松潘—甘孜造山帶容須卡巖漿-穹隆地質(zhì)特征及構(gòu)造演化

葉亞康， 曾 敏， 周 雄， 武文輝， 徐云峰， 李 崢

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059； 2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，成都 610041； 3.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081)

0 引言

松潘—甘孜造山帶位于由勞亞大陸(昆侖地體)、羌塘—昌都微大陸及揚子克拉通夾持的三角地帶，由復(fù)理石類型的碎屑物質(zhì)組成[1-5]。大規(guī)模的造山作用開始于印支晚期，包含了早期巖石圈的雙向收縮作用、造山后期的隆起與平移作用以及伴隨的巖漿-變質(zhì)作用[4-7]。

由于昆侖板塊、揚子板塊和羌塘板塊的相互碰撞和俯沖，昆侖板塊由北向南仰沖，羌塘板塊由西向東仰沖，揚子板塊向下俯沖，這種“雙向擠壓”作用使松潘—甘孜造山帶形成復(fù)雜的“西康式”褶皺[8]。松潘—甘孜造山帶發(fā)育大量穹狀變質(zhì)體，容須卡及周圍的甲基卡、長征、瓦多穹隆屬于該造山帶中部的雅江熱隆系[9]。容須卡穹隆位于松潘—甘孜造山帶中部，鮮水河左旋走滑斷裂帶西南側(cè)。有關(guān)容須卡穹隆的成因，一些學(xué)者認為該穹隆主要是由地殼局部熔融引起熱隆伸展形成的[9]； 也有學(xué)者認為雅江地區(qū)甲基卡、容須卡、長征、瓦多等穹隆屬巖漿核雜巖穹隆[10]，雅江地區(qū)三疊系西康群內(nèi)一系列穹隆歸為片麻巖穹隆[11]。

由于容須卡穹隆地理位置偏僻，交通極為不便，對其成因機制與構(gòu)造演化的研究程度較低。鄰區(qū)甲基卡穹隆周圍已發(fā)現(xiàn)了超大型稀有金屬礦[12]，為與甲基卡穹隆進行對比，進一步了解容須卡穹隆的成因及演化，在前人工作的基礎(chǔ)上，通過野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)綜合研究，初步認為容須卡穹隆在成穹前受區(qū)域雙向構(gòu)造擠壓，成穹期巖漿向上侵位，成穹后經(jīng)歷擠壓推覆與應(yīng)力松弛過程，屬于巖漿底辟穹隆。以上認識可為進一步研究該區(qū)構(gòu)造演化及構(gòu)造與稀有金屬礦床的成礦關(guān)系提供參考。

1 構(gòu)造地質(zhì)背景

容須卡穹隆大地構(gòu)造位于松潘—甘孜造山帶東緣(圖1)，造山帶的主要變形過程發(fā)生在晚三疊世或印支末期。自晚三疊世特提斯洋閉合以來，松潘—甘孜造山帶經(jīng)歷了強烈的“雙向擠壓”造山作用，構(gòu)造樣式以逆沖推覆背景下的構(gòu)造滑脫為主，形成一系列復(fù)雜的“西康式”褶皺[5]。前人將容須卡地區(qū)劃入“松潘—甘孜造山帶主體”下屬的“鮮水河平移剪切帶”與“雅江淺層滑脫-逆沖推覆構(gòu)造巖片”[5,13]，穹隆區(qū)主要出露晚三疊世侏倭組和新都橋組。侏倭組為一套薄-厚層變質(zhì)石英砂巖、長石石英砂巖、粉砂巖與絹云板巖組成的韻律式互層； 新都橋組一、三段以板巖為主，二段為薄層變質(zhì)長石石英砂巖與板巖組成的韻律式互層。

