遍發(fā)生黃鐵礦化、褐鐵礦化、綠泥石化、絹云母化等，有用元素相對富集成礦，如發(fā)現(xiàn)的爐頭多金屬礦化點。分布于研究區(qū)東南部的雙橋山群下亞群第二巖組綠泥絹云千枚巖和變細屑沉凝灰?guī)r，經變質熱液遷移和構造疊加，以及晚期巖漿侵入，構成一條頗具地質意義的構造巖漿活動帶，促使變質巖中成礦元素在構造有利部位富集，如已發(fā)現(xiàn)的上坑、寺前兩個金礦點，方坑砂金礦點及方村鉬礦點等。

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