1.蛇綠混雜巖帶; 2.滑脫帶; 3.逆沖斷層; 4.飛來峰; 5.平移斷層; 6.深層高溫韌性滑脫剪切帶出露范圍; 7.褶皺軸線; 8.中生代花崗巖; 9.剪切滑移矢量; YZB.揚子陸塊； QCB.羌塘—昌都陸塊； GWNB.岡瓦納大陸； SG.松潘—甘孜造山帶； A.西部碰撞結(jié)合帶； ①.金沙江蛇綠混雜巖帶； ②.甘孜—理塘蛇綠混雜巖帶； ③.鮮水河韌性平移剪切帶； B1.摩天嶺帶； B2.丹巴弧； B3.木里?。?B4.馬爾康?。?B5.雅江??； C1.龍門山逆沖楔； C2.鹽源逆沖楔

圖1 松潘—甘孜造山帶大地構(gòu)造位置[5]

Fig.1TectoniclocationofSongpan-Ganziorogeniczone[5]

2 穹隆地質(zhì)特征

在容須卡近穹隆中心出露面積約1 km2的黑云母閃長巖巖株，巖體向下部延伸，因剝蝕深度不同，未完全出露。穹隆大致呈渾圓狀，中心地層產(chǎn)狀較緩，為20°～30°，翼部地層傾角一般為60°～70°。變質(zhì)帶環(huán)繞穹隆，大致呈橢圓環(huán)帶狀分布，顯示由穹隆中心向外的同心圓狀熱擴散。由穹隆核部向外，變質(zhì)程度由深至淺，依次為十字石帶、紅柱石帶、石榴子石帶、黑云母帶和絹云母-綠泥石帶(圖2)，變質(zhì)相由角閃巖相至低綠片巖相。

圖2 容須卡穹隆地質(zhì)簡圖

變質(zhì)帶的寬度遠大于閃長巖的出露范圍，推測下部存在隱伏巖體。

前人將容須卡穹隆劃入雅江巖漿底辟穹隆群，容須卡周圍還有甲基卡、長征、瓦多等穹隆體[9]。該區(qū)穹隆具有多中心特點，通常由巖體中心向外，地層變質(zhì)程度逐漸降低，變質(zhì)礦物分帶性較好。變質(zhì)帶不規(guī)則分布于巖脈與圍巖的外接觸帶，普遍發(fā)育電氣石-云英巖化及堇青石熱接觸變質(zhì)帶，其寬度隨花崗巖或花崗偉晶巖的規(guī)模和產(chǎn)狀而異。在靠近巖體或偉晶巖脈的圍巖中，通常發(fā)育堇青石(圖3(a))和針狀電氣石，未變形的堇青石橫截面呈近六邊形，縱截面為紡錘狀或瘤狀; 十字石通常有2種晶形(圖3(b))，單晶為短柱狀，雙晶呈“X”形交叉，銳夾角為45°～60°； 紅柱石多呈長柱狀(圖3(c))，橫截面常見黑色十字，為泥質(zhì)或碳質(zhì)充填，也稱“空晶石”,野外可見三期紅柱石發(fā)育； 石榴子石為粉紅色(圖3(d))，偶見黑色石榴子石，晶形一般較好，呈粒狀十二面體，粒徑1～2 mm。

(a) 假六方柱狀堇青石 (b) 十字石單晶和雙晶

(c) 紅柱石經(jīng)過三期變質(zhì) (d) 細粒石榴子石

1.一期紅柱石； 2.二期紅柱石； 3.三期紅柱石； Ga.石榴子石

圖3 容須卡穹隆典型變質(zhì)礦物

Fig.3TypicalmetamorphicmineralsinRongxukadome

3 構(gòu)造特征

3.1 地層變形

自晚三疊世特提斯洋閉合以來，松潘—甘孜造山帶經(jīng)歷了強烈的“雙向擠壓”造山作用[5]，后期受巖漿底辟作用影響，研究區(qū)構(gòu)造形態(tài)極其復(fù)雜。通過野外路線調(diào)查和構(gòu)造剖面測量，總結(jié)了研究區(qū)地層典型的構(gòu)造特征(表1)。

穹隆中心侏倭組地層變質(zhì)變形最為復(fù)雜，產(chǎn)狀總體較平緩，傾角為5°～10°。其中發(fā)育的小型流變構(gòu)造包括無根或腸狀褶皺，以及一些變質(zhì)礦物的拉伸和旋轉(zhuǎn)變形等； 大一級構(gòu)造常見“S”型或“反S”型褶皺及“A”型平臥褶皺等。這與受多期構(gòu)造影響的“桃溪穹隆”巖石流變特征相似[14]。

新都橋組稍遠離穹隆中心，韌性變形程度稍弱，地層中原生層理S0受構(gòu)造疊加作用和構(gòu)造置換作用影響，野外觀察到的層理多為S1或S2劈理面，因此構(gòu)造期次劃分和構(gòu)造恢復(fù)難度較大。地層中發(fā)育傾伏褶皺、傾豎褶皺、尖棱直立褶皺等。

兩河口組遠離容須卡穹隆，巖性以中厚層砂巖夾少量板巖為主，因受穹隆的改造和影響較弱，未發(fā)生接觸變質(zhì)作用，僅受區(qū)域變質(zhì)作用影響，發(fā)育板巖和變質(zhì)砂巖。砂巖中見傾伏疊加褶皺和“A”型平臥疊加褶皺，傾伏疊加褶皺中，兩期褶皺的樞紐傾伏向近于垂直。早期褶皺主應(yīng)力近SN向，具簡單剪切變形特征； 晚期褶皺主應(yīng)力近EW向。“A”型平臥褶皺樞紐近EW向，較晚的疊加褶皺軸面直立，垂直于平臥褶皺軸面，樞紐近SN向。反映了未受巖漿底辟作用影響的原始“西康群”地層的特點，應(yīng)為造山帶早期SN向和EW向收縮擠壓形成的疊加構(gòu)造，具有縱彎疊加褶皺的特點[15]。兩河口組構(gòu)造疊加變形作用反映了成穹前松潘—甘孜造山帶的構(gòu)造特征。

表1 研究區(qū)地層構(gòu)造特征

3.2 斷層與隱爆角礫巖

野外發(fā)現(xiàn)穹隆附近發(fā)育韌性剪切變形，能干性強的石英脈發(fā)育布丁構(gòu)造，十字石、石榴子石等變質(zhì)礦物發(fā)育“σ”型與“δ”型不對稱旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，鏡下云母片發(fā)育“S-C”組構(gòu)。翼部兩側(cè)主要發(fā)育一系列高角度正斷層(圖4)，斷層破碎帶寬1～2 m，普遍發(fā)育斷層角礫和斷層泥(圖5(a))。在穹隆西側(cè)靠外的山坡上見疑似隱爆角礫巖(圖5(b))，其中角礫碎塊多為2～3 cm，并被石英脈膠結(jié)在一起，可能是巖漿向上侵位過程中，氣體不斷向上聚集，當氣壓超過圍巖抗壓能力時，使圍巖破裂，石英脈沿裂隙充填，將圍巖碎塊粘連在一起，形成隱爆角礫巖。

圖4 容須卡穹隆EW向構(gòu)造剖面(A-A′)及SN向構(gòu)造剖面(B-B′)

圖5-1 容須卡穹隆構(gòu)造特征

Fig.5-1TectoniccharacteristicsofRongxukadome

圖5-2 容須卡穹隆構(gòu)造特征

Fig.5-2TectoniccharacteristicsofRongxukadome

3.3 穹隆頂部構(gòu)造

穹隆頂部近水平地層中見石英脈對稱石香腸構(gòu)造(圖5(c))，局部可見石榴子石對稱壓力影，這些構(gòu)造證據(jù)說明穹隆頂部處于上下垂直擠壓狀態(tài)，為Y軸不旋轉(zhuǎn)的純剪切機制，是底辟作用形成的。

穹隆附近及外圍均發(fā)育“A”型平臥褶皺(圖5(d))或疊加褶皺(圖5(e)、(f))，靠近穹隆中心含砂巖條帶的侏倭組地層中，平臥褶皺翼開角約45°，樞紐與軸面近水平，樞紐近SN向，板巖中可見礦物拉伸或生長線理，線理走向與樞紐走向一致。

3.4 穹隆翼部構(gòu)造

穹隆西翼新都橋組疊加褶皺發(fā)育(圖5(g))，且伴生一個高角度的逆斷層，斷層產(chǎn)狀200°∠60°，斷層角礫和斷層泥發(fā)育。斷層下盤發(fā)育一組共軛的剪節(jié)理，節(jié)理產(chǎn)狀350°∠18°、219°∠62°。

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穹隆東翼石英脈發(fā)育“Z”型和“S”型褶皺(圖5(h))，指示地層經(jīng)歷了兩個相反方向的剪切滑動?！癦”型石英脈中發(fā)育平行的張性節(jié)理，是在相對較晚的脆性變形階段形成的，推測該地層經(jīng)歷了早期推覆作用，部分石英脈形成“Z”型褶皺，指示地層向上推覆。后因應(yīng)力松弛，應(yīng)力方向發(fā)生改變，地層仍經(jīng)歷韌性剪切變形，導(dǎo)致左行滑脫，形成“S”型褶皺，之后隨著剪切作用減弱，地層溫度降低，產(chǎn)生脆性的張性節(jié)理。

通過野外觀察，在穹隆周圍可見大量指示向下運動的滑脫構(gòu)造，如穹隆西翼地層中十字石的“σ”碎斑拖尾現(xiàn)象(圖5(i))，指示地層左行滑脫。與穹隆頂部應(yīng)力環(huán)境不同，翼部地層受簡單剪切作用發(fā)生形變，主應(yīng)力具有一定的旋轉(zhuǎn)角度(圖5(j))。在拉伸線理發(fā)育的地方取定向薄片，鏡下可見堇青石的礦物拉伸現(xiàn)象(圖6(a))和石英的韌性變形與動態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象(圖6(b))，拉伸線理方向平行于X軸，顯示為剪切型拉伸線理[16]。這些礦物的運動學(xué)特征符合巖漿底辟作用引起的地層彎流特征[17]。

將收集的傾伏褶皺樞紐產(chǎn)狀利用下半球投影(圖7)可發(fā)現(xiàn)，其樞紐傾伏向主要為東和北。向東傾伏的樞紐傾角大致分為2類：I類近于水平，為平臥褶皺； II類傾伏角為30°～50°，為傾伏的背向斜，可能是早期近EW向平臥褶皺受后期EW向擠壓收縮，或受晚中新世鮮水河平移斷層影響，發(fā)生疊加改造，使早期褶皺形態(tài)和傾伏角發(fā)生改變。向北傾伏的樞紐傾角多為0°～15°，多為直立水平褶皺，平臥褶皺則發(fā)育于穹隆中心附近。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡大致為近EW向和近SN向，與松潘—甘孜造山帶構(gòu)造形跡基本一致[5]。

(a) 堇青石被拉長形成拉伸線理 (b) 石英動態(tài)重結(jié)晶定向排列

(c) 云母“S-C”組構(gòu) (d) 石榴子石“σ”型碎斑拖尾

Alm.鐵鋁榴石； Chl.綠泥石； Bt.黑云母； Cord.堇青石； Qtz.石英； Ser.絹云母； C.C面理； S.S面理； 箭頭指示運動方向

圖6 容須卡穹隆構(gòu)造顯微鏡下特征

Fig.6PhotomicrographsofmicrostructureinRongxukadome

圖7 樞紐下半球投影

另外，大量同位素年齡數(shù)據(jù)[18]表明，穹隆區(qū)東部鮮水河左旋走滑斷裂始于早中新世(17～10 Ma)，呈NW-SE走向，受印度板塊與歐亞板塊碰撞所派生的NE向擠壓應(yīng)力影響，對甘孜造山帶早期的構(gòu)造形跡具有一定改造。區(qū)內(nèi)發(fā)育NE向韌性和脆性剪切帶，主要斷裂為木茹溝斷裂，呈NW向展布，為鮮水河斷裂帶的南西邊界斷裂，展布于研究區(qū)東部，沿斷層北東盤發(fā)育劈理化帶，并見有中酸性脈巖沿劈理化帶分布。在木茹溝斷裂西側(cè)發(fā)育爾金措—龍古斷層，呈NW向展布，斷層沿走向具波狀彎曲； 斷層北東盤出露晚三疊世新都橋組黑色板巖，在塔米隆一帶出露燕山期輝石閃長巖體； 斷層南西盤出露晚三疊世新都橋組及兩河口組地層。斷層破碎帶劈理化發(fā)育，斷層面傾向40°～55°，傾角40°～70°。

4 構(gòu)造演化過程

(1)進入晚三疊世(印支末期)，松潘—甘孜造山帶受由北向南擠壓應(yīng)力作用[5]，區(qū)內(nèi)存在大量樞紐近EW向的傾伏和平臥褶皺，其中“A”型平臥褶皺指示具有SN向的剪切滑動作用。印支末期—燕山早期，羌塘板塊由西向東仰沖于造山帶之上，揚子板塊由東向西俯沖于造山帶下部，這種近于垂直的“雙向擠壓”作用使造山帶地層大大增厚。在晚三疊世兩河口組地層中，發(fā)育軸面近EW向和近SN向的疊加褶皺，EW向見礦物的拉伸線理和砂巖的旋轉(zhuǎn)布丁構(gòu)造，指示由西向東的剪切方向(圖5(k))。在擠壓和剪切作用下，區(qū)內(nèi)劈理極其發(fā)育，劈理類型復(fù)雜多樣(流劈理、褶劈理、破劈理)，其中以軸面流劈理最為發(fā)育。

(3)成穹過程中，上覆圍巖受橫彎作用，由穹隆中心向四周伸展，剖面發(fā)育一系列高角度正斷層(圖4)。在翼部地層中可見大量層間小揉皺及變質(zhì)礦物發(fā)生旋轉(zhuǎn)，結(jié)合鏡下定向薄片特征，均指示地層向下滑脫。穹隆變質(zhì)體頂部發(fā)育大量平臥褶皺，褶皺樞紐與十字石、紅柱石等低壓高溫變質(zhì)礦物的拉伸線理大體一致，指示SN向的剪切運動方向。頂部近水平地層中見石英脈對稱石香腸構(gòu)造(圖5(c))，局部見石榴子石對稱壓力影，說明穹隆頂部處于上下垂直擠壓狀態(tài)，為Y軸不旋轉(zhuǎn)的純剪切機制，是底辟作用形成的。

(4)巖漿侵位結(jié)束后，巖石溫度逐漸降低，由塑性變形逐漸向脆性變形過渡，此過程中穹隆受推覆擠壓作用，可見一些小型逆斷層發(fā)育，逆斷層上下盤地層中發(fā)育牽引褶皺和破劈理。鏡下云母的“S-C”組構(gòu)(圖6(c))和石榴子石旋轉(zhuǎn)拖尾(圖6(d))均指示向上推覆的右行剪切。穹隆東側(cè)外圍地層中石英脈發(fā)育“Z”型褶皺(圖5(h))，指示向上的剪切滑動。“Z”型石英脈中發(fā)育平行的張性節(jié)理，應(yīng)為相對較晚的脆性變形階段形成的，可能為推覆剪切作用減弱、地層溫度降低、應(yīng)力松弛導(dǎo)致脆性張性節(jié)理產(chǎn)生。翼部地層中，靠近巖體的堇青石多呈紡錘狀，不具備初始晶形，可能是在成穹過程中被剪切拉伸的結(jié)果，且堇青石內(nèi)部已發(fā)生退化變質(zhì)，被白云母或絹云母所交代(圖6(a))，說明后期穹隆經(jīng)歷了降溫的變質(zhì)重結(jié)晶作用。

(5)早中新世(17～10 Ma),青藏高原東南緣較近一次快速構(gòu)造抬升事件發(fā)生在10.1 Ma左右[22]，印度板塊與歐亞板塊碰撞引發(fā)青藏塊體遭受強烈的NNE向推擠作用，由于巖石圈物質(zhì)的流展產(chǎn)生EW向強大擠壓，形成NW-SE向鮮水河左旋走滑斷裂[23]，巨大的平移作用對松潘—甘孜造山帶構(gòu)造格架的改造及重塑具有重要作用。新構(gòu)造運動使川西高原隆升，隆升速率為0.064～0.08 mm/a[24]，形成了一系列NNW向的韌脆性和脆性破碎帶。至今，鮮水河斷裂帶仍舊活躍，走滑活動速率約10 mm/a[25]。

目前，有關(guān)穹隆的成因機制和模式有多種解釋：與底辟及地幔上涌相關(guān)的深部流動變形、地殼收縮和地殼伸展。底辟(包括熱隆模式)認為穹隆由主中央斷裂之上深熔巖漿[26]或由伸展減壓引起地殼重融后巖漿上浮上升形成[27]； 地幔上涌模式認為穹隆為橫向擠壓導(dǎo)致的軟流圈物質(zhì)上涌[28]； 地殼收縮模式認為穹隆發(fā)育于逆沖斷層斷坡或雙重構(gòu)造[29]； 也有學(xué)者認為穹隆是地殼收縮與伸展共同作用的產(chǎn)物[30]。本研究認為，容須卡穹隆為早期下地殼滑脫導(dǎo)致局部熔融形成巖漿，伴隨造山運動，巖漿向上侵位，穹隆開始隆升。圍繞穹隆中心，地層由頂部向四周傾斜，頂部應(yīng)力為上下垂直擠壓狀態(tài)，為Y軸不旋轉(zhuǎn)的純剪切機制，巖石發(fā)生流變形成各種彎流揉皺和剪切變形。這些宏觀與微觀構(gòu)造特征符合巖漿上浮、上升形成底辟穹隆(熱隆模式)的觀點。

5 結(jié)論

(1)容須卡穹隆的形成和演化主要受區(qū)域構(gòu)造和巖漿底辟作用的影響。該穹隆中心以韌性巖石流變變形為主，變質(zhì)作用強，發(fā)育無根或腸狀褶皺，及“S”型、“Z”型褶皺和“A”型平臥褶皺； 穹隆外圍發(fā)育疊加褶皺，反映造山帶早期SN向和EW向收縮擠壓。結(jié)合宏觀與微觀構(gòu)造特征，該穹隆為巖漿上浮、上升底侵作用形成的。

(2)晚三疊世(印支末期)，受SN向與EW向“雙向擠壓”，造山帶內(nèi)部發(fā)生深層次滑脫-推覆剪切作用； 成穹期巖漿向上侵位時限為(214.4±1.2) Ma，此過程伴隨強烈的變質(zhì)變形作用，由穹隆中心向外變質(zhì)帶呈環(huán)帶狀產(chǎn)出，變質(zhì)礦物被拉伸、旋轉(zhuǎn)、壓扁，指示成穹過程中地層向下滑脫； 成穹后，受區(qū)域構(gòu)造影響，經(jīng)歷擠壓推覆和應(yīng)力松弛階段； 早中新世(17～10 Ma)，由于青藏高原東南緣快速抬升，松潘—甘孜造山帶發(fā)育NW-SE向鮮水河左旋走滑斷裂，使容須卡地區(qū)形成一系列NNW向韌脆性和脆性破碎帶。

(3)容須卡地區(qū)為重要的含鋰輝石花崗偉晶巖產(chǎn)地，由于該地區(qū)地形條件復(fù)雜，對穹隆與成礦關(guān)系仍有待進一步研究。

致謝：本文資料來源于“四川康定瓦多—龍古地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項目成果，工作中得到了中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所張貽教授級高級工程師以及四川省地質(zhì)調(diào)查院闞澤忠教授級高級工程師、秦宇龍高級工程師、熊昌利高級工程師的指導(dǎo)和幫助，在此一并表示感謝。